申请日2021.09.28
公开日期2021.12.03
IPC分类C02F3/02
摘要
本发明属于污水处理技术领域，具体的说是一种高性能MBBR生物载体及其制备工艺，包括壳体；所述壳体表面设有纳米三氧化二铁层，所述壳体底端连接有牵引绳，所述牵引绳底端连接有遇水溶解的溶解块，所述溶解块在溶解时能够在水中产生气泡；本发明通过化学沉积的方式在生物载体的壳体表面形成纳米三氧化二铁层，改变了其表面性质，大大提升其亲水性，缩短其浸润时间，从而促进微生物在其表面的生长，同时当溶解块在废水中溶解至孔隙处时，孔隙处的气体能够形成气泡从溶解块表面冒出，促进溶解块与壳体在废水中的流动，增大了与不同区域水体的接触，提高了生物载体在废水中的流化效果，进一步提高了生物载体对废水的处理效果。
权利要求
1.一种高性能MBBR生物载体，包括壳体(1)；其特征在于：所述壳体(1)由高密度聚乙烯材料制成，所述壳体(1)表面设有纳米三氧化二铁层，所述壳体(1)底端连接有牵引绳(2)，所述牵引绳(2)底端连接有遇水溶解的溶解块(3)，所述溶解块(3)在溶解时能够在水中产生气泡。
2.根据权利要求1所述的一种高性能MBBR生物载体，其特征在于：所述溶解块(3)由液态的蔗糖溶液经冷却结晶制成，且所述溶解块(3)内部设置有随机分布的气泡腔室。
3.根据权利要求2所述的一种高性能MBBR生物载体，其特征在于：所述溶解块(3)内部设有随机分布的出气壳(4)，所述出气壳(4)的开口处连接有刚性圈(5)，所述刚性圈(5)内端连接有支撑网(6)，所述支撑网(6)的外表面连接有封堵囊(7)。
4.根据权利要求3所述的一种高性能MBBR生物载体，其特征在于：所述出气壳(4)内部填充有能够与水反应且能生成气体的反应物(8)。
5.根据权利要求4所述的一种高性能MBBR生物载体，其特征在于：所述反应物(8)与水反应时能够生成氧气。
6.根据权利要求4所述的一种高性能MBBR生物载体，其特征在于：所述刚性圈(5)外端连接有环形板(9)，所述环形板(9)与封堵囊(7)外端之间设置有间隙。
7.根据权利要求4所述的一种高性能MBBR生物载体，其特征在于：所述封堵囊(7)的侧壁上设置有凹陷部(10)，且所述封堵囊(7)的凹陷部(10)与刚性圈(5)内壁之间的腔室中过盈填充有溶解棒(11)，且所述封堵囊(7)侧壁与刚性圈(5)的内壁过盈配合，所述出气壳(4)内部与溶解棒(11)底端相对应的位置处分别设有单元腔(12)，且各个单元腔(12)互不相通，所述反应物(8)均布在各个单元腔(12)内部。
8.根据权利要求7所述的一种高性能MBBR生物载体，其特征在于：所述溶解棒(11)顶端相互齐平，且所述溶解棒(11)的长度呈阶级状的增大。
9.根据权利要求7所述的一种高性能MBBR生物载体，其特征在于：所述溶解棒(11)的中部镶嵌安装有支撑柱(13)，所述支撑柱(13)底端与支撑网(6)相固连，所述支撑柱(13)沿其轴向设置有若干组环形均布的支撑杆(14)。
10.一种高性能MBBR生物载体的制备工艺，该工艺适用于权利要求1-9中任意一项所述的生物载体，其特征在于：该工艺步骤如下：
S1：以高密度聚乙烯为原料，通过计算机模拟结合产品的结构分析，设计与之相匹配的模具与加工装置；
S2：随后通过加工装置与模具将原材料高温熔融、挤压与过模，并通过定型套与冷却箱对半成品进行定型和冷却，随后将半成品进行切割，形成壳体(1)；
S3：随后将纳米三氧化二铁化学沉积在壳体(1)表面，并在其表面形成纳米三氧化二铁层；
S4：将加工的溶解块(3)通过牵引绳(2)与壳体(1)端面相连，从而制成本发明所需的生物载体。
说明书
一种高性能MBBR生物载体及其制备工艺
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体的说是一种高性能MBBR生物载体及其制备工艺。
背景技术
生物载体作为“生物膜法”中微生物的生长场所，成为近年来国内外污水处理研究开发的一大方向。生物载体多采用聚乙烯及其改性材料、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫等特制塑料或树脂制成，比重接近于水，或稍大于1，或稍小于1，长了生物膜以后,在正常的曝气强度下,极易达到全池流化翻动。
而传统生物载体主要材质都是一些聚合物，如聚丙烯和聚乙烯，这些聚合物亲水性较差，制备的生物载体亲水性也较差，因此在污水中，由于表面张力的作用，开始阶段很容易浮在水体表面，故需要有一个浸润过程，而且微生物也不容易在其表面附着生长。
因此，本发明提供一种高性能MBBR生物载体及其制备工艺。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种高性能MBBR生物载体，包括壳体；所述壳体由高密度聚乙烯材料制成，所述壳体表面设有纳米三氧化二铁层，所述壳体底端连接有牵引绳，所述牵引绳底端连接有遇水溶解的溶解块，所述溶解块在溶解时能够在水中产生气泡；传统生物载体主要材质都是一些聚合物，如聚丙烯和聚乙烯，这些聚合物亲水性较差，制备的生物载体亲水性也较差，因此在污水中，由于表面张力的作用，开始阶段很容易浮在水体表面，故需要有一个浸润过程，而且微生物也不容易在其表面附着生长；而本发明中的生物壳体可以在加工成型后通过化学沉积的方式在其表面形成纳米三氧化二铁层，改变了其表面性质，大大提升其亲水性，缩短其浸润时间，从而促进微生物在其表面的生长，缩短其挂膜时间和调试时间，从传统的30-60天左右的挂膜时间，缩短到10-15天左右，大大降低前期微生物培养和调试时间，从而提高了生物载体对废水的处理效果，同时通过在壳体上连接有溶解块，而溶解块可以为块状糖的形式，且溶解块在加工时能够在其内部形成随机分布的孔隙，当溶解块在废水中溶解至孔隙处时，此时孔隙处的气体能够形成气泡从溶解块表面冒出，促进溶解块与壳体在废水中的流动，增大了与不同区域水体的接触，提高了生物载体在废水中的流化效果，从而进一步提高了生物载体对废水的处理效果。
优选的，所述溶解块由液态的蔗糖溶液经冷却结晶制成，且所述溶解块内部设置有随机分布的气泡腔室；溶解块在加工时，通过向准备冷却结晶的高温蔗糖溶液中不断的充入高压气体，使得蔗糖在形成块状物后，高压气体能够更有效与足量的预埋在溶解块内部，并形成气泡腔室，使溶解块在废水中缓慢溶解时能够产生足量的气体，进一步促进生物载体在废水中的流化效果。
优选的，所述溶解块内部设有随机分布的出气壳，所述出气壳的开口处连接有刚性圈，所述刚性圈内端连接有支撑网，所述支撑网的外表面连接有封堵囊；高温状态下的蔗糖溶液在冷却结晶的过程中，向溶液中加入出气壳并搅拌均匀，由于蔗糖液比较粘稠，使得蔗糖液难以从封堵囊与刚性圈之间的间隙流入，且封堵囊内部的气体在蔗糖液的加热下能够带动其表面膨胀，直至封堵囊的侧壁与刚性圈的内壁相贴合，随后蔗糖在结晶成固体时能够对刚性圈进行封堵，从而使得出气壳内部的气体能够有效的保存，当刚性圈处的溶解块逐渐在废水中溶解后，此时气囊在自身弹性的作用下进行复位，从而使得刚性圈开口能够与外界相连通，使得出气壳内部保存的气体能够有效的流出，并能进一步促进生物载体在废水中的流化效果。
优选的，所述出气壳内部填充有能够与水反应且能生成气体的反应物；出气壳内部的反应物可以为与水接触生成气体的电石粉末，当废水流入出气壳内部时，此时电石与水接触反应后生成乙炔气体，此时生成的气体能够更有效的从出气壳内部冒出，从而进一步提高了生物载体在废水中的流化效果。
优选的，所述反应物与水反应时能够生成氧气；通过设置反应物的材料，如反应物可以为过氧化钠粉末，当废水流入出气壳内部并与过氧化钠接触反应时，此时两者反应产生的氧气不仅促进生物载体的流化，同时氧气会从壳体处经过，增大了壳体附近水中的含氧量，有利于好氧微生物在壳体表面的生长，进一步缩短其挂膜时间和调试时间。
优选的，所述刚性圈外端连接有环形板，所述环形板与封堵囊外端之间设置有间隙；通过在封堵囊顶端设置环形板，当出气壳加入熔融状态下的蔗糖液中时，此时设置的环形板延长了蔗糖液流入出气壳内部的路径，同时环形板也能对封堵囊端部的膨胀变形进行限位，使得封堵囊侧壁能够更高效的与刚性圈接触贴合并对其封堵，进一步提高了出气壳对气体的储存效果。
优选的，所述封堵囊的侧壁上设置有凹陷部，且所述封堵囊的凹陷部与刚性圈内壁之间的腔室中过盈填充有溶解棒，且所述封堵囊侧壁与刚性圈的内壁过盈配合，所述出气壳内部与溶解棒底端相对应的位置处分别设有单元腔，且各个单元腔互不相通，所述反应物均布在各个单元腔内部；溶解棒可以同样由蔗糖制成，当刚性圈外端的蔗糖完全融化且使得溶解棒与水相接触时，由于溶解棒的溶解速度存在差异，使得溶解棒完全溶解的时间点存在时间差，从而使得废水从溶解棒处的腔室流入各个单元腔，并与反应物反应的的时间不同，使得出气壳中的反应物能够多次与废水反应，并在不同的时间段进行冒气，进一步提高了生物载体的流化效果。
优选的，所述溶解棒顶端相互齐平，且所述溶解棒的长度呈阶级状的增大；通过设置溶解棒的长度呈阶梯状变化，使得溶解棒在水中完全溶解的时间间隔相对更稳定，进一步提高了出气壳的出气效果。
优选的，所述溶解棒的中部镶嵌安装有支撑柱，所述支撑柱底端与支撑网相固连，所述支撑柱沿其轴向设置有若干组环形均布的支撑杆；当溶解棒完全溶解，且废水从该溶解棒的腔室中流入单元腔后，此时单元腔内部的反应物与水反应时会放热，并促进封堵囊的膨胀，从而使得溶解棒处的腔室容易被封堵囊所封堵，影响水流与生成气体的流动，此时在溶解棒中内置支撑杆，使得溶解棒在完全溶解后，支撑杆能够对废水流经处的封堵囊进行限位，从而使得外界的废水能够有效的流入单元腔，且单元腔中生成的气体能够稳定的冒出。
一种高性能MBBR生物载体的制备工艺，该工艺适用于上述的生物载体，该工艺步骤如下：
S1：以高密度聚乙烯为原料，通过计算机模拟结合产品的结构分析，设计与之相匹配的模具与加工装置；
S2：随后通过加工装置与模具将原材料高温熔融、挤压与过模，并通过定型套与冷却箱对半成品进行定型和冷却，随后将半成品进行切割，形成壳体；
S3：随后将纳米三氧化二铁化学沉积在壳体表面，并在其表面形成纳米三氧化二铁层；通过在生产出的壳体表面化学沉积纳米三氧化二铁，改变了其表面性质，大大提升其亲水性，缩短其浸润时间，从而促进微生物在其表面的生长，缩短其挂膜时间和调试时间，从传统的30-60天左右的挂膜时间，缩短到10-15天左右，大大降低前期微生物培养和调试时间，从而提高了生物载体对废水的处理效果；
S4：将加工的溶解块通过牵引绳与壳体端面相连，从而制成本发明所需的生物载体；通过溶解块在水中逐渐溶解并产生气泡，使得产生的气泡能够促进溶解块与壳体在废水中的流动，提高了生物载体在废水中的流化效果。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过化学沉积的方式在生物载体的壳体表面形成纳米三氧化二铁层，改变了其表面性质，大大提升其亲水性，缩短其浸润时间，从而促进微生物在其表面的生长，同时通过在壳体上连接有溶解块，当溶解块在废水中溶解至孔隙处时，此时孔隙处的气体能够形成气泡从溶解块表面冒出，促进溶解块与壳体在废水中的流动，增大了与不同区域水体的接触，提高了生物载体在废水中的流化效果，从而进一步提高了生物载体对废水的处理效果。
2.本发明中的溶解块在加工时，通过向准备冷却结晶的高温蔗糖溶液中不断的充入高压气体，使得蔗糖在形成块状物后，高压气体能够更有效与足量的预埋在溶解块内部，并形成气泡腔室，使得溶解块在废水中缓慢溶解时能够产生足量的气体，进一步促进生物载体在废水中的流化效果。
（发明人：刘惠杰; 赵洪启; 沈嵬; 宋东超; 朱旦）
