CN111170470B - 一种复合菌种生物流动床膜反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合菌种生物流动床膜反应器，包括多个反应池、生物膜载体和曝气机构，所述生物膜载体上有复合菌种，所述复合菌种包括复合除油菌、复合聚磷菌、复合脱氮菌、复合脱硫菌。优选地，所述复合除油菌包括芽孢杆菌、酵母菌属、微球菌属，所述复合聚磷菌包括气单胞菌属，假单胞菌属，不动杆菌属，所述复合脱氮菌包括亚硝化单胞菌属，硝化杆菌属，所述复合脱硫菌包括硫杆菌属，假单胞菌属，不动杆菌属。采用上述方案，对水中的石油、汽油类碳氢化合物、含磷物、氨氮和亚硝酸盐、硫化物有很好的去除效果，促进污水系统硝化菌群、聚磷菌群、脱硫菌群的快速建立，提高出水水质。

Description

一种复合菌种生物流动床膜反应器

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种复合菌种生物流动床膜反应器。

背景技术

目前污水处理的方法主要有活性污泥法和生物膜法两大类:活性污泥法从20世纪初英国开创以来，经过几十年的发展革新已经拥有多种运行方式，同时由于其极好的污水处理效果而逐渐成为大家认可的比较成熟的工艺；生物膜法是利用附着在填料上的生物对水体进行净化的一种工艺，近年来也得到迅速的发展和提高。生物膜法弥补了活性污泥法的很多不足，如它的稳定性好、承受有机负荷和水力负荷冲击的能力强、无污泥膨胀、无回流，对有机物的去除率高，反应器的体积小、污水处理厂占地面积小等优点。但是生物膜法也有其特有的缺陷，如生物滤池中的滤料易堵塞、需周期性反冲洗、同时固定填料以及填料下曝气设备的更换较困难、生物流化床反应器中的载体颗粒只有在流化状态下才能发挥作用、工艺的稳定性较差等。介于以上两种工艺的缺点和不足，流动床生物膜反应器(moving-bed-biofilm-reactor，简称MBBR)应运而生。MBBR法在80年代末就有所介绍并很快在欧洲得到应用，它吸取了传统的活性污泥法和生物接触氧化法两者的优点而成为一种新型、高效的复合工艺处理方法。其核心部分就是以比重接近水的悬浮填料直接投加到曝气池中作为微生物的活性载体，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用而处于流化状态，当微生物附着在载体上，漂浮的载体在反应器内随着混合液的回旋翻转作用而自由移动，从而达到污水处理的目的。

在过去十几年的研究中，MBBR法已经作为一种成熟的工艺广泛应用于造纸废水、食品工业废水、屠宰废水、炼油废水等工业废水中，同时也可以处理城市生活污水以及城市废水与工业废水的混合污水。现多采用复合菌种对混合污水进行处理，所述复合菌种包括聚磷、脱氮、脱硫等菌属，包括厌氧菌、兼性厌氧菌、兼性好氧菌、好氧菌等，因此对流动床生物膜反应器内的氧气含量分布要求高。现在常用好氧池的曝气装置多为设置在底部的多条进气管，通过进气管上的孔通入氧气，单独设立厌氧池，驱动污水在厌氧池、好氧池之间交替流动。另外，生物膜载体多利用栅栏将其隔离在反应池池底，不便打捞以进行检查、养护与更换。

因此，本领域亟需一种复合菌种生物流动床膜反应器。

有鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合菌种生物流动床膜反应器，以解决上述至少一个技术问题。

具体的，本发明提供了一种复合菌种生物流动床膜反应器，包括多个反应池、生物膜载体和曝气机构，所述生物膜载体上有复合菌种，所述复合菌种包括复合除油菌、复合聚磷菌、复合脱氮菌、复合脱硫菌。优选地，所述复合除油菌包括芽孢杆菌、酵母菌属、微球菌属，所述复合聚磷菌包括气单胞菌属，假单胞菌属，不动杆菌属，所述复合脱氮菌包括亚硝化单胞菌属，硝化杆菌属，所述复合脱硫菌包括硫杆菌属，假单胞菌属，不动杆菌属。

采用上述方案，对水中的石油、汽油类碳氢化合物、含磷物、氨氮和亚硝酸盐、硫化物有很好的去除效果，促进污水系统硝化菌群、聚磷菌群、脱硫菌群的快速建立，提高出水水质。

进一步，所述曝气机构位于多个反应池之间，所述曝气机构包括移动装置和曝气装置，所述移动装置包括垂直伸缩组件、水平伸缩组件、旋转组件，所述旋转组件分别连接垂直伸缩组件和水平伸缩组件，所述水平伸缩组件与曝气装置连接，所述曝气装置内部有空腔，底部设置有曝气孔，所述空腔与曝气孔连通，所述曝气装置的顶端设置有三通阀，所述三通阀的另外两端分别与水泵和气源连通。所述气源可以为空气源或氧气源，所述垂直伸缩组件、水平伸缩组件可以为电机带动也可以液压驱动多级液压缸形成伸缩机构，所述旋转组件可以为电机与齿轮系统、液压转向系统、手工操作杆系统的一种或几种。

采用上述方案，所述移动装置能带动曝气装置相对反应池移动，控制曝气装置在反应池内的位置，控制曝气位置，用以调节反应池不同位置含氧度，不仅限于池底含氧度高，还可以在反应池上部富氧，便于光合且好氧的细菌生存，所述反应池内局部富氧，便于好氧菌、兼氧菌、厌氧菌同时生存，还可转移到不同反应池内工作，提高装置利用率，可随时与反应池分离，便于检修，所述曝气装置还与水泵连接，还能起到抽水作用，还可以抽池底细沙，所述曝气孔阻止所述生物膜反应器通过，通过切换三通阀，所述气源还具有反吹曝气孔的作用，防止阻塞，所述曝气装置集曝气抽吸于一体，提高紧凑性，节省空间。

进一步，所述移动装置还包括滚轮，所述滚轮设置在所述垂直伸缩组件的底部。

采用上述方案，便于所述曝气机构的移动，在不同反应池内工作，提高器械利用率。

进一步，所述曝气装置包括第一电机、空心转轴和曝气叶轮，所述第一电机为正反转电机，所述第一电机与空心转轴传动连接，所述空心转轴顶端通过轴承与三通阀连接，所述曝气叶轮内有空腔，所述空腔与空心转轴的空心连通，所述曝气叶轮包括侧体与兜体，所述侧体的侧端与空心转轴连接，所述侧体的底端与兜体连接，所述兜体上设置有曝气孔。所述第一电机与空心转轴传动连接可以通过齿轮连接，是本领域技术人员能够容易确认的。

采用上述方案，所述第一电机带动空心转轴旋转，带动曝气叶轮转动，所述曝气孔流出的空气或氧气在旋转状态下加速提高含氧量，提供更好的好氧环境，所述兜体用于分布曝气孔，加大曝气面积，还用于装载生物膜载体，将兜体内的生物膜载体带出反应池，便于生物膜载体与反应池分离，所述侧体主要起搅拌作用，还起到拦截作用，所述侧体与兜体连接，将拦截的载体存储到兜体内。所述第一电机向一方向旋转时，所述曝气装置主要起搅拌和曝气作用，所述第一电机向另一方向旋转时，所述曝气装置主要起拦截打捞作用，打捞生物膜载体便于对生物膜生长程度的检测、便于与反应池分离，更换反应池，或提供更好的养护环境，还便于更换生物膜载体，还可以与水泵相配合，加快打捞生物膜载体，节省人工打捞成本，所述曝气装置集曝气、抽吸、打捞于一体提高紧凑性，节省空间。实际工作中，可通过控制转速与转动时间，及反应池大小、形状控制水流局部涌动，在反应池内远离曝气机构的位置控制污水低含氧量，形成厌氧区，使污水与生物膜反应器在好氧区与厌氧区缓慢交替流动。

进一步，所述兜体的上下侧均设置有曝气孔。

更优选地，所述兜体两侧的曝气孔对称设置。

采用上述方案，起到曝气功能时，增加曝气孔的分布，使用打捞功能时，便于水流穿过，截留生物膜载体，防止兜体内的生物膜载体被冲走。

进一步，所述侧体分为第一基体和第二基体，所述第一基体侧面分别连接所述空心转轴与所述第二基体，所述第二基体底部连接所述兜体。

采用上述方案，所述第一基体与第二基体围挡所述兜体至少二分之一的侧面，以便拦截所述生物膜载体。

进一步，所述第二基体呈弧形。

采用上述方案，曝气时减少旋转阻力，打捞时增大拦截面积。

进一步，所述第二基体两侧均设置有曝气孔。更优选地，所述第二基体两侧的曝气孔对称设置。所述第二基体的两侧为空腔的两侧壳体。

采用上述方案，所述第二基体在曝气时减少阻力，在拦截时过滤污水，截留生物膜载体。

进一步，所述第一基体靠近兜体的一侧设置有曝气孔，另外一侧不设置有曝气孔。所述第一基体的两侧为空腔的两侧壳体。

采用上述方案，所述第一基体靠近兜体一侧的曝气孔便于打捞时，水流进入空腔从第二基体的曝气孔流出，减少阻力，所述另一侧不设置曝气孔，可提高搅拌作用，增大水流流动速度，提高局部含氧量。

进一步，所述第一基体在与第二基体连接处设置有延长段。

采用上述方案，所述延长段增大搅拌作用，减少第二基体导致的阻力。

进一步，所述第一基体远离兜体的一侧为内凹型。

采用上述方案，增大搅拌作用，增大水流流动速度，提高局部含氧量。

进一步，所述曝气叶轮至少为两个，且圆周均匀设置。

优选地，所述曝气叶轮为三个。

采用上述方案，便于截留所述生物膜载体，并减少搅拌阻力。

进一步，所述复合菌种生物流动床膜反应器还包括控制系统，所述控制系统包括控制器和控制面板，所述控制系统与所述曝气机构电性连接，控制所述用电设备，所述控制面板用于人机交互。

采用上述方案，所述复合菌种生物流动床膜反应器能进行自动化控制，提高效率。

进一步，所述反应池内设置有导流板，所述导流板截面呈弧形。

采用上述方案，所述曝气机构置于弧形内凹一侧，在曝气叶轮旋转时，在这一侧产生局部旋转流动，减少厌氧区域的流动。

优选地，所述反应池截面呈椭圆形或蛋形。

采用上述方案，所述导流板内凹一侧便于形成类似圆形的区域，便于好氧区污水局部旋转流动，降低厌氧区的污水流动，形成不同的含氧量。

本发明具有以下有益效果：

1、所述移动装置能带动曝气装置相对反应池移动，控制曝气装置在反应池内的深度，控制曝气位置，用以调节反应池不同位置含氧度，不仅限于池底含氧度高，还可以在反应池上部富氧，便于光合且好氧的细菌生存，所述反应池内局部富氧，便于好氧菌、兼氧菌、厌氧菌同时生存；

2、所述曝气装置还可转移到不同反应池内工作，提高装置利用率，可随时与反应池分离，便于检修；

3、所述曝气装置还与水泵连接，还能起到抽水作用，还可以抽池底细沙，所述曝气孔阻止所述生物膜反应器通过，通过切换三通阀，所述气源还具有反吹曝气孔的作用，防止阻塞，所述曝气装置集曝气抽吸于一体，提高紧凑性，节省空间；

4、所述第一电机带动空心转轴旋转，带动曝气叶轮转动，所述曝气孔流出的空气或氧气在旋转状态下加速提高含氧量，提供更好的局部好氧环境，所述兜体用于分布曝气孔，加大曝气面积，还用于装载生物膜载体，所述侧体主要起搅拌作用，还起到拦截作用，所述侧体与兜体连接，将拦截的载体存储到兜体内；

5、所述曝气叶轮的设置，在曝气状态与打捞状态均能减少阻力，提高效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明复合菌种生物流动床膜反应器一种实施方式的俯视图；

图2为本发明复合菌种生物流动床膜反应器一种实施方式的立体图；

图3为图2范围A局部放大图；

附图标记说明

通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。

1、移动装置；11、垂直伸缩组件；12、水平伸缩组件；13、旋转组件；2、曝气装置；21、第一电机；22、空心转轴；23、曝气叶轮；231、侧体；2311、第一基体；2312、第二基体；2313、延长段；232、兜体；2321、曝气孔；3、反应池；31、导流板。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

参考图1-图3，本发明提供了一种复合菌种生物流动床膜反应器，包括多个反应池3、生物膜载体和曝气机构，所述生物膜载体上有复合菌种，所述复合菌种包括复合除油菌、复合聚磷菌、复合脱氮菌、复合脱硫菌。优选地，所述复合除油菌包括芽孢杆菌、酵母菌属、微球菌属，所述复合聚磷菌包括气单胞菌属，假单胞菌属，不动杆菌属，所述复合脱氮菌包括亚硝化单胞菌属，硝化杆菌属，所述复合脱硫菌包括硫杆菌属，假单胞菌属，不动杆菌属。

采用上述方案，对水中的石油、汽油类碳氢化合物、含磷物、氨氮和亚硝酸盐、硫化物有很好的去除效果，促进污水系统硝化菌群、聚磷菌群、脱硫菌群的快速建立，提高出水水质。

在本发明的一个优选实施方式中，所述曝气机构位于多个反应池3之间，所述曝气机构包括移动装置1和曝气装置2，所述移动装置1包括垂直伸缩组件11、水平伸缩组件12、旋转组件13，所述旋转组件13分别连接垂直伸缩组件11和水平伸缩组件12，所述水平伸缩组件12与曝气装置2连接，所述曝气装置2内部有空腔，底部设置有曝气孔2321，所述空腔与曝气孔2321连通，所述曝气装置2的顶端设置有三通阀，所述三通阀的另外两端分别与水泵和气源连通。所述气源可以为空气源或氧气源，所述垂直伸缩组件11、水平伸缩组件12可以为电机带动也可以液压驱动多级液压缸形成伸缩机构，所述旋转组件13可以为电机与齿轮系统、液压转向系统、手工操作杆系统的一种或几种。

采用上述方案，所述移动装置1能带动曝气装置2相对反应池3移动，控制曝气装置2在反应池3内的位置，控制曝气位置，用以调节反应池3不同位置含氧度，不仅限于池底含氧度高，还可以在反应池3上部富氧，便于光合且好氧的细菌生存，所述反应池3内局部富氧，便于好氧菌、兼氧菌、厌氧菌同时生存，所述曝气装置2还可转移到不同反应池3内工作，提高装置利用率，可随时与反应池3分离，便于检修，所述曝气装置2还与水泵连接，还能起到抽水作用，还可以抽池底细沙，所述曝气孔2321阻止所述生物膜反应器通过，通过切换三通阀，所述气源还具有反吹曝气孔2321的作用，防止阻塞，所述曝气装置2集曝气抽吸于一体，提高紧凑性，节省空间。

在本发明的一个优选实施方式中，所述移动装置1还包括滚轮，所述滚轮设置在所述垂直伸缩组件11的底部。

采用上述方案，便于所述曝气机构的移动，在不同反应池3内工作，提高器械利用率。

在本发明的一个优选实施方式中，所述曝气装置2包括第一电机21、空心转轴22和曝气叶轮23，所述第一电机21为正反转电机，所述第一电机21与空心转轴22传动连接，所述空心转轴22顶端通过轴承与三通阀连接，所述曝气叶轮23内有空腔，所述空腔与空心转轴22的空心连通，所述曝气叶轮23包括侧体231与兜体232，所述侧体231的侧端与空心转轴22连接，所述侧体231的底端与兜体232连接，所述兜体232上设置有曝气孔2321。所述第一电机21与空心转轴22传动连接可以通过齿轮连接，是本领域技术人员能够容易确认的。

采用上述方案，所述第一电机21带动空心转轴22旋转，带动曝气叶轮23转动，所述曝气孔2321流出的空气或氧气在旋转状态下加速提高含氧量，提供更好的好氧环境，所述兜体232用于分布曝气孔2321，加大曝气面积，还用于装载生物膜载体，将兜体232内的生物膜载体带出反应池3，便于生物膜载体与反应池3分离，所述侧体231主要起搅拌作用，还起到拦截作用，所述侧体231与兜体232连接，将拦截的载体存储到兜体232内。所述第一电机21向一方向旋转时，所述曝气装置2主要起搅拌和曝气作用，所述第一电机21向另一方向旋转时，所述曝气装置2主要起拦截打捞作用，打捞生物膜载体便于对生物膜生长程度的检测、便于与反应池3分离，更换反应池3，或提供更好的养护环境，还便于更换生物膜载体，还可以与水泵相配合，加快打捞生物膜载体，节省人工打捞成本，所述曝气装置2集曝气、抽吸、打捞于一体提高紧凑性，节省空间。实际工作中，可通过控制转速与转动时间，及反应池3大小、形状控制水流局部涌动，在反应池3内远离曝气机构的位置控制污水低含氧量，形成厌氧区，使污水与生物膜反应器在好氧区与厌氧区缓慢交替流动。

在本发明的一个优选实施方式中，所述兜体232的上下侧均设置有曝气孔2321。

在本发明的一个优选实施方式中，所述兜体232两侧的曝气孔2321对称设置。

采用上述方案，起到曝气功能时，增加曝气孔2321的分布，使用打捞功能时，便于水流穿过，截留生物膜载体，防止兜体232内的生物膜载体被冲走。

在本发明的一个优选实施方式中，所述侧体231分为第一基体2311和第二基体2312，所述第一基体2311侧面分别连接所述空心转轴22与所述第二基体2312，所述第二基体2312底部连接所述兜体232。

采用上述方案，所述第一基体2311与第二基体2312围挡所述兜体232至少二分之一的侧面，以便拦截所述生物膜载体。

在本发明的一个优选实施方式中，所述第二基体2312呈弧形。

采用上述方案，曝气时减少旋转阻力，打捞时增大拦截面积。

在本发明的一个优选实施方式中，所述第二基体2312两侧均设置有曝气孔2321。在本发明的一个优选实施方式中，所述第二基体2312两侧的曝气孔2321对称设置。所述第二基体2312的两侧为空腔的两侧壳体。

采用上述方案，所述第二基体2312在曝气时减少阻力，在拦截时过滤污水，截留生物膜载体。

在本发明的一个优选实施方式中，所述第一基体2311靠近兜体232的一侧设置有曝气孔2321，另外一侧不设置有曝气孔2321。所述第一基体2311的两侧为空腔的两侧壳体。

采用上述方案，所述第一基体2311靠近兜体232一侧的曝气孔2321便于打捞时，水流进入空腔从第二基体2312的曝气孔2321流出，减少阻力，所述另一侧不设置曝气孔2321，可提高搅拌作用，增大水流流动速度，提高局部含氧量。

在本发明的一个优选实施方式中，所述第一基体2311在与第二基体2312连接处设置有延长段2313。

采用上述方案，所述延长段2313增大搅拌作用，减少第二基体2312导致的阻力。

在本发明的一个优选实施方式中，所述第一基体2311远离兜体232的一侧为内凹型。

采用上述方案，增大搅拌作用，增大水流流动速度，提高局部含氧量。

在本发明的一个优选实施方式中，所述曝气叶轮23至少为两个，且圆周均匀设置。

在本发明的一个优选实施方式中，所述曝气叶轮23为三个。

采用上述方案，便于截留所述生物膜载体，并减少搅拌阻力。

在本发明的一个优选实施方式中，所述复合菌种生物流动床膜反应器还包括控制系统，所述控制系统包括控制器和控制面板，所述控制系统与所述曝气机构电性连接，控制所述用电设备，所述控制面板用于人机交互。

采用上述方案，所述复合菌种生物流动床膜反应器能进行自动化控制，提高效率。

在本发明的一个优选实施方式中，所述反应池3内设置有导流板31，所述导流板31截面呈弧形。

采用上述方案，所述曝气机构置于弧形内凹一侧，在曝气叶轮23旋转时，在这一侧产生局部旋转流动，减少厌氧区域的流动。

在本发明的一个优选实施方式中，所述反应池3截面呈椭圆形或蛋形。

采用上述方案，所述导流板31内凹一侧便于形成类似圆形的区域，便于好氧区污水局部旋转流动，降低厌氧区的污水流动，形成不同的含氧量。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种复合菌种生物流动床膜反应器，包括多个反应池(3)、生物膜载体和曝气机构，其特征在于：所述生物膜载体上有复合菌种，所述复合菌种包括复合除油菌、复合聚磷菌、复合脱氮菌、复合脱硫菌，所述曝气机构位于多个反应池(3)之间，所述曝气机构包括移动装置(1)和曝气装置(2)，所述移动装置(1)包括垂直伸缩组件(11)、水平伸缩组件(12)、旋转组件(13)，所述旋转组件(13)分别连接垂直伸缩组件(11)和水平伸缩组件(12)，所述水平伸缩组件(12)与曝气装置(2)连接，所述曝气装置(2)内部有空腔，底部设置有曝气孔(2321)，所述空腔与曝气孔(2321)连通，所述曝气装置(2)的顶端设置有三通阀，所述三通阀的另外两端分别与水泵和气源连通，所述曝气装置(2)包括第一电机(21)、空心转轴(22)和曝气叶轮(23)，所述第一电机(21)为正反转电机，所述第一电机(21)与空心转轴(22)传动连接，所述空心转轴(22)顶端通过轴承与三通阀连接，所述曝气叶轮(23)内有空腔，所述空腔与空心转轴(22)的空心连通，所述曝气叶轮(23)包括侧体(231)与兜体(232)，所述侧体(231)的侧端与空心转轴(22)连接，所述侧体(231)的底端与兜体(232)连接，所述兜体(232)上设置有曝气孔(2321)。

2.根据权利要求1所述的复合菌种生物流动床膜反应器，其特征在于：所述侧体(231)分为第一基体(2311)和第二基体(2312)，所述第一基体(2311)侧面分别连接所述空心转轴(22)与所述第二基体(2312)，所述第二基体(2312)底部连接所述兜体(232)。

3.根据权利要求2所述的复合菌种生物流动床膜反应器，其特征在于：所述第一基体(2311)在与第二基体(2312)连接处设置有延长段(2313)。

4.根据权利要求3所述的复合菌种生物流动床膜反应器，其特征在于：所述兜体(232)的上下面均设置有曝气孔(2321)。

5.根据权利要求4所述的复合菌种生物流动床膜反应器，其特征在于：所述第二基体(2312)两侧均设置有曝气孔(2321)。

6.根据权利要求5所述的复合菌种生物流动床膜反应器，其特征在于：所述第一基体(2311)靠近兜体(232)的一侧设置有曝气孔(2321)，另外一侧不设置有曝气孔(2321)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的复合菌种生物流动床膜反应器，其特征在于：所述反应池(3)内设置有导流板(31)，所述导流板(31)截面呈弧形。

8.根据权利要求7所述的复合菌种生物流动床膜反应器，其特征在于：所述反应池(3)截面呈椭圆形或蛋形。

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