CN217297419U - 一种高负荷生物膜反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高负荷生物膜反应器,属于污水处理技术领域，一种高负荷生物膜反应器，包括池体，填料区内设置有悬浮填料，污泥分离区内设有截留装置，悬浮填料的载体为呈墙体构造的海绵状多孔凝胶，截留装置包括滤网、截留斗、截留板、安装板、以及截留体，截留斗的底部设置有滤网，截留板倾斜设置，位于下方的安装板的底部设置有截留体，截留体延伸至截留斗的内部，且与截留斗之间留有间隙。本实用新型的高负荷生物膜反应器，去除SS、COD_Cr和BOD₅，脱氮除磷效果好，通过颗粒填料、悬浮填料和截留装置的结合设置防止活性污泥和填料的流失，能够达成活性污泥的富集，无需要污泥回流，高负荷生物膜反应器中活性污泥浓度可以达到8000‑10000ppm。

Description

一种高负荷生物膜反应器

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，尤其涉及一种高负荷生物膜反应器。

背景技术

伴随经济的快速发展，众多工业废水和生活污水量不断增加，这些废水部分与原有居民产生的生活污水一起，部分未经任何处理就直接排入周围水体，严重污染着地表水水质。若不采取治污措施，必将直接影响到人们的生存质量和生活环境。

根据污水处理厂的进水水质和出水水质要求，所选工艺应具有深度除磷脱氮的功能。目前常用的污水处理除磷脱氮工艺主要有传统的A²/O工艺及其改良工艺、各种氧化沟工艺、CAST、MBR、MBBR工艺等。现将以上常用工艺分别简单论述如下：

1、传统A²/O工艺：

A/A/O工艺即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。其构造是在A/O工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设一个缺氧区，好氧区具有硝化功能，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区进行反硝化，使之脱氮。污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除，达到同时进行生物除磷和生物除氮的目的。

在系统上，该工艺是最简单的除磷脱氮工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得SVI值一般小于100，有利于泥水分离，在厌氧和缺氧段内只设搅拌机。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长。脱氮除磷效果好。目前，该法在国内外广泛使用，运行良好。

但是A²/O工艺存在一些缺陷：

回流活性污泥(外回流)直接回流进入厌氧池，其中夹带的大量硝酸盐氮回流至厌氧池，破坏了厌氧池的厌氧状态，从而影响系统的除磷效果。大量的回流稀释了整个系统内的反应物浓度，使得系统的反应速率降低，也就需要更大的生化池容积。大量的内回流增加了系统的能耗，也增加了污水处理运行成本。

2、改良A²/O工艺：

为了解决A/A/O工艺中存在的问题，即由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，改良A/A/O工艺在厌氧池之前增设厌氧/缺氧调节池，来自二沉池的回流污泥和10％左右的进水进入调节池，停留时间为20-30min，微生物利用约10％进水中有机物去除回流硝态氮，消除硝态氮对厌氧池的不利影响，从而保证厌氧池的稳定性。

3、倒置A²/O工艺：

倒置A²/O工艺的池型布置是将常规A²/O的缺氧及厌氧段换位，取消了混合液的回流，但是为了达到反硝化除氮的目的，必须加大活性污泥的回流量，以满足脱氮要求。

倒置A²/O工艺的缺点是：缺氧区、厌氧区的进水分配比例较大，这样反硝化的碳源比较充足，但厌氧释磷所需的挥发性脂肪酸(VFAs)却不足。特别是碳源种类的分配不尽合理，这是因为在各种碳源均存在的条件下，反硝化菌总是优先利用对除磷十分关键的VFAs进行反硝化反应，而厌氧池内其它无法被除磷菌利用但却可以用于反硝化反应的碳源却没有被充分利用。污泥回流比较大，一般为(1.5～2.5Q)，对系统反应物的稀释作用依然存在。与混合液回流相比，污泥回流所需水泵扬程更大，因此其能耗相对于常规A²O更大，运行费用也更高。由于污泥回流比很大，通过二沉池底流排出的固体量大大增加，从目前的二沉池设计计算理论来看，要满足严格的SS出水标准，维持较低的固体通量是很有必要的，因此倒置A²O工艺的二沉池面积将会有较大的增加。

4、CAST工艺：

CAST工艺脱氮除磷的原理为：除磷是靠厌氧选择池(预反应区)和曝气反应区(主反应区)完成。硝化和反硝化在主反应区完成。从充水/曝气开始，溶解氧(DO)浓度从0mg/L逐渐增加到2.0mg/L的过程中，大约有50％的时间其DO接近于零，约30％时间DO在1mg/L 左右，约20％时间DO在2mg/L左右。DO能否进入微生物絮体内，取决于絮体大小和活性污泥的耗氧速率。一般情况下，耗氧速度较快、DO含量不高时，溶解氧很难进入絮体内部，这样在絮体内形成了微缺氧环境，而硝化产生的较多浓度梯度的NO₃-N可进入絮体内部，使絮体内部发生反硝化作用，使硝化/反硝化过程同时发生，无需专设缺氧区和内回流系统。CAST工艺除具备SBR工艺一般特点外，兼有推流式和完全混合式活性污泥法的优点。由于存在基质浓度梯度和溶解氧浓度梯度，所以具有推流性质。因而其处理效果较好，具有抗冲击负荷的能力，适应水质的变化。

5、氧化沟工艺

氧化沟是活性污泥法的一种改进型，单独的氧化沟具有硝化反硝化脱氮功能，其曝气池为封闭的沟渠，废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此氧化沟又名“连续循环曝气池”。过去由于其曝气装置动力小，使池深及充氧能力受到限制，导致占地面积大，土建费用高。使其推广及运用受到影响。近十年来由于曝气装置的不断改进、完善及池形的合理设计，弥补了氧化沟过去的缺点。由于氧化沟简单，工艺管理方便，且处理效果稳定，在国内外得到迅速推广和应用。目前在国内外较为流行的氧化沟有：卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟。

6、MBR工艺：

MBR为膜生物反应器(MembraneBio-Reactor)的简称,是一种将膜分离技术与生物技术有机结合的新型水处理技术，它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉二沉池。膜-生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能，使活性污泥浓度大大提高，其水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)可以分别控制。膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。

7、MBBR工艺：

MBBR工艺原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。

MBBR工艺兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，是一种新型高效的污水处理方法，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用使载体处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，这就使得移动床生物膜使用了整个反应器空间，充分发挥附着相和悬浮相生物两者的优越性，使之扬长避短，相互补充。与以往的填料不同的是，悬浮填料能与污水频繁多次接触因而被称为“移动的生物膜”。

MBBR的优点：

与活性污泥法和固定填料生物膜法相比，MBBR既具有活性污泥法的高效性和运转灵活性，又具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少的特点。

MBBR的缺点：

1)反应器中的填料依靠曝气和水流的提升作用处于流化状态，在实际工程中，容易出现局部填料堆积的现象。为了避免填料堆积现象，需改进曝气管路的布置以及反应器的结构。反应器的结构在很大程度上决定了它的水力特性。实际工程中，当单个反应器的长深比为0.5左右且长度不大于3m时有利于填料完全移动。在实际工程设计时应通过大量试验来优化反应器的构造和水力特性，降低能耗，进一步提高MBBR的经济效益。

2)反应器出水往往设置栅板或格网以避免填料流失，但容易造成堵塞。在实际工程中，可以设置活动栅板，定期进行人工清理，也可设置空气反吹装置以防止堵塞。

现有的水处理系统的活性污泥浓度大多在4000mppm左右，因此亟需一种使得活性污泥浓度大的高负荷生物膜反应器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种高负荷生物膜反应器即：HBBR(High BearBiofilm Reactor)，SS、COD_Cr和BOD₅去除率高，脱氮除磷效果好，通过颗粒填料、悬浮填料和截留装置的结合设置防止活性污泥的流失，能够达成活性污泥的富集，无需要污泥回流，活性池污泥浓度可以达到8000-10000ppm。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种高负荷生物膜反应器，包括池体，池体上设有进水口和出水口，池体的内部设置有连通的填料区和污泥分离区，进水口设于填料区，填料区内设置有悬浮填料，污泥分离区内设有截留装置，截留装置上部设有出水口，悬浮填料的载体为呈墙体构造的海绵状多孔凝胶，截留装置包括滤网、截留斗、截留板、安装板、以及截留体，截留斗的底部设置有滤网，截留板设置于上下两个安装板之间，安装板位于截留斗的上方，截留板倾斜设置，位于下方的安装板的底部设置有截留体，截留体延伸至截留斗的内部，且与截留斗之间留有间隙。

优选地，截留体的内壁具有用于截留污泥的斜面。

优选地，滤网呈圆锥状。

优选地，悬浮填料包括第一半球骨架、第二半球骨架、空心存储柱、包衣膜、碳源、以及载体，第一半球骨架和第二半球骨架卡合形成球状骨架，第一半球骨架和第二半球骨架的内壁均固定有空心存储柱，碳源填充在空心存储柱内，空心存储柱的侧壁开设有多个缓释孔，包衣膜将缓释孔封闭，载体套设在空心存储柱上，且至少将其中一个缓释孔包围在内。

优选地，当第一半球骨架和第二半球骨架卡合时，第一半球骨架的空心存储柱与第二半球骨架的空心存储柱相抵，空心存储柱包括竖直设置的第一柱体和环绕第一柱体设置的第二柱体，第二柱体向内倾斜设置。

优选地，载体为AQUAPOROUSGEL载体，呈立方体状，且中部开设有用于空心存储柱穿过的通孔，体积膨胀率为172％-208％，比表面积＞4000m²/m³，密度为0.95g/L-0.97g/L，SS附着量10-12g/g载体。

优选地，填料区包括连通的第一区和第二区，所第一区内设置有颗粒填料，颗粒填料的上部设置有回填污泥层，悬浮填料设置于第二区内，回填污泥层上和第二区的上部均种植有水生植物。

优选地，第二区内设置有微生物增效装置。

优选地，池体的顶部安装有透光罩，透光罩的内部安装紫外灯和臭氧发生器。

优选地，还包括曝气设备，曝气设备的曝气端延伸至第二区内的底部，曝气设备的曝气端为微孔曝气盘。

本实用新型的有益效果为：

1、通过载体为呈墙体构造的海绵状多孔凝胶的悬浮填料，提高生化池负荷，为不同的微生物提高厌氧、缺氧和好氧等相适应的生存环境，提高系统微生物的质与量，进而提高活性污泥浓度，提高硝化效率，减少占地，并结合截留装置对活性污泥和悬浮填料进行截留，能够达成活性污泥的富集，活性污泥浓度可以达到8000-10000ppm，不需要污泥回流。堪比MBR工艺，但又不需要配套安装膜。SS、COD_Cr和BOD₅去除率高，脱氮除磷效果好，并且能够同时形成厌氧、缺氧和好氧等不同的微生物生存环境，在同一个反应器中发生生化氧化、反硝化、硝化、厌氧氨氧化、短程硝化反硝化多种反应模式。

2、采用AQUAPOROUSGEL载体，具有亲水性好、微生物附着快的特点，由于其墙体构造，使其比表面积较常规海绵载体增大6倍以上，附着的微生物种类多、浓度高，泥龄并不受系统总的HRT的影响。

3、过滤网的设置避免悬浮填料流失，部分未被滤网截留住的污泥随水进入截留斗内，首先水只能通过截留体和截留斗之间的间隙穿过，而在这个过程中，大部分水被截留体截留，进而使得污泥被截留体截留，残余未被截留体截留的污泥随水从相邻的两个截留板之间的间隙穿过，在这过程中，由于截留板呈倾斜设置，进一步对水中污泥进行截留，如此，通过滤网、截留斗、截留板进行三次截留，有效实现清水和污泥的分离。

4、滤网呈圆锥状，避免污泥堆积堵塞，并且避免悬浮填料挡柱滤网。

5、通过将载体套设在空心存储柱上，使得载体在球状骨架内立体分布，不会堆积于一处，提高微生物附着的均匀度和全面性。通过在空心存储柱内填充碳源，结合包衣膜的设置，通过包衣膜起到缓释作用，随时间推移，包衣膜逐渐脱落，进行碳源缓释，从载体内部和载体外部进行双重逐步提供有机物，更有利于附着的微生物生长和富集，提高处理效率。

6、第一半球骨架的空心存储柱与第二半球骨架的空心存储柱相抵，避免载体脱落，空心存储柱包括竖直设置的第一柱体和环绕第一柱体设置的第二柱体，第二柱体向内倾斜设置，如此设置在有限的空间内部署更多的载体，大大提高微生物附着量。

7、通过颗粒填料的设置，进一步提高生化池负荷，为不同的微生物提高厌氧、缺氧和好氧等相适应的生存环境。

8、因为设置透光罩，防止臭气外溢，并安装紫外灯和臭氧发生器灯除臭，所以不需要另外设计附属的污水除臭系统。

9、微孔曝气盘所产生的气泡小，气相比表面积大，传质面积大，传质效果好。由于本高负荷生物膜反应器的压头损失比传统流化床的压头小，所以，消耗低。而曝气设备的鼓风的动力消耗是好氧处理法主要的能量消耗，所以，高负荷生物膜反应器这种对气量的要求又构成了它的经济性。

10、通过截留装置截留下来的污泥不需要回流至前序工段，可取部分脱水污泥作为回填至颗粒填料上方形成回填污泥层，高效利用。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的主视结构示意图。

图2是本实用新型实施例一截留装置的主视结构示意图。

图3是本实用新型实施例一截留装置的俯视结构示意图。

图4是本实用新型实施例一悬浮填料的主视结构示意图。

图5是本实用新型实施例一空心存储柱的剖视结构示意图。

图6是本实用新型实施例二的主视结构示意图。

附图中的标记为：1-池体，2-悬浮填料，21-第一半球骨架，22-第二半球骨架，23-空心存储柱，231-第一柱体，232-第二柱体，24-包衣膜，25-碳源，26-载体，27-缓释孔， 3-截留装置，31-滤网，32-截留斗，33-截留板，34-安装板，35-截留体，351-斜面，36- 间隙，4-填料区，41-第一区，42-第二区，5-污泥分离区，6-回填污泥层，7-水生植物， 8-微生物增效装置，9-透光罩，10-紫外灯，11-臭氧发生器，12-曝气设备，13-微孔曝气盘，14-颗粒填料，15-进水口，16-出水口。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

如图1至图5所示，本实施例中提供的一种高负荷生物膜反应器，即HBBR(HighBear Biofilm Reactor)，包括池体1、池体上设有进水口15和出水口16，池体1的内部设置有连通的填料区4和污泥分离区5，进水口15设于填料区4，填料区4内设置有悬浮填料 2，污泥分离区5内设有截留装置3，截留装置3上部设有出水口16，悬浮填料2的载体 26为呈墙体构造的海绵状多孔凝胶，截留装置3包括滤网31、截留斗32、截留板33、安装板34、以及截留体35，截留斗32的底部设置有滤网31，截留板33设置于上下两个安装板34之间，安装板34位于截留斗32的上方，截留板33倾斜设置，位于下方的安装板 34的底部设置有截留体35，截留体35延伸至截留斗32的内部，且与截留斗32之间留有间隙36。

通过载体26为呈墙体构造的海绵状多孔凝胶的悬浮填料2，提高生化池负荷，为不同的微生物提高厌氧、缺氧和好氧等相适应的生存环境，提高系统微生物的质与量，进而提高活性污泥浓度，提高硝化效率，减少占地，并结合截留装置3对活性污泥和悬浮填料进行截留，能够达成活性污泥的富集，活性污泥浓度可以达到8000-10000ppm。其中，载体 26为AQUAPOROUSGEL载体26(APG载体26)，呈立方体状，且中部开设有用于空心存储柱23穿过的通孔(图未示)，体积膨胀率为172％-208％，比表面积＞4000m²/m³，密度为 0.95g/L-0.97g/L，SS附着量10-12g/g载体26，该载体26具有亲水性好、微生物附着快的特点，比表面积较常规海绵增大6倍以上、生物反应系统微生物浓度较传统活性污泥法提高3倍以上，真正实现了有机物降解的同时硝化效果达到最大发挥，为反硝化反应提供了有效保证。同时，利用悬浮填料2内外形成的细菌-原生动物-后生动物的食物链捕食作用，实现污泥的减量化。由此，第二区主要实现了降解有机物、氨氮硝化和过量摄磷的功能。

其中，APG载体26比重接近于水的比重，且其亲水性较好，遇水沉降快。相比于普通海绵的填料，除了肋条状结构，遇水后还会形成膜状结构，其比表面积大(＞4000m²/m³)，附着的微生物种类多、浓度高，泥龄并不受系统总的HRT的影响。APG载体26为柔软体，亲水性好。在曝气条件下，APG悬浮载体26与活性污泥充分混合均匀，流动时的声音极轻。同时悬浮载体26对气泡具有切割和阻挡作用，也可以大幅提高传氧效率。填料内外的溶氧梯度营造的好氧-缺氧环境，环境的不同造成其微生物的多样化程度，表面聚结着好氧微生物，填料内部聚集兼性厌氧菌及绝对厌氧菌，载体26内外部活性污泥为主体的细菌被楯纤虫、纤毛虫等原生动物捕食；原生动物轮虫、颤蚯蚓等被后生动物捕食，形成了食物链关系。最大限度利用APG填料内外形成的细菌-原生动物-后生动物的食物链捕食作用达到污泥减量。悬浮填料224小时磨损试验后证实有着极好的耐磨性，有着极长的使用寿命。与PE填料相比聚氨酯为轻质材料与池壁接触噪声小，不损坏池壁。

通过截留装置3起到高效自动截留污泥和悬浮填料2，在水进入截留斗32之前，首先经过滤网31的过滤对污泥进行初步截留，而且过滤网31的设置避免悬浮填料2流失，部分未被滤网31截留住的污泥随水进入截留斗32内，首先水只能通过截留体35和截留斗 32之间的间隙36穿过，而在这个过程中，大部分水被截留体35截留，进而使得污泥被截留体35截留，残余未被截留体35截留的污泥随水从相邻的两个截留板33之间的间隙36 穿过，在这过程中，由于截留板33呈倾斜设置，进一步对水中污泥进行截留，如此，通过滤网31、截留斗32、截留板33进行三次截留，有效实现清水和污泥的分离。其中，清水进入设备外部的滤布滤池进一步过滤去除SS，污泥外排至污泥池，实现生物除磷效果，不需要污泥回流，而且脱水后的污泥可回用至颗粒填料的上部，形成回填污泥层6。

本实施例的高负荷生物膜反应器的微生物主体上遵循好氧条件下，微生物对有机物的降解；紊流下的氧与有机质传递利于好氧微生物的生长，当生物膜达到一定厚度时，呈黄褐色，并可以镜检到大量的钟虫和轮虫等动物。同时，高负荷生物膜反应器中，世代时间长的硝化菌和亚硝化菌也能够繁殖和增殖，因而具有了较好的脱氮能力。

本实施例的高负荷生物膜反应器(High Bear Biofilm Reactor)的传质总体来讲包括四个方面：

1、氧气在液相中的传递：

氧气在液相中的传递与气泡特性和由液体性质决定的气膜和液膜厚度相关。载体26 由于水力提升作用在液相中上下翻转，不断地打碎、切碎大气泡，使之成为小气泡。这样在不增加供气量地情况下，相对增加了气相含率，增大了氧的传质量。

2、氧气在生物相中的传递：

溶解氧由于有机质的分解和微生物的内源呼吸作用而消耗。随着氧气在生物相内传递阻力的存在和氧气在生物相内的消耗，氧气浓度不断地降低；当生物膜生长到一定程度后，生物膜对氧的需求量也一定；控制进水BOD在一定范围内及控制生物膜的厚度是提高氧在生物相中利用率的重要因素之一；脱膜即膜表面的不断更新是控制生物膜厚度的措施。

3、有机质在液相中的传递：

有机质是随原水一起进入高负荷生物膜反应器的，有机质以溶解或悬浮两种状态存在于液相中，有机质只有形成溶解态才能被微生物所利用；从绝对数目上来讲，溶解分子与载体26碰撞的几率越大，有机质被生物相吸附的几率就越大。而高负荷生物膜反应器的紊流较其他非流化床技术的吸附几率更大。

4、有机质在生物相中的传递：

有机质被微生物降解的过程就是一个细胞自身生长的过程，降解的产物成为细胞新的增长所需的物质来源。有机质被微生物的新陈代谢所利用。曾经认为生化过程只在微生物的表面进行。但已有文献表明在一般情况下，只要有机质的分子不是很大，可以实现向生物膜内的转移。

本高负荷生物膜反应器去除有机物与活性污泥法的对比情况如表1所示：

表1

其中，截留体35的内壁具有用于截留污泥的斜面351，有利于对污泥的截留处理。

其中，滤网31呈圆锥状，避免污泥堆积堵塞，并且避免悬浮填料2挡柱滤网31。

其中，悬浮填料2包括第一半球骨架21、第二半球骨架22、空心存储柱23、包衣膜24、碳源25、以及载体26，第一半球骨架21和第二半球骨架22卡合形成球状骨架，第一半球骨架21和第二半球骨架的内壁均固定有空心存储柱23，碳源25填充在空心存储柱23内，空心存储柱23的侧壁开设有多个缓释孔27，包衣膜24将缓释孔27封闭，载体26 套设在空心存储柱23上，且至少将其中一个缓释孔27包围在内。通过将载体26套设在空心存储柱23上，使得载体26在球状骨架内立体分布，不会堆积于一处，提高微生物附着的均匀度和全面性。通过在空心存储柱23内填充碳源25，结合包衣膜24的设置，通过包衣膜24起到缓释作用，随时间推移，包衣膜24逐渐脱落，进行碳源25缓释，从载体 26内部和载体26外部进行双重逐步提供有机物，更有利于附着的微生物生长和富集，提高处理效率。

其中，当第一半球骨架21和第二半球骨架22卡合时，第一半球骨架21的空心存储柱23与第二半球骨架22的空心存储柱23相抵，避免载体26脱落，空心存储柱23包括竖直设置的第一柱体231和环绕第一柱体设置的第二柱体232，第二柱体向内倾斜设置，如此设置在有限的空间内部署更多的载体26，大大提高微生物附着量。

其中，填料区4包括连通的第一区41和第二区42，所第一区41内设置有颗粒填料14，颗粒填料的上部设置有回填污泥层6，悬浮填料2设置于第二区42内，回填污泥层6 上和第二区42的上部均种植有水生植物7。通过颗粒填料的设置，进一步提高生化池负荷，为不同的微生物提高厌氧、缺氧和好氧等相适应的生存环境。可在填料区4内投加微生物活性剂，提升生物活性。在填料区中种植水生植物7，对降低COD、BOD、SS、氨氮、总磷均有较好的去除作用。

其中，第二区42内设置有微生物增效装置8，提高微生物的活性，提升生化处理效果。

其中，池体1的顶部安装有透光罩9，本实施例中透光罩9呈拱形状，透光罩9的内部安装紫外灯10和臭氧发生器11，预留通风口。因为设置透光罩9，防止臭气外溢，并安装紫外灯10和臭氧发生器11灯除臭，所以不需要另外设计附属的污水除臭系统。

本高负荷生物膜反应器(High Bear Biofilm Reactor)集BAF、人工湿地、MBR、MBBR 众工艺之所长；能够同时形成厌氧、缺氧和好氧等不同的微生物生存环境，在同一个反应器中发生生化氧化、反硝化、硝化、厌氧氨氧化、短程硝化反硝化多种反应模式；投资省，建设周期短，占地面积小，节约能耗，脱氮除磷和去除COD_Cr、BOD₅、SS效果好，停留时间短，出水水质稳定；出水水质好，可以达到一级A标准甚至达到地表水水质标准要求；活性污泥浓度可高达8000-10000ppm，是普通生化工艺的2-3倍，不需要污泥回流，堪比MBR 工艺，但又不需要配套安装膜；选择高比表面积填料立体安装和投加，反应器负荷高，处理效果好。

实施例二：

如图6所示，本实施例与实施例一的区别在于：

还包括曝气设备12，曝气设备12的曝气端延伸至第二区42内的底部，曝气设备12的曝气端为微孔曝气盘13，微孔曝气盘13所产生的气泡小，气相比表面积大，传质面积大，传质效果好。由于本高负荷生物膜反应器的压头损失比传统流化床的压头小，所以，消耗低。而曝气设备12的鼓风的动力消耗是好氧处理法主要的能量消耗，所以，高负荷生物膜反应器这种对气量的要求又构成了它的经济性。活性污泥中的微生物在有氧的条件下，将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO₂和H₂O等稳定物质。在有机物被氧化的同时，污水中的有机氮和游离态氨氮在溶解氧充足的情况下，逐步转化成亚硝酸盐和硝酸盐。聚磷菌分解贮存在细胞内的PHA(聚羟基烷酸)，完成摄磷，形成高浓度的含磷污泥。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高负荷生物膜反应器，其特征在于：

包括池体，所述池体上设有进水口和出水口；

所述池体的内部设置有连通的填料区和污泥分离区；

所述进水口设于填料区，填料区内设置有悬浮填料，所述污泥分离区内设有截留装置，截留装置上部设有出水口；

所述悬浮填料的载体为呈墙体构造的海绵状多孔凝胶；

所述截留装置包括滤网、截留斗、截留板、安装板、以及截留体；

所述截留斗的底部设置有滤网，所述截留板设置于上下两个安装板之间，所述安装板位于所述截留斗的上方，截留板倾斜设置，位于下方的安装板的底部设置有截留体，所述截留体延伸至所述截留斗的内部，且与所述截留斗之间留有间隙。

2.根据权利要求1所述的高负荷生物膜反应器，其特征在于：

所述截留体的内壁具有用于截留污泥的斜面。

3.根据权利要求1所述的高负荷生物膜反应器，其特征在于：

所述滤网呈圆锥状。

4.根据权利要求1所述的高负荷生物膜反应器，其特征在于：

所述悬浮填料包括第一半球骨架、第二半球骨架、空心存储柱、包衣膜、碳源、以及载体；

所述第一半球骨架和第二半球骨架卡合形成球状骨架；

所述第一半球骨架和第二半球骨架的内壁均固定有空心存储柱，所述碳源填充在所述空心存储柱内，所述空心存储柱的侧壁开设有多个缓释孔，所述包衣膜将所述缓释孔封闭；

所述载体套设在所述空心存储柱上，且至少将其中一个缓释孔包围在内。

5.根据权利要求4所述的高负荷生物膜反应器，其特征在于：

当所述第一半球骨架和第二半球骨架卡合时，所述第一半球骨架的空心存储柱与所述第二半球骨架的空心存储柱相抵；

所述空心存储柱包括竖直设置的第一柱体和环绕所述第一柱体设置的第二柱体，所述第二柱体向内倾斜设置。

6.根据权利要求4所述的高负荷生物膜反应器，其特征在于：

所述载体呈立方体状，且中部开设有用于空心存储柱穿过的通孔，体积膨胀率为172％-208％，比表面积＞4000m²/m³，密度为0.95g/L-0.97g/L，SS附着量10-12g/g载体。

7.根据权利要求1所述的高负荷生物膜反应器，其特征在于：

所述填料区包括连通的第一区和第二区，所述第一区内设置有颗粒填料，所述颗粒填料的上部设置有回填污泥层，所述悬浮填料设置于所述第二区内，所述回填污泥层上和第二区的上部均种植有水生植物。

8.根据权利要求7所述的高负荷生物膜反应器，其特征在于：

所述第二区内设置有微生物增效装置。

9.根据权利要求1所述的高负荷生物膜反应器，其特征在于：

所述池体的顶部安装有透光罩，所述透光罩的内部安装紫外灯和臭氧发生器。

10.根据权利要求7所述的高负荷生物膜反应器，其特征在于：

还包括曝气设备，所述曝气设备的曝气端延伸至所述第二区内的底部，所述曝气设备的曝气端为微孔曝气盘。

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