CN209276220U - 一种用于生物滤池的三角螺旋填料 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于生物滤池的三角螺旋填料，包括横截断面为空心三角形结构的管体，管体沿轴向延长线方向经顺时针或逆时针旋转形成螺旋体结构，管体内壁上沿管体旋转方向设置有凸筋；通过特有的螺旋体结构，极有利于微生物的附着生长，使生物膜有极大的体量，从而使生物滤池有机负荷率大幅度提高；对各个方向上的水力阻力小，有效降低了系统正常运行中和反冲洗过程中的能耗，极不易造成堵塞；该填料结构稳定，强度高，稳定性好；且因该填料比重小，在反冲洗过程中水头损失小且对填料支承板的负荷也小,减少了基建投资；该填料可用于曝气生物滤池、生物转筒这样的污水净化设备，还能广泛应用于其他污水处理系统的提标改造上。

Description

一种用于生物滤池的三角螺旋填料

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种用于生物滤池的三角螺旋填料。

背景技术

在我国的水污染治理领域，现有建成运行的污水处理厂(站)，特别是城市污水处理厂，基本上都采用传统的活性污泥法及变形工艺、氧化沟、SBR、A/O、MBR工艺等，虽然这些工艺处理效果尚可甚至很好，但普遍存在着占地面积大、基建投资高、处理负荷低、运行启动慢、经常出现污泥膨胀、不能承受冲击负荷等不足之处，同时工艺设备处理效能低、能耗高，不能满足高效低能的要求，因此十几年来，各种污(废)水处理新技术工艺不断涌现。目前来说，最经济有效的仍然是生物处理法。随着越来越多的污(废)水处理设施投入运转，生物处理技术已成为城市污水和有机工业废水处理的主要方法。

由于污水处理主要是一项侧重于环境效益和社会效益的工程，在建设和实际运行过程中常常受投资、运行管理成本的限制。尤其是环境矛盾日益突出的今天，工业水污染的治理成为制约不少企业发展和行业发展的“瓶颈”。所以急需适合我国国情的污水处理新工艺，从而降低污水处理的投资和运行费用、节省用地、管理方便、出水水质好。所以曝气生物滤池(BAF)、塔式生物滤池等高负荷的生物膜法处理工艺将对我国的国民经济和社会发展及环境保护具有十分重要的意义。

曝气生物滤池作为常用的生物膜法工艺中的一种，从结构上共分三个区域：缓冲配水区，承托层及滤料层、出水区及出水槽。待处理污水由管道流入缓冲配水区，污水在向上流通过滤料层时，经滤料上附着生长的微生物膜净化处理后经过出水区和出水槽由管道排出。缓冲配水区的作用是使污水均匀流过滤池截面。在待处理污水进入滤池起，同时由鼓风机鼓风并通过曝气管向池内供给微生物膜代谢所需要的空气(氧源)。生长在滤料上的微生物膜从污水中吸取可溶性有机污染物作为其生理活动所需要的营养物质，在代谢过程中将有机物分解，使得污水得到净化。由于BAF运行到一定程度时由于滤料上生物膜的增厚，阻力增加以及老化生物膜的脱落必须对滤料进行反冲洗，反冲洗采用气-水联合反冲洗。由此可见BAF工艺的核心是生物载体(生物膜)，其结构和表面特性是生物量(容积负荷)和运行能耗的关键因素。

对于作为工程应用的市售BAF滤料，我们常用直径3～6mm的陶粒。由国内最大的球形轻质多孔生物陶粒生产厂—马鞍山市华骐环保科技发展有限公司提供的球形轻质多孔生物陶粒性能检测指标见下表：

球形轻质多孔生物陶粒性能检测指标(由建设部水处理滤料检测中心检测)

名称	参数	备注
			堆积密度/(g/cm<sup>3</sup>)	0.7～0.9
表观密度/(g/cm<sup>3</sup>)	1.4～1.8
			破碎率/％	≤0.05
磨损率/％	≤3
			盐酸可溶率/％	≤2	6mol/L盐酸溶液
比表面积/(cm<sup>2</sup>/g)	≥4×10<sup>4</sup>
			粒内孔隙率/％	>30
堆积孔隙率/％	>42

经实测发现，实际孔隙率比检测中心检测的数据略低，为39％。据分析，由于陶粒大小不均匀的原因导致孔隙率变低。

对于生物膜法工艺来讲重要的是生物膜厚度和总量(这点在同是生物膜法工艺的生物转盘工艺中有很好的证明)。由此可见，现有实心陶粒滤料比重大、孔隙率低，导致气水通道狭窄，成膜厚度小、单位体积生物量小。BAF陶粒滤池的水力负荷为：4～10m³/m³.h,容积负荷为3～6/m³.d。在生物膜生长的过程中床层极易堵塞,尤其是对于高浓度有机废水需要很高的反洗频率。同时在工程应用中我们要求进水做必要的预处理保证固体悬浮物浓度不宜大于60mg/L。

同时，由于颗粒小、比重大，导致相应配套设施成本高。池体需要钢筋混凝土构造，滤板需要多孔且具备很高的强度，所以用预制混凝土板或者厚钢板钻孔焊接，施工极其繁琐。在运行过程中气洗、水洗及气水联合反冲洗滤料需要的瞬时气量和水量大，相应的全压和扬程要求高，能耗大，风机噪音也大。生物膜法有活性污泥法所不可比拟的优势，但由于填料的制约大大阻碍了BAF以及塔式生物滤池等生物膜法经典工艺的广泛应用。

对于由挪威KaldnesMijcptek公司与SINTEF研究所联合开发的MBBR流动床颗粒柱状填料，该悬浮填料外形尺寸：Ф25×10mm,填料重1.22g/只，挂膜重量1.30g/只，堆积数量为：150000个/m³。每立方米填料挂膜重量为195Kg/m³，按含水率96％计算，每立方米散堆填料生物膜总干重7.8Kg。按1：2的BOD量计算,每立方米散堆填料容积负荷为:3.9KgBOD₅/m³.d,若取B/C＝0.5，则COD负荷为：7.8KgCOD/m³.d。由于其多孔的小通道结构，作为生物滤池填料，相互堆叠阻力极大，且结构强度不高，故只能作为流动床填料使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于生物滤池的三角螺旋填料，以解决现有填料上生长的生物膜体量有限及易于堵塞的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于生物滤池的三角螺旋填料，包括横截断面为空心三角形结构的管体，所述管体沿轴向延长线方向经顺时针或逆时针旋转形成螺旋体结构，所述管体内壁上沿管体旋转方向设置有凸筋。

进一步，该三角螺旋填料的螺距为10mm-40mm。

进一步，该三角螺旋填料采用整体挤出成型方式制得。

进一步，该三角螺旋填料长度为20mm-30mm，该三角螺旋填料横截断面三角形边长为10mm-30mm。

进一步，该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边均为直线型结构。

进一步，该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边均为折线型结构。

进一步，该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边均为内弧线型结构。

进一步，该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边均为外弧线型结构。

进一步，该三角螺旋填料由塑料材质制成。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型所提供的一种用于生物滤池的三角螺旋填料，通过特有的螺旋体结构，极有利于微生物的附着生长，挂膜速度快，使生物膜有极大的体量和更大的容积负荷，从而使生物滤池有机负荷率大幅度提高；其为空腔结构，对各个方向上的水力阻力小，有效降低了系统正常运行中和反冲洗过程中的能耗，极不易造成堵塞；该填料结构稳定，强度高，稳定性好；且因该填料比重小，在反冲洗过程中水头损失小，对填料支承板的负荷也小,减少了基建投资。该填料适用范围广，除了可用于曝气生物滤池、塔式生物滤池、生物滴滤池、生物转筒等场合，为污水处理系统的提标改造外，还可用做有机废气生物净化塔的填料。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型横截断面示意图；

图3为本实用新型中实施例一示意图；

图4为本实用新型中实施例二示意图；

图5为本实用新型中实施例三示意图；

图6为三角螺旋填料优选尺寸示意图；

图1至图6中所示附图标记分别表示为：1-管体，2-凸筋，3-空心三角形。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1、图2所示，一种用于生物滤池的三角螺旋填料，包括横截断面为空心三角形3结构的管体1，管体1沿轴向延长线方向经顺时针或逆时针旋转形成螺旋体结构，管体1内壁上沿管体1旋转方向设置有凸筋2。

三角螺旋填料整体呈螺旋状结构，其内部为三角形断面的空腔，有利于微生物附着生长，使生物膜有极大的体量，从而使生物滤池有机负荷率大幅度提高；且三角形具有极强的稳定性，可有效加强整体结构的稳定性。该螺旋填料由于为空腔结构，不易造成堵塞，使各个方向上的水体阻力小，降低了系统正常运行中和反冲洗过程中的能耗。当三角螺旋填料在曝气生物滤池中堆积使用时，相邻的三角螺旋填料之间只有点接触或极短的线接触，不易造成三角螺旋填料上生物膜的损伤。凸筋2设置在三角形管体1内的三个面上，每个面上均设置有一条，沿管体1旋转方向设置成螺旋状，优选的凸筋2的高度为1.8mm，三角螺旋填料表面厚度为0.8mm。由于凸筋2呈螺旋状，在有污水通过时，有效地避免污水对已经生长附着的生物膜产生过度的冲刷，此结构同时有效的增强三角螺旋填料的结构强度。

该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边可为直线型结构也可为其他线型结构；总体而言，三角螺旋填料的横截断面为三角形结构或类似三角形的结构均属于本实用新型保护的范围。

实施例一，如图3所示，该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边均为折线型结构。

实施例二，如图4所示，该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边均为内弧线型结构。该内弧线型即为该边向螺旋填料中心微凸的弧线型。

实施例三，如图5所示，该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边均为外弧线型结构。该外弧线型即为该边向螺旋填料外侧微凸的弧线型。

综上所述，通过对该三角螺旋填料横截断面的三角形形状的改变，其改变方式可通过调整折线、弧线向内或向外的凸起程度，从而有效控制三角螺旋填料堆砌后的内通道和外通道的孔隙比例，以适应工程应用当中的不同应用条件，有效增加该三角螺旋填料适用范围。

本实用新型中，优选的该三角螺旋填料横截断面的空心三角形外接圆直径为14mm，轴线方向长度为20mm。其性能参数如下表所示：

名称	参数	备注
			堆积密度/(g/cm<sup>3</sup>)	约为0.15	散堆
表观密度/(g/cm<sup>3</sup>)	约为0.95	散堆
			破碎率/％	0
磨损率/％	0
			有效挂膜面积/(m<sup>2</sup>/m<sup>3</sup>)	≥387	散堆
堆积总孔隙率/％	≥85	散堆
			内部孔隙率/％	约为27	内部为有效挂膜表面
外部孔隙率/％	约为58	外部为有效挂膜表面

按好氧条件下生物膜厚度为1mm，含水率96％计算，可得好氧生物膜干重40g/m²，每立方米散堆填料生物膜总干重15.48Kg。按1：1的BOD量计算,BOD负荷最大值为40g/m².d，按折点值0.02KgBOD₅/m².d计算,每立方米散堆填料容积负荷为:7.74KgBOD₅/m³.d,若取B/C＝0.5，则COD负荷为：15.48KgCOD/m³.d。挂膜后总孔隙率由85％降至55％，仅计算填料内部挂膜后的孔隙率为53％。可供微生物代谢过程提供物质交换和老化脱膜的通道，可容许进水有较高的固体悬浮物浓度。

该填料除孔隙率高、有效挂膜面积大的特点外还有强度高、易堆叠的特点。主体断面的三角螺旋结构具有极强的稳定性，内部凸筋一方面增加了填料的强度，另一方面螺旋体对生物膜是很好的保护。同时该填料还具有弹簧般的“记忆功能”在压扁后能迅速恢复形状。挂膜后仍具备的内部孔隙形成很好的通道，是微生物代谢和外部物质交换的有利条件。另外螺旋结构使填料间仅为点接触或极短的线接触，不会出现沟流的现象，且水流阻力相当小。

由于填料堆积密度极小，BAF生物滤池可使设备化灵活使用。无论池体或是滤板加工制作都非常容易，而且可进一步减小占地面积。反冲洗的风机和水泵相应的全压和扬程亦可大大减小，节约能耗。

为了节约成本，制作便捷，本实用新型中，该三角螺旋填料采用整体挤出成型方式制得。采用专用挤出模具，将采用的材料混合并使用挤出机与挤出模具配合挤出成型，其为挤出成型为一体式结构，加强了螺旋填料的强度，延长使用寿命。

为了使螺旋填料的优越性得到发挥，本实用新型中，根据使用需要，可将该螺旋填料切为不同长度，如10mm、15mm、25mm等各种长度，优选的，三角螺旋填料长度为20mm-30mm，适用于大部分场合，且该三角螺旋填料横截断面三角形边长为10mm-30mm。

本实用新型中，该三角螺旋填料由塑料材质制成，该塑料材质包括PP、PE、PVC、PVDF等；其制作材料广泛，取材便捷，可方便的采用挤出成型；且比重为0.95左右，重量较轻。

以上为本实用新型的具体实施方式，从实施过程可以看出，本实用新型所提供的一种用于生物滤池的三角螺旋填料，通过特有的螺旋体结构，极有利于微生物的附着生长，挂膜速度快，使生物膜有极大的体量和更大的容积负荷，从而使生物滤池有机负荷率大幅度提高；其为空腔结构，对各个方向上的水力阻力小，有效降低了系统正常运行中和反冲洗过程中的能耗，极不易造成堵塞；该填料结构稳定，强度高，稳定性好；且因该填料比重小，在反冲洗过程中水头损失小，对填料支承板的负荷也小,减少了基建投资。该填料适用范围广，除了可用于曝气生物滤池、塔式生物滤池、生物滴滤池、生物转筒等场合，为污水处理系统的提标改造外，还可用做有机废气生物净化塔的填料。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于生物滤池的三角螺旋填料，其特征在于，包括横截断面为空心三角形(3)结构的管体(1)，所述管体(1)沿轴向延长线方向经顺时针或逆时针旋转形成螺旋体结构，所述管体内壁上沿管体(1)旋转方向设置有凸筋(2)。

2.根据权利要求1所述的一种用于生物滤池的三角螺旋填料，其特征在于，该三角螺旋填料的螺距为10mm-40mm。

3.根据权利要求2所述的一种用于生物滤池的三角螺旋填料，其特征在于，该三角螺旋填料长度为20mm-30mm，该三角螺旋填料横截断面三角形边长为10mm-30mm。

4.根据权利要求3所述的一种用于生物滤池的三角螺旋填料，其特征在于，该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边均为直线型结构。

5.根据权利要求3所述的一种用于生物滤池的三角螺旋填料，其特征在于，该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边均为折线型结构。

6.根据权利要求3所述的一种用于生物滤池的三角螺旋填料，其特征在于，该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边均为内弧线型结构。

7.根据权利要求3所述的一种用于生物滤池的三角螺旋填料，其特征在于，该三角螺旋填料横截断面三角形的三条边均为外弧线型结构。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种用于生物滤池的三角螺旋填料，其特征在于，该三角螺旋填料由塑料材质制成。