CN104925939B - 一种移动床生物膜反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理工艺设备技术领域，是一种移动床生物膜反应器，具有生化反应池，在所述生化反应池任意两边侧壁的上部分别开设有进水孔和出水孔，进水孔和出水孔上分别连接有进水管和出水管，生化反应池内投放有悬浮填料，生化反应池内底部中心位置设有锥形滑台，锥形滑台正上方设置有导流筒，导流筒内位于上部设置有出水筛网，出水筛网的上端通过出水管与出水孔连通，导流筒底部连接设有出水栅支架，在生化反应池底部位于导流筒四周还设有曝气管；本发明结构设计简单新颖，具有很好的推广应用价值，主要应用在污水处理工艺之中。

Description

一种移动床生物膜反应器

技术领域

本发明涉及污水处理工艺设备技术领域，尤其是一种移动床生物膜反应器。

背景技术

移动床生物膜反应器（MBBR）工艺，吸收了传统流化床与生物接触氧化法两种工艺的优点，核心为直接向反应器中投加一定比例的，比重接近水的悬浮填料，作为微生物的活性载体，大幅度提高反应器中的生物量和生物种类，从而提高对污水的处理效率。

MBBR工艺技术的核心，是如何使填料在反应器内混合液回旋翻转的作用下自由移动，在水中以悬浮状态循环往复运动；当污水连续经过MBBR反应器，填充于反应器内的填料经过微生物接种，并逐渐在填料内外表面形成生物膜，水中的污染物在生物膜上的微生物作用下得到降解，使污水得到净化；对于MBBR好氧生化反应器，是通过曝气搅拌使悬浮填料移动；对于MBBR厌氧、缺氧生化反应器，则是依靠机械搅拌来实现悬浮填料的移动；并且搅拌强度必须适中，满足悬浮填料附着生长生物膜的需要，这很难实现，因此制约了该技术的发展。

作为悬浮生长的活性污泥法和附着生长的生物膜法相结合的一种工艺，目前的MBBR反应器兼具两者的优点，具有操作简单、占地面积小、处理效率高的突出优点；但也存在着悬浮填料容易流失，易在出水口和反应器死角堆积，导致悬浮填料分布不均匀等问题，因此限制了该技术的应用。

目前MBBR好氧生化反应器应用中存在的主要问题：

1、MBBR反应器设计难度大，难以实现最佳工况，在实际工程中的每一个MBBR反应器都是特定的，在MBBR好氧生化反应器中，悬浮填料是依靠曝气和水流的提升作用处于流化状态，而悬浮填料在反应池内的充分流化循环，取决于确定反应池水力特性的结构，和进气管路的合理布置。因此，为了保证和满足悬浮填料在特定的反应池中充分流化循环，需要根据特定反应池的池型结构，进行复杂的水力特性计算，来确定进气管路的布置和优化池内曝气头的分布，再根据实际的曝气状况调节单个曝气头的曝气量，需要通过大量试验来优化反应池的构造和水力特性。但是目前在大多数的实际工程设计中，是难以做到的，因此在实际工程中不同程度地存在着，整个反应池内进气分布不均匀，悬浮填料在反应池内移动状态不均衡，池内不同程度地存在死区，容易出现局部填料堆积的缺陷；或为了克服这些缺陷而盲目增大曝气量，导致曝气能耗过高的现象。

2、MBBR反应器特殊的水力特性要求，难以实现大型化，由于MBBR好氧生化反应池的特殊水力特性要求，为了克服反应池内不同程度地存在死区，以及容易出现局部填料堆积的缺陷，需要通过大量试验来优化反应池的构造及其水力特性。根据大量试验表明，当单个MBBR好氧生化反应池的长深比为0.5左右，且长度不大于3m 时，有利于悬浮填料的完全移动，或者通过在池内设置导流板，形成强制循环来解决池内死角的问题，这样能使气水比降到4：1左右。因此传统 MBBR好氧生化反应池，为了避免上述现象的发生，每单个反应池体的池容积不能太大，当实际工程中需要大型的MBBR好氧生化反应池时，只能采取多个小型的MBBR好氧生化反应池串联或并联来实现，增大工程施工的难度，造成工程费用的增加，这也是MBBR工艺在实际工程应用中，多适用于中小型生活污水和工业有机废水处理，特别是一体化污水处理装置的原因。

3、MBBR反应器大型化可能产生的弊端：当在实际工程中需要，或者想要提高MBBR好氧生化反应池的单池日处理能力，就需要将反应池体设置为长方形的形式，这种设计形式，悬浮填料会随着水流方向聚集到出水端，因此需在出水端设置填料回流设备与管道。但填料回流会造成系统能耗的大大增加，同时填料在管道中彼此撞击，会导致填料上厌氧、缺氧生物膜大量脱落而影响系统的处理效果；而且反应池出水端由于填料堆积，极易发生填料堵塞的现象，此外错落布置的水下搅拌器容易产生水力死角，也导致大量填料在死水区堆积，否则需要设置大功率的搅拌器来搅拌，而搅拌强度太高，一是造成能耗过高，二是会导致悬浮填料磨损和填料上生物膜不易附着。

4、MBBR反应器出水端设置拦截填料的栅板、格网容易发生堵塞。MBBR反应池出水端为避免填料流失，往往需要设置拦截填料的栅板、格网，但由于出水将大量填料带至出水口造成堵塞，以致在实际工程中，需要设置活动栅板，定期进行人工清理，或者是设置空气反吹装置，以防止堵塞。

发明内容

本发明的目的就是针对现有的MBBR反应器存在的上述问题，提供一种能够显著改善MBBR好氧生化反应器内水力流动特性，降低曝气流化能耗，减少或消除反应器（池）内死区，防止出水口填料堆积堵塞的移动床生物膜反应器。

本发明的具体方案是：一种移动床生物膜反应器，具有生化反应池，在所述生化反应池任意两边侧壁的上部分别开设有进水孔和出水孔，进水孔和出水孔上分别连接有进水管和出水管，生化反应池内投放有悬浮填料，生化反应池内底部中心位置设有锥形滑台，锥形滑台正上方设置有导流筒，导流筒内位于上部设置有出水筛网，出水筛网的上端通过出水管与出水孔连通，导流筒底部连接设有出水栅支架，在生化反应池底部位于导流筒四周还设有曝气管。

本发明中所述导流筒包括有竖立垂直上下贯通的中空圆形筒体，所述筒体上大下小，筒体下端设置成收缩段，收缩段底部设有下端口，筒体上部设有上端口，所述上端口位于生化反应池水面以下预定深度。

本发明中所述锥形滑台包括有上端为圆锥面的锥形凸台和布置在锥形凸台四周的若干三角形筋板，每个三角形筋板的上端面倾斜角均与圆锥面的倾斜角保持一致。

本发明中所述悬浮填料为具有大的比表面积，亲水性好、易挂膜，比重等于水的比重，在曝气搅拌下的水中呈悬浮状态，可附着生长微生物形成生物膜的颗粒状或者短轮管状的载体。

本发明中所述出水筛网包括有上大下小中空的圆锥柱形筛网，圆锥柱形筛网下端设有筛板，圆锥柱形筛网上端设有上端盖，上端盖上设有筛网出口。

本发明中所述出水筛网是通过出水管和固定支架固定于导流筒内水面以下预定深度处。

本发明中所述圆锥柱形筛网网孔的直径小于悬浮填料的直径。

本发明中所述曝气管为穿孔曝气管或者是安装有曝气头的管道，所述曝气管在导流筒四周呈菱形或者矩形或者由中心向四周辐射状分布。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、采用在生化反应池底的四周设置曝气头，并分布于导流筒周围的曝气方式，而将位于生化反应池中部的导流筒内设置为曝气盲区，从而将整个生化反应池区分为导流筒外围的曝气区、导流筒内的混合液水体回流区和悬浮填料的回落区，从而做到了在生化反应池的曝气区进气分布均匀，不会产生死角和形成曝气死区；而池中的水体在曝气作用下，形成水体从池底四周翻腾向上流动，流向生化反应池的中间导流筒中，由于导流筒四周的水体向上流动，并且由于水体的连续性，造成导流筒中的水体源源不断地向下流动，向生化反应池底部的四周扩散补充，而导流筒内为曝气盲区，不会产生向上流动的水，从而形成在生化反应池四周即导流筒外周围曝气区的水体向上流动而导流筒中的水体向下流动的循环水流；同时导流筒内作为污水混合液的回流区和悬浮填料的回落区，保证了污水混合液在整个生化反应池中充分均匀混合和循环流动的良好水力状态，显著改善生化反应池内的水力流动特性，防止了悬浮填料在生化反应池池体四周的堆积；实现了以较少的曝气量，保证悬浮填料在生化反应池的污水混合液中均衡悬浮移动状态，达到了悬浮填料与混合液污水充分反复接触和冲刷，降低曝气流化能耗，提高去除污水中污染物的净化处理效果。

2、将位于生化反应池中心的导流筒的上部设置为出水区，并将出水筛网设置于导流筒的中心，出水区位于整个生化反应池的中心，一是避免了将出水孔设置于反应池周边，池内出水水流将大量悬浮填料带至出水孔造成堵塞的现象，二是达到了进入生化反应池的污水经过充分均匀的混合和净化处理后排出，使污水中污染物的去除净化处理效果得到有效保证。

3、将出水筛网设置于导流筒内，出水区位于污水混合液的回流区和悬浮填料的回落区中，进入出水筛网的出水以较小的流量向上流动进入出水管，经出水孔排出，而循环回流的污水混合液以较大的流量向下流动，并且出水筛网采用特殊的上大下小圆锥柱形外形结构，随大流量循环回流的污水混合液悬浮流动的悬浮填料，很难在出水筛网上附着停留，有效地避免了悬浮填料在出水筛网的堆积堵塞。

4、在导流筒的底部设置成锥形滑台结构，便于回落的悬浮填料分散至生化反应池的四周，不致造成悬浮填料在导流筒的底部产生堆积。

5、采用将整个生化反应池区分为导流筒外围的曝气区、导流筒内的混合液污水回流区和悬浮填料的回落区，以及将出水筛网设置于导流筒内，将出水区与混合液污水回流区和悬浮填料回落区结合为一体的设计，简化了在实际工程设计时，需要通过大量试验来优化反应器的构造和水力特性的复杂工作，大大减少了MBBR好氧生化反应器工程设计难度。

6、当实际工程中需要大型的MBBR好氧生化反应池时，可简便地采用多级的新型MBBR反应器的串联或并联方式实现，而且由于生化反应池池型的构造简单，相应地减少了工程施工的难度和工程费用。

本发明结构设计简单新颖，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明总体结构立剖面示意图；

图2是本发明中导流筒立面结构示意图；

图3是图2的俯视方向结构示意图；

图4是本发明中锥形滑台立面结构示意图；

图5是图4的俯视方向结构示意图；

图6是本发明中出水筛网立面结构示意图；

图7是图6的俯视方向结构示意图；

图8是本发明反应器多个串联在一起结构示意图；

图9是本发明反应器多个并联在一起结构示意图。

图中：1—进水孔，2—生化反应池，3—出水筛网，4—出水管，5—出水孔，6—进水管，7—曝气管，8—曝气头，9—导流筒，10—锥形滑台，11—悬浮填料，12—上端口，13—筒体，14—下端口，15—收缩段，16—出水栅支架，17—三角形筋板，18—锥形凸台，19—筛网出口，20—上端盖，21—筛板，22—圆锥柱形筛网。

具体实施方式

实施例1：

如图1—图7，本发明是一种移动床生物膜反应器，具有生化反应池2，在所述生化反应池任意两边侧壁的上部分别开设有进水孔1和出水孔5，进水孔和出水孔上分别连接有进水管6和出水管4，生化反应池内投放有悬浮填料11，生化反应池内底部中心位置设有锥形滑台10，锥形滑台正上方设置有导流筒9，导流筒内位于上部设置有出水筛网3，出水筛网的上端通过出水管与出水孔连通，导流筒底部连接设有出水栅支架16，在生化反应池底部位于导流筒四周还设有曝气管7。

本实施例中所述导流筒9包括有竖立垂直上下贯通的中空圆形筒体13，所述筒体上大下小，筒体下端设置成收缩段15，收缩段底部设有下端口14，筒体上部设有上端口12，所述上端口位于生化反应池水面以下预定深度。

本实施例中所述锥形滑台10包括有上端为圆锥面的锥形凸台18和布置在锥形凸台四周的若干三角形筋板17，每个三角形筋板的上端面倾斜角均与圆锥面的倾斜角保持一致。

本实施例中所述悬浮填料11为具有大的比表面积，亲水性好、易挂膜，比重等于水的比重，在曝气搅拌下的水中呈悬浮状态，可附着生长微生物形成生物膜的颗粒状或者短轮管状的载体。

本实施例中所述出水筛网3包括有上大下小中空的圆锥柱形筛网22，圆锥柱形筛网下端设有筛板21，圆锥柱形筛网上端设有上端盖20，上端盖上设有筛网出口19。

本实施例中所述出水筛网3是通过出水管和固定支架固定于导流筒内水面以下预定深度处。

本实施例中所述圆锥柱形筛网22网孔的直径小于悬浮填料11的直径。

本实施例中所述曝气管为穿孔曝气管或者是安装有曝气头8的管道，所述曝气管在导流筒四周呈菱形或者矩形或者由中心向四周辐射状分布。

本发明反应器工作过程如下：

待处理污水通过进水泵输送到生化反应池2的进水孔1，经进水管6进入生化反应池底部，在曝气区曝气头8的曝气气流翻滚搅动作用下，立即与生化反应池内的混合液混合，并与均匀分布在生化反应池内四周空间的悬浮填料11上的生物膜进行充分的混合与接触。

混合液在生化反应池的曝气管7的曝气作用下，形成水体从池底四周翻腾向上流动，由于导流筒9四周的水体向上流动，并且由于水体的连续性，造成导流筒中的水体源源不断地向下流动，向生化反应池底部的四周扩散补充，而导流筒内为曝气盲区，不会产生向上流动的水，从而形成在生化反应池四周，导流筒外周围曝气区的水体向上流动，而导流筒中的水体向下流动的循环水流。

当混有悬浮填料11的混合液水流在生化反应池中循环流动中进行充分的曝气和充氧，使混合液在良好的溶解氧条件下，悬浮填料上的生物膜菌群与污水中的有机物、氨氮等污染物进行接触氧化反应，从而使污水中大部分的有机物、氨氮等污染物得到降解去除。

经过生物接触氧化净化处理后，混合有悬浮填料的污水，在循环向下流经导流筒9时，部分循环水流通过中心的倒圆锥柱状的筛网22，经出水管4由出水孔5流出生化反应池2，进入污水处理装置的下一工艺单元；而悬浮填料则被圆锥柱形筛网22拦截，随向下循环水流回落至导流筒的底部，沿锥形滑台10分散滑向生化反应池曝气区的四周，在曝气水气流翻滚搅动下，悬浮向上漂向水面。

实施例2：

如图8所示，实施例2在实施例1的基础上，由2个或2个以上的生化反应池串联组成，可以处理含有高浓度污染物污水的移动床生物膜反应池组，或者是对较高浓度污染物的污水进行深度处理的移动床生物膜反应池组。

实施例3：

如图9所示，实施例3在实施例1或2的基础上，由2个或2个以上的生化反应池1并联组成，可以处理较大水量并含有高浓度污染物污水的移动床生物膜反应池组，组成较大规模的污水处理装置。

以上所描述的具体实施例，仅仅是对本发明作举例说明，本发明所属技术领域的技术人员，可以对所描述的具体实施例，做出适当变换的替代方式，但并不会偏离本发明的本质，因此均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种移动床生物膜反应器，具有生化反应池（2），其特征在于：在所述生化反应池任意两边侧壁的上部分别开设有进水孔（1）和出水孔（5），进水孔和出水孔上分别连接有进水管（6）和出水管（4），生化反应池内投放有悬浮填料（11），生化反应池内底部中心位置设有锥形滑台（10），锥形滑台正上方设置有导流筒（9），导流筒内位于上部设置有出水筛网（3），出水筛网的上端通过出水管（4）与出水孔（5）连通，导流筒底部连接设有出水栅支架（16），在生化反应池（2）底部位于导流筒四周还设有曝气管（7）。

2.根据权利要求1所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于：所述导流筒（9）包括有竖立垂直上下贯通的中空圆形筒体（13），所述筒体上大下小，筒体下端设置成收缩段（15），收缩段底部设有下端口（14），筒体上部设有上端口（12），所述上端口位于生化反应池水面以下预定深度。

3.根据权利要求1所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于：所述锥形滑台（10）包括有上端为圆锥面的锥形凸台（18）和布置在锥形凸台四周的若干三角形筋板（17），每个三角形筋板的上端面倾斜角均与圆锥面的倾斜角保持一致。

4.根据权利要求1所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于：所述悬浮填料（11）为具有大的比表面积，亲水性好、易挂膜，比重等于水的比重，在曝气搅拌下的水中呈悬浮状态，可附着生长微生物形成生物膜的颗粒状或者短轮管状的载体。

5.根据权利要求1所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于：所述出水筛网（3）包括有上大下小中空的圆锥柱形筛网（22），圆锥柱形筛网下端设有筛板（21），圆锥柱形筛网上端设有上端盖（20），上端盖上设有筛网出口（19）。

6.根据权利要求1所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于：所述出水筛网（3）是通过出水管（4）和固定支架固定于导流筒（9）内水面以下预定深度处。

7.根据权利要求5所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于：所述圆锥柱形筛网（22）网孔的直径小于悬浮填料（11）的直径。

8.根据权利要求1所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于：所述曝气管（7）为穿孔曝气管或者是安装有曝气头（8）的管道，所述曝气管在导流筒（9）四周呈菱形或者矩形或者由中心向四周辐射状分布。