[发明专利]一种基于分层结构的水处理生物反应器

说明书

本发明公开了一种基于分层结构的水处理生物反应器。该生物反应器包括梭型生物填料、活性菌球室、连接杆、软性填料和填料框架。填料框架呈梭型网格状。中空的梭型生物填料形状与填料框架对应，并固定在填料框架上。梭型生物填料经过亲水改性。梭型生物填料上设置有多个孔隙。梭型生物填料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。本发明在反应器内部的中心位置设置负载在多孔发泡棉载体上的包埋菌剂，并通过软性填料源源不断地释放高效降解菌剂，使得本发明提供的生物反应器能够长期保持较高的水处理性能，在受到环境变化的冲击时不易失效。此外，本发明梭型的活性生物填料可以减少水流对载体表面的阻力。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于分层结构的水处理生物反应器。

背景技术

近几年，国家加大对工业污染治理力度，提高了污水排放标准，现有的处理技术已很难满足新标准的要求。因此我国的水处理行业也在根据大环境的发展需要，加速新技术的开发和研究，以适应日益严峻的环境要求。活性污泥法作为传统的污水处理工艺的一种成熟的污水处理技术，已经应用于各大污水处理厂，但是现有污水处理工艺中生化反应池内有效微生物菌群的生物量很低，绝大部分为无效微生物菌群，因此存在处理效率低，效果不理想，剩余污泥产量高，去污工艺占地大等弊端。为了解决这一问题，污水处理工艺引进生物膜技术来解决污水升级达标要求，以缓解企业的水处理压力及污水对人们生活环境的污染。生物膜法中，填料为微生物赖以栖息的场所，其性能直接影响着处理效果和投资。

目前已报道的生物载体大部分是采用聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚酯等材料制成，其材料表面亲水性较差，导致生物填料表面润湿性差、传质性能低、流化性差、微生物附着生长慢发育差，生物挂膜速度慢、挂膜薄，最终导致对水中有机物污染物处理能力差的问题。为此，设计一种新型生物填料和生物反应器，可以改善现有的填料挂膜率低和生物反应器处理效率低，效果不理想，剩余污泥产量高等问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于分层结构的水处理生物反应器。

本发明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、活性菌球室、连接杆、软性填料和填料框架。填料框架呈梭型网格状。中空的梭型生物填料形状与填料框架对应，并固定在填料框架上。梭型生物填料经过亲水改性。梭型生物填料上设置有多个孔隙。梭型生物填料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。所述的活性菌球室与填料框架之间通过多根连接杆连接。连接杆上分别缠绕软性填料。软性填料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，进入到梭型生物填料的内部，并与软性填料接触。

作为优选，所述梭型生物填料进行亲水改性的过程如下：首先，将梭型生物填料依次用丙酮、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。

作为优选，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。

作为优选，所述的填料框架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。