CN206255895U - 一种水体处理构件和设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水体处理领域，公开了一种水体处理构件和设备。具体地，该水体处理构件包括：载体结构(4)和包裹一个或多个所述载体结构(4)的包覆层(1)，其中，所述包覆层(1)为含有白色硅酸盐水泥、石灰石和白云母的材料硬化后形成的层；所述水体处理构件为不规则形状，粒径为1‑35mm。将本实用新型提供的水体处理构件应用于污水处理中，其可以很好地吸附适用于污水处理的微生物，从而有效地清除污水中的有机物。并且，将本实用新型提供的水体处理构件用于污水处理后，大部分仍保持完整，破损程度较低，这说明本实用新型提供的水体处理构件具有良好的机械强度。

Description

一种水体处理构件和设备

技术领域

本实用新型涉及水体处理领域，具体地，涉及一种水体处理构件和设备。

背景技术

在水体处理领域，固定化微生物普遍比未固定化的微生物性能好、稳定、降解有机物性能力强、耐毒、抗杂菌、耐冲击负荷。将固定化微生物制备成颗粒状、膜状和包埋制成凝胶，充填到反应器中用于连续流运行，微生物不会流失。固定化方法有载体结构结合法、交联法、包埋法、逆胶束酶反应系统和孔网状载体结构截陷固定技术。

1、载体结构结合法

以共价结合、离子结合和物理吸附等将微生物固定在非水溶性的载体结构上。载体结构有葡聚糖、活性炭、胶原、琼脂糖、多孔玻璃珠、高岭土、硅胶、氧化铝、羧甲基纤维素等。在污水处理中，这种固定方式要求生物膜载体结构4表面具某种活性基团，通常可对载体结构表面进行改性，达到携带活性基的目的。

2、交联法

将微生物与2个或2个以上的官能团的试剂反应形成共价键的固定方法。交联剂有：戊二醇、双重氮联苯胺和六亚甲基二异氰酸酯。细胞间自交联是自然界普遍存在的一种现象，如活性污泥系统中菌胶团的形成以及厌氧污泥床中颗粒污泥的产生均是通过细胞间自交联实现的。为了进一步强化细胞间或酶间的这种自交联程度，可以认为的加入一些交联剂形成细胞间的稳固结合。交联剂在活性污泥系统中也有应用，有时认为地向曝气池内投加一定量的交联剂能得到更好的菌胶团，它有利于二沉池中泥水分离及有助于控制曝气池内微生物浓度。

3、包埋法

微生物固定化方法中，以包埋法最为常用：包埋法的原理是将微生物细胞截留在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络空间中。通过聚合作用或通过离子网络形成，或通过沉淀作用，或改变溶剂、温度、pH值使细胞截留、凝胶聚合物的网络使其可以阻止细胞的快速泄露，同时能让底物物质缓慢渗入进去和产物扩散出来。

目前常规包埋材料可分为天然高分子多糖类和合成高分子化合物两大类。以与固定化酶相同的固定方法将酶活力强的微生物体固定在载体结构上，微生物体本身是多酶体系的固定化载体结构，将整个细胞固定化更有利于保持其原有活性，甚至可提高活性。

具体地，包埋法包括将微生物包埋在凝胶微小格子中，或者将微生物包裹在半透性的聚合物膜内的固定方法。格子型的包埋材料：聚丙烯酰胺(PACAM)凝胶、聚乙烯醇(PVA)、琼脂、硅胶等。微胶囊型的包埋材料有尼龙、乙基纤维素和硝酸纤维素。包埋技术是通过某些多聚体化合物包裹微生物，从而达到固定微生物的目的。它有两大特点，一是可快速、简捷地获得固定微生物；二是可以选择性地同时固定不同菌属的微生物。目前，该种技术在文献中已有大量报道，特别是在生物工程领域。由于研究目的的不同，所选用的多聚体包埋剂也不尽相同。在污水生物处理中，人们应用较多的包埋剂为PVA及海藻酸等。经过多聚体包埋处理后的微生物分别于多聚体骨架内，可以将它们制成颗粒或方块状等不同形状的材料。值得强调的是，多聚体在包埋处理了微生物后，一般其机械强度不够理想，加之微生物在包埋体的增长，使的包埋体的破损率较高。这些无疑在一定程度上限制了多聚体包埋技术在污水生物处理中的大规模应用。

因此，急需寻找一种既不影响微生物活性，同时具有较高机械强度的水体处理构件。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供了一种水体处理构件和设备，将该水体处理构件应用于污水处理中，其可以很好地吸附适用于污水处理的微生物，从而有效地清除污水中的有机物。并且，将本实用新型提供的水体处理构件用于污水处理后，大部分仍保持完整，破损程度较低，这说明本实用新型提供的水体处理构件和设备具有良好的机械强度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种水体处理构件，该水体处理构件包括：载体结构和包裹一个或多个所述载体结构的包覆层，其中，所述包覆层为含有白色硅酸盐水泥、石灰石和白云母的材料硬化后形成的层；所述水体处理构件为不规则形状，粒径为1-35mm。

优选地，所述水体处理构件的粒径为25-35mm。

优选地，所述包覆层的厚度为0.05-4mm。

优选地，所述包覆层的厚度为0.1-2mm。

优选地，所述载体结构的粒径小于等于30mm。

优选地，所述载体结构的粒径为0.5-30mm。

优选地，所述载体结构选自火山岩、砂砾石、再生石子、花岗岩、大理石、石灰石、碎砖和再生骨料中的至少一种。

优选地，所述包覆层的表面和/或内部具有第一孔结构，所述载体结构4的表面和/或内部具有第二孔结构。

本实用新型还提供了一种水体处理设备，该水体处理设备包括上述水体处理构件。

本实用新型提供的水体处理构件包括特殊的包覆层(即，白色硅酸盐水泥、石灰石和白云母硬化后形成的结构)和载体结构，该包覆层具有孔结构，其不仅具有良好的微生物固化效果，还不会影响附着在所述孔结构中的微生物的活性；另外，本实用新型提供的特殊的包覆层与载体结构之间具有良好的吸附性；同时，由于载体结构的存在，不仅可以进一步吸附微生物，还可以增加水体处理构件的机械强度。这说明本实用新型提供的水体处理构件适用于水体处理应用，特别适用于使用微生物进行污水处理的过程。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型提供的水体处理构件的结构示意图；

图2是本实用新型提供的水体处理构件吸附微生物后的示意图。

附图标记说明

1 包覆层 2 第一孔结构

3 第二孔结构 4 载体结构

5 微生物

具体实施方式

以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种水体处理构件，该水体处理构件包括：载体结构4和包裹一个或多个所述载体结构4的包覆层1，其中，所述包覆层1为含有白色硅酸盐水泥、石灰石和白云母的材料硬化后形成的层；所述水体处理构件为不规则形状，粒径为1-35mm，优选为25-35mm。

本实用新型对所述白色硅酸盐水泥、石灰石和白云母的来源均没有特别的限定，均可以通过常规的商购获得。

在本实用新型中，对所述包覆层1的制备方法没有特别的限定，只要可以形成包裹一个或多个载体结构4的包覆层1即可，例如，可以通过本领域常规使用的方法制备得到(如参见CN104058699A)，也可以通过将本领域常规使用的各种包覆材料和/或填料任意组合使用(如参见CN105130219A)。

根据本实用新型，所述包覆层1的厚度为0.05-4mm，优选为0.1-2mm。

根据本实用新型，所述载体结构4的粒径0.5-30mm，优选为10-30mm。

根据本实用新型，所述载体结构4选自火山岩、砂砾石、再生石子、花岗岩、大理石、石灰石、碎砖和再生骨料中的至少一种，优选为火山岩、石灰石和再生骨料中的至少一种。

本实用新型对所述载体结构4的来源没有特别的限定，可以通过常规的商购获得。

根据本实用新型，所述包覆层1的表面和/或内部具有第一孔结构2，所述载体结构4的表面和/或内部具有第二孔结构3。

在优选的情况下，由如上特定材质形成载体结构和包覆层，使得所述包覆层1的厚度为0.05-4mm，孔隙度为2-50％，所述包覆层1的表面和/或内部具有第一孔结构2，且所述第一孔结构2的孔径为10-50μm；所述载体结构4的粒径小于等于30mm，孔隙度为0.5-2％，所述载体结构4的表面和/或内部具有第二孔结构3，且所述第二孔结构3的孔径为0.1-10μm。

在本实用新型中，所述包覆层1的厚度指的是载体结构4的表面至包覆层1的表面之间的厚度。

在本实用新型中，孔隙度可以通过液体饱和法测得，孔径可以通过孔径分析仪测得。

在本实用新型中，由于所述水体处理构件的包覆层1具有孔径较大的第一孔结构2，且孔隙度较大，将该水体处理构件应用于水体处理领域时，特别是使用微生物进行污水处理的过程中时，有利于微生物的吸附；同时，由于所述包覆层1的第一孔结构2的孔径较大，有利于微生物通过包覆层1的第一孔结构2进入载体结构4的第二孔结构3，这进一步提高了微生物的固化效果。如图2所示，本实用新型的水体处理构件可以使微生物5附着于孔结构内，从而增加微生物与污水的接触面积，改善水处理效果。

在本实用新型中，相对于100重量份的所述载体结构4，所述包覆层1的含量可以为0.1-10重量份。

优选地，相对于100重量份的所述载体结构4，所述包覆层1的含量可以为1-10重量份。

在本实用新型中，在所述包覆层1中，相对于100重量份的所述白色硅酸盐水泥，所述石灰石的含量可以为1-5重量份，所述白云母的含量可以为0.5-1重量份。

本实用新型还提供了一种水体处理设备，该水体处理设备包括上述水体处理构件。所述水体处理构件可以代替现有污水处理设备中的火山岩和陶粒等。所述污水处理设备可以为人工湿地、曝气生物滤池、接触氧化池等。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

以下实施例和对比例中，

白色硅酸盐水泥购自灵寿县远通矿产品贸易有限公司；

石灰石购自北京市朝阳区建材市场；

白云母购自灵寿县拓琳矿产品加工厂；

火山岩购自北京淇方天环保科技有限公司，粒径20-25mm；

复合菌剂购自广州市瀚潮环保科技有限公司，商品名为有机物降解微生物制剂。

实施例1

本实施例用于说明本实用新型提供的水体处理构件。

(1)包覆材料的制备

将100g白色硅酸盐水泥、3g石灰石和0.7g白云母在研磨机中进行磨制，以获得粒径小于80μm的包覆材料；

(2)水体处理构件的制备

将5kg由步骤(1)制备得到的包覆材料、100kg火山岩、1kg复合菌剂和20L水依次投料至小型混凝土搅拌机(50L)中，于室温条件下(25℃)，以15r/min的速率搅拌2min。然后，启动卸料开关和卸料门卸料，待出料完毕后，将搅拌后的混合料运送至晾晒场，于25℃下晾晒6h，待混合料凝固后，将其放入造粒机中进行造粒，以得到粒径为30mm的吸附微生物的水体处理构件(结构如图1和2所示)，其中，由包覆材料形成的具有孔结构的包覆层的厚度为1mm。

经液体饱和法检测，包覆层的孔隙度为48％，载体结构的孔隙度为1％；

经孔径分析仪检测，包覆层中的孔结构的孔径为20μm，载体结构中的孔结构的孔径为5μm。

(3)水体处理构件在污水处理中的应用

将5kg由步骤(2)得到的吸附微生物的水体处理构件置于污水处理设备中，将化学需氧量(COD)为200mg/L的模拟废水20L通入，用红龙鱼增氧机(15W功率)增氧72h后，打开出水口，对处理后的污水进行检测。

检测COD值为20mg/L，经计算，COD的去除率为90％。并且，经目测观察，使用后的水体处理构件大部分保持完整，破损程度较低。

实施例2

本实施例用于说明本实用新型提供的水体处理构件的制备及应用。

(1)包覆材料的制备

将100g白色硅酸盐水泥、4g石灰石和0.8g白云母在研磨机中进行磨制，以获得粒径小于80μm的包覆材料；

(2)水体处理构件的制备

将10kg由步骤(1)制备得到的包覆材料、100kg火山岩、2kg复合菌剂和30L水依次投料至小型混凝土搅拌机(50L)中，于室温条件下(25℃)，以13r/min的速率搅拌3min。然后，启动卸料开关和卸料门卸料，待出料完毕后，将搅拌后的混合料运送至晾晒场，于25℃下晾晒8h，待混合料凝固后，将其放入造粒机中进行造粒，以得到粒径为35mm的吸附微生物的水体处理构件，其中，由包覆材料形成的具有孔结构的包覆层的厚度为2mm。

经液体饱和法检测，包覆层的孔隙度为40％，载体结构的孔隙度为2％；

经孔径分析仪检测，包覆层中的孔结构的孔径为18μm，载体结构中的孔结构的孔径为10μm。

(3)水体处理构件在污水处理中的应用

将5kg由步骤(2)得到的吸附微生物的水体处理构件置于污水处理设备中，将COD为200mg/L的模拟废水20L通入，用红龙鱼增氧机(15W功率)增氧72h后，打开出水口，对处理后的污水进行检测。

检测COD值为12mg/L，经计算，COD的去除率为94％。并且，经目测观察，使用后的水体处理构件大部分保持完整，破损程度较低。

实施例3

本实施例用于说明本实用新型提供的水体处理构件的制备及应用。

(1)包覆材料的制备

将100g白色硅酸盐水泥、2g石灰石和0.6g白云母在研磨机中进行磨制，以获得粒径小于80μm的包覆材料；

(2)水体处理构件的制备

将1kg由步骤(1)制备得到的包覆材料、100kg火山岩、0.5kg复合菌剂和10L水依次投料至小型混凝土搅拌机(50L)中，于室温条件下(25℃)，以17r/min的速率搅拌1min。然后，启动卸料开关和卸料门卸料，待出料完毕后，将搅拌后的混合料运送至晾晒场，于25℃下晾晒4h，待混合料凝固后，将其放入造粒机中进行造粒，以得到粒径为25mm的吸附微生物的水体处理构件，其中，由包覆材料形成的具有孔结构的包覆层的厚度为0.1mm。

经液体饱和法检测，包覆层的孔隙度为20％，载体结构的孔隙度为0.5％；

经孔径分析仪检测，包覆层中的孔结构的孔径为10μm，载体结构中的孔结构的孔径为2μm。

(3)水体处理构件在污水处理中的应用

将5kg由步骤(2)得到的吸附微生物的水体处理构件置于污水处理设备中，将COD为200mg/L的模拟废水20L通入，用红龙鱼增氧机(15W功率)增氧72h后，打开出水口，对处理后的污水进行检测。

检测COD值为28mg/L，经计算，COD的去除率为86％。并且，经目测观察，使用后的水体处理构件大部分保持完整，破损程度较低。

实施例4

本实施例用于说明本实用新型提供的水体处理构件的制备及应用。

按照实施例1的方法进行，所不同的是，在步骤(2)中，使用相同质量的石灰石(粒径20-30μm)代替实施例1中使用的火山岩。

经液体饱和法检测，包覆层的孔隙度为48％，载体结构的孔隙度为2％；

经孔径分析仪检测，包覆层中的孔结构的孔径为20μm，载体结构中的孔结构的孔径为8μm。

将5kg由步骤(2)得到的水体处理构件置于污水处理设备中，将COD为200mg/L的模拟废水20L通入，用红龙鱼增氧机(15W功率)增氧72h后，打开出水口，对处理后的污水进行检测。

检测COD值为24mg/L，经计算，COD的去除率为88％。并且，经目测观察，使用后的水体处理构件大部分保持完整，破损程度较低。

对比例1

将5kg同等粒径的没有包覆层的火山岩置于污水处理设备中，将COD为200mg/L的模拟废水20L通入，用红龙鱼增氧机(15W功率)增氧72h后，打开出水口，对处理后的污水进行检测。

检测COD值为70mg/L，经计算，COD的去除率为65％。并且，经目测观察，使用后的火山岩大部分破损。

对比例2

将5kg同等粒径的没有包覆层的石灰石置于污水处理设备中，将COD为200mg/L的模拟废水20L通入，用红龙鱼增氧机(15W功率)增氧72h后，打开出水口，对处理后的污水进行检测。

检测COD值为34mg/L，经计算，COD的去除率为63％。并且，经目测观察，使用后的火山岩大部分破损。

通过将以上实施例1-4与对比例1-2相对比可知，将本实用新型提供的水体处理构件应用于污水处理中，其可以很好地吸附适用于污水处理的微生物，从而有效地清除污水中的有机物。并且，将本实用新型提供的水体处理构件用于污水处理后，大部分仍保持完整，破损程度较低，这说明本实用新型提供的水体处理构件具有良好的机械强度。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (9)

1.一种水体处理构件，其特征在于，该水体处理构件包括：载体结构(4)和包裹一个或多个所述载体结构(4)的包覆层(1)，

其中，所述包覆层(1)为含有白色硅酸盐水泥、石灰石和白云母的材料硬化后形成的层；

所述水体处理构件为不规则形状，粒径为1-35mm。

2.根据权利要求1所述的水体处理构件，其特征在于，所述水体处理构件的粒径为25-35mm。

3.根据权利要求1所述的水体处理构件，其特征在于，所述包覆层(1)的厚度为0.05-4mm。

4.根据权利要求3所述的水体处理构件，其特征在于，所述包覆层(1)的厚度为0.1-2mm。

5.根据权利要求1所述的水体处理构件，其特征在于，所述载体结构(4)的粒径小于等于30mm。

6.根据权利要求5所述的水体处理构件，其特征在于，所述载体结构(4)的粒径为0.5-30mm。

7.根据权利要求1、5和6中任意一项所述的水体处理构件，其特征在于，所述载体结构(4)选自火山岩、砂砾石、再生石子、花岗岩、大理石、石灰石、碎砖和再生骨料中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的水体处理构件，其特征在于，所述包覆层(1)的表面和/或内部具有第一孔结构(2)，所述载体结构(4)的表面和/或内部具有第二孔结构(3)。

9.一种水体处理设备，其特征在于，该水体处理设备包括权利要求1-7中任意一项所述的水体处理构件。