一種新型氣升式環流固定化生物膜反應器的制作方法

本發明屬于環境生物工程技術領域，涉及一種水處理裝置，尤其是一種新型氣升式環流固定化生物膜反應器，該生物膜反應器可以用于污水處理廠二次出水殘留有機物深度降解方面中。

背景技術：

近些年來，水體富營養化問題日益嚴重，利用生物法去除廢水中的氮、磷成為當今研究的熱點。雖然污水的生物處理技術已經在世界范圍內得到廣泛的應用，如活性污泥法、生物濾池、生物接觸氧化塔和生物轉盤等，在一定程度上能夠降低廢水中化學需氧量。但同時，這些方法也存在占地多、投資高、運行費用高、能耗高、處理效率低等弊端，而且污水經過處理后，仍含有磷、氮和難以生物降解的有機物、礦物質、病原體等，在污水中呈膠體和溶解狀態存在，需要進一步凈化處理，以便消除污染。

生物膜反應器是70年代以來興起的新型高效污水處理技術，它利用載體與污水形成混合流體，并在載體上逐漸生長出一層生物膜，污水凈化過程就是附著于載體之上以及懸浮于載體之間的微生物的新陳代謝過程。通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態的有機污染物，轉化為穩定、無害的物質的廢水處理法。然而，由于反應器內部液體的劇烈振動，常會出現掛膜失敗或脫落、生物膜生長無法達到平衡，生物膜厚度無法調節等缺點，降低了生物膜法處理廢水的效率。此外，載體的種類對生物膜的性狀、氧的利用率和水力分布條件等有一定的專一性，應用范圍小，載體成本高，限制了生物膜法的推廣和應用。為了解決上述生物膜法處理污水中存在的問題，需要開發一種新型的生物膜反應器，以滿足對水資源可持續的循環利用，以及建立環境有好型污水生物處理技術的需要。

通過檢索，發現如下一篇與本專利申請相關的專利公開文獻：

利用生物膜修復水體的方法及專用生物膜反應器(CN1935691)，公開了一種利用生物膜法修復水體的方法及該方法專用生物膜反應器，其關鍵部件為一種薄壁大孔道蜂窩狀陶瓷作為生物膜載體。將該載體懸掛于反應器內,通過在反應器底部曝氣,形成了氣升式內循環生物反應器。將受污染的地表水通入該反應器內,可以在停留時間1小時內，使其中的氨氮去除95％以上。本發明方法可高效快速地修復受污染的河道、湖泊和景觀水域等,恢復地表水原有的美麗景觀和水體功能。此外該生物反應器還可以對城市污水處理廠二級處理后的出水進行深度處理,達到中水回用預處理的目的。

通過對比，本專利申請與上述專利公開文獻存在本質的不同。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種結構簡單、成本低、使用范圍廣、生物膜形成快、運行穩定、水力停留時間短、處理效果好的用于污水處理廠二次出水殘留有機物深度降解的新型氣升式環流固定化生物膜反應器。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種新型氣升式環流固定化生物膜反應器，所述反應器包括殼體、進水口、進氣口、導流筒、法蘭、進水分布器、空氣分布管、排污口、分離裝置、溢流堰和生物膜載體填料，所述殼體呈中空的筒狀體，該殼體內填裝有生物膜載體填料，該殼體的底部同軸密封可拆卸安裝法蘭，該殼體的頂部設置分離裝置，所述溢流堰同軸套裝于殼體外并與分離裝置相連接設置；

所述殼體底部一側設置進水口和進氣口，該殼體底部設置排污口，所述法蘭上方的殼體上設有沿水平方向設置的進水分布器和空氣分布管，所述進水分布器與進水口相連通設置，所述空氣分布管與進氣口相連通設置；

所述空氣分布管上方的殼體內沿圓周方向均布間隔設置三個或三個以上的沿豎直方向設置的導流筒，每個導流筒中軸線下方的空氣分布管上均沿豎直方向設置一氣體噴射管，該氣體噴射管用于向每個與其相對應的導流筒的中軸線處噴射氣體，每個導流筒內及相互之間的間隙均填裝有生物膜載體填料；

所述導流筒與分離裝置為間隔設置。

而且，每個導流筒的間隙控制為導流筒直徑的1/5；每個導流筒高徑比為5，殼體內導流筒橫切面積與環流區橫切面積比為1:1。

而且，所述生物膜載體填料為高分子材料多孔網、柱狀活性炭或多孔陶瓷。

而且，高分子材料多孔網為PVC多孔網布。

而且，所述殼體為圓柱體，頂部和底部均為平面，殼體的高徑比為7。

本發明的優點和積極效果是：

1、本反應器采用氣升式環流生物反應器同生物膜法相結合，整體設備結構簡單、成本低，生物膜形成快，運行穩定，水力停留時間短，處理效果好，而且大大減小了傳統的廢水處理裝置的占地面積，充分地利用了生物膜法處理廢水的優勢，同時，也降低了反應器的基礎建設費用和運行成本，因此可以廣泛應用在污水處理工程中。

2、本反應器從底部進氣，流水規整，形成良好的混合和反應條件，剪切力小、混合傳質 效果好，使微生物獲得充分的氧氣，并且使污水循環，增大了處理效果，污水處理效果好、同時又可使處理后的水達到出水標準。

3、本反應器底部設置法蘭接口，便于生物膜載體填料的再生沖洗，使用方便、操作簡單。

4、本反應器水力停留時間短，有利于附著在載體上的微生物競爭以及生物膜掛膜的啟動；該反應器可控制生物膜厚度的過度增長，無載體流失；該反應器顯著增加氣泡與污水接觸時間，使氧的利用率提高，使處理效果得到明顯提高。

附圖說明

圖1為本發明的結構連接半剖示意圖。

圖2為圖1中A-A向的殼體與導流筒的結構連接剖視示意圖(省略生物膜載體填料)。

具體實施方式：

下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。

本發明中未詳細描述的結構、連接關系及方法，均可以理解為本領域內的公知常識。

一種新型氣升式環流固定化生物膜反應器，如圖1和圖2所示，所述反應器包括殼體9、進水口(圖中未標號)、進氣口(圖中未標號)、導流筒8、法蘭7、進水分布器5、空氣分布管、排污口6、分離裝置1、溢流堰2和生物膜載體填料3，所述殼體呈中空的筒狀體，該殼體內填裝有生物膜載體填料，該殼體的底部同軸密封可拆卸安裝法蘭，在使用時，將法蘭卸下即可沖洗再生生物膜載體填料，該殼體的頂部設置分離裝置，用于分離殼體內凈化后的水，所述溢流堰同軸套裝于殼體外并與分離裝置相連接設置，使得分離裝置分離出來的干凈水流入溢流堰中，再從溢流堰中流出，進而進行下一步的操作；

所述殼體底部一側設置進水口和進氣口，該殼體底部設置排污口，污泥從排污口排出，所述法蘭上方的殼體上設有沿水平方向設置的進水分布器和空氣分布管，所述進水分布器與進水口相連通設置，所述空氣分布管與進氣口相連通設置；

所述空氣分布管上方的殼體內沿圓周方向均布間隔設置三個或三個以上的沿豎直方向設置的導流筒，每個導流筒中軸線下方的空氣分布管上均沿豎直方向設置一氣體噴射管4，該氣體噴射管用于向每個與其相對應的導流筒的中軸線處噴射氣體，每個導流筒內及相互之間的間隙均填裝有生物膜載體填料，污水自下而上流經生物膜載體填料，最終溢流出處理水，進入溢流堰；

所述導流筒與分離裝置為間隔設置。

在本實施例中，每個導流筒的間隙控制為導流筒直徑的1/5；每個導流筒高徑比為5，殼 體內導流筒橫切面積與環流區橫切面積比為1:1。

在本實施例中，所述生物膜載體填料為高分子材料多孔網(如PVC多孔網布)、柱狀活性炭或多孔陶瓷等。

在本實施例中，所述殼體為圓柱體，頂部和底部均為平面，殼體的高徑比為7。

本新型氣升式環流固定化生物膜反應器處理的污水種類可以包括生產污水和生活污水的二次出水，如城市生活污水、焦化廢水、煤氣化廢水、印染廢水、啤酒廢水、乳品廢水、抗生素廢水、石化廢水、制糖廢水等；本反應器在使用時，目標微生物菌群生長在生物膜載體填料表面及內部，形成生物膜。

本新型氣升式環流固定化生物膜反應器的應用：

應用實例1：

煉油污水處理廠生化二次出水化學耗氧量為120～150mg/L，氨氮為15～20mg/L。生化二次出水和空氣通過導流筒底端的進水口和進氣口進入殼體，由進水分布器和空氣分布管分別對進水和空氣重新分布。進入該反應器內的氣體噴射至導流筒中心以后，由于流體的噴射動量以及氣泡自身的上浮力，迫使導流筒中心內流體向上，導流筒外流體向下作有規則的循環流動，導致了導流筒中心內外的密度差，形成垂直內循環。生物膜反應器內填裝有生物膜載體填料，本實施例中生物膜載體填料為高分子塑料多孔網，本發明所述的生物膜載體填料可以從市場上購買。導流筒頂端壓裝同質生物膜載體填料體，用于氣泡切割回流。微生物掛膜于生物膜載體填料體表面及內部。在生物膜載體填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝的作用下，污水中有機污染物得到去除，污水得到凈化。水力停留時間為1～1.5個小時，殼體頂端裝有分離裝置，經二次過濾的水經由溢流堰流出，出水中的COD小于20mg/L，NH4-N小于0.7mg/L，污泥從排污口排出，反應器底部可拆卸設置有法蘭，用于沖洗再生生物膜載體填料。

應用實例2：

城市污水處理廠生化二次出水化學需氧量COD為190～260mg/L，NH4-N為15～20mg/L。生化二次出水和空氣通過導流筒底端進入殼體內，由進水分布器和空氣分布管分別對進水和空氣重新分布。進入該反應器內的氣體噴射至導流筒中心以后，由于流體的噴射動量以及氣泡自身的上浮力，迫使導流筒中心內流體向上，導流筒外流體向下作有規則的循環流動，導 致了導流筒中心內外的密度差，形成垂直內循環。生物膜反應器內填裝有生物膜載體填料，本實施例中生物膜載體填料為柱裝活性碳，本發明所述的生物膜載體填料可以從市場上購買。導流筒頂端壓裝同質生物膜載體填料體，用于氣泡切割回流。微生物掛膜于生物膜載體填料體表面及內部。在生物膜載體填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝的作用下，污水中有機污染物得到去除，污水得到凈化。水力停留時間為1～1.5個小時，殼體頂端裝有分離裝置，經二次過濾的水經由生物膜反應器頂部的溢流堰流出，出水中的COD小于10mg/L，NH4-N小于0.5mg/L，污泥從所述的底端的排污口排出，反應器底部可拆卸設置有所述的法蘭，用于沖洗再生生物膜載體填料。