一种多面球体反硝化填料及其应用方法技术

本发明专利技术具体涉及一种新型多面球体高效反硝化流化填料及其应用方法，其特征在于：所述的多面球体填料外表面由多个锥形组块组合而成，每个锥体组块有1处空缺；通过对填料构型及材质进行全新的设计，解决传统反硝化流化填料的存在的问题。本发明专利技术的填料比表面积与市售的K3、花环等填料相比有很大提升；根据反硝化的反应特性，通过添加其他组分对填料的密度进行合理控制，使得填料实现良好的传质，减少动能消耗；添加多种特殊材质使得填料容易脱膜，同时多维度延长使用寿命；填料锥形组块上的空缺设计使得相传递更加均匀。设计使得相传递更加均匀。设计使得相传递更加均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种多面球体反硝化填料及其应用方法


[0001]本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种多面球体反硝化填料及其应用方法，主要目的是通过设计一种全新构型的反硝化流化填料，克服传统反硝化填料的现实缺点，实现高效反硝化。

技术介绍

[0002]目前市政污水或工业废水常用的处理技术手段是活性污泥法和生物膜法。生物膜法具有有机负荷高，接触停留时间短，减少占地面积，节省投资，耐冲击负荷，剩余污泥产量低等优点，因此被广泛应用。生物膜法包括固定床和流化床等多种运行模式，且生物膜法的核心在于填料的选择与控制，而填料在固定床运行模式下存在很多缺陷，如短流，堵塞，传质不均匀等，导致处理效果较差；而流化床是在高的水力冲击下使填料在反应器中发生不规则的运动，填料之间相互碰撞，填料表面与底物充分接触，增大微生物附着的比表面积，传质更加均匀；但目前反硝化流化填料存在的问题有：（1）市面上填料构型比表面积小，微生物能依附的有效比表面积少，如市售波纹板、花环等；（2）填料比重过大，堆积在反应器底部，不能流化，易堵塞，需要频繁反冲洗，如石英砂、陶粒等；（3）构型缺陷导致传质不均匀，如K1、K3等，虽然有较大比表面积，但能够挂膜的位置主要在填料内部，孔径细小易堵塞；（4）研究表明，生物膜厚度不超过200μm时传质好、反应速率较快；异养反硝化菌增殖迅速，需要经常对填料表面生物膜进行脱膜活化才能保证合适生物膜厚度，而填料构型、材质和密度缺陷易导致脱膜困难；（5）机械强度低，易磨损，使用寿命短；种种原因导致出水不达标，因此对于反硝化填料构型和材质的创新，提高填料的有效比表面积及合理调控填料的比重尤为重要。
[0003]基于现有填料自身存在的缺点和问题，本专利技术提出一种新型多面球体高效反硝化流化填料及其应用方法，既能实现高效的反硝化效果，且此种填料与适配的反应器结合可解决传统反硝化流化填料存在的运行调控困难及填料自身的缺陷问题。
[0004]本专利技术提供一种新型多面球体高效反硝化流化填料及其应用方法，通过对填料构型及材质进行全新的设计，解决传统反硝化流化填料的存在的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的缺陷，结合上述
技术介绍
，本专利技术提供了一种新型多面球体高效反硝化流化填料及其应用方法。
[0006]本专利技术技术方案如下：一种多面球体反硝化填料，其特征在于：反硝化填料的整体结构为多面球体，外表面由多个锥形组块组合而成，球体内部是空心的。该多面球体硝化填料可通过3D打印等常规手段制得。
[0007]所述的锥形组块由多个等腰直角三角形和等边三角形组合而成，锥体的高为10
‑
20mm；每个锥体组块有1处空缺。
[0008]将所述的多面球体硝化填料的球体中心到锥形组块底部的距离定义为多面球体的内径，所述的内径为15
‑
40mm。
[0009]所述的多面球体硝化填料由聚乙烯和聚丙烯中的一种、碳酸钙和滑石粉中的一种、玻璃纤维按照质量比80
‑
95：1
‑
10：1
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10配制而成。
[0010]所述填料应用于适配的硝化反应器的具体流程为：：将所述的多面球体反硝化填料放置在填料区，加入接种污泥进行挂膜，挂膜成功后，从反应器进水口进水，污水经过挂好生物膜的填料区进行反硝化反应，然后部分污水通过循环管重新从反应器进水口进水，多面球体填料在循环泵的作用下达到较好的流化状态。部分污水经过澄清区后随反应器出水口流出。
[0011]所述的多面球体填料填充比为25%
‑
60%。
[0012]本专利技术的填料与市售的传统K1、K3、波纹板、花环以及石英砂、陶粒等填料相比有很大提升：密度方面，通过调整不同原料之间的配比，使填料密度可调节，更利于填料在反应器内流化，解决了传统填料密度不可调导致的填料在反应器上部或底部堆积堵塞的问题；此外，填料流化状态的运行，保证了反应器内传质均匀，有利于反硝化产生的氮气从反应区释放，避免填料堵塞导致的气体释放不及时而导致的反应效率降低问题；同时，调节填料的密度可以降低填料流化所需的能耗，也大大降低反应器冲洗频次，节省运行成本。经过大量实验，填料密度的优选范围确定为0.98
‑
1.2g/cm3。
[0013]成分方面，添加的碳酸钙、滑石粉和玻璃纤维不仅增加了填料的硬度和刚度，且这两种材质可吸收30%~80%入射紫外线，防止填料的老化，进而延长填料的使用寿命；同时，玻璃纤维的添加有助于脱膜活化，便于反应器高效稳定运行。
[0014]构型方面，多面球体型结构使填料在反应器内易于旋转，更有利于传质，提高反应效率；填料锥形组块上的空缺设计使得，反应器冲洗时也可保持缺氧环境，保证反硝化菌不受冲洗的影响，避免功能菌活性降低，为反应器高效高负荷运行提供保障。
附图说明
[0015]图1为一种多面球体反硝化填料示意图。
[0016]图2为锥形组块的细节图；图3为反硝化反应器结构示意图。
[0017]附图标记1
‑
锥形组块；2
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空缺；3
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反应器进水口；4
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循环管；5
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填料区；6
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澄清区；7
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反应器出水口；8
‑
循环泵；9
‑
多面球体填料。
具体实施方式
[0018]以下结合附图对本专利技术作进一步说明：组装反硝化反应器如图3所示，填料在反应器中的具体运行流程描述如下：将本专利技术中的多面球体填料9放置在填料区5，接种污泥为某市政污水处理厂二沉池污泥，污泥浓度为3000
‑
5000mg/L，挂膜成功后，从反应器进水口3进水，污水经过挂好生物膜的填料区5进行反硝化反应，然后部分污水通过循环管4重新从反应器进水口3进水，多
面球体填料9在循环泵8的作用下达到较好的流化状态。部分污水经过澄清区后随反应器出水口7流出。
[0019]实施例1采用本专利技术的填料在反应器中进行反硝化实验，将聚丙烯、碳酸钙、玻璃纤维按照比为93:4:3质量比制成密度为1.03g/cm3的填料，填充比为30%。填料内径为15mm，锥形组块高为10mm。进水总氮浓度约20mg/L（其中凯氏氮＜1mg/L），水力停留时间20min，启动5d后，反应器出水总氮达到1.5 mg/L以下，且水质稳定，总氮去除率高于90%；对反应器长期运行监测，反应器内填料流化状态良好，出水水质稳定，未见填料堵塞现象；结合生物膜厚度需求对填料进行定期冲洗脱膜，脱膜频率约为10d一次，具体监测情况见表1。
[0020]表1 实施例1的监测数据实施例2采用本专利技术的填料在反应器中进行反硝化实验，将聚丙烯、碳酸钙、玻璃纤维按照比为85:10:5质量比制成密度为1.14g/cm3的填料，填充比为40%。填料内径为40mm，锥形组块高为20mm。进水总氮浓度约15mg/L（其中凯氏氮＜1mg/L），水力停留时间1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多面球体反硝化填料的应用方法，其特征在于：所述的多面球体填料（9）外表面由多个锥形组块（1）组合而成，每个锥体组块有1处空缺（2）；所述多面球体反硝化填料（9）应用于硝化反应器的具体流程为：将本发明中的多面球体填料（9）放置在填料区（5），加入接种污泥进行挂膜，挂膜成功后，从反应器进水口（3）进水，污水经过挂好生物膜的填料区（5）进行反硝化反应，然后部分污水通过循环管（4）重新从反应器进水口（3）进水，多面球体填料（9）在循环泵（8）的作用下达到较好的流化状态。2.部分污水经过澄清区后随反应器出水口（7）流出。3.如权利要求1所述的应用方法，其特征在于：所述锥体组块（1）的高为10

【专利技术属性】
技术研发人员：李海松，阎登科，陈晓蕾，许子聪，胡培基，曹望，
申请(专利权)人：知和环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：