[实用新型]一种可以实现分层和接近真正推流条件的反应器

说明书

本实用新型提供了一种可以实现分层和接近真正推流条件的反应器，其包括反应器本体，所述反应器本体内填充有复合生物载体，所述复合生物载体包括至少两层生物载体层，所述复合生物载体包括至少一层主生物载体和至少一层副生物载体，所述主生物载体的孔隙率高于副生物载体的孔隙率。采用本实用新型的技术方案，使得流体可以在生物膜反应器内达到真正的推流状态，流体在狭窄的流道内实现一种分层式的流动体系，废水与附着在固定生物载体上的生物膜之间的对流和扩散传质的最大距离被大幅减少，整个反应器的体积相比于传统系统通常可以减少25%。而且，由于不存在反混和短流，系统运行更加稳定且拥有更高的处理效率。

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种可以实现分层和接近真正推流条件的反应器。

背景技术

现有技术中，在废水生物处理过程中，溶解或悬浮于废水中的有机成分和营养物质一般通过微生物，特别是细菌来除去。其中，微生物可以悬浮于水体中（作为混合液），也可以固定在载体材料表面的生物膜中。

液体中的有机物和营养物质必须要与微生物进行接触，才可以被去除。在废水的生物处理系统中，可以观察到两种不同的传质机理，即对流传质和扩散传质。其中，对流传质需要在强烈的混合条件下实现，而扩散传质发生在层流条件下或者静置的液体内。传质总时间是对流和扩散传质时间的总和。为了提高整个反应过程的效率，就需要降低传质总时间。

对流传质的时间可以通过增大湍流来减小，但是这样混合所需的能耗会显著增加。一个可替代的方案是缩短液相与微生物间的平均和最大距离。扩散传质的时间可以通过限制生物膜的厚度来减小。许多传统的生物载体采用三维结构，利用其较长的扩散长度来增加比表面积。

流入的原始废水在整个反应器体积中的分布因反应器的几何条件的约束而更加复杂。进水管路或管渠的入口截面积与反应器的截面积相比通常非常小，这意味着流体在与主流动方向垂直方向上的混合距离较长，这将造成流体分布不均和较大的区域无法接受到足够有机物和营养物质。解决这一缺点的常用的设计方法是采用安全系数和增加整个反应器的体积。

在悬浮生长体系中，废水和微生物被混合在反应器的整个体积中。然而在生物膜系统中，微生物附着在固体表面而废水必须被输送至生物膜的表面，这样废水到生物膜表面的平均距离越大，有机物和营养物质到达微生物的耗时越长。因此，生物膜系统的挑战通常是废水和生物膜间是否能有效混合和接触。

在采用填充的柱体进行处理中，例如在滴滤池内，废水会穿过载体材料组成的填充床表面。这种系统的缺点是水头损失高并且易堵塞。对于移动床膜生物反应器（MBBR）和泥膜共生工艺（IFAS），通常采用漂浮的生物膜载体，其可以悬浮于整个反应器体积中，类似于悬浮生长系统中的絮状污泥。MBBR系统的缺点在于其混合效率较低，且扩散长度较长。

实用新型内容

针对以上技术问题，本实用新型公开了一种可以实现分层和接近真正推流条件的反应器，通过在反应器中实现近似理想的推流条件，以及引入创新的夹层载体材料克服了传统反应器的诸多弊端。

对此，本实用新型采用的技术方案为：

一种可以实现分层和接近真正推流条件的反应器，其包括反应器本体，所述反应器本体内填充有固定的复合生物载体，所述复合生物载体包括至少两层生物载体层，所述复合生物载体包括至少一层主生物载体和至少一层副生物载体，所述主生物载体的孔隙率高于副生物载体的孔隙率。

采用此技术方案，载体材料提供了可供微生物附着形成生物膜的巨大表面积；另外载体材料是多层结构，多层结构形成分层流道，分层的流道进一步将流入的废水分割成多个平行的流向，这样在流道内三维的载体结构提供了巨大的表面积，可以缩短与废水间的传质距离。流道内的水力条件使反应器内形成了一种二维的生物膜，这样在保证比表面积的同时能有效减少传质距离。另外，分层流动体系也阻止了主生物载体发生堵塞情况。