CN102482126B - 载体元件、生物水处理系统及其用途，以及生物处理污水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于好氧生物水处理系统的载体元件。载体元件具有彼此间隔一段距离的第一端和第二端，第一端的最大直径大于第二端的最大直径。载体元件还具有：生物膜生长表面结构，从第一端到第二端延伸以及从元件的内部朝元件的外周延伸；和至少两个支撑结构，在元件的外周处围绕生长表面结构并使生长表面结构彼此连接。支撑机构限定载体元件的外边界表面，由此，支撑结构彼此分开以便在支撑结构之间形成允许接近生物膜生长表面结构的孔。本发明还涉及使用载体元件的水处理系统。

Description

载体元件、生物水处理系统及其用途,以及生物处理污水的方法
技术领域
本发明涉及一种根据所附权利要求前序的载体元件和生物水处理系统。本发明还涉及载体元件或生物水处理系统的用途以及用于生物处理污水的方法。
背景技术
在生物水处理中，水通过反应器，在反应器中微生物用于将杂质转变成无害的最终产品。在反应器中，微生物能够悬浮地生长，或生长为固定表面或载体元件上的生物膜，其形成反应器体内的浮动床。当载体元件用于生长生物膜时，载体元件的表面面积的尺寸具有最大的重要性。通过增加载体元件的表面，能够增加为生物膜生长提供的表面面积。可是，这通常增加载体元件的结构复杂性。
水处理过程可以好氧地进行，这意味着为反应器提供氧气或空气。因为有机和无机化合物的生化氧化，所以大量的氧气在处理中被消耗。同时，由于固体的生长和边界，生物膜的量在载体表面上增加。可是，污水杂质，氧气和微生物彼此能够维持充分接触以便保证净化结果。
有时，认为在使用自由地移动反应器中载体的工艺中，机械磨损和高流速可磨损载体表面上生长的生物膜，而这会降低工艺的效率。这种认识导致尝试借助于增加载体的结构复杂性和尺寸来降低通过载体的流速。
目前工艺中的已知问题是剩余污泥生长和沉淀物，尤其是在使用具有复杂结构的载体元件时引起的载体堵塞(clogging)。如果载体表面上的生物膜过度生长，并且载体被堵塞，那么工艺的净化结果会变差。微生物不与水杂质和/或氧气接触。通过对反应器增加借助于空气供应的混合(increasing themixing through air supply to the reactor)可解决上述问题，但这增加了工艺的能量消耗。
已经做过通过增加载体的尺寸来解决堵塞问题的工作。文献EP750591披露了使用这样的载体元件：其具有部分使免受与生物水或污水净化工艺中其它载体元件表面碰撞的表面。载体元件的长度、宽度和/或高度大于1.5cm，优选在2.5至10cm范围内，特别是在3至6cm范围内。
文献EP575314披露了一种用于水净化的方法，其中允许污水流过包含载体的反应器，生物膜在该载体上生长。载体为管子分多段的形式，所述管子具有在0.2-3cm、特别是在0.5-1.5cm范围内的线性尺寸并且由软塑料通过挤压方法制造。目的是尽量增大适于生物膜生长的载体的表面面积。
文献DE10231217A1披露了一种管形元件，其借助挤压制造，旨在用作固定填充床中的填充元件。元件具有通过其体长度的单一直径，但其端部可以是直的或锥形的。
发明内容
本发明的一个目的是最小化或甚至消除现有技术中存在的缺点。
还有一个目的是提供一种最小化载体元件堵塞危险的载体元件。
本发明的另一目的是提供一种其能够使生物膜和水中杂质和氧气之间进行有效接触的载体元件和方法。
本发明的又一目的是提供载体元件和生物水处理系统，借助该系统处理工艺的能量消耗能够被减少。
这些目的借助具有以下从属权利要求的特征部分中提出的特征的本发明予以实现。
具体实施方式
根据本发明用于好氧生物水处理系统的典型载体元件实施例具有：
-彼此间隔一段距离的第一端和第二端，第一端的最大直径大于第二端的最大直径，
-生物膜生长表面结构，从第一端至第二端以及从载体元件的内部朝载体元件的外周延伸，以及
-至少两个支撑结构，在元件的外周处围绕所述生长表面结构并使所述生长表面结构彼此连接，所述支撑机构限定载体元件的外边界表面，由此，支撑结构彼此分开以便在支撑结构之间形成允许接近生物膜生长表面结构的孔。
根据本发明的典型生物水处理系统包括处理反应器，其具有由壁和底部限定的反应器容积(reactor volume)，该反应器容积包括根据本发明的自由移动的载体元件。
根据本发明用于生物处理污水的典型的方法包括：
-引导待处理或净化的水至包含载体元件的处理反应器，所述载体元件悬浮在水中从而能够在处理反应器中自由地移动，并且生物膜生长在所述载体元件上，
-馈送空气或氧气至处理反应器，和
-引导经处理或净化的水离开处理反应器，
-在处理反应器中使用根据本发明的载体元件。
现在，已经惊奇地发现借助适当设计的载体元件，能够获得提供高表面面积的载体元件，同时获得能够使生物膜的微生物于水中杂质和氧气接触的敞开结构。根据本发明的载体元件的敞开结构确保通过载体元件的有效流动和载体元件的冲洗，进而防止或最小化内壁上过度的生物膜生长以及载体元件的堵塞。载体元件还具有保护元件内壁并使内壁机械性能增强的支撑结构。所有这些特性使载体元件更有效以及具有更高的能效，由此，通过减小反应器尺寸或者通过使用用于混合和氧气供给的较少附加通风，能够减少处理工艺的能量损耗。
根据本发明的载体元件包括生物膜生长表面结构，生物膜生长表面结构在本申请中还称作内壁。在本文中这两个术语完全可互换。内壁是长的平坦结构，其用作生物生长的表面。内壁形成十字形或星形结构并且其朝载体元件的外周表面延伸。优选地，载体元件的所有内壁从元件中心的起始点朝向元件的外围延伸，并且其典型地在起始点处彼此接触。换句话说，载体元件的中心纵轴可相对于水流封闭，并且载体元件可包括与内壁连接的实体纵轴。内壁使载体元件结构的机械强度增加，尤其是在元件的整体尺寸小的时候。典型地，根据本发明的载体元件具有4至8个内壁，更优选地为6至8个内壁。内壁优选地以对称的星状布置进行布置，使得单独的壁彼此等距离地分开。壁厚度典型地是0.2-1.0mm，更典型地是0.4-0.8mm。
根据本发明的一个实施例，每隔一个的内壁(every other of the internalwalls)可以是三角形，优选地是直角三角形。当内壁具有三角形形状时，三角形的底位于载体元件的第二端，在此其与其它的壁连接地进行布置。三角形壁的顶点在载体元件第一端处与支撑结构连接地进行布置。
载体元件的强化支撑结构布置成围绕元件外周处的内壁，进而进一步增加载体元件的机械强度。典型地，支撑结构是窄的带状结构，其围绕元件外周处的内壁。支撑结构限定载体元件的外边界表面。这意味着支撑结构限定载体元件的局部虚拟外边界表面。通常，存在多于一个的支撑结构，典型地存在两个支撑结构，更典型地存在三个支撑结构。在三个支撑结构的情况中，第一结构典型地布置在载体元件的第一端附近，第二结构被布置在载体元件的第二端附近，而第三结构布置在第一和第二端之间的中间部分中。强化结构通常是连续的环状结构，其在载体元件的长度方向上具有一定的高度。单独的支撑结构还能由多个细绳状部件(thin string-like member)形成，这些细绳状部件缠绕在一起或者布置为彼此间隔短距离。在支撑结构由多个细绳状部件形成的情况下，相邻支撑结构之间的距离明显地大于单个支撑部件的相邻绳状部件之间的距离。
支撑结构还在载体元件的外周处使内壁彼此连接。因此，为载体元件的外周表面形成侧向开口或孔。孔能够实现使水和空气高效进入载体元件的内部。通过和冲洗载体元件的有效流动不仅从进出载体元件内部的氧气、基质(substrates)和新陈代谢的质量传送方面来看是重要的，而且流动还暴露内壁表面上的生物膜而适于磨损，其减少生物膜的过度生长和最小化元件堵塞的危险。例如，载体元件在元件的外周处具有侧孔16，其给出了适于元件的高的总开口度。
载体元件的生长表面和支撑结构还限定了载体元件内侧的空隙空间。本发明所设计的载体元件使载体元件的开口度最大化，由此，即使在载体元件包括在生长表面上的大量生物膜和在其结构内侧的其它实体时也能维持高效的质量传送。根据本发明的一个实施例，载体元件体的外周中的外边界表面的孔与类似实心元件边界表面(solid element boundary surface)的横截面积相比超过42％，优选超过45％，更优选超过48％，还更优选地超过50％。载体元件的高表面面积和开口度还能够实现非常有效的生物膜活度和高处理效率。相比于使用现有技术的载体元件的处理工艺，载体的开口结构还能够增加引入污水流中和反应器内部的悬浮固体的浓度。
根据本发明的一个实施例，载体元件是呈锥形形状的和/或第一和第二端的横截面是圆形的。载体元件的锥形形状提高反应器中载体元件在混合过程中的移动和旋转。根据一个优选实施例，载体的直径从载体的第二端朝第一端增加。这意味着第一端的直径比第二端的直径大至少15％，典型地大20-55％，更典型地大25-40％，最典型地大30-35％。已经注意到处理的能源效率在使用根据本发明的小锥形载体元件时相比于常规系统甚至能够提高30％。
根据本发明的一个实施例，载体元件的第一端的直径在11.0-13.6mm、优选11.7-13.1mm、更优选12.3-12.7mm的范围内。
根据本发明的一个实施例，载体元件的第二端的直径在8.5-11.3mm、优选9.1-10.8mm、更优选9.4-10.5mm的范围内。
根据本发明的一个实施例，载体元件的第一端的直径和第二端的直径的比大于1.2，优选大于1.25，更优选大于1.29。
根据本发明的一个实施例，载体元件的长度，从第一端到第二端垂直测量是11.0-14.9mm，优选11.6-13.8mm，更优选12.2-12.7mm。
载体元件的尺寸和设计能够使载体元件在利用反应器的通风系统实现的混合时在整个反应器容积内有效地移动。这确保载体元件与待处理的水适当混合以及与空气、水和基质的连续接触。因此，整体反应器容积有效地混合并因此在反应器内侧不存在“死”或“未使用”。这意味着为了实现与常规反应器系统相同的处理结果，能够按比例缩小反应器尺寸和/或载体填充度。更小的反应器需要较少的通风和较少的混合，进而减少处理工艺的整个能量消耗。另一方面，通过利用根据本发明的载体元件和常规尺寸的反应器，能够增加工艺的处理能力。
同时，载体元件的尺寸和设计提供适于生物膜生长大载体表面和在载体元件内部和周围的最优流动条件。载体构造有效地防止载体内部的堵塞，提供对于生物膜的氧气和杂质的充分流动，但同时保护生物膜免受磨损和流失。
载体元件的密度通常接近处于工艺温度的水的密度。这保证载体元件在整个反应器容积内悬浮，并且不会汇集到反应器的顶部或底部。典型地，载体元件的密度是0.92-0.99kg/dm3，优选0.93-0.98kg/dm3，更优选0.94-0.97kg/dm3。
根据本发明的一个实施例，载体元件由硬塑料材料，如聚乙烯、聚丙烯或其混合物通过注入模制制成。载体元件优选由聚乙烯、更优选地由再生聚乙烯制成。当小的载体元件通过注入模制由硬塑料制成时，得到的元件结构是稳定的并且即使在载体元件的环境和外周保持开放的情况下也是机械耐用的。载体元件的良好机械强度增加了载体元件的整体使用寿命，进而减少载体元件由于机械磨损和机械故障所引起的更新相关的费用。载体元件可由再生的或新塑料材料制成。
根据本发明一个实施例，生物水处理系统包括并联或串联布置的两个或多个处理反应器。换句话说，能够按照一级或几级操作使用根据本发明的载体元件的水处理工艺，该级能够串联或平行地操作。为了将根据本发明的载体元件保持在反应器内部，筛子(screens)被放置在反应器的出口和入口。因此，防止了载体元件从反应器的流出。
根据本发明的一个实施例，载体元件在反应器内的填充度为整个反应器容积的14-28容积百分比，优选16-26容积百分比，更优选18-25容积百分比，还更优选20-25容积百分比。该填充度与使用常规载体元件的现有技术工艺相比低。根据本发明的载体元件具有大的表面面积以及到和离开生物膜的非常高效的质量传送，由此获得利用较少数量的载体元件实现处理效率。反应器中的载体元件的低填充度通常提高载体元件的处理和混合效率，这既减少混合能量的需要又减小了出口筛子堵塞的倾向。
根据本发明的一个实施例，经处理或净化的水被引至澄清器，并且污泥从澄清器被重新循环至处理反应器。因此，生物水处理系统包括布置在处理反应器后的澄清器以及用于将污泥从澄清器重新循环回处理反应器的连接。载体元件的敞开和机械增强的结构还允许再循环的污泥的返回而没有堵塞。由于部分生物膜会被再循环的污泥替换，对处理反应器添加污泥能够通过增加反应器内生物量或减少反应器的填充度来进一步增加工艺效率。
能够在处理反应器的上面部分(upper part)中布置出口连接件，其与澄清器连接。根据本发明的一个实施例，经处理或净化的水被引离处理反应器的上面部分。
根据一个实施例的返回的和/或再循环的污泥流(sludge flow)的体积通常占待处理或净化的水的输入流(incoming flow)的2-15容积百分比，优选3-12容积百分比，更优选5-10容积百分比。澄清器可以是任意类型的重力沉降器，溶气气浮(dissolved air flotation，DAF)，或可以是薄板澄清器。通常，污泥到反应器的返回支持微生物的生长。早期，认为这将导致过度的生物膜生长和载体元件的堵塞。根据本发明的载体元件的开口度允许污泥返回至反应器而没有堵塞的危险。借助返回的污泥，能够在使用根据本发明的载体元件的反应器内获得更高的生物量浓度和更好的微生物多样性。返回污泥的使用还显著地缩短生物水处理工艺的开始时间。
根据本发明的生物水处理系统能够考虑到净化工艺的整个生物处理。还能够在处理反应器和澄清器之间布置活化污泥处理部分(activated sludgeprocess)。在此情况下，水/污泥混合物从包含载体元件的处理反应器被引导至活化污泥处理部分，主要包含水相的溢流从该活化污泥处理部分被引导至下面的澄清器。生物水处理系统还被放置在厌氧处理级之后。
设置在活化污泥处理部分前的根据本发明的包含载体元件的水处理反应器还提高了活化污泥处理部分的作用。污泥的质量尤其被提高，这意味着污泥中的微生物的质量是好的并且污泥是很容易分开的和沉淀的。
处理系统的处理能力可通过改变与处理反应器中生物量浓度进行改变。这能够经由改变返回的污泥流的体积和/或通过改变载体介质的填充度予以实现。例如，因为根据本发明的载体元件允许污泥到反应器的返回，所以通过改变返回的污泥流能够对进入污水质量和处理工艺环境中的改变更快起反应。这使整个处理工艺更能容忍有机负荷量的峰值和输入流速的变化。
根据本发明的一个实施例，生物水处理系统包括具有底部通风系统的反应器，通风系统包括一个或多个栅格状通风元件。底部通风系统能够使载体元件整个反应器容积内自由移动，并且与空气、水和基质连续接触。借助新的载体设计和适当设计和实行的通风系统确保具有低通风能耗的充分混合。包含栅格状通风元件的底部通风系统与整个处理反应器容积以及载体元件直接接触。换句话说，其没有被筛子等与载体元件分开。载体元件与通风系统元件具有直接的物理接触，而不使通风系统元件承受有害磨损或撞击。因此，没必要将处理反应器容积分开成不同的区域或“隔间”，但处理反应器容积优选是一个单一的未分开的三维空间。
优选地，通风系统覆盖反应器容器的整个底部并产生适于处理的最优混合和充分通风。管形通风系统包括许多栅格状通风元件，其包括主要供气管和垂直于该供气管布置的许多空气扩散器。空气/氧气被引导至主要供气管内的通风系统管内并从此馈送至空气扩散器。空气/氧气从空气扩散器的穿孔浮出为小的气泡。
根据本发明的一个实施例，一个或几个空气扩散器可由诸如聚乙烯或聚酯之类的塑料材料制成。空气扩散器中塑料材料的使用能够使扩散器中产生更小的穿孔，进而还减少从穿孔产生的气泡的尺寸。小的气泡尺寸给出了空气气泡与反应器中水和微生物之间更多的接触面积。这使得对水和微生物的氧气传送更有效，进而借助较少的空气消耗能够获得相同的通风结果。这导致能够显著节约能量。
通风系统还被设置成自冲洗，从而防止主供气管和扩散器阻塞，并且使操作人员只需要进行最小量的维修工作。小的管状凸起被布置在通风格子的主要供气管的下侧。这些凸起对周围敞开并且通风系统可自动地冲洗过这些凸起。这防止主供气管和扩散器的由于微生物的过度生长或其内部污物聚集所引起的污染。
根据本发明的一个实施例，载体元件抵抗反应器内输入馈送流进行逆时针旋转。这种逆流混合防止或最小化从馈送入口到出口筛子的直流(straightflow)的可能性，确保适于反应器内部流出物的充分延迟时间。可借助空气分布阀调整反应器载体元件的旋转方向。
根据本发明的一个实施例，水处理系统包括：氧气传感器，布置成与处理反应器连接，以便测量反应器中的氧气浓度；和，调节装置，用于根据所测量的氧气浓度来调节反应器的通风。因此，利用适合的氧气传感器连续测量反应器中氧气浓度以及根据测量的氧气浓度调剂反应器的通风能够最优化通风能耗。因此，减少了仅为了安全方面实行的非必要通风。氧气传感器优选被布置在处理反应器的出口处，在此其可由反应器出口筛子保护，这防止载体元件与氧气传感器的碰撞。反应器的通风可借助调节装置基于从传感器获得的测量值进行在线或连续调节。
本申请中描述的通风系统还可与不同于本申请中描述的其它载体元件结合使用。该通风系统仍提供许多利益和优点。
根据本发明的典型的载体元件或生物水处理系统用于处理或净化来自食品和/或饮料工业，石化工业的污水或城市污水。在本发明的一些有利实施例中，将要被处理的污水基本是无纤维的。
根据本发明的典型载体元件或生物水处理系统用于处理和净化这样的污水：其具有至少200mg/l，典型地为300-4000mg/l，更典型地为400-2000mg/l，最典型地为500-1500mg/l的化学需氧量(COD)的值。
附图说明
附图是纯示意性的，并不应解释为限制权利要求的范围。参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明一个实施例的载体元件；
图2示出了根据本发明一个实施例的载体元件的侧视图；
图3A示出了根据本发明一个实施例的载体元件的顶视图；
图3B示出了根据本发明一个实施例的载体元件的底视图；
图4示意性示出了根据本发明一个实施例的水处理工艺。
在图1中示出了根据本发明一个实施例的载体元件。载体元件1具有第一圆形端1’和第二圆形端1”。许多内壁2、2’、2”从第一端1’直第二端1”延伸。内壁2具有三角形形状，由此内壁2′是四边形形状。内壁2、2’、2”提供适于生物膜生长的平坦连续表面3、3’。支撑结构4、4’、4”环绕内壁2、2’、2”并限定载体元件1的外周。支撑结构4、4’、4”还能使载体元件结构抗磨损和抗机械压力。同时，支撑结构4、4’、4”彼此宽距离地分开以便载体元件1的外周形成孔5、5’、5”。这些孔5、5’、5”能够进行杂质、水和氧气进出载体元件1的运输，并运送到在内壁2、2’、2”表面上生长的生物膜。
在图2中示出了根据本发明一个实施例的载体元件的侧视图。参考标记对应图1的参考标记。能够观察到载体元件1是略微锥形的，这意味着第一端1’直径大于第二端1”的直径。在图2中所示的实施例中，所有支撑结构4、4’、4”在载体元件1的长度方向L上具有相同的宽度，如图2中箭头L所示。支撑结构4、4’、4”的宽度还能够相互变化。
在图3A中示出了根据本发明一个实施例的载体元件的顶视图。由于载体元件1呈锥形，分开的支撑结构的直径朝载体元件第二端1”减少，因而能观察到支撑结构4、4’、4”。因此，第一结构4的直径大于接着的和最后的支撑机构4’、4”的直径。内壁2、2’、2”在载体元件1的第二端1”借助板6而彼此连接。
在图3B中示出了根据本发明一个实施例的载体元件的底视图。参考标记对应之前附图的参考标记。第一内壁2、2”在载体元件1的第一端1’中的元件中心处彼此连接并形成十字形结构。第二内壁2’、2”未到达元件1的第一端1’中载体元件1的中心并且彼此不接触或不与内壁的第一部分。第二间隔2’、2”′位于第一内壁2、2”中的两个之间。所有内壁借助于支撑机构4、4’在载体元件外周处彼此连接。
在图4中示意性示出了根据本发明一个实施例的水处理工艺。待处理的水A被引导至包含根据本发明载体元件41的处理反应器40。利用通风系统42将空气或氧气送至反应器40，该通风系统42包括许多栅格状通风元件43、43’、43”、43”’。利用吹风机44将空气或氧气送至通风系统42。一个通风元件43包括主要供气管43′和许多空气扩散器45、45′。小孔或穿孔(未示出)形成于空气扩散器，使得空气能够以小气泡的形式从通风系统42排出。所形成的气泡能够保持载体元件41在反应器40的整个体积内移动和悬浮。
出口连接件46被放置在处理反应器40的上面部分中，从该连接件，经生物处理的水从反应器被取出并引至澄清器单元47。在澄清器单元47中，允许经生物处理的水沉淀，使得污泥被沉积到澄清器单元47的底部47′上。从底部47′取出污泥，并且利用管线48使部分污泥重新循环回处理反应器40。净化的水通过连接件49从澄清器47的上面部分取出。
即使参照目前似乎是最实际和最优选的实施例描述了本发明，但应当理解本发明不限于上述的实施例，本发明倾向于还覆盖所附权利要求范围内不同的修改和等同的技术方案。

Claims (43)

1.一种用于好氧生物水处理系统的载体元件，该载体元件具有：
－彼此间隔一段距离的第一端和第二端，该载体元件的长度从第一端到第二端测量是11.0-14.9mm，第一端的最大直径大于第二端的最大直径，使得载体元件呈锥形形状，
－生物膜生长表面结构，该生物膜生长表面结构为从第一端至第二端以及从载体元件的内部朝载体元件的外周延伸的内壁，
－与所述内壁连接的实体纵轴，以及
－至少两个支撑结构，在元件的外周处围绕所述生长表面结构并使所述生长表面结构彼此连接，所述支撑结构限定载体元件的外边界表面，由此，所述支撑结构彼此分开以便在支撑结构之间形成允许接近生物膜生长表面结构的孔，载体元件的外边界表面中的所述孔与类似实心元件边界表面的横截面积相比超过42％，
其中，该载体元件的密度是0.92-0.99kg/dm3。
2.根据权利要求1的载体元件，其特征在于，所述第一端的直径在11.0-13.6mm的范围内。
3.根据权利要求2的载体元件，其特征在于，所述第一端的直径在11.7-13.1mm的范围内。
4.根据权利要求3的载体元件，其特征在于，所述第一端的直径在12.3-12.7mm的范围内。
5.根据权利要求1－4中任一项的载体元件，其特征在于，所述第二端的直径在8.5-11.3mm的范围内。
6.根据权利要求5的载体元件，其特征在于，所述第二端的直径在9.1-10.8mm的范围内。
7.根据权利要求6的载体元件，其特征在于，所述第二端的直径在9.4-10.5mm的范围内。
8.根据权利要求1－4中任一项的载体元件，其特征在于，所述第一端的直径和第二端的直径的比大于1.2。
9.根据权利要求8的载体元件，其特征在于，所述第一端的直径和第二端的直径的比大于1.25。
10.根据权利要求9的载体元件，其特征在于，所述第一端的直径和第二端的直径的比大于1.29。
11.根据权利要求1－4中任一项的载体元件，其特征在于，在所述载体元件的外边界表面中的孔与类似实心元件边界表面的横截面积相比超过45％。
12.根据权利要求11的载体元件，其特征在于，在所述载体元件的外边界表面中的孔与类似实心元件边界表面的横截面积相比超过48％。
13.根据权利要求1－4中任一项的载体元件，其特征在于，所述载体元件由硬塑料材料制成。
14.根据权利要求13的载体元件，其特征在于，所述硬塑料材料是聚乙烯、聚丙烯或其混合物。
15.根据权利要求1－4中任一项的载体元件，其特征在于，所述第一和第二端的横截面是圆形的。
16.根据权利要求1－4中任一项的载体元件，其特征在于，从第一端到第二端测量的载体元件的长度是11.6-13.8mm。
17.根据权利要求16的载体元件，其特征在于，从第一端到第二端测量的载体元件的长度是12.2-12.7mm。
18.根据权利要求1－4中任一项的载体元件，其特征在于，所述载体元件通过注入模制制成。
19.一种包括处理反应器的生物水处理系统，所述反应器具有由反应器壁和底部限定的反应器容积，该反应器容积包括根据权利要求1至18中任一项的载体元件。
20.根据权利要求19的生物水处理系统，其特征在于，所述载体元件在反应器内的填充度为整个反应器容积的14-28容积百分比。
21.根据权利要求20的生物水处理系统，其特征在于，所述载体元件在反应器内的填充度为整个反应器容积的16-26容积百分比。
22.根据权利要求21的生物水处理系统，其特征在于，所述载体元件在反应器内的填充度为整个反应器容积的18-25容积百分比。
23.根据权利要求22的生物水处理系统，其特征在于，所述载体元件在反应器内的填充度为整个反应器容积的20-25容积百分比。
24.根据权利要求19－23中任一项的生物水处理系统，其特征在于，所述反应器包括底部通风系统，该底部通风系统包括一个或多个栅格状通风元件。
25.根据权利要求24的生物水处理系统，其特征在于，所述栅格状通风元件包括主要供气管和垂直于该供气管布置的许多空气扩散器。
26.根据权利要求24的生物水处理系统，其特征在于，所述栅格状通风元件包括一个或几个由塑料材料制成的空气扩散器。
27.根据权利要求24的生物水处理系统，其特征在于，所述底部通风系统设置成自冲洗。
28.根据权利要求19－23中任一项的生物水处理系统，其特征在于，该生物水处理系统包括并联或串联布置的两个或多个处理反应器。
29.根据权利要求19－23中任一项的生物水处理系统，其特征在于，该生物水处理系统包括：布置在处理反应器之后的澄清器；和，使污泥从澄清器再循环回到处理反应器的连接件。
30.根据权利要求29的生物水处理系统，其特征在于，所述澄清器是重力沉降器，溶气气浮(DAF)，或薄板澄清器。
31.根据权利要求29的生物水处理系统，其特征在于，所述处理反应器的上面部分布置有出口连接件，该出口连接件与所述澄清器连接。
32.根据权利要求29的生物水处理系统，其特征在于，该生物水处理系统包括布置在所述处理反应器和澄清器之间的活化污泥处理部分。
33.根据权利要求19－23中任一项的生物水处理系统，其特征在于，该水处理系统包括：氧气传感器，布置成与所述处理反应器连接，以便测量所述处理反应器中的氧气浓度；和，调节装置，用于根据所测量的氧气浓度来调节所述处理反应器的通风。
34.一种根据权利要求1－18中任一项的载体元件或根据权利要求19－33的生物水处理系统的用途，所述载体元件或生物水处理系统用于处理或净化来自石化工业，食品和/或饮料工业的污水，或用于处理或净化城市污水。
35.一种根据权利要求1－18中任一项的载体元件或根据权利要求19－33的生物水处理系统的用途，所述载体元件或生物水处理系统用于处理和净化具有至少200mg/l的化学需氧量(COD)的值的污水。
36.根据权利要求35的用途，其特征在于，所述载体元件或生物水处理系统用于处理和净化具有300-4000mg/l的化学需氧量(COD)的值的污水。
37.根据权利要求36的用途，其特征在于，所述载体元件或生物水处理系统用于处理和净化具有400-2000mg/l的化学需氧量(COD)的值的污水。
38.一种用于生物处理污水的方法，包括
－引导待处理或净化的水至包含载体元件的处理反应器，所述载体元件悬浮在水中从而能够在处理反应器中自由地移动，并且生物膜生长在所述载体元件上，
－馈送空气或氧气至处理反应器，和
－引导经处理或净化的水离开处理反应器
其特征在于在处理反应器中使用根据权利要求1至18任一项的载体元件。
39.根据权利要求38的方法，其特征在于，引导经处理或净化的水至澄清器，以及使污泥从澄清器再循环回处理反应器。
40.根据权利要求39的方法，其特征在于，再循环的污泥流的体积占待处理或净化的水的输入流的2-15容积百分比。
41.根据权利要求40的方法，其特征在于，再循环的污泥流的体积占待处理或净化的水的输入流的3-12容积百分比。
42.根据权利要求41的方法，其特征在于，再循环的污泥流的体积占待处理或净化的水的输入流的5-10容积百分比。
43.根据权利要求38－42中任一项的方法，其特征在于，引导经处理或净化的水离开处理反应器的上面部分。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10781121B2 (en) * 2013-06-28 2020-09-22 Gregory D. Graves Hydro-kinetic reactor tank
MY176507A (en) * 2013-12-02 2020-08-12 Veolia Water Solutions & Tech Free-flowing carrier elements
EP3116988B1 (en) * 2014-03-11 2021-01-06 Aqwise - Wise Water Technologies Ltd. Biomass carrier and a method of manufacturing thereof
CN104003521B (zh) * 2014-06-20 2015-12-02 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 厌氧反应器的三项分离装置
US10479709B2 (en) 2014-10-20 2019-11-19 Bionest Technologies Inc. Water treatment system and method
CN112358039B (zh) * 2021-01-15 2021-04-13 华夏碧水环保科技有限公司北京分公司 移动床生物膜反应器及污水处理系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1146758A (zh) * 1994-03-16 1997-04-02 阿诺克斯控股有限公司 水或废水净化用的生物膜载体
CN2357002Y (zh) * 1998-12-28 2000-01-05 胡天军 曝气生物滤池
US6383373B1 (en) * 1998-12-22 2002-05-07 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Biological filtration apparatus
DE10231217A1 (de) * 2002-07-03 2004-01-22 Arno Stöhr Füll- und/oder Bewuchskörper aus Kunststoff
DE102004062915A1 (de) * 2004-12-22 2006-03-30 Ondeo Industrial Solutions Gmbh Träger zur Verwendung in biologischen Wasser- oder Abwasserreinigungs- oder -behandlungsverfahren

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3914351A (en) * 1973-03-02 1975-10-21 Mass Transfer Ltd Packed tower and method of operation
DE3137055A1 (de) * 1981-09-17 1983-03-24 Linde Ag, 6200 Wiesbaden "verfahren und vorrichtung zur biologischen reinigung von abwasser"
US5032325A (en) * 1989-11-02 1991-07-16 Environmental Dynamics, Inc. Plastic coarse bubble diffuser for waste water aeration systems
WO1991011396A1 (en) 1990-01-23 1991-08-08 Kaldnes Miljøteknologi A/S Method and reactor for purification of water
US5217616A (en) * 1991-12-06 1993-06-08 Allied-Signal Inc. Process and apparatus for removal of organic pollutants from waste water
FR2685691A1 (fr) * 1991-12-26 1993-07-02 Dumez Sa Lyonnaise Eaux Procede d'epuration biologique de liquides charges d'impuretes.
US5393427A (en) * 1992-04-09 1995-02-28 Barnard; James L. Process for the biological treatment of wastewater
DE20202371U1 (de) * 2002-02-16 2002-06-27 3F Gmbh & Co Kg F2 Mikrobenaufwuchselement zur Wasser- und Abwasserreinigung
ATE457194T1 (de) 2004-04-22 2010-02-15 Bekaert Progressive Composites Filtrationsapparat mit druckgefäss zum halten von zylindrischen filterpatronen
GB0520900D0 (en) * 2005-10-14 2005-11-23 Brightwater Engineering Ltd Method and system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1146758A (zh) * 1994-03-16 1997-04-02 阿诺克斯控股有限公司 水或废水净化用的生物膜载体
US6383373B1 (en) * 1998-12-22 2002-05-07 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Biological filtration apparatus
CN2357002Y (zh) * 1998-12-28 2000-01-05 胡天军 曝气生物滤池
DE10231217A1 (de) * 2002-07-03 2004-01-22 Arno Stöhr Füll- und/oder Bewuchskörper aus Kunststoff
DE102004062915A1 (de) * 2004-12-22 2006-03-30 Ondeo Industrial Solutions Gmbh Träger zur Verwendung in biologischen Wasser- oder Abwasserreinigungs- oder -behandlungsverfahren

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