公布日：2024.06.28
申請日：2023.12.25
分類號：C02F3/02(2023.01)I;C02F3/10(2023.01)I
摘要
本發(fā)明提供了一種具有雙向傳質特性的生物反應器及污水處理方法，屬于污水處理技術領域。所述具有雙向傳質特性的生物反應器，包括反應器本體，所述反應器本體內填充有功能性載體顆粒，所述功能性載體顆粒表面易于附載微生物形成生物膜，且具有雙向傳質特性。本發(fā)明通過在生物反應器內填充功能性載體顆粒作為固相，一方面功能性載體顆粒較大的比表面積既能為微生物的生長提供足夠的空間，從而提高體系中微生物的濃度；另一方面基于功能性載體顆粒能夠為附載于其表面的微生物提供生長代謝所需的營養(yǎng)源，使得所述的生物膜具有雙向傳質特性，可有效提高反應的傳質效率，且加入的功能性載體顆粒材質比較環(huán)保，不需要特殊處理，避免引入二次污染。
權利要求書
1.一種具有雙向傳質特性的生物反應器，其特征在于，包括反應器本體，所述反應器本體內填充有功能性載體顆粒；所述載體顆粒表面易于附載微生物形成生物膜，且具有雙向傳質特性。
2.根據權利要求1所述的具有雙向傳質特性的生物反應器，其特征在于，所述反應器本體為流化床或固定床；所述載體顆粒為比待處理污水密度低的輕顆粒，或/和，為比待處理污水密度高的重顆粒。
3.根據權利要求1所述的具有雙向傳質特性的生物反應器，其特征在于，所述載體顆粒材質為天然的高分子生物材料或無機材料，優(yōu)選為聚羥基脂肪酸酯或硫鐵礦顆粒；或者，為人工合成的有機材料、無機材料或復合材料，優(yōu)選為小麥秸稈塑料顆粒、聚乳酸顆�；蚓鄱《岫《减ヮw粒。
4.根據權利要求1所述的具有雙向傳質特性的生物反應器，其特征在于，所述載體顆粒的直徑為1-10mm，優(yōu)選為1-5mm；所述載體顆粒的密度為500-2500kg/m3，優(yōu)選為800-1500kg/m3。
5.根據權利要求1所述的具有雙向傳質特性的生物反應器，其特征在于，在所述生物反應器本體的上方設置有加料器，所述載體顆粒通過加料器連續(xù)地或間歇地加入到所述反應器本體內。
6.根據權利要求2所述的具有雙向傳質特性的生物反應器，其特征在于，在所述反應器本體側壁上部或下部設置一個緩沖溢流區(qū)，所述緩沖溢流區(qū)側壁上設置有出水口；當反應器本體內填充的功能性載體顆粒密度比待處理污水密度大時，所述緩沖溢流區(qū)設置于反應器本體的上部；當反應器本體內填充的功能性載體顆粒密度比待處理污水密度小時，所述的緩沖溢流區(qū)設置于反應器本體的下部。
7.根據權利要求6所述的具有雙向傳質特性的生物反應器，其特征在于，在所述反應器本體的側壁下部或上部設置有進水口；當緩沖溢流區(qū)設置于反應器本體的上部時，進水口設置于反應器本體的側壁下部或底部；當緩沖溢流區(qū)設置于反應器本體的下部時，進水口設置于反應器本體的側壁上部；所述反應器本體內還設置有與所述進水口相連的液體分布器。
8.根據權利要求7所述的具有雙向傳質特性的生物反應器，其特征在于，所述出水口與進水口之間還通過循環(huán)管道連通，所述循環(huán)管道上設置有第二電磁流量計、循環(huán)泵和調節(jié)閥。
9.一種污水處理方法，其特征在于，采用如權利要求1-8任一項所述的具有雙向傳質特性的生物反應器對污水進行處理，將待處理的污水通入生物反應器內，經附載于功能性載體顆粒表面以及水體中游離的微生物分解處理，處理后的污水經出水口排出。
10.根據權利要求9所述的污水處理方法，其特征在于，所述的待處理的污水為市政污水、工業(yè)污水、河道及湖泊中的水、污水處理廠處理后未達標的尾水或營養(yǎng)源失調的水。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術中存在的難題，提供一種具有雙向傳質特性的生物反應器及污水處理方法，通過在生物反應器內填充功能性載體顆粒作為固相，提高體系中微生物濃度的同時向微生物提供營養(yǎng)源，使得功能性載體顆粒表面附載微生物形成的生物膜具有雙向傳質特性，可有效提高反應的傳質效率，且加入的功能性載體顆粒材質比較環(huán)保，不需要特殊處理，避免引入二次污染。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
本發(fā)明的第一個方面，提供一種具有雙向傳質特性的生物反應器，包括反應器本體，所述反應器本體內填充有功能性載體顆粒；
所述功能性載體顆粒表面易于附載微生物形成生物膜，且具有雙向傳質特性。
本發(fā)明的進一步改進在于：
所述反應器本體為流化床或固定床；
所述載體顆粒為比待處理污水密度低的輕顆粒，或/和，為比待處理污水密度高的重顆粒。
本發(fā)明的進一步改進在于：
所述載體顆粒材質為天然的高分子生物材料或無機材料，優(yōu)選為聚羥基脂肪酸酯(PHA)或硫鐵礦顆粒；
或者，為人工合成的有機材料、無機材料或復合材料，優(yōu)選為小麥秸稈塑料顆粒、聚乳酸顆粒(PLA)，聚丁二酸丁二醇酯顆粒(PBS)。
本發(fā)明的進一步改進在于：
所述載體顆粒的直徑為1-10mm，優(yōu)選為1-5mm；
所述載體顆粒的密度為500-2500kg/m3，優(yōu)選為800-1500kg/m3。
本發(fā)明的進一步改進在于：
在所述生物反應器本體的上方設置有加料器，所述載體顆粒通過加料器連續(xù)地或間歇地加入到所述反應器本體內。
本發(fā)明的進一步改進在于：
在所述反應器本體側壁上部或下部設置一個緩沖溢流區(qū)，所述緩沖溢流區(qū)側壁上設置有出水口；
當反應器本體內填充的功能性載體顆粒密度比待處理污水密度大時，所述緩沖溢流區(qū)設置于反應器本體的上部；
當反應器本體內填充的功能性載體顆粒密度比待處理污水密度小時，所述的緩沖溢流區(qū)設置于反應器本體的下部。
本發(fā)明的進一步改進在于：
在所述反應器本體的側壁下部或上部設置有進水口；
當緩沖溢流區(qū)設置于反應器本體的上部時，進水口設置于反應器本體的側壁下部或底部；
當緩沖溢流區(qū)設置于反應器本體的下部時，進水口設置于反應器本體的側壁上部；
所述反應器本體內還設置有與所述進水口相連的液體分布器。
本發(fā)明的進一步改進在于：
所述出水口與進水口之間還通過循環(huán)管道連通，所述循環(huán)管道上設置有第二電磁流量計、循環(huán)泵和調節(jié)閥。
本發(fā)明的第二個方面，提供一種污水處理方法，采用上述具有雙向傳質特性的生物反應器對污水進行處理，將待處理的污水通入生物反應器內，經附載于功能性載體顆粒表面以及水體中游離的微生物分解處理，處理后的污水經出水口排出。
本發(fā)明的進一步改進在于：
所述的待處理的污水為市政污水、工業(yè)污水、河道及湖泊中的水、污水處理廠處理后未達標的尾水，或營養(yǎng)源失調的水。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明通過在生物反應器內填充功能性載體顆粒作為固相，一方面功能性載體顆粒較大的比表面積既能為微生物的生長提供足夠的空間，從而提高體系中微生物的濃度；另一方面基于功能性載體顆粒能夠為附載于其表面的微生物提供生長代謝所需的營養(yǎng)源，使得功能性載體顆粒表面附載微生物形成的生物膜具有雙向傳質特性，可有效提高反應的傳質效率，且加入的功能性載體顆粒材質比較環(huán)保，不需要特殊處理，避免引入二次污染，因此具有污水處理效率高、有機負荷高、應用范圍廣、環(huán)境友好、能耗低等優(yōu)點。
（發(fā)明人：邵媛媛;李明;祝京旭;馬可穎）
