申請日2010.06.03
公開(公告)日2012.05.09
IPC分類號C02F3/12; C02F3/10; C02F3/08
摘要
本發(fā)明涉及一種用于凈化水的方法和裝置，所述方法包括以下步驟：通過一個或多個入口管(1)或入口區(qū)將水供給到反應(yīng)器(4)中，并將水和基材供給通過生物膜的載體元件(5)，該載體元件(5)具有大的保護(hù)表面(>200m2/m3載體元件)和大的孔體積(>60%)，且該載體元件(5)被流化以除去廢污泥，其中正常負(fù)荷的載體元件(5)的裝填比相當(dāng)于與反應(yīng)器(4)的濕體積的90%-100%、更優(yōu)選92%-100%且最優(yōu)選92%-99%相對應(yīng)的量，在數(shù)次除去過剩污泥之間，所述載體元件(5)基本上保持靜止或受阻礙運動;以及載體元件被流化以除去過剩污泥，所述載體元件(5)具有在0.8-1.4、更優(yōu)選0.90-1.1、且最優(yōu)選0.93-0.97的范圍內(nèi)的比重;以及將處理的水供給到一個或多個出口區(qū)(7)和一個或多個出口管(2)。本發(fā)明還包括用于進(jìn)行該方法的反應(yīng)器。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.用于生物凈化水的方法，其特征在于，通過一個或多個入口管(1) 或入口區(qū)將水引至反應(yīng)器(4)中，且將水和基材引導(dǎo)通過生物膜的載體 元件(5)，所述載體元件(5)具有高度保護(hù)的表面(>200m2/m3載體元 件)和大的孔體積(>60%)，并且所述載體元件(5)被流化以除去過量 污泥，當(dāng)在正常操作時所述元件(5)的填充度構(gòu)成與所述反應(yīng)器(4)的 液體體積的90%-100%、更優(yōu)選92%-100%、且最優(yōu)選92%-99%相對應(yīng)的 量，其中在每次除去過剩污泥之間，所述載體元件(5)大致被保持靜止 或被阻止運動，以及所述載體元件被流化以除去過量污泥，此時所述元件 (5)具有在0.8-1.4、更優(yōu)選0.90-1.1、且最優(yōu)選0.93-0.97的范圍內(nèi)的比 重，以及將處理的水引至一個或多個出口區(qū)(7)和一個或多個出口管(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在生物凈化水時除去污泥的方法，其特征 在于，所述元件(5)被流化，其中所述反應(yīng)器(4)中的水位暫時被升高， 使得所述元件(5)的填充度變得小于所述反應(yīng)器(4)的液體體積的90%、 更優(yōu)選小于85%、且最優(yōu)選小于80%，其中混合機(jī)構(gòu)(6)在所述反應(yīng)器 (4)中產(chǎn)生湍流，使得過剩污泥被所述元件(5)撕裂且使沉降的污泥懸 浮，且其中通過一個或多個入口管(1)或入口區(qū)將入口水引至所述反應(yīng) 器(4)中且因此通過一個或多個出口區(qū)(7)和用于污泥的一個或多個管 (3)將污泥帶出所述反應(yīng)器(4)，且當(dāng)已除去污泥時，降低所述反應(yīng)器 (4)中的水位，其中處理的水通過一個或多個出口管(2)被引出，使得 在正常操作期間，所述元件(5)的填充度構(gòu)成所述反應(yīng)器(4)的液體體 積的相應(yīng)的90%-100%、更優(yōu)選92%-100%且最優(yōu)選92%-99%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于，臟水通過一個或 多個入口管(1)或入口區(qū)被連續(xù)供應(yīng)到所述反應(yīng)器(4)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于，通過除去污泥， 經(jīng)由一個或多個入口管(1)或入口區(qū)將一批不連續(xù)的臟水供應(yīng)到所述反 應(yīng)器(4)中，在所述反應(yīng)器中的水位已經(jīng)被升高之后，停止臟水的供應(yīng)， 以及在混合機(jī)構(gòu)(6)的幫助下提供湍流，以在所述反應(yīng)器中產(chǎn)生湍流以 流化所述元件，使得過剩污泥被所述元件(5)撕裂且使沉降的污泥變得 懸浮，且其后通過一個或多個入口管(1)或入口區(qū)將入口水再引至所述 反應(yīng)器(4)中，使得污泥能夠通過一個或多個出口區(qū)(7)和用于污泥的 一個或多個管(3)被帶出所述反應(yīng)器(4)。
5.用于廢水的需氧、缺氧或厭氧凈化的反應(yīng)器(4)，其特征在于， 所述反應(yīng)器(4)包括：用于水和基材的一個或多個入口管(1)和一個或 多個入口區(qū)以及一個或多個出口區(qū)(7)和出口管(2);和用于污泥的一 個或多個出口管(3);和用于輸送水和基材的一個或多個混合機(jī)構(gòu)(6)， 并且在正常操作期間元件(5)的填充度構(gòu)成與所述反應(yīng)器(4)的液體體 積的90%-100%、且更優(yōu)選92%-99%相對應(yīng)的量，且因此在正常操作期間 所述元件(5)的填充度非常大，以致阻止所述元件(5)的自由運動，使 得通過經(jīng)由管(3)除去污泥，水位被升高很多，以致在所述混合機(jī)構(gòu)(6) 中的一個或多個混合機(jī)構(gòu)的幫助下所述元件(5)能夠自由運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器(4)，其特征在于，在所述出口區(qū) (7)處設(shè)置有用于將所述元件(5)保留在所述反應(yīng)器(4)中的設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求5-6中任一項所述的反應(yīng)器(4)，其特征在于，所述 反應(yīng)器(4)包括用于在需氧工藝中輸送水和基材以及供應(yīng)氧的混合機(jī)構(gòu) (6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-6中任一項所述的反應(yīng)器(4)，其特征在于，所述 反應(yīng)器(4)包括用于在厭氧工藝和缺氧工藝中輸送水和基材的混合機(jī)構(gòu)。
說明書
生物凈化廢水的方法和反應(yīng)器
本發(fā)明涉及一種在具有一個或多個入口區(qū)和出口區(qū)的反應(yīng)器中生物 凈化水的方法，在該反應(yīng)器中水和基材(substrate)與生物膜的載體元件 (carrier element)接觸。本發(fā)明還涉及一種進(jìn)行該方法以及分離生物膜污 泥的反應(yīng)器。
反應(yīng)器可布置成用于需氧凈化、厭氧凈化以及缺氧凈化市政和工業(yè)廢 水、處理水、來自水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施的水以及飲用水。該工藝基于在用于形成 生物膜的載體元件上建立生物質(zhì)的原理。在出口部布置的幫助下，載體元 件被保持在反應(yīng)器中的適當(dāng)位置。反應(yīng)器中的載體元件的填充度是如此 大，以致在正常操作期間，它們不能自由運動-阻礙的運動�？墒褂镁哂邢� 對接近水的比重的比重的所有已知類型的載體元件。與市場上許多其他生 物膜工藝相比，本發(fā)明將導(dǎo)致氧從空氣泡中更好地輸送到水中以及水和基 材更好地輸送到生物膜中，這在某種程度上將導(dǎo)致更緊湊且更少能量需求 的設(shè)施。
機(jī)械凈化水、化學(xué)凈化水和生物凈化水的許多方法是已知的。生物凈 化需要使微生物培養(yǎng)物對水中的材料進(jìn)行所期望的轉(zhuǎn)化�；旧希瑢⑸� 凈化結(jié)合機(jī)械凈化方法和化學(xué)凈化方法。
生物凈化更多用于凈化污染水。傳統(tǒng)地，生物凈化在用于除去有機(jī)材 料方面已處于完全主導(dǎo)地位，且近年來，生物凈化在用于除去氮(硝化、 反硝化、厭氧氨氧化)方面也已成為主導(dǎo)，且在用于除去磷(除去生物-P) 方面已相對普遍。
需區(qū)別需氧生物工藝、缺氧生物工藝和厭氧生物工藝。在需氧工藝中， 微生物需要分子氧作為電子受體。對于缺氧工藝，取決于分子氧的缺少且 微生物將使用硝酸鹽或硫酸鹽作為電子受體。對于生物除去氮，結(jié)合將銨 鹽氧化為硝酸鹽的需氧工藝與將硝酸鹽還原為分子氮氣的缺氧工藝。厭氧 工藝在不存在氧下進(jìn)行，且特征為水中的有機(jī)材料同時是電子供體和電子 受體。厭氧工藝對于高度濃縮的有機(jī)物質(zhì)工業(yè)排放物是最相關(guān)的，且在完 全分解時，最終產(chǎn)物將是甲烷和二氧化碳的混合物(沼氣)。
原理上，生物凈化所需要的微生物可懸浮在生物反應(yīng)器中的水相中， 或附著到生物反應(yīng)器中的表面。具有懸浮微生物的工藝稱作活性污泥工 藝。在活性污泥工藝中，微生物必須能夠形成在下游反應(yīng)器中與水分離且 返回到生物反應(yīng)器的絮狀物�？蛇x擇地，由于凈化的水經(jīng)由具有很小以致 可將微生物阻留在生物反應(yīng)器中的孔口的膜而從反應(yīng)器中被排放，所以懸 浮微生物可被保持在生物反應(yīng)器中的適當(dāng)位置。這稱為膜生物反應(yīng)器 (MBR)工藝。
其中微生物附著到表面的工藝稱作生物膜工藝。用于凈化水的生物膜 工藝的實例是滴濾池、生物轉(zhuǎn)體(bio rotor)、浸沒式生物濾池、移動床工 藝和流化床工藝。浸沒式生物濾池包括具有相對敞開的塑料載體介質(zhì)的濾 池和具有小直徑載體介質(zhì)(砂粒、Leca球、小的聚苯乙烯球)的濾池。具 有小直徑載體介質(zhì)的浸沒式生物濾池將相對很快地被生物污泥堵塞，且必 須定期進(jìn)行反沖洗操作來取出并且除去污泥。一直保持臥著的具有敞開的 載體介質(zhì)的浸沒式生物濾池可相對長時間之后用連續(xù)供應(yīng)的水進(jìn)行操作， 但經(jīng)驗表明甚至具有大的載體介質(zhì)和敞開結(jié)構(gòu)的濾池在一段時間之后也 將被堵塞。由于生物膜工藝中的微生物被固定在生物反應(yīng)器中的載體材料 的表面上，所以生物膜工藝自身與下游污泥分離無關(guān)。
在同一反應(yīng)器中具有懸浮微生物的工藝和具有固定微生物的工藝的 結(jié)合稱為IFAS(綜合性固定膜和活性污泥)工藝。IFAS工藝由與生物轉(zhuǎn) 體、具有敞開的載體介質(zhì)的浸沒式生物濾池或移動床工藝結(jié)合的活性污泥 構(gòu)成。
在全球范圍內(nèi)，盡管明顯存在更多的具有懸浮微生物的生物凈化裝 置，但生物膜工藝變得越來越普遍。對此的一些原因是活性污泥工藝具有 許多缺點�；钚晕勰喙に囃ǔｋy以保持對污泥分離的控制。這會導(dǎo)致污泥 的大的損失，且在生物工藝崩潰的更糟情況下，具有對接收器的相關(guān)聯(lián)的 后果。另一個缺點是常規(guī)的活性污泥工藝對于反應(yīng)器和對于在沉降池中污 泥分離需要非常大的體積。然而，常規(guī)活性污泥工藝的優(yōu)點是在敞口反應(yīng) 器中處理水，在敞口反應(yīng)器中不存在反應(yīng)器被阻塞的危險。
膜生物反應(yīng)器工藝(MBR)是相對新的技術(shù)，其中使用具有非常小的 孔口的膜從水中分離活性污泥。通過該技術(shù)，可用比用于常規(guī)活性污泥工 藝的反應(yīng)器體積顯著更小的反應(yīng)器體積來操作，因為可在反應(yīng)器中保持顯 著更高濃度的微生物。此外，凈化的水將無懸浮物質(zhì)。該工藝的缺點是其 仍是非常昂貴的，其需要對水進(jìn)行大量預(yù)處理來除去會導(dǎo)致膜堵塞的材 料，必須定期洗滌膜以維持液壓容量，且能量消耗相對高。
傳統(tǒng)的滴濾池是首先投入用于凈化廢水的生物膜工藝。最初，滴濾池 填充有石頭，但現(xiàn)代滴濾池填充有用于使生物膜在其上生長的具有更大表 面積的塑料材料�，F(xiàn)代滴濾池是相對高的。水被泵送到滴濾池的頂部且在 整個表面上均勻分布。通過自然通風(fēng)進(jìn)行氧供應(yīng)。難以調(diào)節(jié)滴濾池中的水 的量、物質(zhì)的負(fù)荷和氧的自然供應(yīng)，以致一切未能最佳運行。相對普遍的 是滴濾池的上部部分中的生物膜不能得到足夠的氧。因此，滴濾池通常比 其他生物膜工藝具有更低的轉(zhuǎn)化率且需要更大的反應(yīng)器體積。為了避免堵 塞，生物膜介質(zhì)必須是相對敞開的，且生物膜比表面積(m2生物膜/m3反 應(yīng)器體積)變得相對小。這還有助于增大的反應(yīng)器體積。即使具有敞開的 生物膜介質(zhì)，滴濾池中的堵塞和通道形成是公知的問題，這是可監(jiān)控的， 以確保滴濾池的每部分重復(fù)經(jīng)歷足夠大以致沖洗顆粒物質(zhì)且使生物膜變 松脫離滴濾池的液壓負(fù)荷。在許多情況下，這意味著必須在滴濾池上方使 水循環(huán)。由于數(shù)米的高度，用于泵送的能量成本可能是相當(dāng)大的。
生物轉(zhuǎn)體是20世紀(jì)70年代變得非常流行的生物膜工藝。原理是具有 帶波紋表面的圓盤，該圓盤固定到在水池中緩慢旋轉(zhuǎn)的水平軸。該盤被部 分浸沒在水中且生物膜建立在盤上，當(dāng)盤旋轉(zhuǎn)時，盤可選擇地接收來自水 相的污染材料和來自空氣的氧。生物膜轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的大的缺點是它們基于使 得系統(tǒng)非常不靈活的預(yù)組裝的轉(zhuǎn)體。所有水池必須適合生物轉(zhuǎn)體的尺寸。 還發(fā)現(xiàn)生物轉(zhuǎn)體存在相當(dāng)大的機(jī)械問題，常常使得不能設(shè)法控制生物膜的 厚度，以致重量變得非常大且軸可能斷裂或生物膜介質(zhì)破碎。因此，在過 去的20年，極少生物轉(zhuǎn)體裝置被建。
具有相對敞開的生物膜介質(zhì)的浸沒式生物濾池原則上使用與現(xiàn)代滴 濾池的塑料材料相同類型的塑料材料。塑料材料是靜止的，浸沒在反應(yīng)器 中，且經(jīng)由反應(yīng)器底部的擴(kuò)散器曝氣器(diffuser aerator)供應(yīng)氧。這種類 型的浸沒式生物濾池的問題已阻止生物質(zhì)的生長和通道的形成。水和空氣 占據(jù)最小阻力的路徑，且在曝光反應(yīng)器中形成生物質(zhì)在其中積聚而導(dǎo)致厭 氧條件的區(qū)域。另一個缺點是在靜止生物膜介質(zhì)下面沒有曝氣器的入口。 為了維修或更換曝氣器，首先必須從反應(yīng)器除去生物膜介質(zhì)。
具有小直徑的載體介質(zhì)(砂粒、Leca球、小的聚苯乙烯球)的浸沒式 生物濾池具有非常大的生物膜表面積。在正常操作期間，載體介質(zhì)是靜止 的，但這種類型的濾池將被生物污泥堵塞，且必須定期進(jìn)行反沖洗操作來 取出并且除去污泥。該工藝對廢水中的顆粒敏感，且對于具有大量懸浮物 質(zhì)的廢水，每次沖洗之間的操作循環(huán)變得非常短。由于用于沖洗和將曝氣 器放置到反應(yīng)器底部的配件，這些類型的生物膜反應(yīng)器建造復(fù)雜。這種類 型的生物膜反應(yīng)器的共同名稱是BAF(生物曝氣濾池)，且最知名的商標(biāo) 名稱為Biostyr、Biocarbone和Biofor。
在移動床反應(yīng)器中，生物膜在反應(yīng)器周圍自由浮動的載體材料上生 長。載體材料是泡沫橡膠或小的塑料元件。使用泡沫橡膠部件的工藝已知 為名稱Captor和Linpor。泡沫橡膠部件的缺點是有效的生物膜面積太小， 因為在泡沫橡膠部件的外部上生長堵塞孔且阻止基材和氧進(jìn)入到泡沫橡 膠部件的內(nèi)部部分。此外，必須使用防止泡沫橡膠部件離開反應(yīng)器的篩網(wǎng)， 且必須具有定期泵送泡沫橡膠部件遠(yuǎn)離篩網(wǎng)以阻止這些篩網(wǎng)阻塞的系統(tǒng)。 因此，已經(jīng)建立使用泡沫橡膠作為載體材料的極少裝置。
然而，近些年，已建具有其中載體材料為小的塑料部件的移動床工藝 的一系列凈化裝置。塑料部件正常均勻分布在整個水體積中且在實踐中， 用具有多達(dá)約67%的生物膜介質(zhì)填充度來操作裝置。篩網(wǎng)將塑料部件保持 在反應(yīng)器中的適當(dāng)位置。反應(yīng)器被連續(xù)地操作而不需要反沖洗。專利第 172687 B3號描述了用30%至70%填充度來操作裝置且顆粒自由運動。載 體應(yīng)具有0.90-1.20的比重。該專利還陳述了裝置具有混合設(shè)備，以確保反 應(yīng)器內(nèi)容物的良好混合。重要的是必須存在到達(dá)后續(xù)分離工藝的所產(chǎn)生的 污泥的穩(wěn)定流，使得顆粒負(fù)荷比用于活性污泥分離的顆粒負(fù)荷變得更小。 還指出與具有定期反沖洗的生物膜工藝相比，這是連續(xù)工藝。該工藝關(guān)于 生物反應(yīng)器的形狀是非常靈活的。生物膜比表面積比滴濾池和生物轉(zhuǎn)體的 生物膜比表面積大，但比在BAF工藝中的生物膜比表面積顯著小。然而， 基于總體積，已發(fā)現(xiàn)具有小的塑料部件的載體材料的移動床工藝與BAF 工藝一樣有效，當(dāng)考慮到額外體積時，需要擴(kuò)大濾池床和沖洗BAF工藝中 的蓄水池。用小的塑料部件作為載體材料的移動床工藝的供應(yīng)商的實例是 Anox Kaldnes、Infilco、Degremont和Hydroxyl Systems。
在流化床工藝中，生物膜在小的砂粒粒子上生長。操作原理基于以使 得砂粒流化的如此高的速率將水泵送至反應(yīng)器的底部。在這樣的系統(tǒng)獲得 非常大的生物膜表面積，且在需氧工藝中存在供應(yīng)充足氧的問題。通常， 將水循環(huán)許多次以得到足以流化砂粒的高的流速，且通過用空氣或純氧飽 和循環(huán)水流來供應(yīng)氧。泵送成本可能是大的。在工業(yè)裝置中，具有以使得 整個砂粒床流化的方式來分配水的問題。還具有這樣的問題：由于生物膜 改變砂粒粒子的比重，使得具有更多生物膜的砂粒粒子比具有更少生物膜 的砂粒粒子以顯著更低的水循環(huán)速度流化。因此，變得難以操作裝置，使 得不能松動砂粒和生物質(zhì)。
本發(fā)明包括這樣的生物膜工藝：其中微生物的生長表面由緊密裝填以 致在正常操作時它們不能自由運動、且它們不具有運動或具有阻礙運動的 載體元件構(gòu)成。理想的載體元件具有大的保護(hù)表面積和大的孔體積，使得 水可流過載體元件并且確保水、基材和生物膜之間的良好接觸。可使用具 有相對接近水的比重的比重的所有已知類型的載體元件。
載體元件的填充度大于移動床工藝中的填充度。由于增大的填充度和 因此載體元件的無運動或阻礙運動，生物膜和水之間的速度梯度將增大。 因此，生物膜上的靜止水層的厚度減小，擴(kuò)散阻力減小，基材和氧的輸送 提高，且轉(zhuǎn)化率提高。期望的是生物膜元件具有大的孔體積，使得在必須 將過量污泥從反應(yīng)器洗掉之前，孔體積在生物膜元件上和生物膜元件中可 儲存盡可能多的污泥。因此，在每次洗滌之間可得到長的操作周期。
從CN 100337936C已知用于生物凈化水的反應(yīng)器。該反應(yīng)器容納生物 膜的載體元件且這些元件具有0.7-0.95的比重，且元件的填充度為反應(yīng)器 有效體積的20%-90%。
從上述第172687號中，已知用于凈化水的方法和反應(yīng)器。水被供給 到填充有生物膜的載體的反應(yīng)器中。這些載體具有在0.90-1.20kg/dm3的范 圍內(nèi)的比重和反應(yīng)器體積的30%-70%的載體填充度。此外，該反應(yīng)器還具 有混合裝備且還具有用于保持反應(yīng)器中的載體的以篩板形式的設(shè)備。
第314255號描述了與水的凈化有關(guān)的載體元件的應(yīng)用。載體元件被 置于其中水的入口在反應(yīng)器頂部的反應(yīng)器中。載體自由懸浮且具有 0.92-1.40kg/dm3的比重。
來自這三個公布的已知的載體處于自由運動狀態(tài)。
從JP 5068991 A已知如何將載體元件裝填在網(wǎng)袋中，以阻止載體之間 的運動。載體元件具有0.95-0.98的比重。這種具有載體的網(wǎng)袋可用于許多 處理廢水的反應(yīng)器中。
US 6,383,373 B1描述了用于凈化水的生物過濾裝置。該過濾裝置包括 被載體元件緊密裝填的容器，在其上，這些是中空的，且具有1.01-1.2g/ml 的比重。將被處理的水被引導(dǎo)穿過容器頂部處的一個或多個入口。
從這兩個公布已知的載體完全不移動。
本發(fā)明包括一種用于生物凈化水的方法，該方法的特征在于向反應(yīng)器 連續(xù)或間歇地供應(yīng)水和用引入的水間歇地洗滌，以從生物膜元件中除去污 泥。
該方法的特征為通過一個或多個入口管或入口區(qū)將水引至反應(yīng)器中， 且將水和基材引導(dǎo)通過生物膜的載體元件，該載體元件具有高度保護(hù)的表 面積(>200m2/m3載體元件)和大的孔體積(>60%)，其中在每次除去 過量污泥之間，載體元件大致保持為靜止或具有受約束的運動，并且載體 元件被流化以除去過量污泥，當(dāng)在正常操作時元件的填充度構(gòu)成與反應(yīng)器 液體體積的90%-100%、更優(yōu)選92%-100%、且最優(yōu)選92%-99%相對應(yīng)的 量，其中在每次除去過量污泥之間，載體元件大致保持為靜止或具有受約 束運動，以及載體元件被流化以除去過量污泥，元件具有在0.8-1.4、更優(yōu) 選0.90-1.1、且最優(yōu)選0.93-0.97的范圍內(nèi)的比重，以及將處理的水引至一 個或多個出口區(qū)和一個或多個出口管。
元件優(yōu)選地被流化，在于反應(yīng)器中的水位被暫時提高，使得元件的填 充度變得小于反應(yīng)器液體體積的90%、更優(yōu)選小于85%、且最優(yōu)選小于 80%，其中混合機(jī)構(gòu)在反應(yīng)器中產(chǎn)生湍流，使得過量污泥被元件撕裂且使 沉降的污泥懸浮，并且通過一個或多個入口管或入口區(qū)將入口水引至反應(yīng) 器中且因此通過一個或多個出口區(qū)和用于污泥的一個或多個管將污泥帶 出反應(yīng)器，且當(dāng)除去污泥時，反應(yīng)器中的水位降低，在于處理的水通過一 個或多個出口管被引出，使得在正常操作期間，元件的填充度為反應(yīng)器液 體體積的90%-100%、更優(yōu)選92%-100%、且最優(yōu)選92%-99%。
優(yōu)選通過一個或多個入口管或入口區(qū)將污染水的連續(xù)流供應(yīng)到反應(yīng) 器。
該方法的另外的特征為，在除去污泥時，通過一個或多個入口管或入 口區(qū)將未處理的水的不連續(xù)流供應(yīng)到反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中的水位升高之 后，停止供應(yīng)未處理的水，且在混合設(shè)備的幫助下提供湍流，以在反應(yīng)器 中產(chǎn)生湍流以用于流化元件，使得過量污泥被元件撕裂且使沉降的污泥重 新懸浮，且其后通過一個或多個入口管或入口區(qū)再將入口水引至反應(yīng)器 中，使得污泥可通過一個或多個出口區(qū)和用于污泥的一個或多個管被帶出 反應(yīng)器。
在正常操作期間，生物膜元件的填充度(松散體積)是非常大的，以 致不具有生物膜元件的運動或具有生物膜元件的非常受限制的運動。在正 常操作期間，液體體積中的填充度將取決于所使用的生物膜元件的類型， 但將通常為90%-100%。在洗滌以除去污泥期間，反應(yīng)器中的水位被充分 提高，以使所有生物膜元件自由運動。在洗滌期間所需要的哪個填充度和 多大湍流將再次取決于所使用的生物膜元件的類型。生物膜元件的比重應(yīng) 當(dāng)在0.85至1.25之間。
本發(fā)明還包括一種用于廢水的需氧處理、缺氧處理或厭氧處理的反應(yīng) 器，所述反應(yīng)器的特征在于，所述反應(yīng)器包括用于水和基材的一個或多個 入口管和一個或多個入口區(qū)以及一個或多個出口區(qū)和出口管，和用于污泥 的一個或多個出口管，和用于輸送水和基材的一個或多個混合設(shè)備，并且 元件的填充度在正常操作期間構(gòu)成與反應(yīng)器液體體積的90%-100%、且更 優(yōu)選92%-99%相對應(yīng)的量，且在正常操作期間填充度從而非常大，以致它 阻止元件的自由運動，使得通過經(jīng)由管除去污泥，水位被升高很多，以致 在所述混合設(shè)備中的一個或多個混合設(shè)備的幫助下元件可自由運動。
優(yōu)選地，在出口區(qū)設(shè)置了用于將元件保留在反應(yīng)器中的設(shè)備。
優(yōu)選地，本發(fā)明還包括用于在需氧工藝中輸送水和基材以及供應(yīng)氧的 混合機(jī)構(gòu)或用于在厭氧工藝和缺氧工藝中輸送水和基材的混合機(jī)構(gòu)。
