一种用于污水处理的生物担体填料的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种用于污水处理的生物担体填料。

背景技术：

填料在污水处理技术领域应用广泛，其主要作为微生物栖息的场所、生物膜的载体，在污水处理中的作用十分重要。微生物可以在填料的表面聚集形成生物膜，随着生物膜的新陈代谢，能够使污水得到净化，因此填料的性能对污水处理的效果有着直接的影响。其中，填料的比表面积关系到微生物栖息场所的大小，进而影响到填料的净化水功能的好坏。

在污水的生化处理环节，反硝化菌群一般生长在填料内表面及好氧菌层下部，通过好氧过程提供碳源来维持反硝化脱氮效果。例如填料乃至大多数水处理载体都存在一个问题，即这些载体实际上允许填料内部生物活性微生物层的厚度无限增长，而这会导致生物膜中的厌氧生物和好氧生物比例过大而造成碳源不足，导致反硝化脱氮能力下降。而且目前大部分填料流化性差，填料之间相互摩擦导致损耗较大，污水处理效率低下，好氧菌群在此环境下得不到有利生长，致使硝化能力减弱，又导致反硝化过程的碳源供应不足，导致COD降解能力欠佳的恶性循环。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于提供一种用于污水处理的生物担体填料，具有结构可靠，减少填料之间相互碰撞，为好氧菌群的生长营造稳定的环境。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种用于污水处理的生物担体填料，包括本体，所述本体呈马鞍形状，所述本体两侧面分别为阴面和阳面，所述阴面上均匀分布有多条凸脊。

作为上述技术方案的改进，相邻凸脊之间设置有凹脊，所述凸脊与凹脊均匀间隔分布。

作为上述技术方案的改进，所述阳面上均匀设置有多个弧形凸出。

作为上述技术方案的改进，该生物担体填料包括多个相互层叠的本体，多个本体之间固定连接有支撑杆，相邻本体之间具有间隙。

作为上述技术方案的改进，所述本体的层数为1～6层。

作为上述技术方案的改进，所述本体上均匀开设有多个贯穿阴面和阳面的通孔。

作为上述技术方案的改进，所述通孔截面为圆形、三角形、方形、菱形或正六边形。

作为上述技术方案的改进，所述本体的厚度为D，D的几何尺寸为：10mm≤D≤50mm。

作为上述技术方案的改进，所述本体的厚度为D的几何尺寸为：15mm≤D≤25mm。

作为上述技术方案的改进，所述本体侧面具有侧壁，所述侧壁连接在阴面和阳面之间。

上述生物担体填料具有以下优点：

(1)通过本体上的凸脊结构，对活性微生物层的生物膜生长厚度进行限制，避免生物膜无限制生长；

(2)马鞍形状的本体，流化性大大提升，阴面和阳面可互相层叠，层叠后相互抵靠防止松散，相较于传统正方体或圆柱体生物担体，稳定性好，减少生物担体磨损量，提高废水处理之性能；

(3)本体层叠后具有间隙，不会紧密堆叠在一起，有利于液体及气体在生物担体填料内流动，有效改善阻塞或短流现象，增加污染物与担体中微生物接触机会，提高处理性能，减少压损，降低生产成本；

(4)本体层叠后的生物担体填料的内层外层的生物材质不同，外层结构为亲水型生物填料制成，可辅助提高硝化过程效率，内层结构为缓释碳源填料制成，从生物材质内部提高了降解总氮能力，内外层协同配合，提高污水处理效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中一种用于污水处理的生物担体填料的结构示意图。

图2为本实用新型实施例一中五层本体复合后的结构示意图。

图3为本实用新型实施例二中一种用于污水处理的生物担体填料的结构示意图。

图4为本实用新型实施例二中三层本体复合后的结构示意图。

图5为本实用新型实施例二中六层本体复合后的结构示意图。

图6为本实用新型实施例三中一种用于污水处理的生物担体填料的结构示意图。

图中：10-本体，10a-亲水型担体，10b-缓释碳源担体，11-阴面，12-阳面，13-通孔，14-侧壁，20-支撑杆，21-间隙，111-凸脊，112-凹脊，121-弧形凸出。

具体实施方式

以下通过具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“内”、“外”、“上”、“下”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

在下述实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种用于污水处理的生物担体填料，包括本体10，本体10呈马鞍形状，本体10两侧面分别为阴面11和阳面12，阴面11上均匀分布有多条凸脊111。本体10采用马鞍形状设计，这种结构与目前常见的正方体、长方体、圆柱体类生物担体填料有所不同，某一本体10两侧阴面11或阳面12可以与其他本体10的阳面12或阴面11贴合，利用马鞍形状，使两个本体10在贴合后相互卡合，提高了多个生物担体填料投放后相互之间堆叠的有序性，减少生物担体填料之间的摩擦产生过的损耗。并且凸脊111的设计一方面能够增加阴面11的表面积，也可以通过凸脊111的高度对活性微生物层的生长厚度进行限制。

由于在通过生物担体填料进行生物膜生长时，生物膜的脱落机理较为复杂，生物膜脱落的原因主要包括填料间的磨损产生的碰撞、基质表面负荷率、营养物质供应、传质效率等，而由于本实用新型的本体10在层叠后能够较为牢固的结合，因此生物膜脱落的原因主要为基质表面具有的凸脊111结构，该结构使在阴面11生长的生物膜呈与凸脊111轮廓类似的结构，这种轮廓的生物膜在生长到一定厚度时，由于自身重力，与凸脊111接触的一侧生物膜会逐步脱离本体10，从而避免阴面11表面的生物膜无限制生长。

本体10呈马鞍形状类似于空间几何中的马鞍面，马鞍面是一种曲面，又叫双曲抛物面，形状类似于马鞍。构造过程中先在坐标系的XZ面上构造一条开口向上的抛物线，然后在YZ面上构造一条开口向下的抛物线(两条抛物线的顶端是重合在一点上的)；然后让第一条抛物线在另一条抛物线上滑动，即可形成了马鞍面。

相邻凸脊111之间设置有凹脊112，凸脊111与凹脊112均匀间隔分布。凹脊112的作用是保护生物膜的生长，在凹脊112区域的生物膜因为有凸脊111的保护，因此其生长环境是相对稳定的，凹脊112的深度(相对于凸脊111)与实际的生物膜的生长厚度相当。并且生物担体填料投放时阴面11朝下，凹脊112的结构能够对曝气装置产生的气泡进行截流，可有效接触、拦截气泡，有利于好氧微生物菌群生长。

进一步的，阳面12上均匀设置有多个弧形凸出121，弧形凸出121的作用主要是增加阳面12的表面积，并且弧形结构也可以起到一定的防撞效果。

如图2所示，该生物担体填料包括多个相互层叠的本体10，多个本体10之间固定连接有支撑杆20，相邻本体10之间具有间隙21，层叠后的多个本体10组成的生物担体填料能够将内层的本体10保护起来，减少了生物担体填料的表面碰撞区域，为生物膜的生长营造了稳定的环境，同时马鞍形状属于流线型设计，提高了流化处理效果。相邻本体10之间具有间隙21，各层本体10不会紧密堆叠在一起，有利于液体及气体流动，有效改善传统的填料内部阻塞或短流现象，能够增加污染物与担体中微生物接触机会，提高处理性能。

实施例二

如图3、图4、图5所示，在实施例一的基础上，为了提高生物担体填料内部液体及气体流动的流动性，可以在本体10上均匀开设有多个贯穿阴面11和阳面12的通孔13，当多个本体10层叠后通孔13的设计尤为重要，气体和液体可以穿过通孔13与生物担体填料内部的生物膜接触，保证生物膜正常生长。通孔13截面可以是现有技术中常见的规则形状或异形形状，比如可以是规则的圆形、三角形、方形、菱形或正六边形。

本体10的层数为1～6层，本体10的厚度为D，D的几何尺寸为：10mm≤D≤50mm，本体10的厚度D的尺寸范围优选为15mm≤D≤25mm。

本体10采用亲水型生物填料或缓释碳源填料制成，当生物担体填料包括至少三个相互层叠的本体10时，外侧的本体10和内侧的本体10的材质选择可以有所区别，例如位于两侧的本体10可以采用亲水型生物填料制成的亲水型担体10a，位于内侧的本体10可以采用缓释碳源填料制成的缓释碳源担体10b。

进一步的，亲水型生物填料中各组分按照以下重量份数混合而成：亲水性高分子材料聚乙烯醇和聚丙烯酰胺共40份～100份，偶联剂0.5份～1份，耗壳粉和海藻酸钙共5份～15份，酶促活性调节剂3份～5份，淀粉10份～15份，发泡剂5份。该亲水型生物填料可以采用以下方法制成：首先将所述亲水性高分子材料聚乙烯醇和聚丙烯酰胺、酶促活性调节剂、偶联剂，耗壳粉和海藻酸钙，淀粉混合，进行高温溶解造粒；然后将所得母粒与发泡剂混合，混合后密度为0.96g/cm³～0.98g/cm³。送入挤出机，经过成型、干燥后得到亲水型担体10a。

缓释碳源填料中各组分按照以下重量份数混合而成：亲水性高分子材料聚乙烯醇和聚丙烯酰胺共40份～100份，水溶性聚氨酯10份，偶联剂0.5份～1份，碳酸钡和碳酸氢钠10份～20份，营养盐5份，酶促活性调节剂3份～5份，发泡剂5份。该缓释碳源填料可以采用以下方法制成：将所述水溶性聚氨酯加入到100℃的沸水中进行溶解，将聚氨酯与沸水之间的重量比例为1：(4～10)，得到水溶性聚氨酯溶液，然后将所述酶促活性调节剂、营养盐、碳酸钡和碳酸氢钠加入到水溶性聚氨酯溶液中，搅拌均匀，以1℃/min～5℃/min的降温速度降温至22℃～25℃，固化后，得到母料；最后将母料、亲水性高分子材料聚乙烯醇和聚丙烯酰胺与发泡剂混合，混合后密度为0.96g/cm³～0.98g/cm³，送入挤出机，经过成型、干燥后得到缓释碳源担体10b。

亲水型担体10a和缓释碳源担体10b的材质不同，外层的亲水型担体10a为好氧源生物材质，可辅助硝化过程，内层结构为缓释碳源生物结构，从生物材质内部提高了降解总氮能力。

该实施例中外层的亲水型担体10a采用的亲水型生物填料，相对位置于生化曝气池内外部，可有效接触、拦截气泡，在亲水型担体10a上有利于好氧微生物菌群生长，亲水型生物填料的材质选择为好氧微生物提供生长环境担体；缓释碳源担体10b处于生物担体填料内侧，一般位于生化曝气池内部，可接触气泡量少，在缓释碳源担体10b上有利于厌养微生物菌群生长，采用缓释碳源填料，能够配合外层好氧菌群提供的碳源，作为生物担体填料内部的碳源供给，使反硝化脱氮能力进一步提升。

实施例三

如图6所示，在以上实施例的基础上，本体10侧面具有侧壁14，侧壁14连接在阴面11和阳面12之间，此时本体10上开设的通孔13较长，这种结构的本体10稳定性和牢固性很好，并且侧壁14表面光滑，可以在侧壁14的位置形成光滑致密的生物膜。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了较为详尽的描述，但在本实用新型实施例的基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。