專利名稱：一種具有自旋功能的廢氣處理生物填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于廢氣生物處理裝置的填料，特別涉及一種用于廢氣生物滴濾裝置的填料。
背景技術(shù)：
廢氣生物處理技術(shù)相比物理和化學(xué)吸附法被公認(rèn)為處理成本低，二次污染小。近年來，該技術(shù)被廣泛研究并得到一定規(guī)模的工程應(yīng)用。生物滴濾法具有生物量大，運(yùn)行條件易于控制等優(yōu)點(diǎn)，是一種高效廢氣生物處理技術(shù)。生物膜填料是生物滴濾裝置中微生物附著和物質(zhì)傳遞的載體，其性能直接影響著廢氣凈化的效果。填料自身較重對生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求較高，會增加廢氣處理裝置造價。填料理化性質(zhì)不穩(wěn)定會造成運(yùn)行期間需頻繁更換并可能形成二次污染。填料比表面積及其表面粗糙程度直接關(guān)系到其附著的生物量。填料孔隙率大小直接影響填料層阻力降。當(dāng)單位體積填料負(fù)載的微生物量過少，廢氣凈化效率和污染物去除負(fù)荷就會偏低；當(dāng)填料微生物過度積累造成堵塞時，生物反應(yīng)器內(nèi)阻力降增大，運(yùn)行能耗增大，污染物去除率下降，甚至使整個裝置處于癱瘓狀態(tài)。因此，理想的生物填料除應(yīng)滿足堆積密度小、理化性質(zhì)穩(wěn)定、比表面積及空隙率大、易于微生物掛膜等一般要求外，還應(yīng)具有合理的空間結(jié)構(gòu)，便于老化、脫落的生物膜及時隨噴淋水從填料間隙排出，避免因生物膜過度積累引起填料層堵塞。傳統(tǒng)生物填料，主要有陶粒、火山巖、顆粒活性炭、煤渣以及拉西環(huán)、鮑爾環(huán)等常見化工填料，因存在比重過大、強(qiáng)度低或空隙率小等缺陷，已趨于淘汰或較少單獨(dú)使用。中國專利200620107863. X、200820170724. 0等生物填料對填料的空間結(jié)構(gòu)有了較大改進(jìn)。但填料自身是靜態(tài)的，由于填料之間的接觸和交叉現(xiàn)象，氣、液產(chǎn)生偏流、溝流不可避免，嚴(yán)重時甚至部分填料不能充分濕潤。造成填料各個部位獲得的水分和營養(yǎng)基質(zhì)不同，微生物在局部過度積累，在高污染物負(fù)荷或長期運(yùn)行的條件下，容易發(fā)生短路或堵塞。因此，進(jìn)一步開發(fā)高效的生物填料，具有較高的工程應(yīng)有價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種具有自旋功能的廢氣處理生物填料。為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是提供一種具有自旋功能的廢氣處理生物填料，包括用于掛載微生物的葉片，所述葉片的外形呈半圓形；填料由球形支撐架和空心多面球體組成；其中，球形支撐架由兩個半球面對接而成，各半球面均由若干交錯的經(jīng)線筋與緯線筋構(gòu)成；兩個半球面的對接處構(gòu)成球形支撐架的赤道筋，各半球面頂點(diǎn)的緯線筋構(gòu)成旋轉(zhuǎn)軸套； 半球面的經(jīng)線筋的一端與赤道筋連接，另一端則交匯于該半球面頂點(diǎn)的緯線筋；空心多面球體由旋轉(zhuǎn)軸和若干個以直邊固定于旋轉(zhuǎn)軸上的葉片組成，葉片以旋轉(zhuǎn)軸為中心呈發(fā)散狀均勻分布，相鄰葉片構(gòu)成柵格單元；
所述空心多面球體的旋轉(zhuǎn)軸的兩端裝設(shè)于球形支撐架的兩個半球面頂點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)軸套之中，且空心多面球體能夠在球形支撐架內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。作為一種改進(jìn)，所述半球面的經(jīng)線筋呈均勻分布。作為一種改進(jìn)，所述半球面上頂點(diǎn)的緯線筋與赤道筋之間至少設(shè)置一條緯線筋。作為一種改進(jìn)，對接后的兩個半球面上的經(jīng)線筋呈相互交錯布置。作為一種改進(jìn)，所述葉片的表面設(shè)有波浪狀或網(wǎng)狀紋路或均布有凸點(diǎn)、毛刺或凹陷部位。作為一種改進(jìn)，所述球形支撐架的內(nèi)徑為25 200mm，球形支撐架與空心多面球體組合后，二者之間的間隙為0. 5 10mm。作為一種改進(jìn)，所述半球面上的緯線筋為1 3條，經(jīng)線筋為4 10條。作為一種改進(jìn)，所述葉片為5 12個，葉片厚度為0. 5 2mm。作為一種改進(jìn)，所述的旋轉(zhuǎn)軸的端部外徑為0. 5 5mm，旋轉(zhuǎn)軸套與旋轉(zhuǎn)軸之間的間隙為0. 2 1. 5mm。作為一種改進(jìn)，所述葉片的直邊與旋轉(zhuǎn)軸之間呈3 15°的傾角。本發(fā)明中的的填料可以是一個球形支撐架和一個空心多面球體組成的單體，也可以是是若干個單體按照一定方式排列、固定后形成的整體。填料的制作材料采用PP、PE、PVC 等高分子合成材料或它們的混合物；葉片的表面經(jīng)親水性改性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)葉片在氣、液流的推動下使得空心多面球體可自由旋轉(zhuǎn)，也使填料的各個部位濕度和營養(yǎng)條件基本一致，有利于微生物在填料表面均勻生長、分布，進(jìn)而有利于提高單位體積填料的微生物負(fù)載量、廢氣凈化效率與負(fù)荷。(2)空心多面球體的旋轉(zhuǎn)和氣、液的沖刷強(qiáng)化了對生物膜的剪切和摩擦，促使老化的生物膜及時脫落并隨循環(huán)水從填料間隙帶走，避免了填料層發(fā)生短路或堵塞。(3)具有足夠大的比表面積和空隙率，確保了微生物生長所需的表面和空間；粗糙且親水性的表面提高了與微生物的親和性，適于微生物快速大量附著；中空及發(fā)散狀葉片結(jié)構(gòu)提供了很好的氣液傳質(zhì)性能，有利于減小阻力及排出脫落的生物膜。


圖1是自旋功能廢氣生物填料結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是自旋功能廢氣生物填料結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖3是自旋功能廢氣生物填料葉片俯視圖；圖4是圖3的A-A剖視圖；圖5是旋轉(zhuǎn)軸與葉片連接示意圖。圖中的附圖標(biāo)記為1球形支撐架、2空心多面球體、3赤道筋、4緯線筋5對接后將構(gòu)成赤道筋的緯線筋、6旋轉(zhuǎn)軸套、7經(jīng)線筋、8旋轉(zhuǎn)軸、9葉片、10柵格單元。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。本發(fā)明中的具有自旋功能的廢氣處理生物填料，是由球形支撐架1和空心多面球體2組成，空心多面球體2可在球形支撐架1內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。球形支撐架1由兩個相同的若干交錯筋條構(gòu)成半球面對接而成，對接處構(gòu)成球面的赤道筋3。兩個半球面的連接可采用粘接、焊接或穿接方式，對接后兩個半球面上的經(jīng)線筋相互交錯布置。半球面上均勻分布若干經(jīng)線筋7，經(jīng)線筋7 —端與赤道筋3連接，另一端頂點(diǎn)匯交于球體頂點(diǎn)緯線筋。球體頂點(diǎn)緯線筋構(gòu)成旋轉(zhuǎn)軸套6。半球面上頂點(diǎn)緯線筋(旋轉(zhuǎn)軸套6)與赤道筋5之間設(shè)置一條或多條緯線筋7，緯線筋7與緯線筋4和赤道筋3連接于一體?？招亩嗝媲蝮w2由若干繞旋轉(zhuǎn)軸8 呈發(fā)散狀均勻分布的半圓形的葉片9圍合而成，相鄰葉片構(gòu)成柵格單元10。葉片9與旋轉(zhuǎn)軸8連接于一體。旋轉(zhuǎn)軸8的兩個頂端置于球形支撐架1的旋轉(zhuǎn)軸套6內(nèi)，空心多面球體 2可在球形支撐架1內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中，所述的球形支撐架1和空心多面球體2組合后，球形支撐架內(nèi)徑 25mm,空心多面球體外徑23mm，二者之間具有Imm的間隙，旋轉(zhuǎn)軸端部直徑1mm，旋轉(zhuǎn)軸套內(nèi)經(jīng)1. 5mm，二者之間具有0. 25mm的間隙，空心多面球體可在球形支撐架內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。本實(shí)施例中，半球面支撐架設(shè)置經(jīng)線筋6條，推薦4 10條；半球面支撐架設(shè)置緯線1條，當(dāng)然也可以多條；兩個半球面支撐架經(jīng)線筋交錯布置，交錯角度30°，當(dāng)然也可以其它角度；葉片9與旋轉(zhuǎn)軸8環(huán)成5°傾角均勻分布，推薦3° 15° ；旋轉(zhuǎn)軸8直徑中部為2mm，旋轉(zhuǎn)軸端部直接1mm，長度27mm ；半圓形的葉片9的直徑為23mm，厚度為1. 5mm薄片，數(shù)量為6片，推薦5 12片。本實(shí)施例中，葉片9表面經(jīng)親水性改性并設(shè)有波浪狀紋路，當(dāng)然也可以是網(wǎng)狀紋路，還可以是均布有凸點(diǎn)、毛刺、凹陷等。本實(shí)施例中，填料的制作材料為PP材料，當(dāng)然還可以采用PE、PVC等高分子合成材料或它們的混合物。以下是靜態(tài)生物填料與本發(fā)明的填料試驗(yàn)比較。平行試驗(yàn)建立直徑200mm、高800mm透明有機(jī)玻璃塔的生物滴濾床裝置1組2套， 塔內(nèi)分別安裝規(guī)格均為Dg25的紋翼多面球和自轉(zhuǎn)多面球2種填料，填料層高度500mm，2只塔并聯(lián)運(yùn)行，進(jìn)氣負(fù)荷和營養(yǎng)液噴淋等工藝條件相同。試驗(yàn)處理苯和甲苯混合廢氣，處理流量2X 1. 5m3/h,廢氣從塔底進(jìn)入生物滴濾塔， 營養(yǎng)液從塔頂部噴淋，氣液逆流運(yùn)行，其中苯濃度3 438mg/m3，甲苯濃度242 37%ig/ m3，連續(xù)運(yùn)行6個月，結(jié)果表明，本發(fā)明所述的自轉(zhuǎn)多面球和靜態(tài)紋翼多面球相比，在達(dá)到掛膜穩(wěn)定運(yùn)行時，能附著較多的微生物量且填料表面生物膜厚度均勻，并取得較好的處理效
果ο試驗(yàn)運(yùn)行后期G個月后)，裝有紋翼多面球填料的生物滴濾塔內(nèi)發(fā)生輕微堵塞， 填料上部生物膜較厚，下部較薄，而自轉(zhuǎn)多面球填料表面生物膜厚度均勻，填料層保持低阻力降，處理效果明顯優(yōu)于裝紋翼多面球填料的生物滴濾塔。填料規(guī)格和具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。表1、填料規(guī)格和試驗(yàn)數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
1.一種具有自旋功能的廢氣處理生物填料，包括用于掛載微生物的葉片，其特征在于， 所述葉片的外形呈半圓形；填料由球形支撐架和空心多面球體組成；其中，球形支撐架由兩個半球面對接而成，各半球面均由若干交錯的經(jīng)線筋與緯線筋構(gòu)成； 兩個半球面的對接處構(gòu)成球形支撐架的赤道筋，各半球面頂點(diǎn)的緯線筋構(gòu)成旋轉(zhuǎn)軸套；半球面的經(jīng)線筋的一端與赤道筋連接，另一端則交匯于該半球面頂點(diǎn)的緯線筋；空心多面球體由旋轉(zhuǎn)軸和若干個以直邊固定于旋轉(zhuǎn)軸上的葉片組成，葉片以旋轉(zhuǎn)軸為中心呈發(fā)散狀均勻分布，相鄰葉片構(gòu)成柵格單元；所述空心多面球體的旋轉(zhuǎn)軸的兩端裝設(shè)于球形支撐架的兩個半球面頂點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)軸套之中，且空心多面球體能夠在球形支撐架內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，所述半球面的經(jīng)線筋呈均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，所述半球面上頂點(diǎn)的緯線筋與赤道筋之間至少設(shè)置一條緯線筋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，對接后的兩個半球面上的經(jīng)線筋呈相互交錯布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，所述葉片的表面設(shè)有波浪狀或網(wǎng)狀紋路或均布有凸點(diǎn)、毛刺或凹陷部位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，所述球形支撐架的內(nèi)徑為25 200mm，球形支撐架與空心多面球體組合后，二者之間的間隙為0. 5 10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，所述半球面上的緯線筋為1 3條，經(jīng)線筋為4 10條。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，所述葉片為5 12個，葉片厚度為0.5 2mm ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)軸的端部外徑為0.5 5mm， 旋轉(zhuǎn)軸套與旋轉(zhuǎn)軸之間的間隙為0. 2 1. 5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，所述葉片的直邊與旋轉(zhuǎn)軸之間呈3 15°的傾角。
全文摘要
本發(fā)明涉及填料領(lǐng)域，旨在提供一種具有自旋功能的廢氣處理生物填料。該填料由球形支撐架和空心多面球體組成；球形支撐架由兩個半球面對接而成，各半球面均由若干交錯的經(jīng)線筋與緯線筋構(gòu)成；空心多面球體由旋轉(zhuǎn)軸和若干個以直邊固定于旋轉(zhuǎn)軸上的半圓形葉片組成，其旋轉(zhuǎn)軸的兩端裝設(shè)于球形支撐架的旋轉(zhuǎn)軸套之中，且空心多面球體能夠在球形支撐架內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明有利于微生物在填料表面均勻生長、分布，進(jìn)而有利于提高單位體積填料的微生物負(fù)載量、廢氣凈化效率與負(fù)荷；能促使老化的生物膜及時脫落并隨循環(huán)水從填料間隙帶走，避免填料層發(fā)生短路或堵塞；具有足夠大的比表面積和空隙率，確保了微生物生長所需的表面和空間。
文檔編號B01D53/84GK102430334SQ20111035063
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者周珍雄, 孫永強(qiáng), 於建明, 蔣軼鋒, 陳建孟 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)