一種微囊緩釋增氧生物濾池和增氧方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微囊緩釋增氧生物濾池，包括進(jìn)水口、雙層過(guò)濾膜、隔板一、隔板二、生物反應(yīng)器、過(guò)濾袋、出水口，所述進(jìn)水口和出水口分別設(shè)置在生物濾池對(duì)立側(cè)面的下部和上部；所述雙層過(guò)濾膜內(nèi)設(shè)有過(guò)氧化氫微膠囊和二氧化錳，雙層過(guò)濾膜設(shè)置在生物濾池內(nèi)底部和進(jìn)水口連接；生物反應(yīng)器設(shè)置在出水口同一側(cè)面的中部；隔板一和隔板二均設(shè)置在進(jìn)水口同一側(cè)面，分別位于生物反應(yīng)器的下部和上部；過(guò)濾袋設(shè)置在生物濾池內(nèi)頂部和出水口連接。本發(fā)明還公開(kāi)了利用生物濾池進(jìn)行增氧的方法。本發(fā)明增氧生物濾池?zé)o需曝氣，可使生物反應(yīng)器內(nèi)的生物系統(tǒng)正常運(yùn)行，且無(wú)二次污染，低碳環(huán)保。
【專利說(shuō)明】一種微囊緩釋増氧生物濾池和増氧方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種微囊緩釋增氧生物濾池和增氧方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)行污水處理的方法有很多，生物法憑借其投資少、效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、操作穩(wěn) 定、出水水質(zhì)良好、污泥的沉降性能好等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展迅速，成為污水處理的主要方法之一。
[0003] 水中的溶解氧是影響污水好氧生物處理系統(tǒng)的諸多重要因素之一。水中含氧量 是否足夠直接關(guān)系到精心馴化的好氧微生物的發(fā)育、生存狀態(tài)和水中有機(jī)污染物的去除效 果。因此，曝氣成為了必不可少的環(huán)節(jié)。曝氣的功能主要是產(chǎn)生并維持有效的氣-水接觸， 并且在生物氧化作用不斷消耗氧的情況下保持水中一定的溶解氧濃度；在曝氣區(qū)內(nèi)產(chǎn)生足 夠的混合作用和水的循環(huán)流動(dòng)；維持液體的足夠速度，以使水中的生物固體處于懸浮狀態(tài)。
[0004] 但是，曝氣也帶來(lái)了諸多的問(wèn)題：曝氣裝置能耗高，利用率低，大部分的氣體浪費(fèi)； 曝氣對(duì)進(jìn)水的SS要求較高，濃度如果過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致濾料的接團(tuán)堵塞；濾料的結(jié)團(tuán)會(huì)導(dǎo)致工 藝的失效，所以要求反復(fù)沖洗，增加了額外的消耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種微囊緩釋增氧生物濾池和增氧方法，將一改傳統(tǒng) 的曝氣思路；可很大程度上提高氧氣的利用率；可很大程度上減少能源和人力的浪費(fèi)；綠 色環(huán)保，無(wú)二次污染。
[0006] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種微囊緩釋增氧生物濾池，包括進(jìn)水口、雙層過(guò)濾膜、隔板一、隔板二、生物反應(yīng) 器、過(guò)濾袋、出水口，所述進(jìn)水口和出水口分別設(shè)置在生物濾池對(duì)立側(cè)面的下部和上部；所 述雙層過(guò)濾膜內(nèi)設(shè)有過(guò)氧化氫微膠囊和二氧化錳，雙層過(guò)濾膜設(shè)置在生物濾池內(nèi)底部和進(jìn) 水口連接；生物反應(yīng)器設(shè)置在出水口同一側(cè)面的中部；隔板一和隔板二均設(shè)置在進(jìn)水口同 一側(cè)面，分別位于生物反應(yīng)器的下部和上部；過(guò)濾袋設(shè)置在生物濾池內(nèi)頂部和出水口連接。
[0008] 進(jìn)一步地，所述過(guò)氧化氫微膠囊由以下方法制備得到：將乙基纖維素、聚乙烯、環(huán) 己烷混合，加熱攪拌回流，使乙基纖維素和聚乙烯完全溶解在環(huán)己烷中；之后向混合均勻的 體系中加入過(guò)氧化氫，繼續(xù)攪拌回流，使過(guò)氧化氫均勻地分散于該體系溶液中；之后緩慢降 溫，使乙基纖維的溶解度下降，逐漸在過(guò)氧化氫表面凝聚析出，從而形成了過(guò)氧化氫一乙基 纖維微膠囊；冷卻至室溫使膠囊固化，減壓抽濾并用環(huán)己烷清洗多次，干燥之后得到所述過(guò) 氧化氫微膠囊。
[0009] 利用上述微囊緩釋增氧生物濾池進(jìn)行增氧的方法，包括如下步驟：
[0010] 步驟一、計(jì)算出過(guò)氧化氫微膠囊的投放量：根據(jù)不同的生物濾池選擇相應(yīng)的污水 生化處理耗氧量計(jì)算公式，計(jì)算出生物反應(yīng)系統(tǒng)的需氧量；根據(jù)微囊釋放動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算 過(guò)氧化氫的釋放速度，再依據(jù)化學(xué)方程式2H 202= 2H 20+02丨獲得氧的釋放速度；由需氧量 和氧的釋放速度計(jì)算出過(guò)氧化氫微膠囊的投放量；其中，微囊釋放動(dòng)力學(xué)方程為Cl(MyMci)/ dt = 3(^ν(〇Α?·。) * (I- (Mt/MQ)1/3)八1_ (I- (Mt/MQ)1/3))，式中 Mt 為抑制劑變化量，M。為聚合 物基體變化量，t為抑制劑分散時(shí)間，Cs為抑制劑在膜中的飽和溶解度，D為聚合物中抑制 劑的擴(kuò)散系數(shù)，Q 1為聚合物基體飽和濃度，r ^為球形膠囊半徑；
[0011] 步驟二、按步驟一計(jì)算出的投放量將過(guò)氧化氫微膠囊和二氧化錳放置在雙層過(guò)濾 膜內(nèi)；
[0012] 步驟三、廢水從進(jìn)水口流過(guò)雙層過(guò)濾膜，使廢水富含氧；富含氧的廢水繞過(guò)隔板一 進(jìn)到生物反應(yīng)器反應(yīng)，再繞過(guò)隔板二進(jìn)入過(guò)濾袋，最后從出水口流出。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：
[0014] 1、本增氧生物濾池?zé)o需大型的曝氣設(shè)備，即投即用，操作簡(jiǎn)單。
[0015] 2、本增氧生物濾池可以穩(wěn)定的提供氧氣并能滿足生物需求，可使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0016] 3、本增氧生物濾池氧的利用率高。
[0017] 4、本增氧生物濾池能耗少，無(wú)二次污染，低碳環(huán)保。
[0018] 綜上，本發(fā)明形增氧生物濾池?zé)o需曝氣，可使生物反應(yīng)器內(nèi)的生物系統(tǒng)正常運(yùn)行， 且無(wú)二次污染，低碳環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明增氧生物濾池示意圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明方法流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明 本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)室的條件 做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。
[0022] 微囊緩釋技術(shù)是指在一個(gè)特定的體系內(nèi)，采取某些措施來(lái)減小某種活性制劑的釋 放速度，從而在某段時(shí)間內(nèi)，體系中的活性制劑可以維持有效濃度。緩釋技術(shù)是一種新興的 技術(shù)，其顯著的優(yōu)越性引起了人們濃厚的興趣。近年來(lái)，緩釋技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、 石油化工、日用化工等各領(lǐng)域。本發(fā)明將微囊緩釋技術(shù)應(yīng)用到廢水處理領(lǐng)域，通過(guò)一定的微 囊制備技術(shù)將液體過(guò)氧化氫包裹在微囊中，微囊投放后，待水滲透進(jìn)微囊內(nèi)部，便觸發(fā)過(guò)氧 化氫由內(nèi)到外的擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)氧化氫的緩釋，利用二氧化錳的催化作用，實(shí)現(xiàn)氧的恒速 釋放。過(guò)氧化氫微囊釋放完畢后，可經(jīng)替換。
[0023] 一種微囊緩釋增氧生物濾池，包括進(jìn)水口 1、雙層過(guò)濾膜2、隔板一 3、隔板二9、生 物反應(yīng)器4、過(guò)濾袋5、出水口 6。所述進(jìn)水口 1和出水口 6分別設(shè)置在生物濾池對(duì)立側(cè)面的 上部和上部。所述雙層過(guò)濾膜2內(nèi)設(shè)有過(guò)氧化氫微膠囊8和二氧化錳7,雙層過(guò)濾膜2設(shè) 置在生物濾池內(nèi)底部和進(jìn)水口1連接。生物反應(yīng)器4設(shè)置在出水口6同一側(cè)面的中部。隔 板一 3和隔板二9均設(shè)置在進(jìn)水口 6同一側(cè)面，分別位于生物反應(yīng)器4的下部和上部；隔板 一 3既可以避免水流短路，又增加了氧氣的上升路徑，提高氧的利用效率，隔板二9促進(jìn)水 流均勻進(jìn)入過(guò)濾袋5。過(guò)濾袋5設(shè)置在生物濾池內(nèi)頂部和出水口 6連接，用于過(guò)濾菌體。
[0024] 所述雙層過(guò)濾膜2可以將過(guò)氧化氫微膠囊8和二氧化錳7隔離在膜內(nèi)部，避免對(duì) 水造成二次污染；可較方便的完成替換。雙層過(guò)濾膜2的材質(zhì)為聚丙烯。
[0025] 所述過(guò)氧化氫微膠囊8的制備原理：根據(jù)緩釋微囊制備技術(shù)中油相分離法原理， 在高溫時(shí)乙基纖維素溶解在環(huán)己烷中，溫度降低，溶解度下降，產(chǎn)生凝聚相，發(fā)生相分離，使 乙基纖維素與過(guò)氧化氫沉積在一起，聚乙烯為引發(fā)相分離的聚合物，溶解在環(huán)己烷中，對(duì)乙 基纖維素起非溶劑作用，依據(jù)高聚物提純?cè)恚瑏?lái)促進(jìn)壁材聚合物的相分離，將過(guò)氧化氫包 裹成可恒速釋放的微膠囊。具體制備方法如下：將乙基纖維素、聚乙烯以及50mL的環(huán)己烷 混合于三口燒瓶中，固定好反應(yīng)裝置。開(kāi)啟電動(dòng)攪拌機(jī)，將EC - PE -環(huán)己烷組成的混合體 系在恒溫水浴中加熱至80°C回流，使EC和PE完全溶解。向混合均勻的體系中加入過(guò)氧化氫 6g，控制攪拌速率，繼續(xù)攪拌回流30min，使芯材的微細(xì)顆粒均勻的分散于該體系溶液中，然 后于水浴中緩慢降溫，使乙基纖維素的溶解度下降，逐漸在過(guò)氧化氫表面凝聚析出，從而形 成了過(guò)氧化氫一乙基纖維素微膠囊。冷卻至室溫使膠囊固化，減壓抽濾并用環(huán)己烷清洗3 次，在40 °C干燥箱中干燥，樣品備用。
[0026] 利用上述微囊緩釋增氧生物濾池進(jìn)行增氧的方法，包括如下步驟：
[0027] 步驟一、計(jì)算出過(guò)氧化氫微膠囊8的投放量：根據(jù)不同的生物濾池選擇相應(yīng)的污 水生化處理耗氧量計(jì)算公式，計(jì)算出生物反應(yīng)系統(tǒng)的需氧量；根據(jù)微囊釋放動(dòng)力學(xué)方程計(jì) 算過(guò)氧化氫的釋放速度，再依據(jù)化學(xué)方程式2H 202= 2H20+02丨獲得氧的釋放速度；由需氧 量和氧的釋放速度計(jì)算出過(guò)氧化氫微膠囊8的投放量；其中，微囊釋放動(dòng)力學(xué)方程為d(M t/ M0)/dt = XsDAQArQMMMt/MWa-a-^/M。)1/3))，式中 Mt為抑制劑變化量，M0為 聚合物基體變化量，t為抑制劑分散時(shí)間，Cs為抑制劑在膜中的飽和溶解度，D為聚合物中 抑制劑的擴(kuò)散系數(shù)，Q 1為聚合物基體飽和濃度，r ^為球形膠囊半徑；
[0028] 步驟二、按步驟一計(jì)算出的投放量將過(guò)氧化氫微膠囊8和二氧化錳7放置在雙層 過(guò)濾膜2內(nèi)；
[0029] 步驟三、廢水從進(jìn)水口 1流過(guò)雙層過(guò)濾膜2,可使廢水富含氧，并避免了有可能帶 來(lái)的二次污染；富含氧的廢水繞過(guò)隔板一 3進(jìn)到生物反應(yīng)器4反應(yīng)，再繞過(guò)隔板二9進(jìn)入過(guò) 濾袋5,最后從出水口 6流出。

【權(quán)利要求】
1. 一種微囊緩釋增氧生物濾池，其特征在于，包括進(jìn)水口、雙層過(guò)濾膜、隔板一、隔板 二、生物反應(yīng)器、過(guò)濾袋、出水口，所述進(jìn)水口和出水口分別設(shè)置在生物濾池對(duì)立側(cè)面的下 部和上部；所述雙層過(guò)濾膜內(nèi)設(shè)有過(guò)氧化氫微膠囊和二氧化錳，雙層過(guò)濾膜設(shè)置在生物濾 池內(nèi)底部和進(jìn)水口連接；生物反應(yīng)器設(shè)置在出水口同一側(cè)面的中部；隔板一和隔板二均設(shè) 置在進(jìn)水口同一側(cè)面，分別位于生物反應(yīng)器的下部和上部；過(guò)濾袋設(shè)置在生物濾池內(nèi)頂部 和出水口連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微囊緩釋增氧生物濾池，其特征在于，所述過(guò)氧化氫微膠囊 由以下方法制備得到：將乙基纖維素、聚乙烯、環(huán)己烷混合，加熱攪拌回流，使乙基纖維素和 聚乙烯完全溶解在環(huán)己烷中；之后向混合均勻的體系中加入過(guò)氧化氫，繼續(xù)攪拌回流，使過(guò) 氧化氫均勻地分散于該體系溶液中；之后緩慢降溫，使乙基纖維的溶解度下降，逐漸在過(guò)氧 化氫表面凝聚析出，從而形成了過(guò)氧化氫一乙基纖維微膠囊；冷卻至室溫使膠囊固化，減壓 抽濾并用環(huán)己烷清洗多次，干燥之后得到所述過(guò)氧化氫微膠囊。
3. 利用權(quán)利要求1或2所述的微囊緩釋增氧生物濾池進(jìn)行增氧的方法，其特征在于，包 括如下步驟： 步驟一、計(jì)算出過(guò)氧化氫微膠囊的投放量：根據(jù)不同的生物濾池選擇相應(yīng)的污水生化 處理耗氧量計(jì)算公式，計(jì)算出生物反應(yīng)系統(tǒng)的需氧量；根據(jù)微囊釋放動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算過(guò)氧 化氫的釋放速度，再依據(jù)化學(xué)方程式2H202= 2H 20+02丨獲得氧的釋放速度；由需氧量和氧 的釋放速度計(jì)算出過(guò)氧化氫微膠囊的投放量；其中，微囊釋放動(dòng)力學(xué)方程為cKMt/M^/dt = SCsDAC。!^。) * (1- (Mt/M。)1/3) Al- (1- (Mt/M。)1/3))，式中 Mt為抑制劑變化量，M。為聚合物基體 變化量，t為抑制劑分散時(shí)間，Cs為抑制劑在膜中的飽和溶解度，D為聚合物中抑制劑的擴(kuò) 散系數(shù)，Q為聚合物基體飽和濃度，r ^為球形膠囊半徑； 步驟二、按步驟一計(jì)算出的投放量將過(guò)氧化氫微膠囊和二氧化錳放置在雙層過(guò)濾膜 內(nèi)； 步驟三、廢水從進(jìn)水口流過(guò)雙層過(guò)濾膜，使廢水富含氧；富含氧的廢水繞過(guò)隔板一進(jìn)到 生物反應(yīng)器反應(yīng)，再繞過(guò)隔板二進(jìn)入過(guò)濾袋，最后從出水口流出。
【文檔編號(hào)】C02F3/12GK104496015SQ201410810411
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月23日
【發(fā)明者】吳巍, 田亮 申請(qǐng)人:東南大學(xué)