人工根系填料單元、生物載體及生物膜生物反應(yīng)器模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及污水處理領(lǐng)域，尤其涉及城鎮(zhèn)污水處理過程中采用的人工根系填料，本實(shí)用新型還涉及其采用該人工根系填料的生物載體及具有該生物填料的生物膜生物反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)和城市建設(shè)的發(fā)展，我國城市的水污染問題日趨嚴(yán)重，污水處理技術(shù)已經(jīng)成為維系社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必要組成部分。基于物理、化學(xué)和生物學(xué)原理的各種污水處理新工藝不斷出現(xiàn)，其中生物處理技術(shù)一直占有重要地位，而生物膜法是污水生物處理技術(shù)中的一類重要工藝。早在19世紀(jì)，德國就開始將生物膜法用于廢水處理，但限于當(dāng)時(shí)的填料技術(shù)水平未能得到廣泛應(yīng)用，到200世紀(jì)50年代，生產(chǎn)中采用的生物腹法處理構(gòu)筑物仍是以碎石為填料，碎石比表面積小，使構(gòu)筑物的負(fù)荷較低，占地面積大，衛(wèi)生狀況也不好，因而生物膜法一直未被人們所重視。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展使環(huán)境污染日益加劇，水環(huán)境保護(hù)的要求進(jìn)一步提高，加上合成塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，生物膜法出現(xiàn)了很多具有重要意義的發(fā)展。許多新型的生物膜法設(shè)備如:塔式生物濾泡、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法和生物流化床等先后問世，生物膜法在水處理工藝中的優(yōu)勢得到了充分體現(xiàn)。在生物膜法污水處理工藝中，微生物在填料上的附著成功主要取決于填料及微生物細(xì)胞本身的性質(zhì)。
[0003]填料是生物膜法廢水處理工藝的核心部分。作為微生物的載體，其性能直接影響和制約著水處理工藝的處理效率。我國的填料研宄與開發(fā)走過了十多年的歷程，經(jīng)過科研工作者的不斷探索，在廢水生物處理工藝發(fā)展中已開發(fā)出了多種新型填料，發(fā)展了許多填料生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品種類繁多，門類較為齊全，在這一領(lǐng)域可以說與世界先進(jìn)水平同步。但是這些填料在物理學(xué)特性及生物膜附著性等方面各有其弱點(diǎn)，例如石英砂是較廣泛采用的填料，它雖然價(jià)廉易得，強(qiáng)度大，但由于比重大，表面孔隙少，比表面積小，對微生物的附著能力弱；活性炭粒比表面積大，孔隙多，但價(jià)格昂貴，且由于表面孔隙尺寸太小，大多數(shù)微孔微生物不能利用；塑料類填料質(zhì)輕，堅(jiān)硬，但表面光滑，孔隙小，不易掛膜；纖維類填料一般都存在易結(jié)塊及裝填困難等不足；而且大多數(shù)填料如沸石、海泡石、無煙煤、陶粒、活性炭、塑料等都不具備刺激微生物生長或提高其活性的特性。人們一直在尋求解決這些制約填料技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展問題的途徑。
[0004]懸掛式填料產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代初，至今仍在不斷發(fā)展之中，目前在水處理領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。這類填料有四種產(chǎn)品，分別為軟性填料、半軟性填料、組合填料和彈性立體填料。在這四類填料中，軟性填料問世最早，其基本結(jié)構(gòu)是在一根中心繩索上系扎軟化纖維束。這種填料的主要特點(diǎn)是理論比表面積大、掛膜容易、造價(jià)低、運(yùn)費(fèi)省、組裝方便、不堵塞。但廢水濃度高或水中懸浮物大時(shí)，填料絲會(huì)結(jié)團(tuán)，從而大大減少了實(shí)際利用的比表面積，并在結(jié)團(tuán)中心區(qū)產(chǎn)生厭氧，從而嚴(yán)重影響其使用性能，且易發(fā)生斷絲、中心繩斷裂等情況，影響了使用壽命，其壽命一般在I?2年。
[0005]為了克服軟性填料的不足之處，在20世紀(jì)80年代中期發(fā)明了半軟性填料。它的結(jié)構(gòu)形式合理，具有良好的切割氣泡和二次布水布?xì)夤δ埽墒寡醯睦寐视??8%提高到40?60%，減少能源的浪費(fèi)；在運(yùn)行狀態(tài)，每根填料兩端雖固定在支架上，但中間部分可隨氣流和水流擾動(dòng)，立體空間不斷變化，生物膜更新得快，而且剝落的生物膜也能及時(shí)被水流沖走；另外，填料的體積可壓縮，有利于運(yùn)輸和安裝，使用壽命長(5?10年)等優(yōu)點(diǎn)。但其也缺點(diǎn)，如比表面積較小，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行過程中生物膜總量不足，表面較光滑，微生物附著性能較差，生物膜易脫落，造價(jià)偏高等。
[0006]在綜合軟性填料和半軟性填料特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，人們又開發(fā)出組合填料，在一定程度上發(fā)揮了前兩者的優(yōu)點(diǎn)，如20世紀(jì)80年代后期推出的盾式填料。盾式填料具有比表面積大，附著性能強(qiáng)，生物膜生長分布均勻，表面積利用率高，生物膜不結(jié)團(tuán)和生物量大等優(yōu)點(diǎn)，致容積負(fù)荷率高，耐沖擊，運(yùn)行穩(wěn)定和生化處理效果好，是一種經(jīng)濟(jì)高效和生化性能良好的新型填料。此后，國內(nèi)的生產(chǎn)廠家還陸續(xù)推出了多種組合填料，但都只是在中心環(huán)的結(jié)構(gòu)和纖維束的數(shù)量、長短上作了一些改進(jìn)，而結(jié)構(gòu)設(shè)思并未跳出盾式填料的范疇，使用性能也相近于盾式填料。
[0007]彈性立體填料發(fā)明于上世紀(jì)90年代初，其絲條呈輻射立體狀態(tài)，具有一定的柔性和剛性，回彈性好，使用壽命長、布水布?xì)庑阅芰己?，氧傳遞系數(shù)高、掛膜脫膜容易、比表面積大、不結(jié)團(tuán)堵塞、耐溫、不宜老化，且生產(chǎn)速度快、可滿足大型工程的需要，目前得到廣泛的應(yīng)用。如浙江東方環(huán)保實(shí)業(yè)公司開發(fā)的〃YDT型彈性立體填料”，展開后呈螺旋狀，它的單絲在水中完全撐開，絲條空間分布均勻，因此該填料能提供最大的實(shí)際可利用比表面積，生物膜活性厚度增大，密集切割氣泡提高充氧效率，節(jié)約能耗，質(zhì)地柔韌，有具有?定的剛性，能有效防止曝氣池池水短路，使水氣充分混合，增強(qiáng)傳質(zhì)效果，不存在結(jié)團(tuán)厭氧問題，生物膜更新速度快，能提供曝氣池最大的生物量，保持較好的生物膜活性，從而大大提高了污水凈化效率。
[0008]上述眾多填料都有生物膜法的功能，但在使用壽命、機(jī)械強(qiáng)度、物理性狀、穩(wěn)定性、表面帶電特性及親疏水性及如何提高生物量，保持較好的生物膜活性等方面都存在問題，現(xiàn)在已經(jīng)有很多科研人員針對如何提高生物量及生物膜活性的微生物促進(jìn)劑方面展開了相關(guān)研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種微生物附著性能好，生物膜固定穩(wěn)定，易于制造的人工根系填料單元、生物載體及生物膜生物反應(yīng)器模塊。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型首先提供了一種人工根系填料單元，包括微生物促進(jìn)劑供給管，沿所述微生物促進(jìn)劑供給管長度方向，布設(shè)有至少二個(gè)菱柱形絲網(wǎng)構(gòu)件或倒置的弧形絲網(wǎng)構(gòu)件；于所述微生物促進(jìn)劑供給管與所述菱柱形絲網(wǎng)構(gòu)件或倒置的弧形絲網(wǎng)構(gòu)件之連接處，設(shè)置有至少兩個(gè)可容微生物促進(jìn)劑流至所述菱柱形絲網(wǎng)構(gòu)件或倒置的弧形絲網(wǎng)構(gòu)件上的微孔。
[0011]具體地，所述微生物促進(jìn)劑供給管和所述菱柱形絲網(wǎng)構(gòu)件或倒置的弧形絲網(wǎng)構(gòu)件通過毛巾劍桿織機(jī)集成于一體。
[0012]進(jìn)一步地，所述菱柱形絲網(wǎng)構(gòu)件由纖維絲構(gòu)成，包括至少三束兩端分別集束于所述微生物促進(jìn)劑供給管上、中間部分通過毛巾劍桿織機(jī)提毛向外突出而使之呈菱形的折形構(gòu)件以及至少三束一端集束于該菱形頂部、另一端呈傾斜狀向該菱形中部自由伸展的根須形構(gòu)件。
[0013]更進(jìn)一步地，各所述菱柱形絲網(wǎng)構(gòu)件的頂端和底端編織或融合所述微生物促進(jìn)劑供給管上。
[0014]進(jìn)一步地，所述倒置的弧形絲網(wǎng)構(gòu)件由纖維絲構(gòu)成，包括至少三束一端集束于所述微生物促進(jìn)劑供給管上、另一端向外呈傘狀自由伸展的弧形構(gòu)件。
[0015]更進(jìn)一步地，各倒置的弧形絲網(wǎng)構(gòu)件之集束部分編織或融合于所述微生物促進(jìn)劑供給管上。
[0016]本實(shí)用新型提供的人工根系填料單元，將多個(gè)菱柱形絲網(wǎng)構(gòu)件或倒置的弧形絲網(wǎng)構(gòu)件置于微生物促進(jìn)劑供給管上，使生物膜法和催化微生物生長的技術(shù)相結(jié)合，其比表面積巨大，具有易掛膜、易于促進(jìn)微生物生長和提高微生物活性的特點(diǎn)，其優(yōu)越的生物學(xué)及理化性能，有效提高了微生物活性。
[0017]本實(shí)用新型還提供了包括多個(gè)排列的人工根系填料單元的生物載體，各所述人工根系填料單元中，所述的微生物促進(jìn)劑供給管通過匯總管連通。
[0018]