水或废水净化用的生物膜载体及其应用制造技术

在水或废水的生物净化过程中用作微生物膜载体的载体元件，在净化过程中该载体元件保持在水中运动，其表面部分地被保护不受其他载体元件表面的碰撞，而且载体元件具有多条流动通道，并设计成在表面上已形成微生物膜以后水仍能从此处畅顺流通，该载体元件的特征在于：载体元件的长、宽和／或高超过１．５ｃｍ，优选的是介于２．５至１０ｃｍ的范围，特别优选的是介于３至６ｃｍ的范围；受保护的表面大于１００ｍ２／ｍ３载体元件体积，优选的是大于２００ｍ２／ｍ３载体元件体积，特别优选的是大于２７５ｍ２／ｍ３载体元件体积；以及载体元件朝向周围的边界面上的通道孔的横断面积占同尺寸的均质体朝向周围的边界面的至少３５％，优选至少４０％，特别优选至少５０％。２．权利要求１的载体元件，其特征在于元件边界面上的通道孔布置得使水流和空气流能从各个方向进入元件。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及净化水或废水所用的生物膜载体。水或废水在进行生物净化时，是将水通过某种型式的反应器，在反应器中利用微生物来把存在于水中的杂质转变成无害的最终产物为二氧化碳和水。净化处理可在供应空气(供氧)或不供应空气(不供氧)的条件下进行。为了提高净化效率，通常要寻求在净化进程中活性微生物具有高的含量，因此所说的这些微生物不允许随净化过的水流散，这或者可以用让微生物在反应器中的悬浮物内生长繁殖，然后在反应器后的分离步骤中从水中分离出来再返回反应器的办法来达到(例如活性淤泥法)，或者可以在净化过程中引入某种类型的载体材料，微生物可在该载体表面上生长繁殖物成为生物膜，因此能在净化过程中保留下来(生物膜法)。生物膜法与活性淤泥法和别的用悬浮生物团的方法相比，有着很多的优点。其中尤其是可用于高负荷场合，而且净化过程对负荷变动和干扰基本上不太敏感。传统的生物膜法大多是基于这样的净化反应器其中装填有过滤体或过滤块状的载体材料，在净化过程中这些载体材料是固定不动的。这些净化过程实施例的缺点在于，载体材料有被生物团或其它颗粒物质堵塞的危险，并且在净化过程中可能会形成死角，在那里水与活性微生物的接触非常差。另一种类型的生物膜法中所用的载体材料系被保持在悬浮体中，并且在净化过程中是运动的。有微生物在其上生长繁殖的载体材料在净化过程中是被保留下来的，这靠的是放水所通过的排水器或栅格其孔径或孔口宽度很小，载体材料不能由此通过。这种类型的净化法的优点之一是，堵塞载体材料和形成死角的问题明显减少了。这种类型的净化法可采用不同类型的载体材料泡沫橡胶块(EP-A-0142123)，无纺塑料材料做的环(Haikangijutu Vol.29(4)PP.64-69，1987)以及冲压下来的塑料软管片段，其表面已经机械加工而扩大(Haikangijutu Vol.29(4)PP.64-69，1987)，把能提供粗糙表面的材料加以混杂(WaterEnvironment Research Vol.64(7)PP884-889)，或者引入内部分隔和外部翅片(WO-A-91/11396)。这些材料，通常其密度与水的密度相近，以便易于保持在悬浮体中。尽管使用这些类型的载体元件的净化法常常可以在高负荷下工作，但是全部现有技术的载体元件实施方案仍存在着明显地限制净化能力的若干缺点，特别是在供氧法中尤显严重，其中向工作中的微生物供氧对净化效率是有决定意义的。在泡沫橡胶块和无纺布做的环中，其细孔常被不断生长繁殖的生物团堵塞，因此与废水和空气接触的活性表面就会减少。冲压塑料软管做成的载体元件很小，＜1cm，因此它的单位体积的表面积就很大。在这些元件中，通道也经常被堵塞，在不堵塞时，也发现向生物膜供氧的问题可严重地限制净化过程，因为在大多数情况下生物膜是位于载体的内表面上的。还发现了这些小尺寸的载体元件由于会被净化过程中生成的泡沫所裹挟而被泡沫或风卷走，因而产生了难以解决的许多实际问题。另外，在处理含有悬浮颗粒例如含有纤维的废水时，由于排水管上或抓回载体元件的栅格上的孔小被堵，也会经常发生问题。例如对木材工业中带有纤维的废水来说，这种小的载体元件由于这一原因已发现是根本不适用的。迄今为止，还没有可能用制造大的载体元件的方法来克服相应这些问题，因为就现有技术的实施方案而论，尚未能提供出具有大生物膜表面的大载体，其生物膜受到保护不会损耗，不会因生物膜受到比现用小载体更大的供氧限制而使净化过程效率严重降低。本专利技术的目的是要上述的问题，而且本专利技术涉及用于水或废水的生物净化过程中的用作微生物膜载体的载体元件，在净化过程中，载体元件能在水中运动，载体元件的表面部分地被保护不会受到其它载体元件表面的碰撞，而且载体元件具有多条流动通道，并设计成在表面上已形成微生物膜以后水仍能从此顺畅流通。为此目的，本载体元件就取得了权利要求1中所列的那些特征指标，以便把大尺寸与防止受损耗的大表面和非常顺畅地使水和空气流通这三者结合起来。因此本专利技术的载体元件比之现有技术的载体材料能提供巨大的优越性，除别的原因外，主要是依靠明显加大的供氧量和大大降低的排水器或支托载体材料的栅格被堵塞的危险。本专利技术还涉及这种载体元件在木材加工工业废水处理中的应用，这种废水用GF/A型过滤器测量，含有至少100mg/l的悬浮物质。另外，本专利技术还涉及使用本专利技术的载体元件的用来进行水和废水的生物净化处理的反应器。为了用更详细的说明性实例来描述本专利技术，下面将参照附图加以说明。附图说明图1和图2是本专利技术的载体元件的第一实施方案的透视图，分别为从一端和另一端看见的图象，图3是图1、图2中的载体元件的端视图，与图1同端，图4是图1、图2中的载体元件的端视图，与图2同端，图5、图6是第二实施方案的透视图，它门与图1和图2相当，图7、图8是第三实施方案的透视图，它们与图1和图2相当，以及图9是反应器的透视图，其中可使用本专利技术的载体元件。一般来说，可把列举各实施方案中的载体元件描述成是大量的壁面，它们被安排和搭接成这样的状态，可使壁面总表面积的一大部分被保护不受其它物体的表面所磨损，使具有流过载体元件的畅顺通道，并使载体元件朝向周围环境的边界面上的通道总横截面积很大。因此在图1至4中的载体元件包括有十二块等分的径向内壁面11和12，它们沿轴线方向从载体元件的一端伸向另一端。这些壁面包括交替安装的径向较长的壁面11和径向较短的壁面12。这些壁面用载体元件一端的外环13和另一端的内环14连结在一起，径向的窗口15以两侧的壁面为界限。因此，载体元件的结构类似于涡轮发动机的轮子。载体元件用塑料或复合材料制作是比较适当的，这样就可用注模法来生产。由于必须提供必要的拔模斜度，因此把外壳表面做成稍带园锥形，壁面厚度也做成从载体元件的一端向另一端逐渐减薄，有如图中所示。但是，也可能用塑料或复合材料以外的别的材料制作载体元件。载体元件在壁面之间形成几条轴向的通道16，而在中心部分17处则是完全开通的，可允许从一端到另一端轴向无阻碍地穿过元件。载体元件的直线长度和直径都优选为3.2cm。一般来说，载体元件的长度和直径(宽度和/或高度)应大于1.5cm，优选的是限制在2.5至10cm的范围之内，特别优选的是在3至5cm的范围之内。壁面11和12构成保护表面，亦即受到保护不会被别的载体元件碰撞而损耗，而且在水生物净化过程中微生物膜能在这些表面上生长繁殖。总的被保护表面应大于100m2/m3载体元件体积，优选的是大于200m2/m3，特别优选的是大于275m2/m3。但是如载体元件设计成具有非常大的表面积，＞500m2/m3，那它就很难避免穿过载体元件的通道过于狭窄，以致会被生长物所堵塞。在供气法中，习惯上都使用其密度与水的密度相近的载体元件，但是本专利技术发现，使用较高密度的载体元件是有利的，这是因为事实上密度与水的密度相近的载体元件会被流动的水无阻力地一起带走，并很快从上升的气泡中逃脱；继而水将会很容易地在元件内静止下来，而空气则很难穿越载体元件的内部通道。具有较大密度的载体元件则相反，它们倾向于往水下运动，对水有阻挡作用，对在净化过程中向上的空气流也有阻挡作用，因此水和空气会被强制穿越载体元件的内部通道而向生物膜供应氧气。与此同时，气泡会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：L·A·H·贡纳森，A·E·马尔奎斯特，T·G·韦兰达，A·E·洛夫奎斯特，
申请(专利权)人：卡尔德尼斯米欧有限公司，
类型：发明
国别省市：