專利名稱：螺旋形懸浮水處理填料(sfwp),其制備方法及其在水處理中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及水處理填料領(lǐng)域
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的懸浮式水處理填料(MBBR)，是上世紀(jì)90年代由挪威首先發(fā)明并應(yīng)用的 一種小型懸浮式填料，區(qū)別于其他固定式填料。其傳質(zhì)作用和負(fù)荷率等相關(guān)性能較固定 填料有了很大的提高。該填料的外表面由于相互的摩擦作用使得生物膜很難生存，不能 真正成為有效表面積，所用材料存在一定的浪費，再有外表面結(jié)構(gòu)中過小的間距很容易 引起生物堵塞。另外在傳質(zhì)方面，其不可避免的存在由于附著水層帶來的亞微觀傳質(zhì)速率慢的 問題。有文獻(xiàn)報道，亞微觀傳質(zhì)作用的作用系數(shù)要比宏觀傳質(zhì)的作用系數(shù)小幾個數(shù)量 級。由此帶來了氧利用率低，能耗大等問題。如何改善亞微觀傳質(zhì)作用已經(jīng)成為水處理 填料的發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面，提供了一種螺旋形懸浮水處理填料，其特征在于該填料 的結(jié)構(gòu)特征為橫截面為的“十”字型的片狀空間拉伸結(jié)構(gòu)以其中心相交的軸線為軸沿 順時針或逆時針方向按照特定的螺距旋轉(zhuǎn)而成的DNA狀螺旋式結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)直徑為5 50mm，葉片間距5 20mm，單體填料長度5 50mm ；葉片厚度0.2 2mm;優(yōu)選地， 旋轉(zhuǎn)直徑為5 30mm，單葉螺距為為5 30mm，葉片厚度0.2 2mm，葉片間距5 IOmm,單體填料長度5 20mm，單葉螺距為為5 20mm，葉片厚度0.2 1.5mm ；再 優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)直徑為5 15mm，葉片間距5 10mm，單體填料長度5 10mm，單葉 螺距為為5 10mm，葉片厚度0.2 0.8mm ；最優(yōu)選地，該填料旋轉(zhuǎn)直徑為10mm，葉 片間距5mm，單體填料長度10mm，單葉螺距為10mm，葉片厚度0.2 0.4mm。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的方面，所述螺旋形懸浮水處理填料的材料密度為0.95 0.98g/cm3。在本發(fā)明的另一個方面，提供了上述螺旋形懸浮水處理填料的制備方法，包括 以下步驟1)針對該型填料各種外形特征的專用擠出模具的制備；2)按照上述材料組成，將采用的聚合物材料混合并使用塑料擠出機(jī)及上述模具 擠出成型。在本發(fā)明的另一個方面，提供了上述螺旋形懸浮水處理填料在水處理中的應(yīng) 用。其可以用于處理各種適用于生化工藝處理的各類污水?，F(xiàn)有技術(shù)中填料外表面由于填料 之間的摩擦作用，大大限制了填料外表面的生 物膜的生長，導(dǎo)致在現(xiàn)有MBBR填料技術(shù)中出現(xiàn)了有效表面積的概念，本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)使得該型填料的所有表面積都可以成為有效表面積，填料之間只能形成點和線的接觸， 基本避免了面和面的接觸，從結(jié)構(gòu)上避免了填料表面互相摩擦的問題，所有其表面積的 利用率得以提高，避免了材料的浪費。
亞微觀傳質(zhì)作用主要指的是填料表面毫米級范圍的傳質(zhì)作用，這是完成生化作 用以及其他效應(yīng)的必經(jīng)之路，這部分傳質(zhì)作用主要受兩方面作用的影響，一方面是填料 外部流體的流動速率，速率越高，作用越強(qiáng)；另一方面是填料表面附著水層的厚度，厚 度越大作用越弱。本發(fā)明在填料亞微觀傳質(zhì)方面相對于現(xiàn)有技術(shù)有了很大程度的提高，表現(xiàn)在 (1)本發(fā)明填料在結(jié)構(gòu)上可以保證其所有表面積均為開放式結(jié)構(gòu)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的半 封閉結(jié)構(gòu)，可以保證隨時將外部流速作用可以方便的傳導(dǎo)到填料的近表面，和現(xiàn)有技術(shù) 相比這方面作用可以大大提高；(2)本發(fā)明填料的結(jié)構(gòu)類似于螺旋槳，所以該型填料在 水中除了可以進(jìn)行常規(guī)的三維運(yùn)動外，還可以做定向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動本質(zhì)是填 料表面的切線運(yùn)動，這種運(yùn)動可以強(qiáng)化填料表面的更新作用，這樣可以降低附著水層的 厚度，從而加強(qiáng)了亞微觀傳質(zhì)作用；(3)本發(fā)明填料的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有技術(shù)相比，其流體力 學(xué)性能具有較大優(yōu)勢，填料周圍的流體任何方向的運(yùn)動都可以方便的穿過填料，并可以 引起填料全部表面的表面更新，這可以在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)亞微觀傳質(zhì)作用。該型填料的葉片最小間距為5mm，這種間距保證了在整個生物膜生長周期內(nèi) 都不會造成堵塞，從而使填料的表面積時刻有效，同時也達(dá)到了填料有效表面積的最大 化。綜合傳質(zhì)作用的加強(qiáng)使本發(fā)明的螺線型填料具備遠(yuǎn)優(yōu)于其他現(xiàn)有MBBR型填料的溶 解氧利用效率，可以降低供氧的能耗，降低運(yùn)行成本。傳質(zhì)作用的加強(qiáng)同時還可以同等 條件下獲得更加優(yōu)良的出水水質(zhì)，可滿足更多類型的用途或者簡化后續(xù)的精處理過程。經(jīng)試驗，本發(fā)明提供的螺旋形懸浮水處理填料具有以下的優(yōu)點1、該填料的所有表面積均可成為有效表面積，避免了材料的浪費；2、改填料的結(jié)構(gòu)間距依據(jù)微生物特性設(shè)計，不會造成生物堵塞；3、該填料的所有表面積均為開放式結(jié)構(gòu)，有利于促進(jìn)宏觀傳質(zhì)的作用；4、該填料除了能和一般懸浮填料一樣做三維運(yùn)動外，在流體擾動下還能實現(xiàn) 自身的自旋動作，可大大促進(jìn)填料表面的更新作用，從而能夠改善填料的亞微觀傳質(zhì)作 用。5、傳質(zhì)作用的改善能夠提高氧利用率，減低能耗；6、該填料的曲面結(jié)構(gòu)能穩(wěn)定性好而且能最大限度的利用原材料的強(qiáng)度，所以可 以在滿足同樣使用要求的條件下節(jié)省原料。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方案，其中圖1為該型填料單體螺旋形基本結(jié)構(gòu)的東南軸側(cè)圖。圖2為該型填料單體螺旋結(jié)構(gòu)的另一旋轉(zhuǎn)角度生成的視圖。圖3為該型填料整體結(jié)構(gòu)的東南軸側(cè)圖。圖4為該型填料整體結(jié)構(gòu)的另一觀察角度生成視圖。
具體實施方式
實施例1螺旋形懸浮水處理填料的制備1)該填料的結(jié)構(gòu)特征為圖3所示的十字(四葉)型DNA狀螺旋式結(jié)構(gòu)，具體參 數(shù)選擇為以下五種(1)旋轉(zhuǎn)直徑為10mm，葉片間距5mm，單體填料長度IOmm ；葉片厚度 0.2mm ；(2)旋轉(zhuǎn)直徑為20mm，葉片間距10mm，單體填料長度20mm ；葉片厚度 0.3mm ；(3)旋轉(zhuǎn)直徑為30mm，葉片間距15mm，單體填料長度30mm ；葉片厚度 0.4mm ； (4)旋轉(zhuǎn)直徑為40mm，葉片間距20mm，單體填料長度40mm ；葉片厚度 0.4mm ；(5)旋轉(zhuǎn)直徑為50mm，葉片間距20mm，單體填料長度50mm ；葉片厚度 0.4mm ；根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)要求制作其專用系列擠出模具。2)根據(jù)不同用途確定其材質(zhì)配方其材質(zhì)選擇為聚乙烯，聚丙烯，凝膠，磁粉或淀粉。上述材料均可購于北京化 工廠。將采用的聚合物材料混合并使用塑料擠出機(jī)及上述模具擠出，切割，成型。實施例2填料的件能表征1、微生物覆蓋性試驗試驗方法按照等表面積原則分別取本螺旋型填料和一般 MBBR型填料，在同等條件下(反應(yīng)器相同、反應(yīng)用水水質(zhì)水量相同、曝氣系統(tǒng)及氣量 相同、掛膜試劑相同)作掛膜操作，已填料在掛膜前和掛膜后的重量差作為微生物覆蓋 量的直接數(shù)據(jù)加以測量，試驗結(jié)果示于表1。選擇實施例1中制備的填料進(jìn)行本實驗。該填料為旋轉(zhuǎn)直徑為10mm，葉片間距 5mm，單體填料長度10mm;葉片厚度0.2mm，材料為聚乙烯。同時，MBBR型填料為 購自大連宇都環(huán)境有限公司公司的商品名為WD-F10-4的填料。表1填料的性能
權(quán)利要求
1.一種螺旋形懸浮水處理填料，其特征在于該填料的結(jié)構(gòu)特征為橫截面為的“十” 字型的片狀空間拉伸結(jié)構(gòu)以其中心相交的軸線為軸沿順時針或逆時針方向按照特定的螺 距旋轉(zhuǎn)而成的DNA狀螺旋式結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的填料，所述填料旋轉(zhuǎn)直徑為5 50mm，葉片間距5 20mm， 單體填料長度5 50mm，葉片厚度0.2 2mm;優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)直徑為5 30mm，單 葉螺距為為5 30mm ；葉片厚度0.2 2mm，葉片間距5 10mm，單體填料長度5 20mm，單葉螺距為為5 20mm，葉片厚度0.2 1.5mm ；再優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)直徑為5 15mm,葉片間距5 10mm，單體填料長度5 10mm，單葉螺距為為5 10mm，葉片 厚度0.2 0.8mm;最優(yōu)選地，該填料旋轉(zhuǎn)直徑為10mm，葉片間距5mm，單體填料長度 IOmm,單葉螺距為10mm，葉片厚度0.2 0.4mm。
3.如權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于所述螺旋形懸浮水處理填料的材料密度為 0.95 0.98g/cm3。
4.權(quán)利要求1-3任一所述的填料的制備方法，其包括以下步驟1)按照權(quán)利要求1-2所述的外形特征，制備擠出模具；2)按照上述材料組成，將采用的聚合物材料混合并使用特定的礦物質(zhì)和有機(jī)物及上 述模具擠出成型。
5.權(quán)利要求1-3任一所述的填料在水處理中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種懸浮水處理填料，其制備方法及其在水處理中的應(yīng)用。該填料的所有表面積均可成為有效表面積，避免了材料的浪費。其結(jié)構(gòu)間距依據(jù)微生物特性設(shè)計，不會造成生物堵塞。所有表面積均為開放式結(jié)構(gòu)，有利于促進(jìn)宏觀和亞微觀傳質(zhì)的作用，故具有優(yōu)異的水處理性能。另外該型填料具備優(yōu)良的傳質(zhì)性能還可以替代很多化工填料來使用。
文檔編號C02F3/10GK102010070SQ20101051110
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者王凱, 王富 申請人:大連善水德水務(wù)工程有限責(zé)任公司