專利名稱：一種聚乙烯生物填料及復合式流化床生物反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種用于復合式流化床生物反應器的新型聚乙烯生物填料以及復合式流化床生物反應器，屬于廢水處理技術領域。
背景技術：
復合式流化床生物反應器是一種新型的污水處理技術，屬于污水處理生物膜法。 該反應器的反應原理和反應器的主體結(jié)構是基于生物流化床的原理與技術，具有效率高， 占地少，易于設備標準化和成套化等優(yōu)點，可以發(fā)展成組裝式的系列化產(chǎn)品，成為工業(yè)廢水處理和中小城鎮(zhèn)污水處理的領先技術，其應用的關鍵在于生物填料的選取。在應用生物膜法進行廢水處理中，相關研究者曾嘗試了不同種類的載體沸石，活性炭，陶粒、塑料球，玄武石、爐渣、焦炭、無煙煤、細石英砂等，但是這些載體材料一般都是隨機選取，沒有針對性地根據(jù)流化床特點來進行設計和加工制作，因而存在著諸如比重較大、容易粘連在一起或難于形成生物膜等缺陷。而且不同廢水水質(zhì)和曝氣情況會造成廢水密度及反應器內(nèi)流態(tài)的改變，需要根據(jù)實際情況優(yōu)化填料結(jié)構和密度，確保最佳處理效果， 因此，需針對流化床結(jié)構及運行特點制作新型的生物填料，提高流化床反應器的處理效果， 顯示其在廢水處理領域內(nèi)的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，而提供一種優(yōu)化生物填料結(jié)構和密度，對有機物的去除率高，造價低，適用性強和效果穩(wěn)定的聚乙烯生物填料及復合式流化床生物反應器。本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的，所述的聚乙烯生物填料，它由外層、 內(nèi)層、連接筋組成，所述的外層與內(nèi)層通過至少三根連接筋連接，外層與內(nèi)層表面具有為微生物提供更多附著空間的較大粗糙度與比表面積；所述的聚乙烯生物填料由如下配方和重量份數(shù)組成
聚乙烯(PE) 90 —110份， 黑膠粉50— 70份，
AC發(fā)泡劑6—10份，
氧化鋅6 —10份，
硬脂酸鋅5— 7份。所述的外層與內(nèi)層通過六根連接筋連接；它有如下配方和重量份數(shù)組成 聚乙烯(PE) 100份，
黑膠粉60份，
AC發(fā)泡劑8份，
氧化鋅8份，
硬脂酸鋅6份；其中所述的黑膠粉采用可以增大填料的表面粗糙度的廢舊輪胎制成。所述的聚乙烯生物填料的性能參數(shù)包括塊密度為0.7991 g/ml，骨架密度為 1.1159 g/ml，載體比表面積27. 257 m2/g，孔容0.3596 ml/g，孔隙率觀.64%，平均孔徑52. 9 nm0一種使用如上所述聚乙烯生物填料的復合式流化床生物反應器，它主要由器體， 中心筒降流區(qū)、外圈升流區(qū)、中部載體分離器以及頂部氣浮分離區(qū)組成，所述的外圈升流區(qū)的底部設置有連通外部空氣曝氣管的曝氣裝置；聚乙烯生物填料安置在所述外圈升流區(qū)內(nèi)，且在外圈升流區(qū)的上端部與所述中心筒降流區(qū)連通，而所述中心筒降流區(qū)的下端部又與外圈升流區(qū)相連通，形成一種內(nèi)循環(huán)的流化狀態(tài)。所述的聚乙烯生物填料以15 20%的填充率安置在所述的外圈升流區(qū)內(nèi)，所述的器體中部設置有對聚乙烯生物填料進行截流的載體分離器，器體的頂部設置有可實現(xiàn)水、 氣、固三相分離的氣浮分離區(qū)。所述的氣浮分離區(qū)包括一能產(chǎn)生氣體的集氣筒搜集降流區(qū)，一對懸浮污泥進行加藥沉淀并集于氣浮分離區(qū)底部的加藥系統(tǒng)，在所述氣浮分離區(qū)底部設置有對污泥進行排放的排泥系統(tǒng)，氣浮分離區(qū)的上部分別設置有對部分浮渣進行排放的排渣系統(tǒng)、以及對澄清水進行排放的出水堰。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點
(1)所述生物填料有合適的比重，可以隨污水的流動懸浮于水中而不漂浮，增加了污水與微生物的接觸機會，并且具有較大的比表面積和孔隙率。(2)所述生物填料具有足夠大的化學穩(wěn)定性和足夠大的強度，能應付較高的生物負荷。(3)所述生物填料具有對有機物的去除率高，造價低，適用性強和效果穩(wěn)定等優(yōu)
點ο


圖1是本發(fā)明的正面結(jié)構示意圖。圖2是本發(fā)明的側(cè)面結(jié)構示意圖。圖3是本發(fā)明在復合式流化床反應器中應用示意圖。圖中標號外層1、連接筋2、內(nèi)層3、出水堰4、加藥系統(tǒng)5、載體分離器6、升流區(qū) (好氧區(qū))7、生物填料8、進水管9、曝氣管10、排渣系統(tǒng)11、排泥系統(tǒng)12、集氣筒13、降流區(qū) (缺氧區(qū))14、曝氣裝置15。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。圖1、2所示，本發(fā)明主要由外層1、內(nèi)層3、連接筋2組成，所述的外層與內(nèi)層通過至少三根連接筋連接，圖中所示的外層與內(nèi)層通過6根連接筋連接；外層1與內(nèi)層3表面具有較大的粗糙度與比表面積，微生物附著在外層1、內(nèi)層3、連接筋2的表面，外層1外表面由于碰撞頻繁，微生物負載量較少， 大部分的微生物附著在填料內(nèi)層、連接筋與外層1內(nèi)表面上。所述的聚乙烯生物填料由如下配方和重量份數(shù)組成聚乙烯(ΡΕ)90 —110份，
黑膠粉50— 70份，
AC發(fā)泡劑6—10份，
氧化鋅6 —10份，
硬脂酸鋅5— 7份。本發(fā)明優(yōu)選的配方和重量份數(shù)組成 聚乙烯(PE)100份，
黑膠粉60份，
AC發(fā)泡劑8份，
氧化鋅8份，
硬脂酸鋅6份；
其中所述的黑膠粉采用可以增大填料的表面粗糙度的廢舊輪胎制成。所述的聚乙烯生物填料的性能參數(shù)是塊密度為0. 7991 g/ml，骨架密度為1. 1159 g/ml，略大于廢水的密度，而其塊密度為0. 7991 g/ml，在混合液中粘附氣泡的同時受到曝氣作用，能夠極好的保持反應器流態(tài)，達到理想的處理效果。載體比表面積達到27. 257 m2/ g，遠大于陶粒填料5 m2/g左右的比表面積，孔容達到0. 3596 ml/g，孔隙率也達28. 64%，十分利于生物膜的生長及對污染物的吸附緩沖。性能參數(shù)如下所示
測試比表面積 ？L容 ’山‘又骨架密度平均孔徑
孔瞎率 C在0. BOpsia
項目 (m7g) (ml/g)(g/ml)(ran)
下)g/ml
結(jié)果 27.257 0.3596 28.64% 0.79911.115952.8
圖3所示，本發(fā)明所述的使用所述聚乙烯生物填料的復合式流化床生物反應器，它主要由器體，中心筒降流區(qū)14、外圈升流區(qū)7、中部載體分離器6以及頂部氣浮分離區(qū)組成，所述的外圈升流區(qū)的底部設置有連通外部空氣曝氣管10的曝氣裝置15 ；聚乙烯生物填料安置在所述外圈升流區(qū)內(nèi)，且在外圈升流區(qū)的上端部與所述中心筒降流區(qū)連通，而所述中心筒降流區(qū)的下端部又與外圈升流區(qū)相連通，形成一種內(nèi)循環(huán)的流化狀態(tài)。所述的聚乙烯生物填料8以15 20%的填充率安置在所述的外圈升流區(qū)內(nèi)，所述的器體中部設置有對聚乙烯生物填料進行截流的載體分離器6，器體的頂部設置有可實現(xiàn)水、 氣、固三相分離的氣浮分離區(qū)。所述的氣浮分離區(qū)包括一能產(chǎn)生氣體的集氣筒搜集降流區(qū)11，一對懸浮污泥進行加藥沉淀并集于氣浮分離區(qū)底部的加藥系統(tǒng)5，在所述氣浮分離區(qū)底部設置有對污泥進行排放的排泥系統(tǒng)12，氣浮分離區(qū)的上部分別設置有對部分浮渣進行排放的排渣系統(tǒng)11、以及對澄清水進行排放的出水堰4。附圖3所示，污水從底部進入反應器升流區(qū)7內(nèi)，升流區(qū)7底部安裝曝氣裝置15， 壓縮空氣經(jīng)曝氣管10進入反應器內(nèi)。聚乙烯(PE)生物填料8以15 20%的填充率投入復合式流化床生物反應器內(nèi)，處于升流區(qū)7內(nèi)的填料在曝氣作用下，形成上流趨勢，并翻入到降流區(qū)11，再從降流區(qū)11底部，回到升流區(qū)7內(nèi)，從而形成內(nèi)循環(huán)的流化狀態(tài)。反應器中部設有載體分離器6，對生物填料進行截留，保證生物填料不致流失。反應器頂部設有氣浮分離區(qū)，實現(xiàn)水、氣、固的三相分離。集氣筒搜集降流區(qū)11產(chǎn)生氣體，懸浮污泥經(jīng)過加藥系統(tǒng)5 沉淀后，集于分離區(qū)底部，通過排泥系統(tǒng)12進行排放，部分浮渣通過排渣系統(tǒng)11排放，澄清水通過出水堰4排放。反應器對有機物的去除效率決定于生物填料的生物負載量與底物傳質(zhì)效果。該發(fā)明專利可明顯提高微生物濃度，通過測試可達到5飛g/L當量懸浮污泥濃度， 由此，提高反應器的處理有機負荷，而內(nèi)循環(huán)的流態(tài)方式可增強底物的傳質(zhì)效果，促使較多的有機物質(zhì)被降解，從而降低水力停留時間，減少占地面積。本發(fā)明所述生物填料以高分子聚合物——聚乙烯(PE)為主要原料，聚乙烯具有較高的粘度，填料較易成型，并不會對微生物產(chǎn)生毒性作用。所述生物填料采用的黑膠粉來源于廢舊輪胎，以增大填料的表面粗糙度。所述生物填料通過加入AC發(fā)泡劑以增大填料的孔隙率，為微生物提供更多的附著面積，增大比表面積。所述生物填料通過加入氧化鋅與硬脂酸鋅作為潤滑助劑，改善加工工程中的材料潤滑度，提高生產(chǎn)效率。常規(guī)生物填料配方的親水性和生物親和性決定了填料的性能，進而決定污水的處理效果，所述生物填料表面增加了新的親水性官能團，同時改善了生物填料表面的生物相容性和親水性能，使得微生物的增值速率和粘附程度得到提高，并對微生物的活性也有一定的促進作用。
權利要求
1.一種聚乙烯生物填料，它由外層、內(nèi)層、連接筋組成，其特征在于所述的外層與內(nèi)層通過至少三根連接筋連接，外層與內(nèi)層表面具有為微生物提供更多附著空間的較大粗糙度與比表面積；所述的聚乙烯生物填料由如下配方和重量份數(shù)組成聚乙烯(PE) 90 —110份， 黑膠粉50— 70份，AC發(fā)泡劑6—10份，氧化鋅6 —10份，硬脂酸鋅5— 7份。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚乙烯生物填料，其特征在于所述的外層與內(nèi)層通過六根連接筋連接；它有如下配方和重量份數(shù)組成聚乙烯(PE) 100份， 黑膠粉60份，AC發(fā)泡劑8份，氧化鋅8份，硬脂酸鋅6份；其中所述的黑膠粉采用可以增大填料的表面粗糙度的廢舊輪胎制成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的聚乙烯生物填料，其特征在于所述的聚乙烯生物填料的性能參數(shù)包括塊密度為0.7991 g/ml，骨架密度為1. 1159 g/ml，載體比表面積27. 257 m2/ g，孔容 0. 3596 ml/g，孔隙率 28. 64%，平均孔徑(nm) 52. 9。
4.一種使用如權利要求1或2或3所述聚乙烯生物填料的復合式流化床生物反應器， 它主要由器體，中心筒降流區(qū)、外圈升流區(qū)、中部載體分離器以及頂部氣浮分離區(qū)組成，其特征在于所述的外圈升流區(qū)(7)的底部設置有連通外部空氣曝氣管(10)的曝氣裝置(15); 聚乙烯生物填料安置在所述外圈升流區(qū)內(nèi)，且在外圈升流區(qū)(7)的上端部與所述中心筒降流區(qū)連通，而所述中心筒降流區(qū)(14)的下端部又與外圈升流區(qū)(7)相連通，形成一種內(nèi)循環(huán)的流化狀態(tài)。
5.根據(jù)權利要求4所述的復合式流化床生物反應器，其特征在于所述的聚乙烯生物填料(8)以15 20%的填充率安置在所述的外圈升流區(qū)內(nèi)，所述的器體中部設置有對聚乙烯生物填料進行截流的載體分離器(6)，器體的頂部設置有可實現(xiàn)水、氣、固三相分離的氣浮分1 區(qū)。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的復合式流化床生物反應器，其特征在于所述的氣浮分離區(qū)包括一能產(chǎn)生氣體的集氣筒搜集降流區(qū)(11)，一對懸浮污泥進行加藥沉淀并集于氣浮分離區(qū)底部的加藥系統(tǒng)(5)，在所述氣浮分離區(qū)底部設置有對污泥進行排放的排泥系統(tǒng) (12)，氣浮分離區(qū)的上部分別設置有對部分浮渣進行排放的排渣系統(tǒng)(11)、以及對澄清水進行排放的出水堰(4)。
全文摘要
一種聚乙烯生物填料及復合式流化床生物反應器，所述的聚乙烯生物填料由外層、內(nèi)層、連接筋組成，其特征在于所述的外層與內(nèi)層通過至少三根連接筋連接，外層與內(nèi)層表面具有為微生物提供更多附著空間的較大粗糙度與比表面積；所述的聚乙烯生物填料由如下配方和重量份數(shù)組成聚乙烯90—110份，黑膠粉50—70份，AC發(fā)泡劑6—10份，氧化鋅6—10份，硬脂酸鋅5—7份；所述的復合式流化床生物反應器主要由器體，中心筒降流區(qū)、外圈升流區(qū)、中部載體分離器以及頂部氣浮分離區(qū)組成，其特征在于所述的外圈升流區(qū)的底部設置有連通外部空氣曝氣管的曝氣裝置；聚乙烯生物填料安置在所述外圈升流區(qū)內(nèi)，且在外圈升流區(qū)的上端部與所述中心筒降流區(qū)連通，而所述中心筒降流區(qū)的下端部又與外圈升流區(qū)相連通，形成一種內(nèi)循環(huán)的流化狀態(tài)。
文檔編號C02F9/14GK102491504SQ20111040010
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權日2011年12月6日
發(fā)明者朱建龍, 李偉, 李熒, 陳呂軍 申請人:浙江雙益環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司