CN109553186B - 一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器，属于环境工程和化学工程领域。本发明的螺旋床生物膜反应器包括罐体、导流筒、螺旋筛网、载体、载体通道、气体分布器、进气口、出气口、进水口、出水口和排泥口。本发明通过改进载体布置结构、改进螺旋通道的结构，提高污水生物处理过程的传氧速率、传氧效率和生物反应效率，有助于控制生物膜厚度，减少污水处理的能耗。

Description

一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器
技术领域
本发明涉及一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器，属于环境工程和化学工程领域。
背景技术
曝气是污水好氧生物处理工艺中必不可少同时也是最耗能的操作单元，占污水处理厂总能耗的50～80％，占用一些国家总电耗的1％。但在生物曝气反应器中，仅有2～10％的氧气被微生物有效摄取和利用。如何节能已成为现代污水生物处理的紧迫关切，提高传氧速率、传氧效率和微生物反应效率是解决这一问题的主要途径，需要从生物反应器、微生物种群、处理工艺和代谢反应机制等角度进行探究。生物膜法处理污水，主要是利用固定化的微生物群落形成生物膜，去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。生物膜反应器是利用生物膜高效处理污水的装备，在环境工程领域有着广泛应用。针对不同的污水特性和处理规模，研究者发展了多种好氧生物膜反应器，以提升污水处理效率和节省能耗。生物膜反应器的主要形式有固定生物膜活性污泥技术(IFAS)、移动床生物膜反应器(MBBR)、膜生物反应器(MBfR)、生物滤池(普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池)、生物转盘、生物接触氧化法、生物流化床和颗粒污泥工艺等已成功应用于污水处理过程。
生物接触氧化法是在生物膜法的基础上发展出来的。污水与生物膜接触并在微生物的作用下，使污水得到净化。采用曝气方法为微生物提供溶氧，并起搅拌与混合作用，同时在曝气池内投加载体，以供微生物附着生长，是介于活性污泥法与生物滤池法之间的生物处理法。生物接触氧化法存在的问题主要是池内载体间的生物膜有时会出现堵塞现象，还存在载体易老化、不易拆洗等问题。
移动床生物反应器是20世纪80年代末期出现的一种生物膜处理方法。吸收了传统的流化床和生物接触氧化法两者的优点，利用悬浮载体而成为一种比较高效的污水处理方法。悬浮载体由经过特殊处理的聚丙烯材料做成，载体密度介于0.95～1.00g/cm3之间，具有较大的比表面积(160～450m2/m3)，载体表面易于生物膜生长，而且其结构设计使载体在使用时不结团、不堵塞。但移动床生物膜反应器存在的问题主要是：反应器中的载体依靠曝气和水流的提升作用处于流化状态，但在实际操作中，经常出现由于整个池内气体分布不均匀而导致局部载体堆积和液体混合不充分。移动床生物反应器的深度一般为2-6米，每米深度的传氧效率虽然会高于活性污泥反应池，但仍比较低，约为1.0～2.5％/m。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器，兼顾宏观混合和微观混合过程，提高气液传氧的速率和效率，控制生物膜厚度，减少竖直方向水头损失和能量消耗。利用喷射空气为唯一动力源，带动液体做循环流动，减少气泡尺寸，提高体积传氧系数和氧气利用率，同时促进生物反应效率，防止剥落的生物膜阻塞流体通道。
本发明的第一个目的是提供一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器，包括罐体、导流筒、载体和载体通道；所述罐体的顶部设置排气口，底部设置排泥口，在罐体的侧壁上设置出水口和进水口；出水口位于进水口上方；所述导流筒位于罐体内部，与罐体同轴设置，导流筒的高度小于罐体高度；导流筒上方与进水口连通；所述载体通道位于罐体内部，沿导流筒外侧呈螺旋状布置，所述载体通道由上、下两层螺旋筛网构成，每层筛网的两侧边缘分别与罐体侧壁和导流筒外壁固定；所述载体通道内部填充载体；相邻的载体通道之间的通道形成空载通道。
在本发明的一种实施方式中，罐体的底部是锥形封底。
在本发明的一种实施方式中，罐体底部的锥角为90-150°。
在本发明的一种实施方式中，所述罐体设置载体进口和载体出口；所述载体进口设置于反应罐体外侧上部，与螺旋筛网的最高处水平相衔接，可以使载体填充入由上、下两层螺旋筛网组成的载体通道；所述载体出口位于反应罐体外侧的下部，与螺旋筛网的最低处沿水平方向衔接，用于卸出载体；所述载体进口和载体出口处分别设置直筛网，直筛网与载体通道的上、下两层螺旋筛网连接并固定。
在本发明的一种实施方式中，所述载体进口和载体出口分别引出至反应罐体外侧。
在本发明的一种实施方式中，载体进口和载体出口的形状为长方形，长方形的高等于载体侧通道的垂直高度；载体进口和载体出口在容器外侧采用方形的垂直吊盖带颈法兰人孔。
在本发明的一种实施方式中，所述载体由载体外壳和内芯载体组成，内芯载体设置在载体外壳的内部且不与载体外壳固定；载体外壳为网格状球体；内芯载体可以为表面有毛刷状突起的载体或内部有通孔的多边形载体；反应器运行时，内芯载体在水力作用下在球载体内做翻滚运动。
在本发明的一种实施方式中，载体外壳的网格孔径为18-25mm。
在本发明的一种实施方式中，内芯载体的结构为蜂窝状，或海绵状，或泡沫状，或表面为毛刷状，也可以是其它类似移动床生物膜反应器(MBBR)载体或其组合。
在本发明的一种实施方式中，载体外壳的直径在50～100mm之间，内芯载体的尺寸小于载体外壳的直径但大于载体外壳的孔径，使内芯载体不会从载体外壳中漏出。
在本发明的一种实施方式中，内芯载体的材料可以是塑料、海绵或尼龙纤维等。
在本发明的一种实施方式中，内芯载体的材料密度为1.00～1.20g/cm3，在水力作用下在载体外壳内做翻滚运动。
在本发明的一种实施方式中，所述螺旋筛网的螺距是相等的，所述螺旋筛网的数量是偶数个。
在本发明的一种实施方式中，相邻螺旋筛网的间距是相同的，也可以是不同的。所述相邻螺旋筛网的间距是螺旋筛网螺距的5％～50％。
在本发明的一种实施方式中，所述螺旋筛网沿竖直方向的最低处距离所述导流筒底部的间距与所述反应罐体的内径的比值为0.1～0.6；所述螺旋筛网的沿竖直方向的最高处距离所述导流筒顶部的间距与所述反应罐体内径的比值为0.1～0.5。
在本发明的一种实施方式中，所述导流筒的底部距离罐体底部封头上缘的距离与所述反罐体内径的比值为0～0.3。
在本发明的一种实施方式中，所述罐体内部空间气液混合区所在的罐体筒体部分高径比在2:1～6:1之间，所述气液分离区的罐体内径不小于所述气液混合区所在罐体的罐体内径，所述反应罐体的上升段横截面面积与所述下降段横截面面积的比值在1:0.3～1:1之间。
在本发明的一种实施方式中，所述螺旋筛网的螺旋面为正螺旋面，或向内倾斜螺旋面，或向外倾斜螺旋面。
在本发明的一种实施方式中，所述螺旋筛网的开孔率在60％～90％之间，所述螺旋筛网的筛孔小于载体的直径，使载体不从筛孔中漏出。
在本发明的一种实施方式中，所述螺旋筛网的孔径在10～50mm之间。
在本发明的一种实施方式中，螺旋筛网的材料为结实而耐腐蚀的材料，包括但不限于塑料、尼龙、复合非金属材料或轻质金属合金材料。
在本发明的一种实施方式中，导流筒下方设置气体分布器。
在本发明的一种实施方式中，所述气体分布器设置载体通道的正下方；所述气体分布器为环形管气体分布器，或沿圆周方向排列的若干喷嘴，或含有若干微孔膜的曝气管，或含有若干微孔的曝气器。所述环形管顶部沿环向均布开设有若干出气孔，出气孔向上且正对环隙形上升段。环形管底部设置有1-3个向下的排泥口，防止设备停止运行时污泥堵塞气体分布器。
在本发明的一种实施方式中，所述生物膜反应器为常压容器，或压力容器。
本发明的第二个目的是提供所述螺旋床生物膜反应器的应用。
在本发明的一种实施方式中，所述应用包括污水处理。
本发明还要求保护含有所述螺旋床生物膜反应器的设备，或连接有本发明所述螺旋床生物膜反应器的设备。
有益效果：本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明的螺旋床生物膜反应器中，一侧螺旋通道装载着载体，气泡穿过载体间隙而被破碎，能阻止气泡聚并，控制气泡尺寸在一定范围内(毫米级)，有效提高气-液两相的比表面积，又能保证气泡具有较高的上升速率和气-液流速差，有利于气液传质速率；另一侧空载的螺旋通道可减少液相循环时间和垂直压头损失，加速气液流动和强化混合。
(2)较高的反应容器高径比和螺旋通道有利于延长气-液-固接触时间。相比于无载体的气升式反应器，螺旋床生物膜反应器的传氧速率(OTR)能提高40-85％、传氧效率(OTE)提高35-75％。
(3)上升的气液流与内芯载体相互作用，使内芯载体一直处于微动状态，可控制生物膜厚度和防止载体通道被生物膜堵塞。与普通固定床生物膜反应器相比，本发明提供了畅通无阻的螺旋上升的空载通道，一方面减少了循环液流的水头损失，保证气液流循环速率，另一方面，较高的气液流速对相邻载体通道中的生物膜进行冲刷，进一步防止生物膜过厚而堵塞床层。
(4)本发明提供了可方便更换的生物膜载体装入口和卸出口，球形组合载体可通过载体装入口从反应器外侧进入反应器中由两层螺旋筛网组成的载体通道中，也可以方便地从载体卸出口取出。
(5)与移动床生物膜反应器相比，本发明对载体在反应罐体空间内进行了更合理布置，解决了移动床生物膜反应器中载体位置不易控制，易发生局部堆积的缺点。
附图说明
图1为本发明螺旋床生物膜反应器的结构示意图。
图2为本发明螺旋床生物膜反应器的剖视图。
图3为本发明螺旋床生物膜反应器内部(未包含反应罐体)的结构示意图。
图4为螺旋床生物膜反应器不同结构的比例关系示意图。
图5为本发明螺旋床生物膜反应器内所使用的载体的三维结构图；(a)内置毛刷状载体；(b)内置蜂窝状载体。
图6为本发明螺旋床生物膜反应器的另一种实施方式的结构示意图。
图7为不同反应器的体积传氧系数(kLa)、摄氧速率(OUR)和传氧效率(OTE)比较。
其中：1、罐体；2、载体通道；3,、空载通道；4、载体；11、排气口；12、进水口；13、出水口；14、导流筒；15、排泥口；16、气体分布器；17、载体进口；18、载体出口；19、气液分离区；21、直筛网；22、螺旋筛网；23、上边缘线；24、下边缘线；25、内边缘线；26、外边缘线；41、载体外壳；42、内芯载体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在生物反应过程中，当溶解氧浓度CL值恒定时，有OTR＝OUR成立，式中OTR为传氧速率(mg/L·h)，OUR为摄氧速率(mg/L·h)。
OUR的测定方法参考：论文Biotechnology Advances,2009,27:153–176.
kLa＝OTR/(CL *－CL)；
OTE＝(O2,in－O2,out)/O2,in；
式中，kLa为体积传氧系数(h-1)；CL *为饱和溶氧值(mg/L)；CL为实际溶氧值(mg/L)；OTE为传氧效率(％)；O2,in为进气中的氧浓度(％,v)；O2,out为出气中的氧浓度(％,v)。溶解氧浓度CL通过溶氧电极测量，进气、出气中的氧浓度通过尾气分析仪测量。
实施例1：螺旋床生物膜反应器
如图1～5所示，一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器，包括反应罐体1、导流筒14、空载通道3和载体通道2；罐体1内部空间包括气液混合区和位于气液混合区上方的气液分离区19；所述气液分离区19是指反应器内液面上方区域，包括泡沫所在的区域；所述气液混合区是液面以下的区域；罐体1的顶部设置排气口11，底部设置排泥口15，在罐体1的侧壁上设置出水口13和进水口12；进水口12位于靠近导流筒顶部的位置，出水口13位于进水口12上方；所述导流筒14与罐体1同轴设置，导流筒14的内侧空间和外侧空间分别构成圆柱形通道和环隙形通道，反应器运行过程中，反应液在导流筒14内侧的圆柱形通道形成下降段，在导流筒外侧的环隙通道形成上升段；导流筒14下方外侧设置有气体分布器16，导流筒14上方内侧与进水口12连通；所述载体通道2位于罐体1内部，沿导流筒14外侧呈螺旋状布置，上层和下层为螺旋筛网22，内部填充载体4，所述螺旋筛网22分别与导流筒14外壁和罐体1侧壁固定；相邻的载体通道2之间的通道形成空载通道3；所述空载通道3的上下端为开放口，允许气液流和悬浮细胞自由流动。罐体1还设置载体进口17和载体出口18；所述载体进口17设置于反应罐体1外侧上部，与螺旋筛网22的水平最高处相衔接，可以使载体4填充入由上下两层螺旋筛网22组成的载体通道2；所述载体出口18位于反应罐体1外侧的下部，与螺旋筛网22的水平位置的最低处相衔接，用于卸出载体。
所述载体通道2的上、下端分别连通至载体进口17和载体出口18；所述载体进口17和载体出口18处分别设置直筛网21，直筛网21与载体通道2的上下两层螺旋筛网22连接并固定；可选地，载体进口17和载体出口18分别引出至反应罐体外侧。
可选地，载体进口17和载体出口18的形状为长方形。载体进口17和载体出口18在容器外侧采用方形的垂直吊盖带颈法兰人孔。
可选地，所述载体4由载体外壳41和内芯载体42组成，内芯载体42设置在载体外壳41的内部且不与载体外壳41固定；载体外壳为网格状球体，内芯载体42可以为表面有毛刷状突起的载体外壳或内部有通孔的多边形载体；反应器运行时，内芯载体42在水力作用下在载体外壳41内做翻滚运动。
进一步地，内芯载体42的结构为蜂窝状，或海绵状，或泡沫状，或表面为毛刷状，也可以是其它类似移动床生物膜反应器(MBBR)载体或其组合。载体4的直径在50～100mm之间，内芯载体42的尺寸小于载体外壳41的直径但大于载体外壳41的孔径，使内芯载体不会从载体外壳中漏出。所述内芯载体的材料可以是塑料、海绵或尼龙纤维等。所述内芯载体的材料密度为1.00～1.20g/cm3，在水力作用下在载体外壳内做翻滚运动。
可选地，反应罐体1的底部是锥形封底，方便污泥排出。
进一步地，反应罐体1底部的夹角为120°。
可选地，反应罐体内的螺旋筛网22的螺距是相等的，所述螺旋筛网的数量是偶数个。
可选地，相邻螺旋筛网22的间距(B或C)是相同的，也可以是不同的，所述相邻螺旋筛网的间距是螺旋筛网22螺距P的5％～50％。所述螺旋筛网22的下边缘线24(沿竖直方向的最低处)至所述导流筒14底部的间距h1与所述反应罐体1的内径D的比值为0.1～0.6，所述螺旋筛网22的上边缘线23(沿竖直方向的最高处)至所述导流筒14顶部的间距h2与所述反应罐体1内径D的比值为0.1～0.5，所述导流筒14的底部至所述反应罐体1的底部封头上缘的距离h3与所述反应罐体1内径D的比值在0～0.3之间。
可选地，所述反应罐体1内部空间气液混合区所在的罐体筒体部分的高径比(H:D)在2:1～6:1之间，所述气液分离区的罐体内径不小于所述气液混合区所在罐体的罐体内径，所述反应罐体的上升段横截面面积与所述下降段横截面面积的比值在1:0.3～1:1之间。
可选地，从载体进口17放入载体4；载体出口18打开后，载体4能从载体出口18卸出；所述螺旋筛网22的螺旋面可以是正螺旋面，也可以是向内倾斜螺旋面，也可以是向外倾斜螺旋面；所述向内倾斜螺旋面是指螺旋面的外边缘线26高于内边缘线25，反之称为向外倾斜螺旋面。
可选地，所述螺旋筛网22的开孔率在60％～90％之间，所述螺旋筛网22的筛孔小于载体4的直径，使载体4不从筛孔中漏出。更具体地，螺旋筛网22的孔径在10～50mm之间。螺旋筛网的材料为结实而耐腐蚀的材料，包括但不限于塑料、尼龙或不锈钢。
可选地，所述导流筒14与罐体1的进水口12连通。
可选地，所述气体分布器16设置在环隙形上升段下方；所述气体分布器16为环形管气体分布器，或沿圆周方向排列的若干喷嘴，或含有若干微孔膜的曝气管，或含有若干微孔的曝气器。所述环形管顶部沿环向均布开设有若干出气孔，出气孔向上且正对环隙形上升段。环形管底部设置有1-3个向下的排泥口，防止设备停止运行时污泥堵塞气体分布器。
在本实施例中，载体通道2的数量为2个，形成载体通道2所需的螺旋筛网22的数量为4块。载体通道2的垂直高度B与反应罐体1的内径D的比值为0.5。空载通道3的垂直高度C与反应罐体1的内径D的比值为0.5。螺旋筛网22的螺距P与反应罐体1的内径D的比值为2。
在本实施例中，螺旋筛网22的下边缘线24至导流筒14的底部的间距h1与反应罐体1的内径D的比值为0.6。螺旋筛网22的上边缘线23至导流筒14顶部的间距h2与反应罐体10的内径D的比值为0.2。导流筒14的底部至反应罐体1的底部封头的距离h3与反应罐体1的内径D的比值为0.1。
在本实施例中，螺旋筛网22所在的螺旋面是正螺旋面，螺旋筛网22的孔径为10mm。
在本实施例中，螺旋筛网22的开孔率为82.6％.
在本实施例中，反应罐体1的气液混合区对应部分的反应罐体的高径比为4:1；气液分离区19对应的罐体内径与气液混合区对应的反应罐体的内径之比为1.2:1，通过设置内径相对较大的气液混合区，便于反应器运行过程中气泡的破裂逸出。
在本实施例中，环隙形上升段的横截面的面积与圆柱形下降段的横截面的面积的比值为3:1，即导流筒14的内径d与反应罐体1的内径D之间的比值为1:2。
本实施例的生物膜反应器为常压容器，一般在常压条件下操作。用于特殊化学反应时可设计为压力容器，在许可压力条件下操作；当反应器设计为压力容器时，载体进口17和载体出口18的形状为圆形。
本发明的工作原理为：反应器开始运行前，将载体4填满载体通道2，以便反应器开始运行时挂膜。反应器运行时，反应液以一定流速从进水口12流入，同时以相同流速从出水口13流出，从而使反应器内的反应液体积维持恒定。所述导流筒14将气液混合区分隔为圆柱形下降段和环隙形上升段；导流筒14与罐体1之间的区域为环隙形上升段，供气泡、污水和悬浮活性污泥自下向上运动；导流筒14内部的区域为下降段，供污水和悬浮活性污泥自上向下运动。在处理污水过程中，气体分布器16向环隙形上升段内通入空气，所述载体通道2在上升段形成由载体4间隔填充的螺旋床，反应体系中的微生物在螺旋筛网22和载体4表面粘附、生长，形成生物膜。部分上升的气、液流穿过载体通道2时，气泡与载体4碰撞而破碎，形成小气泡；另一部分气、液流沿空载通道3螺旋上升。大部分气泡在气液分离区19逸出液面，少量小气泡随着液流进入到下降段(导流筒14内)，构成循环流动。载体4内部的内芯载体42随着气液流发生微移动或振动，控制着生物膜的厚度。
实施例2：200L螺旋床生物膜反应器
如图4～6所示，一种使用载体填充的螺旋床生物膜反应器，基本结构类同于实施例1，区别在于，气液分离区19对应部分的反应罐体的内径与气液混合区对应的反应罐体的内径相同。
反应罐体1的内径为370mm，筒体高度为2260mm，下部封头为椭圆形钢制封头，上部敞口。导流筒14的外径为160mm，高度为1500mm，厚度为5mm，导流筒14底部距反应罐体的筒体下缘为80mm，通过3条支腿支撑于反应罐体底部，与反应罐体10同轴安装。污水通过进水口12直接通入至导流筒14内上部；出水口13距离反应罐体1的筒体上缘距离为350mm。反应罐体底部设置有排泥口15，直径为50mm。
载体通道2的数量为1条，螺旋筛网22的数量为2块。每条载体通道1在竖直方向上的高度(图4所示的B)为200mm。每条空载通道3在竖直方向上的高度(图4所示的C)为200mm。螺旋筛网22的螺距P为800mm。
载体通道2的上、下端开口在反应罐体内由两片直筛网21拦截，载体4填满载体通道2。
螺旋筛网22的下边缘线24距离导流筒14底部的间距(图4所示的h1)为250mm。螺旋筛网22的上边缘线23距离导流筒的顶部的间距h2为75mm。
螺旋筛网22的材料为聚乙烯塑料平网。螺旋筛网22在环隙形上升段构成正螺旋面，筛孔尺寸为8mm×8mm，丝径为1.5mm。螺旋筛网22的开孔率为66％。筛网的空间架构采用若干根
Figure BDA0001961519860000081
不锈钢棒水平贯穿导流筒而固定。
载体4的直径为50mm，外围的载体外壳41上的网格孔径约为20mm，内芯载体42为蜂窝状MBBR填料。
气体分布器16采用环形管，环形区域中，一端连接压缩空气，另一端封闭。环形管沿环向均布开设若干向下喷的出气孔，采用向下喷出的出气孔可防止污泥堵塞气孔，便于设备的清理维护。环形管主通气管直径14mm，圆环直径为300mm，上面均布20个孔径1.5mm的气孔。环形管末端采用活动螺母密封，反应器停止运行时可手动卸去螺母，清理环形管中的泥渣。
本实施例的生物膜反应器为常压容器，一般在常压条件下操作。反应器运行时，反应液以一定速度从进水口12流入，同时以相同速度从出水口13流出，从而使反应器内的反应液体积维持恒定。
实施例3：螺旋床生物膜反应器的好氧曝气效果
以实施例2所述的螺旋床生物膜反应器为实施装置，进行污水的好氧生物处理性能测试，并与活性污泥法进行比较。
接种污泥来源于江苏某市政污水处理厂的二级沉淀池，初始接种的污泥在反应器中的浓度为5800mg/L混合液悬浮固体(MLSS)。进料液为人工合成污水，组成为：葡萄糖(500mg/L)，NH4Cl(270mg/L)，KH2PO4(44mg/L)，MgSO4·5H2O(20mg/L)，CaCl2(10mg/L)，FeSO4(2.5mg/L)，CuSO4·5H2O(0.39mg/L)，MnCl2·4H2O(0.28mg/L)，自来水配制，pH 6.8～7.0。
以气升式反应器为对照，气升式反应器内没有螺旋筛网和载体，其反应容器的尺寸与本实例中的螺旋床生物膜反应器相同。按照相同的处理方式，分别通气24h后，分别向气升式反应器和本发明的螺旋床生物膜反应器内加入人工合成污水。在第6天时螺旋床生物膜反应器的载体表面上形成明显的生物膜，从反应器中排出过量的悬浮污泥。随后，污水入料流速为8L/h，空气流量初始设定值为8.0L/min，连续运行30d。
图7是上述两种不同反应器运行稳定后体积传氧系数(kLa)、摄氧速率(OUR)和传氧效率(OTE)的平均数据比较。可以看出，螺旋床生物膜反应器的体积传氧系数kLa和摄氧速率OUR比气升式反应器提高83％和66％，传氧效率OTE比气升式反应器提高了65％。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (15)

1.一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器，其特征在于，包括罐体、导流筒、载体和载体通道；所述罐体的顶部设置排气口，底部设置排泥口，在罐体的侧壁上设置出水口和进水口；所述导流筒位于罐体内部，与罐体同轴设置，导流筒的高度小于罐体高度；导流筒内侧上部与进水口连通；所述载体通道位于罐体内部，沿导流筒外侧呈螺旋状布置，所述载体通道由上、下两层螺旋筛网构成，每层筛网的两侧边缘分别与罐体侧壁和导流筒外壁固定；所述载体通道内部填充载体；相邻的载体通道之间的区域形成螺旋状空载通道。
2.根据权利要求1所述的螺旋床生物膜反应器，其特征在于，所述罐体设置载体进口和载体出口；所述载体进口设置于罐体外侧上部，与螺旋筛网的最高处水平相衔接；所述载体出口位于罐体外侧的下部，与螺旋筛网的最低处沿水平方向衔接；所述载体进口和载体出口处分别设置直筛网，直筛网与载体通道的上下两层螺旋筛网连接并固定。
3.根据权利要求1或2所述的螺旋床生物膜反应器，其特征在于，载体由载体外壳和内芯载体组成；内芯载体被限制在载体外壳的内部且不与载体外壳固定。
4.根据权利要求3所述的螺旋床生物膜反应器，其特征在于，所述载体外壳为网格状球体；所述内芯载体的结构为蜂窝状，或海绵状，或泡沫状，或表面为毛刷状，或为移动床生物膜反应器载体中的任一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1~2,4任一所述的螺旋床生物膜反应器，其特征在于，所述螺旋筛网沿竖直方向的最低处至所述导流筒底部的间距与所述罐体的内径的比值为0.1~0.6；所述螺旋筛网的沿竖直方向的最高处至所述导流筒顶部的间距与所述罐体内径的比值为0.1~0.5。
6.根据权利要求3所述的螺旋床生物膜反应器，其特征在于，所述螺旋筛网沿竖直方向的最低处至所述导流筒底部的间距与所述罐体的内径的比值为0.1~0.6；所述螺旋筛网的沿竖直方向的最高处至所述导流筒顶部的间距与所述罐体内径的比值为0.1~0.5。
7.根据权利要求5所述的螺旋床生物膜反应器，其特征在于，所述螺旋筛网为正螺旋面或者是向内倾斜螺旋面；或者是向外倾斜螺旋面。
8.根据权利要求6所述的螺旋床生物膜反应器，其特征在于，所述螺旋筛网为正螺旋面或者是向内倾斜螺旋面；或者是向外倾斜螺旋面。
9.根据权利要求1~2,4,6~8任一所述的螺旋床生物膜反应器，其特征在于，导流筒下方设置气体分布器；所述气体分布器为环形管气体分布器，或沿圆周方向排列的若干喷嘴，或含有若干微孔膜的曝气管，或含有若干微孔的曝气器。
10.根据权利要求3所述的螺旋床生物膜反应器，其特征在于，导流筒下方设置气体分布器；所述气体分布器为环形管气体分布器，或沿圆周方向排列的若干喷嘴，或含有若干微孔膜的曝气管，或含有若干微孔的曝气器。
11.根据权利要求5所述的螺旋床生物膜反应器，其特征在于，导流筒下方设置气体分布器；所述气体分布器为环形管气体分布器，或沿圆周方向排列的若干喷嘴，或含有若干微孔膜的曝气管，或含有若干微孔的曝气器。
12.权利要求1~11 任一所述的螺旋床生物膜反应器在生物、环境领域的应用。
13.一种污水处理方法，其特征在于，向权利要求1~11任一所述的螺旋床生物膜反应器中接种污泥，再通入污水，运行至少30天。
14.含有权利要求1~11任一所述螺旋床生物膜反应器的设备。
15.连接有权利要求1~11任一所述螺旋床生物膜反应器的设备。
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