專利名稱：曝氣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括塑料模制體的曝氣機(jī)及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的曝氣機(jī)特別適合在污水處理廠中使用。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今的污水處理中使用的大多數(shù)生化過程中，主要使用了微生物耗氧而使有機(jī)污染物氧化的能力。為了使微生物獲得足量的氧，必須向污水中導(dǎo)入空氣。而且空氣供應(yīng)還應(yīng)該使銨離子轉(zhuǎn)化成硝酸鹽以減少污水中的銨含量。
污水的曝氣通常通過使用多孔曝氣機(jī)鼓入空氣而進(jìn)行。這些曝氣機(jī)由例如陶瓷材料制成，然而它的不足之處是相對較脆并因此而易破。陶瓷材料還具有在上面易于形成沉積物和水垢的粗糙表面，這會導(dǎo)致曝氣機(jī)堵塞。
還知道使用由彈性體構(gòu)成并配備了連續(xù)槽的模制體作為曝氣機(jī)。然而，缺點(diǎn)是這樣的曝氣機(jī)具有較大的壓力損失，以及由于它們的制作過程而具有較高的磨損，并且只能承受小容量流動。這些彈性體通常由EPDM組成，并且因此在化學(xué)性質(zhì)上并不能對所有類型的污水都具有抵抗力。

發(fā)明內(nèi)容
因此形成本發(fā)明基礎(chǔ)的目的是提供一種曝氣機(jī)，該曝氣機(jī)具有較小的壓力損失、良好的機(jī)械穩(wěn)定性、高耐用性以及高的氧氣產(chǎn)生性能并且易于清除沉積物和水垢。
上述目的通過一種包括由多孔滲透塑料模制體構(gòu)成的曝氣機(jī)來實(shí)現(xiàn)，其中空氣流出側(cè)(A)上的孔直徑小于位于對面的空氣流入側(cè)(B)上的孔徑。
為了制造根據(jù)本發(fā)明的曝氣機(jī)，在模型例如燒結(jié)模型中對具有粒狀或者粉末狀的塑料材料進(jìn)行燒結(jié)。充滿了塑料微?；蛘叻勰┑哪Ｐ驮跓Y(jié)爐中加熱至(A)側(cè)的溫度高于相對的(B)側(cè)的溫度，這樣就會導(dǎo)致粒狀和/或粉末形式的塑料材料在較熱側(cè)的燒結(jié)程度高于相對側(cè)，從而導(dǎo)致在(A)側(cè)上形成的孔的直徑小于(B)側(cè)上形成的孔的直徑。
在燒結(jié)過程中，塑料微粒和/或粉末的顆粒只是在表面上開始熔化，但并沒有熔透，因此就產(chǎn)生了一種燒結(jié)合成物，該合成物在冷卻后會形成良好粘附且穩(wěn)定然而多孔的模制體。在下文中將塑料微粒和/或粉末的顆粒只是在表面上開始熔化而沒有熔透時(shí)的溫度稱為“熔化溫度”。
塑料模制體應(yīng)該優(yōu)選由高或者極高分子量的材料制成，以防止塑料材料過度熔化在一起并且防止形成劣質(zhì)的孔。本發(fā)明中優(yōu)選使用聚乙烯(具有高摩爾質(zhì)量(大約為200,000至5百萬克/摩爾)，縮寫符號為HD-HMW-PE，或者具有超高摩爾質(zhì)量(3百萬至5百萬克/摩爾)，縮寫符號為HMWV-HD-PE)或者聚丙烯。有時(shí)也可以使用具有平均密度的聚乙烯，只要小心地進(jìn)行溫度處理以避免完全熔化即可。然而，還是優(yōu)選具有較高分子質(zhì)量的材料。
所使用的塑料微?；蚍勰┑钠骄w粒尺寸優(yōu)選在1微米至5毫米之間的范圍內(nèi)。特別優(yōu)選的是使用其中80％的顆粒大于500微米的微粒，其中65％的顆粒尺寸在250微米至500微米之間的粉末，或者它們的混合物。
選擇燒結(jié)溫度和燒結(jié)處理持續(xù)時(shí)間從而能夠?qū)崿F(xiàn)期望的粘結(jié)程度并具有期望的氣孔率。燒結(jié)溫度優(yōu)選在80℃至120℃的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在120℃至160℃之間，這取決于所用的塑料材料。例如150℃的燒結(jié)溫度對于具有80℃熔化溫度的塑料材料而言應(yīng)該是理想的選擇。溫度處理的持續(xù)時(shí)間優(yōu)選位于30分鐘至180分鐘的范圍內(nèi)，特別是60至120分鐘之間。選取的溫度處理持續(xù)時(shí)間必須保證塑料微粒或者粉末從(A)側(cè)至位于對面的(B)側(cè)都完全加熱。
已經(jīng)證明，非常有利的是在溫度處理期間在(A)側(cè)和(B)側(cè)之間建立1至25℃、優(yōu)選為5至15℃的溫度梯度。
根據(jù)本發(fā)明的曝氣機(jī)的孔優(yōu)選在空氣流出側(cè)(A)上具有在1微米至1500微米范圍內(nèi)、特別優(yōu)選在10微米至1000微米范圍內(nèi)的平均直徑，而在空氣流入側(cè)(B)上具有在5微米至3000微米范圍內(nèi)、特別優(yōu)選在20微米至1500微米范圍內(nèi)的平均直徑。另外，優(yōu)選空氣流出側(cè)(A)上的平均孔徑比空氣流入側(cè)(B)上的孔徑小20％至80％。
根據(jù)本發(fā)明的曝氣機(jī)優(yōu)選具有2至30毫米的厚度，特別優(yōu)選為3至12毫米。
除了非常簡單的制造外，還可以根據(jù)選取的微?；蛘叻勰┧芰喜牧系某叽?、溫度處理的持續(xù)時(shí)間和加熱溫度根據(jù)需要調(diào)整孔的尺寸。由此可以通過簡單的方式制造具有不同氣孔率的曝氣機(jī)。另外一個優(yōu)點(diǎn)是對于根據(jù)本發(fā)明的曝氣機(jī)的制造而言，不需要添加劑例如樹脂、添加劑等。
已經(jīng)證明，如果在溫度處理結(jié)束時(shí)臨時(shí)升高溫度而對曝氣機(jī)(A)側(cè)外表層進(jìn)行特定加熱將會特別有利。因此曝氣機(jī)的外層臨時(shí)被加熱到較高的溫度，從而塑料材料在此熔結(jié)的程度要稍微高一些并且由此產(chǎn)生較小的孔徑。
任何類型的曝氣機(jī)，優(yōu)選為板狀或者管狀的曝氣機(jī)，都可以用上述的制造過程進(jìn)行制造。


下面通過附圖對本發(fā)明進(jìn)行了描述，其中圖1和圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明制造的曝氣機(jī)。特別地，圖1顯示了可以用作板狀曝氣機(jī)的曝氣機(jī)視圖，而圖2顯示了可以用作管狀曝氣機(jī)的曝氣機(jī)視圖。圖1和圖2中的箭頭表示空氣流過曝氣機(jī)的方向。
具體實(shí)施例方式
圖1中所示的板狀曝氣機(jī)在用字母(A)標(biāo)記的氣體流出側(cè)上具有比用字母(B)標(biāo)記的氣體流入側(cè)上稍小的孔。當(dāng)應(yīng)用于污水處理廠時(shí)，使用這種曝氣機(jī)，使具有較小孔的空氣流出側(cè)(A)就對著將導(dǎo)入空氣的污水。
在圖2所示的管狀曝氣機(jī)的情形下，較小的孔位于管的外側(cè)(A)上，而較大的孔位于管的內(nèi)側(cè)(B)上。在這種情形下，具有較小的孔的(A)側(cè)即管的外側(cè)也對著將曝氣的污水。當(dāng)向污水曝氣時(shí)，空氣從管的內(nèi)側(cè)(B)流向管的外側(cè)(A)，其中空氣通過外側(cè)(A)導(dǎo)入到污水中。
在管狀曝氣機(jī)的情形下，可以在管內(nèi)側(cè)上安裝其中配備了槽的中心管來用于加固。該管優(yōu)選由PVC或者耐熱的聚乙烯制成。
在制造使用中央管加固的管狀曝氣機(jī)時(shí)，可以在溫度處理結(jié)束之前或者之后準(zhǔn)備在內(nèi)側(cè)對中心管進(jìn)行冷卻。因此，在溫度處理期間也加熱到一定程度的中心管幾乎被淬火，以防止它在冷卻時(shí)由于塑料材料產(chǎn)生的收縮而被擠壓在一起。
由于空氣流出側(cè)(A)上的孔直徑小于位于對面的空氣流入側(cè)(B)上的孔徑，所以當(dāng)空氣流過時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了比使用具有均一大小的孔的材料這種情形下要小的壓力損失。而較小的壓力損失又允許在低壓時(shí)可以進(jìn)行有效的氣化，從而實(shí)現(xiàn)可用曝氣機(jī)性能的高產(chǎn)出。曝氣機(jī)的表面還可以很容易地?cái)[脫沉積物和水垢，例如通過簡單的沖擊曝氣。該曝氣機(jī)在機(jī)械上極其穩(wěn)定并且能夠抗斷裂。
實(shí)例管狀曝氣機(jī)的制造能夠使用加熱套加熱的環(huán)狀鋁模被用作燒結(jié)爐，位于它中間的是同樣由鋁制成的芯骨。芯骨和鋁模之間的間隙充滿了通過振搖進(jìn)入的610g的HDPE微粒(ρ＝0.925-0.956克/立方厘米，80％的微粒大于500微米)。芯骨和鋁模之間的間隙為5毫米，因此這樣制造的曝氣機(jī)就具有相應(yīng)的壁寬即厚度。使用加熱套將鋁模加熱70分鐘至150℃來燒結(jié)混合物。對著鋁模的一側(cè)與對著芯骨的一側(cè)之間的溫度梯度大約為7℃。然后冷卻至室溫并從模型移開。
以這種方式制造的曝氣機(jī)包括孔徑在150至350微米之間并且平均值為290微米的位于空氣流出側(cè)(A)的孔，還包括孔徑在400至850微米之間并且平均值為490微米的位于空氣流入側(cè)(B)的孔。
為了判斷孔的尺寸，可以從曝氣機(jī)上切下樣品并且在立體顯微鏡和掃描電子顯微鏡這兩種顯微鏡下進(jìn)行檢驗(yàn)。孔的大小通過在相應(yīng)的圖像中進(jìn)行測量而確定。
此處所指的平均孔徑表示從多個具體測量的孔徑中確定的算術(shù)平均值。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.將具有在空氣流出側(cè)(A)上的孔小于位于對面的空氣流入側(cè)(B)上的孔的多孔塑料模制體作為曝氣機(jī)的應(yīng)用。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其中塑料模制體由聚乙烯或者聚丙烯制成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其中孔在空氣流出側(cè)(A)上具有1微米至1500微米的平均直徑，在空氣流入側(cè)(B)上具有5微米至3000微米的平均直徑。
4.如權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)所述的應(yīng)用，其中空氣流出側(cè)(A)上的平均孔徑比空氣流入側(cè)(B)上的平均孔徑小20％至80％。
5.如權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)所述的應(yīng)用，其中曝氣機(jī)為板狀或者管狀曝氣機(jī)。
6.用于制造如權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)所限定的塑料模制體的方法，包括下列步驟(e)用塑料微粒和/或粉末填充模型，(f)對填滿塑料微粒和/或粉末的模型進(jìn)行加熱，直至塑料微粒和/或粉末的顆粒開始在表面上熔化，將獲得較小孔徑的一側(cè)加熱到的溫度高于相對側(cè)的溫度，(g)冷卻至60℃與室溫之間的某個溫度，并且(h)從模型中移出所獲得的塑料模制體。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中塑料微粒和/或粉末的平均顆粒大小為1微米至5毫米。
權(quán)利要求
1.一種由多孔塑料模制體構(gòu)成的曝氣機(jī)，所述模制體在空氣流出側(cè)(A)上的孔小于位于對面的空氣流入側(cè)(B)上的孔。
2.如權(quán)利要求1所述的曝氣機(jī)，其中塑料模制體由聚乙烯或者聚丙烯制成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的曝氣機(jī)，其中孔在空氣流出側(cè)(A)上具有1微米至1500微米的平均直徑，在空氣流入側(cè)(B)上具有5微米至3000微米的平均直徑。
4.如權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)所述的曝氣機(jī)，其中空氣流出側(cè)(A)上的平均孔徑比空氣流入側(cè)(B)上的平均孔徑小20％至80％。
5.如權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)所述的曝氣機(jī)，其中曝氣機(jī)為板狀曝氣機(jī)或者管狀曝氣機(jī)。
6.將權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)所限定的多孔塑料模制體作為曝氣機(jī)的應(yīng)用。
7.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其中曝氣機(jī)為板狀曝氣機(jī)或者管狀曝氣機(jī)。
8.用于制造如權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)所限定的曝氣機(jī)的方法，包括下列步驟(a)用塑料微粒和/或粉末填充模型，(b)對填滿塑料微粒和/或粉末的模型進(jìn)行加熱直至塑料微粒和/或粉末的顆粒開始在表面上熔化，將獲得較小孔徑的一側(cè)加熱到的溫度高于相對側(cè)的溫度，(c)冷卻至60℃與室溫之間的某個溫度，并且(d)從模型中移出所獲得的塑料模制體。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中塑料微粒和/或粉末的平均顆粒大小為1微米至5毫米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由多孔塑料模制體構(gòu)成的曝氣機(jī)，所述模制體在空氣流出側(cè)(A)上的孔小于位于對面的空氣流入側(cè)(B)上的孔。根據(jù)本發(fā)明的曝氣機(jī)特別適合在污水處理廠中使用。
文檔編號B01F3/04GK1625531SQ02828823
公開日2005年6月8日 申請日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月23日
發(fā)明者安東尼奧·詹格拉索 申請人:普夫萊德雷爾基礎(chǔ)建筑技術(shù)兩合公司