专利名称：一种三维立体天然纤维球形生物膜填料的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种污水处理中的生物膜填料，特别是用于生活污水厌氧处理过
程中的新型三维立体固定的竹质天然纤维空心球生物膜填料。
背景技术：
填料在污水生化处理中作为生物膜的载体，同时兼有截留悬浮物的功能。因此，载 体填料直接影响整个污水处理装置的性能和出水水质。目前市面上常用的生物膜填料为塑料合成的软性填料或弹性填料，这些填料表面 比较光滑，不适合微生物短期内挂膜成功，因此采用这种填料的无动力地埋分散式厌氧系 统往往启动时间就需要半年到一年。此外由于很多填料采用再生塑料合成，因此往往容易 老化、破碎，造成填料脱落或反应装置堵塞等现象。 专利号为98111528. 4的中国发明专利申请公开了一种污水生化处理中的一种框 架式高分子编织料作生物膜填料。高分子编织料为聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯编织材料。以 高分子编织料为生物膜基材，其数片等间距地悬挂于长方体的框架之间。这种生物膜填料 具有布水布气均匀，传质效果好，耐腐蚀，比表面积大等优点，但聚乙烯材料易老化破碎，从 而导致填料脱落或反应装置堵塞。因此，不便于推广使用。 专利号为02283561. X的中国发明专利申请公开了一种蜂巢形高分子填料。该填 料是由以聚烯烃类化合物为材料的高分子纤维组成的六边形立体多孔填料构成的。该填料 无需固定框架，可直接投入生化池中，操作维修方便；填料沉浮于水中，作不规则翻动，具有 生化效率搞、老化膜易脱落和不结团等优点。但当选择的蜂窝孔径与B0D负荷不相适应时， 生物膜的生长与脱落就失去平衡，容易使填料堵塞；在曝气过程中，难以在蜂窝内达到均一 流速，对接触效率和生物膜更新产生不良影响。因此，不能完全满足生物膜的几项技术要 求。 专利号为200720303346. 4的中国实用新型专利公开了一种毛竹材质的弹性立体 填料。该弹性立体填料的丝条为毛竹制成，自然环保，对微生物亲和性高，挂膜启动快，且不 易发生弯曲下垂，粘连结球等现象。但由于是针状填料，除了污泥在竹线表面挂膜外，并没 有体现污泥的空间截留能力，因此在对于低浓度污水的启动过程中也仍旧存在启动时间过 长的不足。
发明内容本实用新型提供一种污水处理中的生物膜填料，特别是用于生活污水厌氧处理过 程中的新型三维立体固定的竹质天然纤维空心球生物膜填料，更利于微生物短期内挂膜成 功。 —种三维立体天然纤维球形生物膜填料，包括木质框架和竹质生物膜填料单体，
所述的竹质生物膜填料单体为竹片编织的空心球形，分层串联固定在木质框架中，竹质生 物膜填料单体两两之间留有空隙。[0009] 所述的木质框架的材质最优采用松木，在厌氧条件下的污水中不易腐烂，使用寿 命较长。 所述的木质框架的形状最优选用长方体形，长、宽、高可根据池体进行灵活调整， 填料安装时只需将一筐筐预先固定好的三维立体天然纤维球形生物膜填料直接放置在池 体中即可，长方体形的框架有利于整齐放置。 所述的竹质生物膜填料单体的直径为3-10cm，一般在进水端放置直径10cm的竹 质生物膜填料单体，防止大量生物膜生长而发生堵塞现象，而在出水端放置直径3cm左右 的竹质生物膜填料单体，提供更大的比表面积便于微生物附着挂膜。 所述的竹质生物膜填料单体两两之间留有l-3cm的空隙为宜，填料整体实际比表 面积控制在100-200m7m3，孔隙率控制在93-98% 。 所述的竹质生物膜填料单体采用多年生草本植物竹子编织而成，竹片表面天然纤
维孔隙构造有利于微生物附着生长和生物反应器的快速起动，其纤维在浸水条件下很难被
降解。同时，由于空心球形填料由竹片编织而成，竹片对于部分污泥可以起到空间截留，能
够使絮状污泥在空间上得以分布，这是普通弹性填料所不具备的独特优点。 与传统技术相比，本实用新型生物膜填料由竹质空心球形生物膜填料单体和木质
框架构成。竹质生物膜填料单体表面独特的天然纤维孔隙构造是微生物截留和附着生长的
良好载体，大大提高了反应器的启动时间和污染物的降解效率。 将竹质生物膜填料单体分层串联固定在木质框架中，保证每一个单体都能独立固 定在木质框架中，能有效避免污泥堵塞和挂膜不均匀的现象。 竹质生物膜填料单体和木质框架以竹子和松木为材料，不仅费用低廉，不产生二
次污染，而且在厌氧条件下的污水中不易腐烂，使用寿命较长，安装方便。 本实用新型具有运输和安装方便，比表面积大，不宜堵塞；同时在厌氧和兼氧的微
环境下，加快微生物挂膜，大大提高了反应器的启动时间和污染物的降解效率；且采用天然
原材料，价格低廉，耐腐蚀，是一种较为理想的高效、经济、环保型天然生物膜填料。
图1为三维立体天然纤维球形生物膜填料示意图； 图2为竹质生物膜填料单体示意图。
具体实施方式如图1、2所示， 一种三维立体天然纤维球形生物膜填料，包括木质框架1和竹质生 物膜填料单体2。 竹质生物膜填料单体2为直径3-10cm的空心球形，用塑料绳3分层串联固定在木 质框架1中，防止填料单体之间相互接触，避免填料单体变形堵塞。木质框架1的材质采用 松木质长方体形框架，长、宽、高可根据池体进行灵活调整。木质框架l内的竹质生物膜填 料单体2两两之间留有l-3cm的空隙，填料整体实际比表面积控制在100-200m2/m3，孔隙率 控制在93-98%。 填料安装时只需将一筐筐预先固定好的三维立体天然纤维球形生物膜填料直接 放置在池体中即可，一般在进水端放置直径10cm的竹质生物膜填料单体，防止大量生物膜
4生长而发生堵塞现象，而在出水端放置直径3cm左右的竹质生物膜填料单体，提供更大的
比表面积便于微生物附着挂膜。 应用例1 将该种三维立体天然纤维球形生物膜填料应用于某农村生活污水地埋式厌氧处 理系统中，设计水力停留时间为36h，孔隙率控制在95%，总的填料比表面积控制在105m7 m3，仅需21天系统启动成功，出水即能稳定达标(《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中 的一级排放标准)。指标pHCODNH4+-NSS进水6-935040180出水7. 278. 129. 469排放标准6-91001570应用例2 将该种三维立体天然纤维球形生物膜填料应用于一种新型高效脱氮分散式生活 污水处理系统中作为厌氧脱碳区和兼氧脱氮区的生物膜填料，设计厌氧脱碳区和兼氧脱氮 区的水力停留时间分别为12h和8h，填料平均孔隙率控制在93%，总的填料比表面积控制 在147m7m3，仅需7天系统启动成功，出水即能稳定达标排放(《城镇污水处理厂污染物排 放标准》(GB 18918-2002)中的一级A等标准)。 指标 pHCOD NH4+_N T_N 进水 7. 5 280. 2 36. 20 58. 0 出水 6.7 47.2 4.96 14.4 排放标准 6-9 508 20
权利要求一种三维立体天然纤维球形生物膜填料，其特征在于包括木质框架(1)和竹质生物膜填料单体(2)，所述的竹质生物膜填料单体(2)为竹片编织的空心球形，分层串联固定在木质框架(1)中，竹质生物膜填料单体(2)两两之间留有空隙。
2. 如权利要求1所述的三维立体天然纤维球形生物膜填料，其特征在于所述的木质 框架(1)为长方体形框架。
3. 如权利要求1所述的三维立体天然纤维球形生物膜填料，其特征在于所述的木质 框架(1)采用松木材质。
4. 如权利要求1所述的三维立体天然纤维球形生物膜填料，其特征在于所述的竹质生物膜填料单体(2)的直径为3-10cm。
5. 如权利要求1所述的三维立体天然纤维球形生物膜填料，其特征在于所述的竹质生物膜填料单体(2)两两之间留有l-3cm空隙。
6. 如权利要求1所述的三维立体天然纤维球形生物膜填料，其特征在于三维立体天 然纤维球形生物膜填料整体比表面积为100-200m7m 孔隙率为93-98% 。
专利摘要本实用新型公开一种三维立体天然纤维球形生物膜填料，包括木质框架和竹质生物膜填料单体，所述的竹质生物膜填料单体为竹片编织的空心球形，分层串联固定在木质框架中，竹质生物膜填料单体两两之间留有空隙。本实用新型具有运输和安装方便，比表面积大，不宜堵塞；同时在厌氧和兼氧的微环境下，加快微生物挂膜，大大提高了反应器的启动时间和污染物的降解效率；且采用天然原材料，价格低廉，耐腐蚀，是一种较为理想的高效、经济、环保型天然生物膜填料。
文档编号C02F3/00GK201545732SQ200920198600
公开日2010年8月11日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者何若, 冯华军, 冯孝善, 周哲松, 沈东升 申请人:浙江大学;杭州华家池环保技术工程有限公司