[发明专利]一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器

说明书

本发明公开了一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器，属于环境工程和化学工程领域。本发明的螺旋床生物膜反应器包括罐体、导流筒、螺旋筛网、载体、载体通道、气体分布器、进气口、出气口、进水口、出水口和排泥口。本发明通过改进载体布置结构、改进螺旋通道的结构，提高污水生物处理过程的传氧速率、传氧效率和生物反应效率，有助于控制生物膜厚度，减少污水处理的能耗。

技术领域

本发明涉及一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器，属于环境工程和化学工程领域。

背景技术

曝气是污水好氧生物处理工艺中必不可少同时也是最耗能的操作单元，占污水处理厂总能耗的50～80％，占用一些国家总电耗的1％。但在生物曝气反应器中，仅有2～10％的氧气被微生物有效摄取和利用。如何节能已成为现代污水生物处理的紧迫关切，提高传氧速率、传氧效率和微生物反应效率是解决这一问题的主要途径，需要从生物反应器、微生物种群、处理工艺和代谢反应机制等角度进行探究。生物膜法处理污水，主要是利用固定化的微生物群落形成生物膜，去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。生物膜反应器是利用生物膜高效处理污水的装备，在环境工程领域有着广泛应用。针对不同的污水特性和处理规模，研究者发展了多种好氧生物膜反应器，以提升污水处理效率和节省能耗。生物膜反应器的主要形式有固定生物膜活性污泥技术(IFAS)、移动床生物膜反应器(MBBR)、膜生物反应器(MBfR)、生物滤池(普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池)、生物转盘、生物接触氧化法、生物流化床和颗粒污泥工艺等已成功应用于污水处理过程。

生物接触氧化法是在生物膜法的基础上发展出来的。污水与生物膜接触并在微生物的作用下，使污水得到净化。采用曝气方法为微生物提供溶氧，并起搅拌与混合作用，同时在曝气池内投加载体，以供微生物附着生长，是介于活性污泥法与生物滤池法之间的生物处理法。生物接触氧化法存在的问题主要是池内载体间的生物膜有时会出现堵塞现象，还存在载体易老化、不易拆洗等问题。

移动床生物反应器是20世纪80年代末期出现的一种生物膜处理方法。吸收了传统的流化床和生物接触氧化法两者的优点，利用悬浮载体而成为一种比较高效的污水处理方法。悬浮载体由经过特殊处理的聚丙烯材料做成，载体密度介于0.95～1.00g/cm³之间，具有较大的比表面积(160～450m²/m³)，载体表面易于生物膜生长，而且其结构设计使载体在使用时不结团、不堵塞。但移动床生物膜反应器存在的问题主要是：反应器中的载体依靠曝气和水流的提升作用处于流化状态，但在实际操作中，经常出现由于整个池内气体分布不均匀而导致局部载体堆积和液体混合不充分。移动床生物反应器的深度一般为2-6米，每米深度的传氧效率虽然会高于活性污泥反应池，但仍比较低，约为1.0～2.5％/m。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器，兼顾宏观混合和微观混合过程，提高气液传氧的速率和效率，控制生物膜厚度，减少竖直方向水头损失和能量消耗。利用喷射空气为唯一动力源，带动液体做循环流动，减少气泡尺寸，提高体积传氧系数和氧气利用率，同时促进生物反应效率，防止剥落的生物膜阻塞流体通道。

本发明的第一个目的是提供一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器，包括罐体、导流筒、载体和载体通道；所述罐体的顶部设置排气口，底部设置排泥口，在罐体的侧壁上设置出水口和进水口；出水口位于进水口上方；所述导流筒位于罐体内部，与罐体同轴设置，导流筒的高度小于罐体高度；导流筒上方与进水口连通；所述载体通道位于罐体内部，沿导流筒外侧呈螺旋状布置，所述载体通道由上、下两层螺旋筛网构成，每层筛网的两侧边缘分别与罐体侧壁和导流筒外壁固定；所述载体通道内部填充载体；相邻的载体通道之间的通道形成空载通道。

在本发明的一种实施方式中，罐体的底部是锥形封底。

在本发明的一种实施方式中，罐体底部的锥角为90-150°。