一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器，包括中空横状转盘、微滤膜套筒、端盖、进水转轴和磁性生物炭；中空横状转盘是在一个实心圆柱体的中心轴上开有一个贯穿实心圆柱体的通道，形成一个中空柱体，在中空柱体的壁上等距切割掉多个相同的扇形体一，得到多个扇形体二，在扇形体二上沿中空柱体轴向挖除扇形体，形成中空结构的扇形体三，最终得到中空横状转盘；微滤膜套筒套于中空横状转盘之上；进水转轴穿过其中一个端盖中央的转轴穿孔后进入中空横状转盘的通道中，并从另一个端盖中央的转轴穿孔穿出；磁性生物炭填充于扇形体三内。本发明专利技术所用主要原料为农林废弃物，实现了固体废物的再利用，减少了环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器。
技术介绍
随着经济的快速发展，环境形势日益严峻，自然资源短缺和固体废物污染环境的双重压力，严重威胁着人类的生存和生活。固体废物资源化程度低，一般不到20％，而其余的80％作为废物排放造成环境污染，因此，综合利用固体废物，实现资源化和无害化，越来越引起人们的重视。生物炭是农林废弃物等生物质材料在缺氧或者无氧条件下通过热化学反应得到的一种富炭固体产物，孔隙结构发达、吸附能力强，其环境效益及经济效益已在国内外受到广泛关注。微滤主要用于从气相和液相悬浮液中截留微粒、细菌及其他污染物，以达到净化、分离和浓缩等目的。可将此技术应用与生物转盘的案例很少。生物转盘是生物膜处理工艺中的一种，传统的生物转盘存在着附着生物膜易脱落、处理效率低、能耗偏高等缺点，目前针对自带填料式的生物转盘改进研究不多。同时将生物转盘与微滤技术结合的案例也很少。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器及其制备方法，利用农林固体废物制成的生物炭作为填充物置于微滤生物转盘中处理污水，同时降低了填料的成本，提高生物转盘的污水处理效率。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器，包括中空横状转盘、微滤膜套筒、端盖、进水转轴和磁性生物炭；所述中空横状转盘是在一个实心圆柱体的中心轴上开有一个贯穿实心圆柱体的通道，形成一个中空柱体，在中空柱体的壁上等距切割掉多个相同的扇形体一，得到多个扇形体二，在扇形体二上沿中空柱体轴向挖除扇形体，形成中空结构的扇形体三，最终得到所述中空横状转盘；所述中空横状转盘的外壁上均开有透水孔A，所述扇形体三与所述通道之间通过透水孔B连通；所述微滤膜套筒套于所述中空横状转盘之上，微滤膜套筒与中空横状转盘长度相等；所述端盖的数量为两个，端盖套于微滤膜套筒的两端，端盖与微滤膜套筒通过螺钉固定；所述进水转轴穿过其中一个端盖中央的转轴穿孔后进入所述中空横状转盘的通道中，并从另一个端盖中央的转轴穿孔穿出；进水转轴的长度大于中空横状转盘的长度；进水转轴为中空结构，进水转轴位于中空横状转盘的通道中的部分开有透水孔C，所述透水孔C与所述透水孔B对应开设；所述磁性生物炭填充于所述扇形体三内。进一步，所述中空横状转盘为PVC材质，长为300～600mm，所述通道的直径为60～100mm，中空横状转盘的外径为通道直径的5～10倍。进一步，所述进水转轴的材质为合金结构钢，外径为60～100mm，内径比外径小4～6mm，长度比中空横状转盘长400～600mm，所述进水转轴上透水孔C的孔隙率为30％～50％。进一步，所述扇形体一的长度与中空横状转盘的长度相等，扇形体一的内圆半径比进水转轴的外径大20～40mm，扇形体一对应的圆心角的角度为15°～30°；所述扇形体一的数量为4～6个。进一步，所述的扇形体三的长度与中空横状转盘的长度相等，扇形体三的内圆半径与扇形体一的内圆半径相等，扇形体三的外圆半径比扇形体一的外圆半径小20～40mm，扇形体三对应的圆心角的角度与扇形体二对应的圆心角的角度相等，扇形体三对应的圆心角的角平分线与扇形体二对应的圆心角的角平分线重合；扇形体二的侧壁壁厚为20～40mm。进一步，所述中空横状转盘的外壁上的透水孔A的孔半径为3～5mm，孔隙率为50～70％。进一步，所述的微滤膜套筒由最内层到最外层依次为支撑层一、格网层一、微滤膜层、格网层二、支撑层二；支撑层一、格网层一、微滤膜层、格网层二、支撑层二的长度均与所述中空横状转盘的长度相等。进一步，所述的支撑层一与支撑层二均为PE材质，支撑层一与支撑层二均为中空圆柱体状，支撑层一与支撑层二厚度均为3～5mm；支撑层一与支撑层二内外表面上均匀分布透水孔D，透水孔D的孔径均为1～3mm，孔隙率均为75～90％；所述微滤膜层的材质为PVDF、PES或PP，微滤膜层总厚度为20～30mm；微滤膜层上透水孔E的孔径为0.15～0.45μm，在25℃、0.1MPa下，微滤膜层(12)的水通量>500L/m2·h；所述的格网层一与格网层二均为PE材质，格网层一与格网层二的厚度均为0.8～1.2mm，孔径为2.8～3.2mm，孔隙率>80％。进一步，所述端盖为PVC材质的桶状圆柱，一端敞开，另一端的转轴穿孔与所述进水转轴外径相同，端盖壁厚为0.8～1.2mm，端盖内径与微滤膜套筒的外径相等，长度为100～200mm。进一步，所述磁性生物炭是由粒度大于中空扇形体上的透水孔孔径3～6mm的废弃果壳在缺氧和温度低于600℃下热解而成的生物炭进行磁化改性而得，在中空扇形体内填充率为20％～50％。所述的磁性生物炭的制备方法如下：①向重金属离子废水中添加二价铁离子和三价铁离子，所述二价铁离子与废水中其他二价金属离子的摩尔比大于2，所述三价铁离子与废水中其他三价金属离子的摩尔比大于7.5，废水中总的三价金属离子与总的二价金属离子摩尔比的范围为1.3～1.8，得处理后废水。②将选用的生物炭在不断搅拌下放入pH小于3的强酸溶液中，搅拌15～20min后，陈化反应50～60min，再将生物炭洗涤、干燥，得酸改性生物炭。③步骤②中所述酸改性生物炭在不断搅拌下，加入步骤①中所述处理后废水中常温下吸附反应50～60min，固液分离得吸附重金属的生物炭。④将吸附重金属的生物炭浸没于pH≥10的强碱溶液中，搅拌均匀后常温反应10～20min，固液分离、洗涤、干燥，得磁性生物炭填料。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术所述的一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器制备所用原料为重金属离子废水处理产物和农林废弃物，实现了固体废物的再利用。减少了环境污染，为固体废物的处理提供一种新的思路。(2)本专利技术所述的一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器的填充填料为磁性生物炭，对微生物具有磁催化作用，可以增强生物反应器内微生物的活性，使微生物降解污染物的能力和生物反应器的降解效率得到提高，且在降低填料的成本的同时提高反应器的污水处理效率。(3)本专利技术所述的一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器外加微滤膜套筒，出水水质好。附图说明图1为本专利技术所述的基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器的结构示意图；图2为专利技术所述的中空横状转盘的结构示意图；图3为专利技术所述的微滤膜套筒的结构示意图；图4为专利技术所述的端盖的结构示意图。图中：1～中空横状转盘，2～微滤膜套筒，3～端盖，4～进水转轴，5～磁性生物炭，6～透水孔A，7～扇形体一，8～扇形体二，9～扇形体三，10～支撑层二，11～格网层二，12～微滤膜层，13～格网层一，14～支撑层一，15～转轴穿孔具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：如图1～4所示，一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器，包括中空横状转盘1、微滤膜套筒2、端盖3、进水转轴4和磁性生物炭5；所述中空横状转盘1是在一个实心圆柱体的中心轴上开有一个贯穿实心圆柱体的通道，形成一个中空柱体，在中空柱体的壁上等距切割掉多个相同的扇形体一7，得到多个扇形体二8，在扇形体二8上沿中空柱体轴向挖除扇形体，形成中空结构的扇形体三9，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器，其特征在于，包括中空横状转盘(1)、微滤膜套筒(2)、端盖(3)、进水转轴(4)和磁性生物炭(5)；所述中空横状转盘(1)是在一个实心圆柱体的中心轴上开有一个贯穿实心圆柱体的通道，形成一个中空柱体，在中空柱体的壁上等距切割掉多个相同的扇形体一(7)，得到多个扇形体二(8)，在扇形体二(8)上沿中空柱体轴向挖除扇形体，形成中空结构的扇形体三(9)，得到所述中空横状转盘(1)；所述中空横状转盘(1)的外壁上均开有透水孔A(6)，所述扇形体三(9)与所述通道之间通过透水孔B连通；所述微滤膜套筒(2)套于所述中空横状转盘(1)之上，微滤膜套筒(2)与中空横状转盘(1)长度相等；所述端盖(3)的数量为两个，端盖(3)套于微滤膜套筒(2)的两端，端盖(3)与微滤膜套筒(2)通过螺钉固定；所述进水转轴(4)穿过其中一个端盖(3)中央的转轴穿孔(15)后进入所述中空横状转盘(1)的通道中，并从另一个端盖(3)中央的转轴穿孔(15)穿出；进水转轴(4)的长度大于中空横状转盘(1)的长度；进水转轴(4)为中空结构，进水转轴(4)位于中空横状转盘(1)的通道中的部分开有透水孔C，所述透水孔C与所述透水孔B对应开设；所述磁性生物炭(5)填充于所述扇形体三(9)内。...

【技术特征摘要】
1.一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器，其特征在于，包括中空横状转盘(1)、微滤膜套筒(2)、端盖(3)、进水转轴(4)和磁性生物炭(5)；所述中空横状转盘(1)是在一个实心圆柱体的中心轴上开有一个贯穿实心圆柱体的通道，形成一个中空柱体，在中空柱体的壁上等距切割掉多个相同的扇形体一(7)，得到多个扇形体二(8)，在扇形体二(8)上沿中空柱体轴向挖除扇形体，形成中空结构的扇形体三(9)，得到所述中空横状转盘(1)；所述中空横状转盘(1)的外壁上均开有透水孔A(6)，所述扇形体三(9)与所述通道之间通过透水孔B连通；所述微滤膜套筒(2)套于所述中空横状转盘(1)之上，微滤膜套筒(2)与中空横状转盘(1)长度相等；所述端盖(3)的数量为两个，端盖(3)套于微滤膜套筒(2)的两端，端盖(3)与微滤膜套筒(2)通过螺钉固定；所述进水转轴(4)穿过其中一个端盖(3)中央的转轴穿孔(15)后进入所述中空横状转盘(1)的通道中，并从另一个端盖(3)中央的转轴穿孔(15)穿出；进水转轴(4)的长度大于中空横状转盘(1)的长度；进水转轴(4)为中空结构，进水转轴(4)位于中空横状转盘(1)的通道中的部分开有透水孔C，所述透水孔C与所述透水孔B对应开设；所述磁性生物炭(5)填充于所述扇形体三(9)内。2.根据权利要求1所述的一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器，其特征在于，所述中空横状转盘(1)为PVC材质，长为300～600mm，所述通道的直径为60～100mm，中空横状转盘(1)的外径为通道直径的5～10倍。3.根据权利要求1所述的一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器，其特征在于，所述进水转轴(4)的材质为合金结构钢，外径为60～100mm，内径比外径小4～6mm，长度比中空横状转盘(1)长400～600mm，所述进水转轴(4)上透水孔C的孔隙率为30％～50％。4.根据权利要求1所述的一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器，其特征在于，所述扇形体一(7)的长度与中空横状转盘(1)的长度相等，扇形体一(7)的内圆半径比进水转轴(4)的外径大20～40mm，扇形体一(7)对应的圆心角的角度为15°～30°；所述扇形体一(7)的数量为4～6个。5.根据权利要求1或4所述的一种基于磁性生物炭的旋转式微滤膜反应器，其特征在于，所述的扇形体三(9)的长度与中空横状转盘(1)的长度相等，扇形体三(9)的内圆半径与扇形体一(7)的内圆半径相...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚丽影，赵如金，许丽霞，卢露，刘巧，朱海东，邢泉峰，张玙璠，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32