饮用水或废水和/或废气的净化方法技术

本发明专利技术涉及一种实施化学和／或物理和／或生物反应的方法，其中借助促进反应或实现反应的反应颗粒，使反应物实现有效化合（结合）。此外，本发明专利技术还涉及所述反应颗粒本身。本发明专利技术采用厚度为５－１０００ｍｍ↑［２］的基本上扁平的颗粒作为反应颗粒。该反应颗粒例如可以用作生物生长表面。特别是该反应颗粒可以装入废水反应器中并与废水彻底混合。反应颗粒有很大的比表面积，因而极易接触，此外，可以借助搅拌器，使其处于运动状态。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种实施化学和/或物理和/或生物反应的方法，其中借助促进反应或实施反应的反应颗粒，使反应物实现有效化合(结合)。就方法而言，在反应颗粒存在的条件下实施化学、物理或生物多重反应。反应颗粒或者起催化作用，即促进反应物之间的特定反应，或者反应颗粒本身作为反应物起作用，即其本身与另一种反应物进行反应。例如在废水处理时，载体颗粒被用作微生物的生长表面。覆盖着生物群的载体颗粒起着生物催化剂的作用，并促使废水中所含物质的降解。还已知的是，对载体颗粒可以掺杂活性炭，使载体颗粒因活性炭本身的吸附作用与废水中所含的物质发生物理作用。此外还已知的是，在对废气进行物理、化学或生物法净化时，采用催化材料或用于生物群附着的载体颗粒。甚至在生物
的发酵工艺中，也利用载体颗粒作为生长表面。在常见的废水或废气净化的涡流床反应器(Wirbelbettlreaktoren)或悬浮床反应器(Schwebebettlreaktoren)中，主要使用砂子、砾石、膨胀粘土、塑料颗粒或泡沫材料小块作载体颗粒。这些载体颗粒均具有立体形状并因此在反应器中形成一定的无效空间。如果是多孔化载体，还会遇到物料输送上的麻烦，故而许多专家和工程师仅将载体外表面作为生物群生长表面加以考虑。除此之外，已知的反应颗粒只具有很小的比表面积。但颗粒的比重则往往太大(例如砂子)，或太小(例如聚苯乙烯塑料泡沫材料)。此外，其力学和/或化学稳定性也往往不尽人意。由于材料成本昂贵，因而往往使用载体颗粒是不经济的。除此之外，有些材料譬如对于饮用水的处理，出于生理学理由而不许可采用。因此，本专利技术的目的是，提供一种实施化学和/或物理和/或生物反应的经济实惠的方法。按本专利技术，该目的是通过采用厚度为5μm至1，500μm、表面积为5mm2至1，000mm2、基本上为扁平状颗粒作为反应颗粒实现的。优选采用厚度为15μm至500μm的反应颗粒，特别优选采用厚度为25μm至150μm的反应颗粒。由于其结构扁平，因而就实现了大的比繁殖表面积和/或比反应表面积，加之与多孔性材料相反，该表面可以不受限制地接触。这种类似人们在狂欢节或除夕互相抛掷的五彩纸屑的颗粒，其比重可根据材料或材料的组合而任意选择，因而反应器中的颗粒不需要大的能耗即能轻易流化，而且在必要时易于用泵输送。如果要在充满液体的反应器中使用反应颗粒，则优选将颗粒的比重调节得大致等于液体的比重。在废水净化反应器中使用时，最好采用比重为0.85至0.95的反应颗粒。当反应颗粒在起动阶段长满生物群之后，其比重大约为1，从而能悬浮在废水中自由浮动，并可以极小的能耗使之处于运动状态，从而提高废水净化的经济性。在生物废水净化、生物废气净化、发酵或一般生物学工艺方法中使用反应颗粒时，反应颗粒上就产生一种很有活性的生物膜，这种生物膜能不断更新。与现有方法相比，用此方法，可以大大提高净化效率或产物收率。而且本专利技术所述的方法不仅仅适于那些取决于在反应颗粒上生长生物的应用场合。反应颗粒本身也可以用来实施反应。此时，对反应颗粒的材料加以选择，使所期望的反应在反应颗粒表面上进行。在此情况下，反应颗粒可以起催化剂的作用，加速反应物之间的反应，或者本身与反应物发生作用。例如反应颗粒可以由金属箔构成，此时所用的金属使反应得以进行。对比的一个例子是从饮用水中除去硝酸盐。在此情况下，将饮用水例如在反应器中与反应颗粒彻底混合。反应颗粒由铝箔块构成。在一定条件下，轻金属将销酸盐主要还原成气态氮。该反应在pH值为9.1-9.3时最有效。另一种可能性是，使用掺杂了反应性物质的反应颗粒。例如用沸石粉掺杂(例如，用于从地下水中去除铵、硝酸盐或氯化烃(CKW))，或者用铁掺杂(例如，用于去除残余磷酸盐)。在一定的应用情况下，掺杂诸如活性炭等吸附性材料，也是有益的。本专利技术的一个特别优选的实施方式是使用表面具有一定结构的基本扁平状的反应颗粒。特别是那些具有直径为10μm至1，000μm，优选是200-600μm孔的反应颗粒最为适宜。孔密度以100至250个孔/cm2为宜。这种反应颗粒用塑料箔制成，剪成面积分别为5mm2至1，000mm2的小块。此外反应颗粒上的压花表明对方法的效率是有益的。尤其以直径为10μm至1，000μm，深度至多为0.5mm的凹陷为佳。而且采用对箔表面进行腐蚀或粗糙化处理的方法，也能制备出具有有益性能的所需的反应颗粒。在采用生物方法时，例如在废水净化或废气净化时，或发酵处理时，优选采用由聚合物制备的、经过表面处理的反应颗粒。对此，所谓的电晕处理特别适宜。电晕处理时，进行放电，释放出臭氧，它又侵蚀颗粒材料基质，并产生自由价键。以此方法使颗粒表面的电学性能得以改变，从而使微生物能更易于在表面上附着。在对该方法进一步改进时，可考虑采用表面上诸如以轧辊粘合法或套毛法覆有纤维的反应颗粒。也可以将纤维网(Vlies)通过粘贴或焊接披覆在表面上。在表面上优选覆以聚酯纤维或聚链烯烃纤维。在此情况下，这种带覆层的反应颗粒的覆层厚度最大为0.5mm至1mm。可以单面披覆，也可以双面披覆。所采用反应颗粒本身的基本材料优选由聚链烯烃构成，特别是聚丙烯或聚乙烯。这些材料很便宜，并具有0.85至0.95g/cm3的极其有利的比重。在长满生物群之后，其比重为1左右，因而这些反应颗粒可以在长满生物群的状态下悬浮于诸如废水等水溶液中。因此，只需非常小的能量就能使反应颗粒处于运动状态。这特别对废水净化工艺的经济性起着积极作用。另外聚苯乙烯也适合作反应颗粒基本材料。根据本专利技术构思的另一改进是，采用塑料织物，特别是热定型的塑料针织织物。这些织物基本扁平，但已具有一定的表面结构，通过此表面结构可以进一步加速所期望的反应和微生物的生长。优选在反应器中采用本专利技术方法。该方法特别适用于废水净化和/或废气净化。为此，使反应颗粒在反应器中，与废水和/或废气接触。在此情况下，优选使废水和/或废气通过静态分布的反应颗粒。在净化废水时，也可以将反应颗粒用于过滤。本专利技术的另一方案是，使废水和/或废气通过反应颗粒的流化床。此时，流化床被输经该床的废水和/或废气弄松散并在一定程度上悬浮起来。若要将本专利技术用于废水净化，则特别优选利用所谓的悬浮床原理。根据此原理反应颗粒在反应器中与废水完全混合。采用此方式，可实现废水中所含物质与反应颗粒之间特别有效的物质交换，并且就流动而言，实现了顺畅运行。颗粒被筛网或借助重力留在反应器中。该方法同样也适用于厌氧及需氧生物法废水净化。在需氧性废水净化的情况下，建议充注纯氧，以满足非常高的需氧量。该方法特别适用于废水的硝化和/或脱硝。但也适用于主量烃降解或残余烃降解。用本专利技术方法还可以同时进行硝化、脱硝及烃降解。该方法同样适用于饮用水和工业用水的制备。在进行生物法废气净化时，废气或者被引导直接通过湿润的反应颗粒或反应颗粒的流化床，或者废气先被洗涤，然后在充有反应颗粒的反应器中对载有废气所含物质的洗涤水根据载体化合(结合)废水净化的方法进行处理。如果该方法用在诸如生物法废水或废气净化，或者发酵之类的生物法工艺中时，则在起动阶段在反应颗粒表面上形成一种反应性生物膜。这时，废水或废气中存在的杂质起着微生物的养料作用。为加速起动过程，或者为处理特定的废水或废气，本专利技术的一种改本文档来自技高网...

【技术保护点】
实施化学和／或物理和／或生物反应的方法，其中借助促进反应或实现反应的反应颗粒使反应物实现有效化合（结合），其特征在于，采用厚度为５－１，５００μｍ、表面积为５－１，０００ｍｍ↑［２］的基本扁平状颗粒作为反应颗粒。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乌韦富克斯，
申请(专利权)人：法泰克瓦贝格有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]