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1、10申请公布号CN104045170A43申请公布日20140917CN104045170A21申请号201410321739222申请日20140707C02F3/34200601C02F3/1020060171申请人中国科学院重庆绿色智能技术研究院地址400714重庆市北碚区方正大道266号72发明人陈猷鹏董阳杨吉祥郭劲松申渝段宣明黎静范树迁74专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人赵荣之54发明名称一种基于3D打印生物填料的污水处理装置57摘要本发明公开了一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，属于水污染治理装置领域，包括筒体、搅拌装置、曝气装置及填料；装置还包括水浴。
2、机和水浴机进水泵，所述水浴机两端分别与水浴层进水管和水浴层出水管连接，其中水浴机与水浴层进水管之间设置有水浴层进水泵；所述填料垂直悬挂在上、下网格之间，相邻两列填料成高低层错开排列，相邻两排填料之间间距相等；且所述下网格与内腔内缘相匹配，上网格与内腔外缘相匹配。本发明填料挂膜率高，污水处理负荷较高，能实现自动控制，不会发生堵塞，适用于家庭、小区或工厂等生活污水以及类似水质的污水处理。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图1页10申请公布号CN104045170ACN104045170A1/1页21一种基于3D打。
3、印生物填料的污水处理装置，包括筒体、搅拌装置、曝气装置及填料；所述筒体包括相嵌套的外壳和内腔，内腔内装有搅拌装置，内腔底部设置有曝气装置；所述筒体的外壳上设置有水浴层进水管和水浴层出水管，筒体上还设置有连通内腔的反应层进水管和反应层出水管；其特征在于还包括水浴机和水浴机进水泵，所述水浴机两端分别与水浴层进水管和水浴层出水管连接，其中水浴机与水浴层进水管之间设置有水浴层进水泵；装置还包括上、下网格，且所述填料垂直悬挂在上、下网格之间，相邻两列填料成高低层错开排列，相邻两排填料之间间距相等；且所述下网格与内腔内缘相匹配，上网格与内腔外缘相匹配。2根据权利要求1所述的一种基于3D打印生物填料的污水处。
4、理装置，其特征在于所述填料由塑料类超细球形粉体经3D打印技术加工制成，且塑料类超细球形粉体的粒径范围为1001000目。3根据权利要求1所述的一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，其特征在于所述填料为大于或等于5边的立体空心类蜂窝状球形结构，且填料直径为30150MM。4根据权利要求1或3所述的一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，其特征在于所述筒体还包括设置有多个排气孔的筒盖。5根据权利要求4所述的一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，其特征在于所述外壳和内腔均为圆柱体，高与直径比为2151，且所述筒体为有机玻璃材质或者PVC。6根据权利要求1所述的一种基于3D打印生物填料的污水处理装。
5、置，其特征在于所述反应层进水管设置在筒体一侧的底端，所述反应层出水管为多个，且在不同高度均匀设置在筒体另一侧。7根据权利要求1所述的一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，其特征在于所述上、下网格为正多边形网状，且上网格两侧设置有与内腔顶端外缘相匹配的卡片，下网格设置在反应层进水管的上方。8根据权利要求1所述的一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，其特征在于还包括自动控制装置，自动控制装置通过空压泵与曝气装置相连接，自动控制装置内部有溶解氧探头及温度探头。9根据权利要求1所述的一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，其特征在于所述反应层进、出口分别依次连接进、出水泵和进、出水电磁阀。10根据。
6、权利要求1所述的一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，其特征在于所述内腔内还设置有PH在线监测计。权利要求书CN104045170A1/5页3一种基于3D打印生物填料的污水处理装置技术领域0001本发明属于水污染治理装置领域，具体涉及一种基于3D打印生物填料的污水处理装置。背景技术0002由于工业生产的日益发展和人口急剧增加，我国水资源正遭受来自生产、生活等各方面的污染，因此污水处理技术和装置应运而生。生物膜污水处理技术是一种被广泛应用的污水处理技术，这种技术的实质是细菌及一些原生动物、后生动物一类的微型生物附在填料表面生长繁育，形成生物膜，污水中的污染物被生物膜中的微生物降解，从而使污水得。
7、到净化。传统的填料种类很多，包括固定式蜂窝状填料、波纹板状填料、多孔生物填料以及球型填料等，置放方式包括固定式、悬挂式以及悬浮式等多种方式。而这些填料有各种各样的优缺点，比如蜂窝状填料抗有机负荷冲击效果差，生物膜易脱落；悬挂式软式生物填料传统填料纤维丝易缠结、结块、断丝，结块中心部分会形成厌氧环境，使用时间短；悬浮型填料则会因为生物挂膜、积泥等问题导致填料下沉堆积。工程中运用的填料通常追求比表面积大、布水布气特性好，同时对挂膜速率、挂膜紧密程度、对污染物的扑捉程度等方面也具有较高的要求。尽管现水处理生物填料种类及置放方式繁多，但是难以同时满足多种功能需求。0003同时，影响生物填料挂膜的因素很。
8、多，其中最重要的是填料表面特性。表面粗糙度是影响填料表面形成初期生物膜的主要因素之一。填料表面的粗糙部分，如孔洞、裂缝等可以对微生物直接起到保护作用，减小水力剪切对微生物的冲刷作用。粗糙的表面有利于微生物的附着与增殖，故填料表面粗糙度越大，微生物在填料表面的附着能力也就越强。应用3D打印技术能够制备出相比普通填料的表面粗糙度较高、结构复杂的生物填料，此结构有利于对生物挂膜，至今还未见有采用3D打印技术加工制作的填料用于污水生物处理的技术。发明内容0004有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，此装置能够较高的去除氮磷，不易堵塞，运行稳定。0005为达到上述目的，本。
9、发明提供如下技术方案0006一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，包括筒体、搅拌装置、曝气装置及填料；所述筒体包括相嵌套的外壳和内腔，内腔内装有搅拌装置，内腔底部设置有曝气装置；所述筒体的外壳上设置有水浴层进水管和水浴层出水管，筒体上还设置有连通内腔的反应层进水管和反应层出水管；还包括水浴机和水浴机进水泵，所述水浴机两端分别与水浴层进水管和水浴层出水管连接，其中水浴机与水浴层进水管之间设置有水浴层进水泵；装置还包括上、下网格，且所述填料垂直悬挂在上、下网格之间，相邻两列填料成高低层错开排列，相邻两排填料之间间距相等；且所述下网格与内腔内缘相匹配，上网格与内腔外缘相匹说明书CN10404517。
10、0A2/5页4配。0007进一步，所述填料由塑料类超细球形粉体经3D打印技术加工制成，且塑料类超细球形粉体的粒径范围为1001000目。0008进一步的，所述填料为大于或等于5边的立体空心类蜂窝状球形结构，且填料直径为30150MM。0009进一步的，所述筒体还包括设置有多个排气孔的筒盖。0010进一步的，所述外壳和内腔均为圆柱体，高与直径比为2151，且所述筒体为有机玻璃材质或者PVC。0011进一步的，所述反应层进水管设置在筒体一侧的底端，所述反应层出水管为多个，且在不同高度均匀设置在筒体另一侧。0012进一步的，所述上、下网格为正多边形网状，且上网格两侧设置有与内腔顶端外缘相匹配的卡片，。
11、下网格设置在反应层进水管的上方。0013进一步的，还包括自动控制装置，自动控制装置通过空压泵与曝气装置相连接，自动控制装置内部有溶解氧探头及温度探头。0014进一步的，所述反应层进、出管分别依次连接进、出水泵和进、出水电磁阀。0015进一步的，所述内腔内还设置有PH在线监测计。0016本发明与现有技术相比，具有以下技术优势00171采用3D打印技术加工蜂窝状球型填料，生物填料制造原料为塑料类超细球形粉体，比表面积以及粗糙度高于普通接触氧化挂膜填料，微生物易于附着，挂膜速度较快。00182填料布置形式采用固定悬挂式，将球形填料串起，相邻两排填料呈等间距，相邻两列填料呈高低层错开状排列，使装置内布。
12、水、布气均匀，同时不会发生由于生物膜生长而导致填料下沉堆积，也不会发生缠绕，结丝等问题。00193本装置设置有水浴层，由水浴层进水泵泵将水浴机中的水抽入水浴层，出来的水再进入水浴机，实现水浴循环，保证内腔温度稳定，可以使微生物在温度较低的情况下仍能够良好生长。00204本装置的下网格设置在反应层进水管上方，使填料区域与进水区域相隔离，填料不会堆积于底部，也不会堵塞进水管以及曝气装置；同时老化脱落的生物膜可以脱落在装置底部，有利于被排出。00215本装置采用控制系统，控制装置内部溶解氧浓度，使溶解氧浓度稳定在一个区间内。附图说明0022为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如。
13、下附图进行说明0023图1为一种基于3D打印生物填料的污水处理装置的整体示意图；0024图2为一种基于3D打印生物填料的污水处理装置的填料悬挂示意图；0025图3为一种基于3D打印生物填料的污水处理装置的上、下网格正四边形结构图；0026图中1外壳、2内腔、3搅拌装置、4曝气装置、5水浴层进水管、6水浴层出水管、7反应层进水管、8反应层出水管、9水浴机、10水浴机进水泵、11填料、12上网说明书CN104045170A3/5页5格、13下网格、14自动控制装置、15空压泵、16进水泵、17出水泵、18进水电磁阀、19出水电磁阀、20PH在线监测计。具体实施方式0027下面将结合附图，对本发明的。
14、优选实施例进行详细的描述。0028参照图1和图2，一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，装置包括筒体、搅拌装置3、曝气装置4及填料11；所述筒体包括相嵌套的外壳1和内腔2，内腔2内装有搅拌装置3，内腔2底部设置有曝气装置3；所述筒体的外壳1上设置有水浴层进水管5和水浴层出水管6，筒体上还设置有连通内腔2的反应层进水管7和反应层出水管8；装置还包括水浴机9和水浴机进水泵10，所述水浴机9两端分别与水浴层进水管5和水浴层出水管6连接，其中水浴机9与水浴层进水5之间设置有水浴机进水泵10；装置还包括上、下网格12、13，且所述填料11垂直悬挂在上、下网格12、13之间，相邻两列填料11成高低层错开。
15、排列，相邻两排填料11之间间距相等；且所述下网格13与内腔2内缘相匹配，上网格12与内腔2外缘相匹配。0029所述填料11由塑料类超细球形粉体经3D打印技术加工制成，且塑料类超细球形粉体的粒径范围为1001000目。0030所述填料11为大于或等于5边的立体空心类蜂窝状球形结构，且填料11直径为30150MM。0031所述筒体还包括设置有多个排气孔的筒盖。0032所述外壳1和内腔2均为圆柱体，高与直径比为2151，且所述筒体为有机玻璃材质或者PVC。0033所述反应层进水管7设置在筒体一侧的底端，所述反应层出水管8为多个，且在不同高度均匀设置在筒体另一侧。采用底部进水，顶部出水，进行连续流操作。
16、。0034参照图3，所述上、下网格12、13为正多边形网状，且上网格12两侧设置有与内腔2顶端外缘相匹配的卡片，下网格13设置在反应层进水管的上方。上网格12可以通过卡片固定在内腔2顶部，而下网格13设置在反应层进水管7的上方，使填料11区域与进水区域相隔离，填料11不会掉到筒体底部，堵塞反应层进水管7以及曝气装置4，同时还能使脱落的生物膜落到筒体底部，有利于被排除。0035装置还包括自动控制装置14，自动控制装置14通过空压泵15与曝气装置4相连接，自动控制装置14内部有溶解氧探头及温度探头。溶解氧探头及温度监测探头能够快速准确读出反应每一时刻的溶解氧和温度值，然后由自动控制装置14接收溶解。
17、氧及温度信号，并通过控制空压泵15开关调节内腔溶解氧浓度。0036所述反应层进、出水管7、8分别依次连接进、出水泵16、17和进、出水电磁阀18、19。进、出水电磁阀18、19连接电源后可根据实际情况控制进、出水泵16、17的开关，从而控制进水和出水的流量。0037所述内腔2内还设置有PH在线监测计20，可对反应层内的污水的PH值进行在线监测。0038实施例10039本发明一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，包括有机玻璃材质的筒体，筒说明书CN104045170A4/5页6体包括内腔2、外壳1与筒盖，内腔2、外壳1均为圆柱体，且高与直径比为31，筒盖上设置有多个排气孔。内腔2内部为反应层，。
18、内腔2与外壳1之间构成水浴层。0040反应层内放置的填料11结构为5边的立体空心类蜂窝状球形，直径为30MM。且所述填料11由塑料类超细球形粉体经3D打印技术制成，塑料类超细球形粉体采用300目大小，所制得的填料11球体表面粗糙度较好，生物挂膜速度较快。所述填料11采用悬挂式置放在内腔2内部，填料11垂直悬挂在上、下网格12、13之间，相邻两列填料11成高低层错开排列，相邻两排填料11之间间距相等；且所述下网格13与内腔2内缘相匹配，上网格12与内腔2外缘相匹配。0041水浴机9两端分别连接水浴层进、出水管5、6，水浴机9与进水管之间还设置有水浴机进水泵10，由水浴层进水泵10将水浴机9中的水。
19、抽入水浴层，出来的水再进入水浴机9，实现水浴循环，如此操作可以保证内腔2温度稳定在某一个温度范围，如2530，保证微生物在温度较低的情况下仍能够良好生长。0042本实际装置应用于污水处理，在本装置中投入好氧曝气池污泥对材料进行接种，闷曝4天后，然后经由反应层进水管连续进污水，缓慢增加水力负荷。应用污水COD为1000MG/L,氨氮浓度为50MG/L。出水COD去除率可达到71以上，氨氮去除率可以达到84。经过20天生长，由3D打印出填料生物膜挂膜率95MG/G为，比普通填料生物膜量高出32倍。0043实施例20044本发明一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，包括有机PVC材质的筒体，筒体包。
20、括内腔2、外壳1与筒盖，内腔2、外壳1均为圆柱体，且高与直径比为21，筒盖上设置有多个排气孔。内腔2内部为反应层，内腔2与外壳1之间构成水浴层。0045反应层内放置的填料11结构为5边的立体空心类蜂窝状球形，直径为50MM。且所述填料11由塑料类超细球形粉体经3D打印技术制成，塑料类超细球形粉体采用500目大小，所制得的填料11球体表面粗糙度较好，生物挂膜速度较快。所述填料11采用悬挂式置放在内腔2内部，填料11垂直悬挂在上、下网格12、13之间，相邻两列填料11成高低层错开排列，相邻两排填料11之间间距相等；且所述下网格13与内腔2内缘相匹配，上网格12与内腔2外缘相匹配。0046水浴机9两。
21、端分别连接水浴层进、出水管5、6，水浴机9与进水管之间还设置有水浴机进水泵10，由水浴层进水泵10将水浴机9中的水抽入水浴层，出来的水再进入水浴机9，实现水浴循环，如此操作可以保证内腔2温度稳定在某一个温度范围，如2530，保证微生物在温度较低的情况下仍能够良好生长。0047在本装置内投入好氧曝气池污泥对填料进行接种培养，采用SBBR运行方式进行间歇操作，闷曝24H后经由反应层进水管注入污水。所用污水COD为600MG/L，氨氮浓度为50MG/L。进水周期为12小时，其中曝气时间为105小时，静置时间为1小时，排水时间为15MIN，进水时间为15MIN，一天运行两个周期。通过电磁阀控制进出水时。
22、间，通过PLC可编辑逻辑控制器自动调节曝气量大小，使填料区溶解氧浓度稳定在24MG/L。14天后，污水中COD去除率可达为91，氨氮去除率为75，由3D打印出填料生物膜挂膜率270MG/G，平均厚度可达200M，比普通填料生物膜挂膜率高出35倍。0048实施例3说明书CN104045170A5/5页70049本发明一种基于3D打印生物填料的污水处理装置，包括有机PVC材质的筒体，筒体包括内腔2、外壳1与筒盖，内腔2、外壳1均为圆柱体，且高与直径比为51，筒盖上设置有多个排气孔。内腔2内部为反应层，内腔2与外壳1之间构成水浴层。0050反应层内放置的填料11结构为5边的立体空心类蜂窝状球形，直径。
23、为70MM。且所述填料11由塑料类超细球形粉体经3D打印技术制成，塑料类超细球形粉体采用800目大小，所制得的填料11球体表面粗糙度较好，生物挂膜速度较快。所述填料11采用悬挂式置放在内腔2内部，填料11垂直悬挂在上、下网格12、13之间，相邻两列填料11成高低层错开排列，相邻两排填料11之间间距相等；且所述下网格13与内腔2内缘相匹配，上网格12与内腔2外缘相匹配。0051水浴机9两端分别连接水浴层进、出水管5、6，水浴机9与进水管之间还设置有水浴机进水泵10，由水浴层进水泵10将水浴机9中的水抽入水浴层，出来的水再进入水浴机9，实现水浴循环，如此操作可以保证内腔2温度稳定在某一个温度范围，。
24、如2530，保证微生物在温度较低的情况下仍能够良好生长。0052在本装置内投入厌氧污泥进行连续流挂膜培养。接入厌氧污泥进行接种，停止曝气操作，7天后缓慢进水，排除悬浮污泥。污水浓度逐渐增大，由500增至1000MG/L，经过60天培养，整个装置COD去除率可达70。由3D打印加工填料挂膜率为20MG/G，比普通填料挂膜率高出35倍。0053最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。说明书CN104045170A1/1页8图1图2图3说明书附图CN104045170A。