[发明专利]智能生物载体、智能生物载体组件及其生物膜反应器

说明书

本发明提供了一种智能生物载体，包括填料，所述填料上布有微生物促进剂，其上、下两端分别设有用于固定填料且可负载处于休眠状态的各种微生物菌种之固定件。所述填料为毛巾剑杆织机一次性织造而成的帘布构件，其上下两端分别连接有上、下布边，固定件为中空构件，分设于上、下布边上。所述智能生物载体两端分别通过固定件固定于上、下支架上，所述上、下支架分别固定于中心支撑管两端，即构成智能生物载体组件，本发明还提供了生物膜反应器，包括多个排列的智能生物载体组件，智能生物载体组件底部设有曝气盘，通过中心支撑管相互连通及固定。本发明使生物膜法和催化微生物生长的技术相结合，其比表面积巨大，易于挂膜，有效提高了微生物活性。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及城镇污水处理过程中所采用的智能生物载体和安装有该智能生物载体的组件以及可应用所述智能生物载体组件的生物膜反应器。

背景技术

随着工业的迅速发展，环境污染日益加剧，水环境保护的要求进一步提高，加上合成塑料工业的迅速发展，生物膜法出现了很多具有重要意义的发展。许多新型的生物膜法设备如：塔式生物滤泡、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床等先后问世，生物膜法在水处理工艺中的优势得到了充分体现。在生物膜法污水处理工艺中，微生物在填料上的附着成功主要取决于填料及微生物细胞本身的性质。

填料是生物膜法废水处理工艺的核心部分。作为微生物的载体，其性能直接影响和制约着水处理工艺的处理效率。我国的填料研究与开发走过了十多年的历程，经过科研工作者的不断探索，在废水生物处理工艺发展中已开发出了多种新型填料，发展了许多填料生产厂家，产品种类繁多，门类较为齐全，在这一领域可以说与世界先进水平同步。但是这些填料在物理学特性及生物膜附着性等方面各有其弱点，例如石英砂是较广泛采用的填料，它虽然价廉易得，强度大，但由于比重大，表面孔隙少，比表面积小，对微生物的附着能力弱；活性炭粒比表面积大，孔隙多，但价格昂贵，且由于表面孔隙尺寸太小，大多数微孔微生物不能利用；塑料类填料质轻，坚硬，但表面光滑，孔隙小，不易挂膜；纤维类填料一般都存在易结块及装填困难等不足；而且大多数填料如沸石、海泡石、无烟煤、陶粒、活性炭、塑料等都不具备刺激微生物生长或提高其活性的特性。人们一直在寻求解决这些制约填料技术进一步发展问题的途径。

悬挂式填料产生于20世纪80年代初，至今仍在不断发展之中，目前在水处理领域应用最为广泛。这类填料有四种产品，分别为软性填料、半软性填料、组合填料和弹性立体填料。在这四类填料中，软性填料问世最早，其基本结构是在一根中心绳索上系扎软化纤维束。这种填料的主要特点是理论比表面积大、挂膜容易、造价低、运费省、组装方便、不堵塞。但废水浓度高或水中悬浮物大时，填料丝会结团，从而大大减少了实际利用的比表面积，并在结团中心区产生厌氧，从而严重影响其使用性能，且易发生断丝、中心绳断裂等情况，影响了使用寿命，其寿命一般在2～4年。

为了克服软性填料的不足之处，在20世纪80年代中期发明了半软性填料。它的结构形式合理，具有良好的切割气泡和二次布水布气功能，可使氧的利用率由6～8％提高到40～60％，减少能源的浪费；在运行状态，每根填料两端虽固定在支架上，但中间部分可随气流和水流扰动，立体空间不断变化，生物膜更新得快，而且剥落的生物膜也能及时被水流冲走；另外，填料的体积可压缩，有利于运输和安装，使用寿命长(5～l0年)。但其也缺点，如比表面积较小，导致实际运行过程中生物膜总量不足，表面较光滑，微生物附着性能较差，生物膜易脱落，造价偏高等。

在综合软性填料和半软性填料特点的基础上，人们又开发出组合填料，在一定程度上发挥了前两者的优点，如20世纪80年代后期推出的盾式填料。盾式填料具有比表面积大，附着性能强，生物膜生长分布均匀，表面积利用率高，生物膜不结团和生物量大等优点，致容积负荷率高，耐冲击，运行稳定和生化处理效果好，是一种经济高效和生化性能良好的新型填料。此后，国内的生产厂家还陆续推出了多种组合填料，但都只是在中心环的结构和纤维束的数量、长短上作了一些改进，而结构设计并未跳出盾式填料的范畴，使用性能也相近于盾式填料。