一种水处理悬浮填料制造技术

本发明专利技术公开了一种水处理悬浮填料，包括支撑架以及两端均固定于支撑架上的碳纤维束，碳纤维束包括内层碳纤维束和外层碳纤维束，支撑架包括第一环形架、第二环形架和第三环形架，第一环形架、第二环形架和第三环形架两两相交设置。内层碳纤维束在支撑架内部大幅飘摆，外层碳纤维束微幅飘摆，废水中的微生物和污浊物质能够附着、吸附在该悬浮填料上；该水处理悬浮填料采用第一环形架、第二环形架和第三环形架组成支撑架，能充分利用水流与气流的动力产生浮力运动，因此该水处理悬浮填料结合了碳纤维材料的高吸附性能和高生物亲和性等优异的材料性能，以及支撑架和内层碳纤维束和外层碳纤维束结构的优化设计，得到一种综合性能较好的悬浮填料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种具有挂膜快、污染物去除效率高、抗污染负荷强、耐毒性好等优良综合性能的水处理悬浮填料。
技术介绍
随着社会经济的不断发展，工农业生产过程中产生的废水和城镇生活污水越来越多，而随着我国环保要求的不断严格，对上述废水进行处理和达标排放与回收利用已经成为减少环境污染、降低生产成本的重要手段。在众多水处理方法中，生物膜法以其高效率、污泥量少、不会产生污泥膨胀、对废水水质水量的变动具有较好的适应能力以及运行管理简单等优点，已成为目前较为普遍使用的水处理方法。生物膜法是利用附着生长于介质表面的微生物(即生物膜)进行有机废水处理的方法，上述介质称为生物膜载体，也称填料，其在生物膜的附着以及固定过程中具有重要作用。优良的填料不仅给微生物提供栖息的场所，还有截留污染物的作用。填料的机械强度、化学稳定性、物理性状和表面电荷性等因素都会影响生物膜法的处理性能。目前普遍使用的填料可分为有机填料和无机填料，两者的特点如下无机填料主要有沙子、玻璃材料、陶瓷、矿渣等，无机填料具有机械强度高和化学性质稳定等优点，但无机填料的密度较大，不适用于悬浮态生物反应器工艺的应用；有机填料主要有PP (聚丙烯，polypropylene)、PVC(聚氯乙烯,polyvinylchloride )、PS (聚苯乙烯,polystyrene)、PE (聚乙烯,polyethylene)以及各种塑料、聚酯、明胶和纤维等，通常这些有机填料均需进行适当的改性，从而使其亲水性和生物亲和性达到更高的水平，这些有机填料适用于悬浮态生物反应器，如生物流化床，曝气生物滤池等。通过上述分析可见，无机填料的机械性能较好，但其密度过大，不适于作悬浮填料，而有机填料适于作悬浮填料，但其机械性能较差。综上所述，如何提供一种综合性能较好的悬浮填料，已成为本领域技术人员亟待解决的重大难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水处理悬浮填料，该悬浮填料具有耐酸碱腐蚀、机械强度高等无机填料性能，又具有吸附性强、生物亲和性高等有机填料性能，其综合性能较好。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种水处理悬浮填料，包括支撑架以及两端均固定于所述支撑架上的碳纤维束，所述碳纤维束包括内层碳纤维束和外层碳纤维束，所述支撑架包括第一环形架、第二环形架和第三环形架，所述第一环形架、所述第二环形架和所述第三环形架两两相交设置。优选地，在上述水处理悬浮填料中，所述第一环形架、所述第二环形架和所述第三环形架两两垂直设置。优选地，所述第一环形架、所述第二环形架和所述第三环形架上均具有多个用于固定所述碳纤维束的连接孔。优选地，在上述水处理悬浮填料中，所述碳纤维束的比表面积和材料直径分别为1000m2/g-3000m2/g 和 6 μ m_8 μ m。优选地，在上述水处理悬浮填料中，所述第一环形架、所述第二环形架和所述第三环形架均为圆形支撑板。优选地，在上述水处理悬浮填料中，所述第一环形架、所述第二环形架和/或所述第三环形架的外半径和厚度分别为2cm-20cm和3mm-6mm。优选地，在上述水处理悬浮填料中，所述第一环形架、所述第二环形架和/或所述第三环形架为塑料架。优选地，在上述水处理悬浮填料中，所述内层碳纤维束的长度为所述支撑架的内圈半径的2-3倍。优选地，在上述水处理悬浮填料中，所述外层碳纤维束为网状结构，且所述网状结构的相邻节点之间的纤维幅长为所述支撑架的内圈半径的O. 2-0. 6倍。在上述技术方案中，本专利技术提供的水处理悬浮填料包括支撑架以及两端均固定于支撑架上的碳纤维束，该碳纤维束包括内层碳纤维束和外层碳纤维束，支撑架包括第一环形架、第二环形架和第三环形架，第一环形架、第二环形架和第三环形架两两相交设置。上述内层碳纤维束固定在支撑架内部，其弧长较长，可以在支撑架内部大幅飘摆，外层碳纤维束固定于支撑架外部，碳纤维束缠结成网状，其弧长较短，能微幅飘摆。该水处理悬浮填料投入使用后，碳纤维束所具有的高吸附性能和高生物亲和性等优异的性能，使得废水中的微生物和污浊物质能够附着、吸附在该悬浮填料上，进而对废水中的污染物进行吸附和降解，达到净化水质的作用。并且，本专利技术提供的水处理悬浮填料采用第一环形架、第二环形架和第三环形架组成支撑架，该支撑`架能充分利用水流与气流的动力产生浮力运动，内外不同弧长的碳纤维束能更有效地实现三相传质作用，继而提高该悬浮填料的处理效果，因此该水处理悬浮填料结合了碳纤维材料的高吸附性能和高亲和性等优异的材料性能，以及支撑架和内层碳纤维束和外层碳纤维束结构的优化设计，得到一种具有挂膜快、污染物去除效率高、抗污染负荷强、耐毒性好等优良综合性能的悬浮填料。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的水处理悬浮填料的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种支撑架的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的内层碳纤维束的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的外层碳纤维束的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的内层碳纤维束的安装结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的水处理悬浮填料应用于生物流化床时的工艺流程示意图。具体实施例方式本专利技术的核心是提供一种水处理悬浮填料，该悬浮填料的综合性能较好。为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1-5所示，本专利技术实施例提供的水处理悬浮填料包括支撑架以及两端均固定于支撑架上的碳纤维束，该碳纤维束包括内层碳纤维束21和外层碳纤维束22，支撑架包括第一环形架11、第二环形架12和第三环架13，第一环形架11、第二环形架12和第三环架13两两相交固定成支撑架，第一环形架11、第二环形架12和第三环架13可为扁平状。具体地，第一环形架11、第二环形架12和第三环架13可由轻质金属加工而成，三者采用焊接、螺栓连接、铆接或其他方式固定即可，而碳纤维束可通过螺钉裹系、嵌夹、绑结以及缠绕的方式与第一环形架11、第二环形架12和第三环架13连接。具体实施过程中，上述碳纤维束可由聚丙烯腈基碳纤维、酚醛树脂基碳纤维或浙青基碳纤维等制成，在一般情况下，其相对密度为O. 8-1. 2，优选为O. 9-1.1 ;其比表面积为 1000m2/g-3000m2/g，优选为 2000m2/g-3000m2/g ;其材料直径为 5 μ m-12 μ m,优选为6 μ m-8 μ m ;其长度为2r_ ^rCr为支撑架的内圈半径)；其旋转体积占整个填料体积的1/3-2/3 ;内层碳纤维束21的长度为支撑架的内圈半径的2-3倍；外层碳纤维束22为网状结构，且该网状结构的相邻节点之间的纤维幅长为支撑架的内圈半径的O. 2-0. 6倍。上述碳纤维束和支撑架的尺寸参数范围能够使两者的性能达到最佳状态，在不同的应用场合，上述参数并不局限于此。碳纤维(Carbon Fibe r,简称CF)是一种碳含量超过90%的无机高分子纤维,其以聚丙烯腈基(PAN)纤维、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水处理悬浮填料，其特征在于，包括支撑架以及两端均固定于所述支撑架上的碳纤维束，所述碳纤维束包括内层碳纤维束（21）和外层碳纤维束（22），所述支撑架包括第一环形架（11）、第二环形架（12）和第三环形架（13），所述第一环形架（11）、所述第二环形架（12）和所述第三环形架（13）两两相交设置。

【技术特征摘要】
1.一种水处理悬浮填料，其特征在于，包括支撑架以及两端均固定于所述支撑架上的碳纤维束，所述碳纤维束包括内层碳纤维束(21)和外层碳纤维束(22)，所述支撑架包括第一环形架(11)、第二环形架(12)和第三环形架(13)，所述第一环形架(11)、所述第二环形架(12 )和所述第三环形架(13 )两两相交设置。2.按照权利要求1所述的水处理悬浮填料，其特征在于，所述第一环形架(11)、所述第二环形架(12)和所述第三环形架(13)两两垂直设置。3.按照权利要求1所述的水处理悬浮填料，其特征在于，所述第一环形架(11)、所述第二环形架(12)和所述第三环形架(13)上均具有多个用于固定所述碳纤维束的连接孔。4.按照权利要求1所述的水处理悬浮填料，其特征在于，所述碳纤维束的比表面积和材料直径分别为 1000m2/g-3000m2/g 和 6 μ m_8 μ m。5.按照权...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚理为，余辉，牛远，余建平，刘倩，王振平，文波，杨芳，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，姚理为，余辉，
类型：发明
国别省市：