專利名稱：Ufo球蝶形磁性生物填料的制作方法
技術領域：
本發明公開了一種新型的UFO球蝶形磁性生物填料，適用于各種有機污染廢水生化處理工藝單元，具有各種優越性能和廣泛的適用范圍。
現在國內外常用的有A、B兩種類型。A類為各種盤片組成的球型，典型的有輔片球形填料，其形狀如附圖4所示，其材料是用聚乙烯混有少量的聚丙烯注塑而成。它由一根中心軸與若干半園形輔片組成。其大小一般為40～60mm。其使用方法是在生化池中裝填20％～25％的容積。該填料具有結構簡單、成本低，比表面積大，易于掛膜，特別適用于厭氧生化池。其缺點是掛膜不牢靠，不適用好氧曝氣生化池，因為球體在池內水中經氣泡鼓動、互相拼碰，各球輔片互相嚙合括摩，生物膜特別易于掉落。雖然經塑料改性使表面帶正電荷(因為細菌帶負電荷)，此問題仍不能克服。
B類為網籠形生物填料，典型的有NP型生物填料，其形狀如附圖5所示。其材料是用聚乙烯混有少量的聚丙烯和其他充填粉料壓注成形。比重接近于1。外形由兩個網格狀半球扣合成一個網格球形。扣合面中心有一個網格狀園柱穿過球體，與網格球形成一個整體。網格球內盤繞網格園柱有若干圈纖維絲。塑料網格球籠及其內纖維絲均經過改性帶有正電荷。塑料件在注塑前在原料中還微量地參有促進菌體代謝生長的某種酶。
該NP型生物填料，外籠表面積小，但其內纖維絲的比表面積特大。
該填料易于菌體生長掛膜，網格球內有較多的菌膜處于兼氧和厭氧狀態，便于有機物被不同生物相菌體降解；有利于有機氮的硝化和反硝化；有利于有機磷的降解和去除。
其缺點有如下幾點，一是球內的生物膜不易更新脫落；二是球內的好氧菌膜占比例較少。好氧菌膜、兼氧菌膜、厭氧菌膜交織在一起，容易堵塞填料，使球內外、菌膜間傳質性能不佳。這兩點造成了該填料只適用于好氧生化池，不太適用于厭氧生化池；在用于好氧接觸氧化生化池中，其充填比只有8～14％，使得生化池容積特大，總體工程太大；也使得曝氣充氧強度較高，以大量的曝氣使球體在水中作較大的不規則運動來克服上述缺點。這樣能耗運行費用較高。
該填料的另一個缺點是其扣合面的法線方向能承受較大的破壞性壓力，而扣合面的水平方向不能承受輕微的壓力，因此扣合面須用樹脂膠膠合。這樣在曝氣生化池中運行，當水池進行檢修等非正常狀態時，球體不至于被自重壓壞；這樣也可以用于生物濾塔中和滴濾型生物濾池中，有足夠的強度使底層填料承受上層填料的壓力而不至破壞。這種膠比較昂貴，手工操作量大，由于污水處理須大量的球，這使得球填料的成本昂貴得難于開發。
該填料中混入促進菌落代謝生長和掛膜的某種酶和使填料表面帶電荷的物質成本也昂貴，且絕大部分包裹在塑料體中心內，表面曝露極少，這也是造成成本昂貴的一個主要原因。
上述兩種球型填料各有優缺點。無論何種生化處理工藝單元，無論采用上述哪種填料或其他的填料，其培菌周期較長，一般長達30天至75天，移植菌種，投加營養物較麻煩，菌種的馴化較難，菌種難于優化組合。
為了綜合上述兩種生物填料的優點，克服其缺點；為了使生化處理工程易于調試培菌和馴化，優化菌種組合及縮短調試培菌時間，節約工程投資，本發明設計了一種新型的UFO球蝶形磁性生物填料。如附
圖1、圖2、圖3。
該UFO球蝶形磁性生物填料其特征是外型象一個飛蝶狀網籠體。
該球蝶形網籠體內放置有表面積極大的塑料薄片和齒片球，塑料材料是通過改性使整個網格球蝶體內外均帶有微弱的磁場；另一個主要特征是網格球蝶體內放置有緩釋海棉體藥條和緩釋菌群種海棉條，這兩個海棉體均被防濕紙嚴密包封，且所用材料為塑料經磁粉和活性炭粉改性。
該UFO填料特征是它由兩個網格狀半球蝶(301)插扣合為一個整球蝶形網格籠(300)，網格半球蝶(301)的外周內邊有8個插(302)和扣(303)相間交錯等距排列。
網格球蝶內在球與蝶的相貫線上有4個立柱插扣(305)，直徑約4～6mm；其高h3＝h1-2～3mm。相間交錯等距排列。
按黃金分割律，蝶環(310)的高h1與球蝶(300)高h2之比為0.618±0.075；球蝶(300)相貫線直徑D2與球蝶外園直徑D1之比為0.618±0.075。網格球蝶(300)h2高一般取60～100mm，球蝶外園直徑D2一般取100～160mm。
網格球蝶(300)的緯(311)一般取10圈或12圈，經(312)一般取間隔15度，共24條。
經和緯的厚約2mm，寬約3mm。
網格半球蝶(301)的材料用聚乙烯和ABS按重量比1∶0.03～0.05比例混合，再分別參與6％～12％的氧化鐵(或)和高鐵酸鋇等磁粉和活性炭粉，注塑成形后的總比重為0.98～0.996。
在網格環蝶(310)內環繞4根立柱(305)放置有兩個海棉條(306)和(307)。海棉條(306)中含有培菌調試時所用的菌群種，海棉條(307)中含有培菌馴化時所須和各種營養物質和輔酶及促進菌群種適應環境而產生遺傳變異的激素類物質。海棉條(307)、(308)寬約10mm～15mm，厚約10mm～15mm，長約360mm±10mm。這兩個海棉條(306)、(307)均被防潮濕的紙嚴密包封。這和紙一般用雙膠紙。將其浸泡于水中，紙能較快地滲透水份，在菌群的腐蝕作用下，紙破裂，菌種和藥物通過擴散作用慢慢緩釋入水體中。
網格環蝶(310)內松散地環繞4根立柱(305)在海棉條(306)，(307)的上下外圍放置有總長約8～14M，寬約6～10mm，厚約0.2～0.3mm的塑料薄片(308)。薄片由塑料棒車削而成，塑料棒用聚乙烯和ABS按重量比1∶0.03～0.05混合，再分別參入6％～12％的氧化鐵或高鐵酸鋇等磁粉和活性炭粉，注塑成形后的比重為0.98～0.996。
該UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是在該填料的網格狀球蝶中放置有一個齒片球(320)如附圖3所示，在中空短管(321)外圍輔射狀地排列著半園弧齒片(322)，齒片數約8～16片，一般取12片，齒片厚約2～2.5mm。中心短管高約50～90mm，一般取70mm±2mm。短管中心孔直徑約8～10mm，外周直徑約12～16mm。齒片園弧半徑約50～90mm，一般取70±2mm。
該齒片球(320)由聚乙烯和ABS按重量比1∶0.03～0.05的比例混合，再分別按6％～12％的比例參入氧化鐵和高鐵酸鋇等磁粉和活性炭粉而注塑成形，成形后的比重為0.98～0.996。
當UFO球蝶形磁性生物填料組裝完成后，讓其穿過磁場強度為1000～3000高斯的磁場，使UFO填料離開磁場后其內外永久性地帶有微弱磁場，磁場方向任意。
三、其工作原理如下當該UFO球蝶形磁性生物填料放置于生化工藝單元中后，投入有機污染廢水進行厭氧或好氧運行時，球蝶內海棉體相應的菌群種輔酶等物質緩釋出來，幾天(好氧)或幾十天(厭氧)就在球內外不同區域掛滿不同組相的生物膜。當生物膜適應污水環境，即完全馴化后，UFO球蝶形磁性生物填料內的兩個海棉條變成了菌群種保存區域。當生化單元中途停止運行數月后再啟動，也不須再移植菌種。這樣采用該生物填料的生化工程從開始調試馴化培菌到中途隨時啟動均免去了移植菌種的煩瑣。
由于該填料形體各向受力強度都很高，各方向都能承受較高的壓力而不變形破壞，因此能廣泛地應用于各種生化單元中，比如，生物濾塔、滴濾濾池、接觸氧化池、曝氣生物濾池、厭氧池，壓溶生化罐等中作為生物載體。
由于各向受力強度高，使得其在接觸氧化池中的充填比，由8～14％可以提高到30～40％，這樣就使得土建工程投資下降40％以上。
在正常運行時，兩個海棉體緩釋出菌群種和藥物后就成為專性厭氧區域，使生物填料具有對污水的有機氮具有專性反硝化區域和功能，而填料內好氧區和兼氧區正常運行不受厭氧區菌種的干撓和影響。使整個球蝶不僅對各種有機物有極強的降解能力，而且具有極強的脫氮除磷功能。由于整個球蝶內外均帶有永久性微弱磁場，及各處表面植有活性炭粉，各種菌群在此磁場下都會得到良好的代謝刺激作用。新生的菌膜極易掛于填料各表面上，而衰老的菌尸體也極易脫落，使整個生化工程性能穩定可靠，顯示出生物磁效能和生物活性炭功能。
由于塑料片松散布置在網格環蝶區內，這使得該區無須大量的充氧曝氣就能避免其厭氧結團失效，因此作為好氧生化池中的填料時，其充氧耗能極為經濟。
四、該添料的設計例如下球蝶高為80mm，環蝶高30mm。球蝶相貫線直經D280mm，環蝶外圓周直徑D1130mm。
塑料薄片寬8mm，厚0.2mm。
網格球蝶經緯條厚2mm，寬3mm。
網格環蝶內塑料薄片長14M。
齒片球直徑72mm。
海綿條兩條，寬10mm，高10mm，長360mm。
所用所有塑料材質用聚乙烯和ABS按1∶0.03～0.05的比例混合，再參入6.5％的氧化鐵和參人7％的活性炭粉。注塑成形或成形后再車削成形，總比重為0.987。
外加磁場強度為1800高斯。
該填料完成裝配后帶有永久性磁場，球蝶內平均強度約為60高斯±5高斯。
當其應用于壓溶電解，壓溶生化多功能氣浮成套裝置中的壓溶生化罐中時，對于處理1萬M3/d城市綜合污水的規格，其壓溶生化罐有4臺，每臺直徑為6000mm，高4800mm。總停留時間50min，總容積350M3，每個罐內填充該UFO球蝶形磁性生物填料20M3，填充比23％。每個罐內共用該UFO球蝶形磁性生物填料約22000個。
在壓溶電解壓溶生化多功能氣浮成套裝置投入運行時，無須對整個裝置投加菌種和營養物質，城市綜合污水不停的滿負荷流過該成套裝置，約七天內，壓溶生化罐該生物填料就掛膜馴化成功。
當入罐水質為CODcr＝600mg/L，BOD5＝250mg/L時，出罐水質即為CODcr小于等于180mg/L，BOD5小于等于60mg/L。水體再進入氣浮池再被物化處理后，成套裝置出水水質為CODcr小于等于60mg/L，BOD5小于等于20mg/L，SS小于等于20mg/L。達到國家排水一級標準(GB8978-96)。
綜上所述，該UFO球蝶形磁性生物填料具有明顯的科學先進性和實用性及新穎性。
該UFO球蝶形磁性生物填料與其他各種填料的實質區別在于1.該UFO球蝶形磁性生物填料由磁粉對塑料材質改性，其整個填料內外表面各處均帶有刺激促進菌體良性生長代謝的微弱磁場。
2.該UFO球蝶形磁性生物填料內放置有緩釋菌群種和輔酶和營養物的海棉條。
3.該UFO球蝶形磁性生物填料外形象飛蝶，具有各向受力強度均較高。
4.成本更低、效果更好，使生化工程投資下降，運行費下降。
5.該UFO球蝶形磁性生物填料還由活性炭粉對其改性，使整個填料還具有奇特的生物活性炭功能。
該填料具有結構簡單、功能多、效果佳，投資極省和運行經濟、操作管理簡便等綜合性優點。可廣泛地應用于各種生化處理工藝單元之中。
權利要求
1.一種外形象飛蝶的新型生物填料，即UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是該填料由半球蝶形網籠，齒片球，塑料薄片、A海棉條、B海棉條等所組成。
2.根據權利要求1所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是球蝶形網籠展開平面是網格狀，其園周邊上有6～8個連接插扣。連接插扣的插和扣相間交錯，兩個半球蝶形網籠插扣合成一個整球蝶形網籠。
3.根據權利要求1、2所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是球的高為60～100mm。一般取80mm±5mm，環蝶的外徑為96mm～150mm，一般取130±5mm；環蝶的高為25～40mm，一般取30±3mm。
4.根據權利要求1、2、3所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是環蝶的高與球直徑之比為0.375～0.385；球直徑與環蝶外徑之比為0.61～0.62。
5.根據權利要求1、2所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是在該填料的網格狀球蝶中放置有一個齒片球形生物磁性填料。
6.根據權利要求1、2、5所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是其中的齒片球形生物填料的形狀是在中空短管外圍輔射狀地排列著半園弧齒片，齒片數約8～16片，一般取12片，齒片厚約2～2.5mm。中心短管高約50～90mm，一般取70±2mm。短管中心孔直徑約8～10mm，外周直徑約12～16mm。齒片園弧半徑約50～90mm，一般取70±2mm。
7.根據權利要求1、2所述的UFO球蝶形磁性生物填料是環蝶區內放置塑料薄片，塑料薄片寬約4～8mm，厚約0.2～0.3mm，總長約8～16m，松散地環繞若干圈。
8.根據權利要求1、2所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是環蝶區內放置有兩條海棉條，尺寸約(10mm～15mm)×(10mm～15mm)×360mm。一個海棉體中含有各種輔酶和維生素、另一個海棉體內含有好氧或者厭氧菌群種。
9.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是兩個海棉體的表面分別包著一個嚴密的封袋，封袋用防濕的紙片做成。
10.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7、8所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是球蝶形網籠和齒片球所用材料由聚乙烯和ABS按重量1∶0.03～0.05的比例混合，再分別按6～12％的重量比混入一氧化鐵或高鐵酸鋇等磁粉和活性炭粉。注塑成形后的比重為0.98～0.99。塑料薄片是用塑料棒車削而成；塑料棒是由聚乙烯和ABS按重量比1∶0.03～0.05的比例混合，再分別混入重量比為6～12％的一氧化鐵磁粉和活性炭粉。注塑成形后的比重為0.98～0.99。
11.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是在整個球蝶形填料裝配完成后，讓其穿過磁場使其永久地帶有微弱磁場。
全文摘要
本發明公開了一種新型磁性生物填料,適應于各種有機污水生化處理工藝單元中,作為生物菌體的載體。其主要特征是其外形象飛蝶形,其中心球內放置有其他生物填料,兩個海綿體,一個海綿體內含有各種生物菌體所需的輔酶和水溶性維生素等物質,另一個海綿體內含有菌群種。所用塑料經過磁改性和活性炭粉改性。該生物填料具有極好的傳質性能,和多種生化功能,單位荷負率高,調試簡單等綜合性優點,適于各種生化處理工藝裝置。
文檔編號C02F3/10GK1263054SQ99115258
公開日2000年8月16日 申請日期1999年2月11日 優先權日1999年2月11日
發明者鄔建平 申請人:長沙也去歐環保設備成套工程有限公司