[发明专利]一种基于分层结构的水处理生物反应器

权利要求书

1.一种基于分层结构的水处理生物反应器，包括梭型生物填料(1)、活性菌球室(2)、连接杆(3)、软性填料(4)和填料框架(5)；其特征在于：所述的填料框架(5)呈梭型网格状；中空的梭型生物填料(1)形状与填料框架(5)对应，并固定在填料框架(5)上；梭型生物填料(1)经过亲水改性；梭型生物填料(1)上设置有多个孔隙；梭型生物填料(1)内的中心位置设置有活性菌球室；活性菌球室的表面上设置有多个菌剂释放孔洞；

所述的活性菌球室中填充有活性微生物球体；活性微生物球体将经过包埋的微生物负载在多孔发泡棉载体上得到；所述的活性菌球室(2)与填料框架(5)之间通过多根连接杆(3)连接；连接杆(3)上分别缠绕软性填料(4)；软性填料(4)由碳纤维丝和生物绳编织而成；活性微生物球体中释放的活性微生物能够沿着软性填料(4)向外生长，形成生物膜；被处理的水体能够透过梭型生物填料(1)，进入到梭型生物填料(1)的内部，并与软性填料(4)接触。

2.根据权利要求1所述的一种基于分层结构的水处理生物反应器，其特征在于：所述梭型生物填料(1)进行亲水改性的过程如下：首先，将梭型生物填料(1)依次用丙酮、无水乙醇和去离子水在超声波中清洗；之后，将清洗完成的梭型生物填料(1)浸泡在硝酸和硫酸的混合溶液中，进行表面预处理；最后，将预处理后的半梭形壳体浸泡在丙烯酸溶液中进行亲水改性，并对改性后的半梭形壳体进行浸泡清洗。

3.根据权利要求1所述的一种基于分层结构的水处理生物反应器，其特征在于：表面预处理的过程中，在硝酸和硫酸中的水浴温度为80℃，浸泡时长为6个小时；其中，硝酸和硫酸的摩尔比例为1:5；在丙烯酸溶液中的水浴温度为25～55℃，丙烯酸的摩尔浓度为0.5～1.5mol/L，浸泡时间为3小时。

4.根据权利要求1所述的一种基于分层结构的水处理生物反应器，其特征在于：所述的填料框架(5)由多条椭圆杆和多条圆环组成；各椭圆杆的长轴重合，且沿长轴周向依次错开；各圆环沿着椭圆杆的长轴方向依次排列；不同位置的圆环半径与椭圆杆上对应位置的垂直于长轴的弦长对应，使得每个圆环均与各椭圆杆固定；各椭圆杆和各圆环相交形成多个网格。

5.根据权利要求1所述的一种基于分层结构的水处理生物反应器，其特征在于：所述填料框架(5)上的网格分为两类，分别为中心网格和端部网格；中心网格相比于端部网格靠近填料框架(5)的几何中心；中心网格中设置有X型对角支撑结构(51)；端部网格中设置有单根式对角支撑结构(52)；X型对角支撑结构(51)由分别支撑在网格两条对角线的两根支撑杆组成；单根式对角支撑结构(52)由支撑在网格其中一条对角线的一根支撑杆组成。

6.根据权利要求1所述的一种基于分层结构的水处理生物反应器，其特征在于：在使用过程中，填料框架(5)长轴方向平行于水流方向。

7.根据权利要求1所述的一种基于分层结构的水处理生物反应器，其特征在于：所述的梭型生物填料(1)由两个半梭形壳体拼接形成；活性菌球室(2)呈网格状结构，由多个圆形杆件(21)排列形成。

8.根据权利要求1所述的一种基于分层结构的水处理生物反应器，其特征在于：所述梭型生物填料(1)和活性菌球室的材质为聚乙烯。

9.根据权利要求1所述的一种基于分层结构的水处理生物反应器，其特征在于：所述活性微生物球体的制备过程如下：以海藻酸钠、催化剂、营养物质和促进剂混合制备的液体为壁材，对多种活性微生物进行包埋，将包埋好的活性微生物负载在圆形的多孔发泡棉载体上，随后将负载有活性微生物的多孔发泡棉载体放置在氯化钙溶液中进行定型，并多次用无菌水清洗，得到活性微生物球体。

10.根据权利要求1所述的一种基于分层结构的水处理生物反应器，其特征在于：所述的软性填料(4)中，碳纤维丝和生物绳的质量比为1:50。