本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，涉及一種生物反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

水是人類文明的搖籃，也是人類賴以生存的重要的自然資源，在社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，廢水的種類和數(shù)量迅猛增加，對于水資源的污染已經(jīng)越來越嚴(yán)重，不僅威脅著人類自身的安全和健康，而且影響到人類社會和經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，因此對于水資源污染的處理辦法已經(jīng)引起了越來越多的關(guān)注，對于廢水污染進(jìn)行防治也已經(jīng)成為自然資源可持續(xù)利用、可持續(xù)保存、國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素。

最初的污水處理采用的是極其簡單的物理、化學(xué)處理設(shè)施，水中的雜物經(jīng)過格柵等構(gòu)筑物被截流，再經(jīng)絮凝沉淀等工藝，污水得到初步處理，但水中的有機(jī)物得不到有效處理，處理效果極差?，F(xiàn)在生化處理由于有著良好的處理效果和較強(qiáng)的實用性普遍應(yīng)用于廢水處理。現(xiàn)有技術(shù)中的生物處理污水的方法主要有活性污泥法、生物濾池法、生物氧化接觸法以及生物流化床等，但都存在一定的局限性，活性污泥法處理效果受到污泥沉降性能的嚴(yán)重影響，容易產(chǎn)生污泥膨脹問題；生物濾池法易發(fā)生濾池堵塞以及環(huán)境衛(wèi)生問題，不易推廣應(yīng)用；生物接觸氧化法受選用填料的限制；生物流化床對于設(shè)備的磨損價位嚴(yán)重且載體在湍動過程中會被磨損變小。

生物反應(yīng)器膜分離技術(shù)是將膜分離與生物技術(shù)相結(jié)合的廢水處理技術(shù)，它能夠?qū)⒎磻?yīng)生化池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，減少污泥膨脹問題，簡化污水處理工藝，滿足提高污泥濃度，去處各種污染物質(zhì)的需要，成為未來污水生物處理的重要發(fā)展方向。

傳統(tǒng)的污水處理器由固液分離單元(包括氣浮、斜板沉淀)，厭氧及兼氧生物處理單元，好氧生物處理單元組成，體積龐大處理工藝復(fù)雜、產(chǎn)生大量污泥且能耗過高，與此同時，一些傳統(tǒng)生化處理工藝操作復(fù)雜人工成本較高，而目前市場上的一些工藝雖降低了人工成本，但是對于自動化的要求比較高。

中國專利申請?zhí)枮?01210344170.2的發(fā)明專利公開了一種污水處理生物反應(yīng)器，其包括強(qiáng)流化區(qū)、弱流化區(qū)、兼氧區(qū)和空氣釋放區(qū)四個部分；其中，強(qiáng)流化區(qū)位于反應(yīng)器下部，包括強(qiáng)流化區(qū)筒體、氣體分布器、導(dǎo)流筒和生物載體；弱流化區(qū)位于反應(yīng)器中部，包括弱流化區(qū)帶孔塔板、生物載體和弱流化區(qū)筒體；兼氧區(qū)和空氣釋放區(qū)呈同心圓環(huán)狀設(shè)置，兼氧區(qū)環(huán)繞空氣釋放區(qū)布置，均位于反應(yīng)器頂部，空氣釋放區(qū)包括一個帶孔錐筒和一個內(nèi)筒，內(nèi)筒從兼氧區(qū)帶孔塔板中心與內(nèi)筒外徑相等的圓孔穿過。該發(fā)明專利克服傳統(tǒng)生物處理技術(shù)氣水比大，能耗高，工業(yè)化困難的缺點，但其仍然存在產(chǎn)生污泥量大的缺點。

目前急需一種操作簡單能耗低、體積小、污泥少的污水處理設(shè)備，本發(fā)明旨在解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中污水處理裝置能耗高、體積大、污泥多和處理效率低的缺點，提供一種生物反應(yīng)器。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種生物反應(yīng)器，該生物反應(yīng)器主要由驅(qū)動裝置、布水器、原膜、固定裝置和儲水單元組成，驅(qū)動裝置與布水器連通，布水器位于原膜的上方將水噴灑在原膜的單個表面上，原膜由固定裝置進(jìn)行固定，原膜的下方為儲水單元，儲水單元與驅(qū)動裝置連通；

原膜由基材和涂覆在基材兩面的涂層組成，基材為親水性材料，基材是原膜的支撐骨架材料，為其它功能組分提供附著點，基材應(yīng)兼具一定的親水性和耐生物降解性，親水性有利于生物膠的固著和被處理水在原膜表面的浸潤，耐生物降解性則保證原膜在較長時間內(nèi)保持足夠的機(jī)械強(qiáng)度，涂層主要由生物膠和多孔介質(zhì)組成，多孔介質(zhì)可以吸附污水中的有機(jī)物使其富集以供周圍的微生物吸收分解；原膜與水接觸的表面為營養(yǎng)面，不與水接觸的表面為氣體面，在水處理過程中營養(yǎng)面上形成厭氧菌生物膜，氣體面上形成好氧菌生物膜。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的一種生物反應(yīng)器，所述驅(qū)動裝置為離心泵，流量為1-100噸/小時，揚程為20m；所述原膜的單面涂層的厚度＜1mm，所述涂層中還含有菌種，原膜與被處理污水接觸后，菌種在膜表面生長繁殖形成微生物層，成為生物膜，所述菌種分為好氧菌和厭氧菌，有機(jī)污水中可能天然存在菌種，但在原膜中人為添加菌種，可使微生物在較短時間內(nèi)大量生長繁殖，快速形成工作微生物層；

生物膠既可以將多孔介質(zhì)和菌種等粘附在基材表面，也可以為菌種初期的大量繁殖提供養(yǎng)分，還因其親水性而吸附大量的被處理水從而利于微生物與水的接觸；所述多孔介質(zhì)的直徑為300-600目。

如上所述的一種生物反應(yīng)器，所述固定裝置為由方管支架相互連接形成的立方體框架結(jié)構(gòu)。

如上所述的一種生物反應(yīng)器，所述原膜為單片狀結(jié)構(gòu)，原膜傾斜固定在固定裝置內(nèi)，傾斜的目的是為了延長污水在原膜表面流動路徑，使得污水與原膜接觸更加均勻，污染物能夠被有效分解，原膜的一端與固定裝置的頂端連接，另一端與固定裝置的底端連接，或者原膜在固定裝置內(nèi)自上而下排列，水流經(jīng)上方的原膜流向下方的原膜，或者原膜在固定裝置內(nèi)自上而下排列，水流從每個原膜的一端流向另一端。

如上所述的一種生物反應(yīng)器，所述固定裝置的頂端設(shè)有導(dǎo)流條，原膜為單片狀結(jié)構(gòu)，原膜傾斜固定在固定裝置內(nèi)，原膜的一端與導(dǎo)流條連接，另一端與固定裝置的底端連接。

如上所述的一種生物反應(yīng)器，所述固定裝置的頂端設(shè)有導(dǎo)流條，不同導(dǎo)流條位于同一水平面上或高低交錯排列，固定裝置的中間設(shè)有隔離管，原膜為單片狀結(jié)構(gòu)，原膜懸掛在固定裝置內(nèi)，一端與導(dǎo)流條連接，導(dǎo)流條將布水器噴灑的污水引流到原膜的單個表面上，另一端為自由端，相鄰的原膜由隔離管進(jìn)行分隔，避免處理過程中相鄰原膜之間相互貼合。

如上所述的一種生物反應(yīng)器，所述原膜為中空圓柱狀結(jié)構(gòu)，原膜懸掛在固定裝置內(nèi)，一端與固定裝置的頂端連接，另一端為自由端，布水器的出水口位于原膜的頂端內(nèi)，將水噴灑在原膜的內(nèi)壁上。

如上所述的一種生物反應(yīng)器，所述原膜為一端封閉的中空圓柱狀結(jié)構(gòu)，原膜懸掛在固定裝置內(nèi)，封閉端與固定裝置的頂端連接，另一端為自由端，布水器噴灑污水時，污水從原膜的封閉端向原膜的外壁流動。

如上所述的一種生物反應(yīng)器，所述原膜為中空圓臺狀結(jié)構(gòu)，原膜懸掛在固定裝置內(nèi)，一端與固定裝置的頂端連接，另一端為自由端，相鄰兩個原膜為上下顛倒結(jié)構(gòu)，布水器的出水口位于原膜的頂端內(nèi)，將水噴灑在原膜的內(nèi)壁上。

如上所述的一種生物反應(yīng)器，中空圓錐狀和中空圓臺狀結(jié)構(gòu)，原膜懸掛在固定裝置內(nèi)，一端與固定裝置的頂端連接，另一端為自由端，相鄰兩個原膜的結(jié)構(gòu)不同，原膜與固定裝置頂端連接的一端為圓錐的錐頂或圓臺較大的底面，布水器的出水口位于中空圓錐狀原膜上方或中空圓臺狀原膜的頂端內(nèi)，將水噴灑在中空圓錐狀原膜的外壁或中空圓臺狀原膜的內(nèi)壁上。

如上所述的一種生物反應(yīng)器，所述布水器、原膜和固定裝置安裝在外殼內(nèi)，外殼的頂部開口由觀察蓋板進(jìn)行封閉，外殼的底部開有出水口，污水從出水口流出進(jìn)入儲水單元。

發(fā)明機(jī)理：

本發(fā)明的生物反應(yīng)器污水經(jīng)布水器噴灑在原膜的單個表面上，由于原膜的親水性能卓越，污水能夠沿著原膜緩慢自上向下自流，同時污水及污水里的營養(yǎng)物質(zhì)可以由原膜的一個面透過到另外一個面，原膜的兩個面被分為營養(yǎng)面和氣體面，與污水接觸的一個面，稱之為營養(yǎng)面，與氧氣接觸的一個面稱之為氣體面，污水在與膜表面接觸時污水里自帶的細(xì)菌(硝化菌、亞硝化菌)會附著在膜表面的涂層上，膜的營養(yǎng)面由于水流隔斷作用形成缺氧區(qū)域，因而營養(yǎng)面生長的細(xì)菌為厭氧菌(亞硝化菌)或兼氧菌，營養(yǎng)面上形成厭氧菌生物膜，膜的氣體面由于接觸到充足的氧氣因而生長的細(xì)菌為好氧菌(硝化菌)，氣體面上形成好氧菌生物膜，在厭養(yǎng)菌及好氧菌的代謝作用下，污水中的營養(yǎng)成分被分解從而起到凈化水體的作用。

有益效果：

1)本發(fā)明的生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；

2)本發(fā)明的生物反應(yīng)器污水處理效率高；

3)本發(fā)明的生物反應(yīng)器體積小，節(jié)省空間；

4)本發(fā)明的生物反應(yīng)器能耗低，有利于實現(xiàn)節(jié)能減排。

附圖說明

圖1為生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為單片狀原膜的傾斜排列示意圖；

圖3為單片狀原膜的傾斜排列示意圖；

圖4為單片狀原膜的傾斜排列示意圖，箭頭為水流方向；

圖5為單片狀原膜的傾斜排列示意圖，箭頭為水流方向；

圖6為單片狀原膜的懸掛排列示意圖；

圖7為單片狀原膜的錯位懸掛排列示意圖；

圖8為中空圓柱狀原膜的懸掛排列示意圖；

圖9為一端封閉的中空圓柱狀原膜的懸掛排列示意圖；

圖10為中空圓臺狀原膜的懸掛排列示意圖；

圖11為中空圓錐狀和中空圓臺狀原膜的懸掛排列示意圖；

圖12為反應(yīng)機(jī)理示意圖；

其中，1-外殼，2-儲水單元，3-進(jìn)水管，4-布水器，5-方管支架，6-隔離管，7-排水口，8-離心泵，9-導(dǎo)流條，10-原膜。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

一種生物反應(yīng)器，如圖1所示，該生物反應(yīng)器主要由離心泵8、布水器4、原膜10、固定裝置和儲水單元2組成，離心泵8與布水器4通過進(jìn)水管3連通，離心泵8的流量為1-100噸/小時，揚程為20m，布水器4位于原膜10的上方將水噴灑在原膜10的單個表面上，原膜10由固定裝置進(jìn)行固定，固定裝置為由方管支架5相互連接形成的立方體框架結(jié)構(gòu)，原膜10的下方為儲水單元2，儲水單元2與離心泵8連通，儲水單元的底部開有排水口7；布水器4、原膜10和固定裝置安裝在外殼1內(nèi)，外殼1的頂部開口由觀察蓋板進(jìn)行封閉，外殼1的底部開有出水口，污水從出水口流出進(jìn)入儲水單元2。

原膜10由基材和涂覆在基材兩面的涂層組成，原膜10的單面涂層的厚度＜1mm，涂層由生物膠、多孔介質(zhì)和菌種組成，多孔介質(zhì)的直徑為300-600目；原膜10與水接觸的表面為營養(yǎng)面，不與水接觸的表面為氣體面，在水處理過程中營養(yǎng)面上形成厭氧菌生物膜，氣體面上形成好氧菌生物膜。

如圖2所示，固定裝置的頂端設(shè)有導(dǎo)流條9，原膜10為單片狀結(jié)構(gòu)，原膜10傾斜固定在固定裝置內(nèi)，原膜10的一端與導(dǎo)流條連接，另一端與固定裝置的底端連接。

如圖3所示，原膜10為單片狀結(jié)構(gòu)，原膜10傾斜固定在固定裝置內(nèi)，一端與固定裝置的頂端連接，另一端與固定裝置的底端連接。

如圖4所示，原膜10為單片狀結(jié)構(gòu)，原膜10傾斜固定在固定裝置內(nèi)，不同的原膜10由上而下排列，水流經(jīng)上方的原膜10流向下方的原膜10。

如圖5所示，原膜10為單片狀結(jié)構(gòu)，原膜10傾斜固定在固定裝置內(nèi)，不同的原膜10由上而下排列，水流從每個原膜10的一端流向另一端。

如圖6所示，固定裝置的頂端設(shè)有導(dǎo)流條9，固定裝置的中間還設(shè)有隔離管6，不同導(dǎo)流條處于同一水平面，原膜10為單片狀結(jié)構(gòu)，原膜10懸掛在固定裝置內(nèi)，一端與導(dǎo)流條9連接，導(dǎo)流條9將布水器4噴灑的污水引流到原膜10的單個表面上，另一端為自由端，相鄰的原膜10由隔離管6進(jìn)行分隔。

如圖7所示，固定裝置的頂端設(shè)有導(dǎo)流條9，固定裝置的中間還設(shè)有隔離管6，不同導(dǎo)流條高低交錯排列，原膜10為單片狀結(jié)構(gòu)，原膜10懸掛在固定裝置內(nèi)，一端與導(dǎo)流條9連接，導(dǎo)流條9將布水器4噴灑的污水引流到原膜10的單個表面上，另一端為自由端，相鄰的原膜10由隔離管6進(jìn)行分隔，錯位懸掛能增大單位體積的空間內(nèi)懸掛膜的數(shù)量。

如圖8所示，原膜10為中空圓柱狀結(jié)構(gòu)，原膜10懸掛在固定裝置內(nèi)，一端與固定裝置的頂端連接，另一端為自由端，布水器4的出水口位于原膜10的頂端內(nèi)，將水噴灑在原膜10的內(nèi)壁上。

如圖9所示，原膜10為一端封閉的中空圓柱狀結(jié)構(gòu)，原膜10懸掛在固定裝置內(nèi)，封閉端與固定裝置的頂端連接，另一端為自由端。

如圖10所示，原膜10為中空圓臺狀結(jié)構(gòu)，原膜10懸掛在固定裝置內(nèi)，一端與固定裝置的頂端連接，另一端為自由端，相鄰兩個原膜10為上下顛倒結(jié)構(gòu)，布水器4的出水口位于原膜10的頂端內(nèi)，將水噴灑在原膜10的內(nèi)壁上。

如圖11所示，原膜10為中空圓錐狀和中空圓臺狀結(jié)構(gòu)，原膜10懸掛在固定裝置內(nèi)，一端與固定裝置的頂端連接，另一端為自由端，相鄰兩個原膜10的結(jié)構(gòu)不同，原膜10與固定裝置頂端連接的一端為圓錐的錐頂或圓臺較大的底面，布水器4的出水口位于中空圓錐狀原膜上方或中空圓臺狀原膜的頂端內(nèi)，將水噴灑在中空圓錐狀原膜的外壁或中空圓臺狀原膜的內(nèi)壁上。

本發(fā)明的發(fā)明機(jī)理如圖12所示，生物反應(yīng)器污水經(jīng)布水器噴灑在原膜10的單個表面上，由于原膜10的親水性能卓越，污水能夠沿著原膜10緩慢自上向下自流，同時污水及污水里的營養(yǎng)物質(zhì)可以由原膜10的一個面透過到另外一個面，原膜10的兩個面被分為營養(yǎng)面和氣體面，與污水接觸的一個面，稱之為營養(yǎng)面，與氧氣接觸的一個面稱之為氣體面，污水在與膜表面接觸時污水里自帶的細(xì)菌(硝化菌、亞硝化菌)會附著在膜表面的涂層上，膜的營養(yǎng)面由于水流隔斷作用形成缺氧區(qū)域，因而營養(yǎng)面生長的細(xì)菌為厭氧菌(亞硝化菌)或兼氧菌，營養(yǎng)面上形成厭氧菌生物膜，膜的氣體面由于接觸到充足的氧氣因而生長的細(xì)菌為好氧菌(硝化菌)，氣體面上形成好氧菌生物膜，在厭養(yǎng)菌及好氧菌的代謝作用下，污水中的營養(yǎng)成分被分解從而起到凈化水體的作用。