申请日2017.04.25
公开(公告)日2017.06.30
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及一种水处理生物膜反应器，主要由基体和粘附在基体表面的附着物组成，基体为平面网状结构，基体表面的附着物吸水后膨胀将基体网孔填充完全形成水不能直接通透但水中有机物能够扩散通过的膜，基体网孔的尺寸小于等于临界尺寸，临界尺寸是网孔恰好将膨胀后的附着物限制，使其不被流水冲刷剥离的尺寸，基体为高分子材料、高分子复合材料、无机非金属材料、无机非金属复合材料或高分子材料与无机非金属材料的复合物，附着物为高分子物质。本发明的水处理生物膜反应器能有效净化废水，且具有不易堵塞、能耗小和成本低的特点，具有非常好的产业化推广优势。
摘要附图
权利要求书
1.一种水处理生物膜反应器，其特征是：主要由基体和粘附在基体表面的附着物组成，基体为平面网状结构，基体表面的附着物吸水后膨胀将基体网孔填充完全形成水不能直接通透但水中有机物能够扩散通过的膜，基体网孔的尺寸小于等于临界尺寸，所述临界尺寸是网孔恰好将膨胀后的附着物限制，使其不被流水冲刷剥离的尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种水处理生物膜反应器，其特征在于，所述附着物直接粘附在基体表面或者通过黏合剂粘附在基体表面。
3.根据权利要求1所述的一种水处理生物膜反应器，其特征在于，所述基体为高分子材料、高分子复合材料、无机非金属材料、无机非金属复合材料或高分子材料与无机非金属材料的复合物。
4.根据权利要求1所述的一种水处理生物膜反应器，其特征在于，所述基体的厚度为0.1～5mm，所述基体网孔的孔径为10～1000目，所述基体的单位重量为10～1000g/m2。
5.根据权利要求1所述的一种水处理生物膜反应器，其特征在于，所述基体在任意方向上的撕裂强度≥20N，所述基体的耐水解性能优良，在与水接触的自然条件下，其任意方向的撕裂强度一年期保持率不少于60%，二年期保持率不少于30%。
6.根据权利要求1所述的一种水处理生物膜反应器，其特征在于，所述附着物为高分子物质，所述高分子物质为饱和吸水后体积膨胀率>1000%的树脂、生物胶或两者的混合物，所述树脂为聚丙烯酸盐或聚丙烯酰胺，所述生物胶为琼脂、黄原胶或海藻酸钠，所述高分子物质为混合物时，树脂与生物胶的质量比为0.5～9.5:9.5～0.5。
7.根据权利要求6所述的一种水处理生物膜反应器，其特征在于，所述附着物中还含有多孔粉末，所述多孔粉末的含量为附着物质量的0.1～10%。
8.根据权利要求7所述的一种水处理生物膜反应器，其特征在于，所述多孔粉末为粒径≤50μm且孔隙率≥50%的惰性粉体，所述惰性粉体是指在水中不会溶解、分解或释放阻碍细菌生长的化学物质的粉体。
9.根据权利要求8所述的一种水处理生物膜反应器，其特征在于，所述惰性粉体为硅藻土或活性炭。
说明书
一种水处理生物膜反应器
技术领域
本发明属于污水处理领域，涉及一种水处理生物膜反应器。
背景技术
近年来，随着我国经济飞速发展，同时伴随着人口的持续增长，大量污染物被排入河流湖泊等地表水生态系统中，导致流域生态环境遭到破坏，严重制约经济社会的可持续发展，影响人们的生活质量。污水处理技术的不断发展和工程应用已经成为维系社会经济可持续发展的必要组成部分。基于物理、化学和生物学原理的各种污水处理工艺不断出现，其中生物处理技术的应用最为广泛，已经成为城市污水和有机工业废水处理的主流工艺。
由于生物修复具有经济、有效、环境友好、无二次污染的优点，并可实现污染的资源化利用，是比较可靠的方法。在生物修复方法中，藻类、水生动物和水生植物，或基于水生植物的人工湿地或土地系统虽有一定的效果，但其效率低、占地多、修复效果差。而采用微生物的方法处理，效果好，效率高，尤其是其中的生物膜法对废水中有机物等的去除效率较高，现已被广泛地用于水及废水的处理过程中。随着配套技术与材料的突破性进展，近年来生物膜工艺得到了广大研究者和工程技术人员的极大关注，发展相当迅速，对生物膜特征的认识和基础理论研究不断加深，已有的实际工艺日臻完善，同时出现了多种新型的生物膜反应器工艺和各种组合工艺，逐步形成了一套较完整的生物膜法污水生物处理工艺系列。
已知现有生物膜反应器的类型与技术有：普通生物滤池(好氧)、高负荷生物滤池(好氧)、塔式生物滤池(好氧)、厌氧生物滤池(厌氧)、活性生物滤池(好氧)、好氧生物转盘(好氧)、厌氧生物转盘(厌氧)、淹没式生物滤池(好氧)、微孔膜生物反应器(好氧)、生物流化床(好氧)、气提式生物膜反应器(好氧)、机械搅动床(好氧、厌氧)、厌氧生物膜膨胀床(厌氧)、移动床生物膜反应器(好氧、厌氧)、复合式生物膜反应器、活性污泥-生物膜反应器、序批式生物膜反应器、升流式厌氧污泥床-厌氧生物滤池、附着生长污水稳定塘，这些技术都因各自独有的特色而广泛应用于工程中。
中国专利CN 105174436 A公开了一种生物膜曝气反应器，其通过加入2组微生物填料来使水处理达到一个新的标准，两种微生物填料可以均选择好氧微生物、也可选择一种为好氧微生物另一种为厌氧微生物，利用2组微生物处理水体，COD明显低于一种微生物处理的污水，同时，反应器仍旧与传统大小无异，在不扩大占地面积的同时大大提高了处理效果。
中国专利CN 102015551 B提供了一种含有螺旋结构的生物膜反应器，生物膜反应器在其中具有螺旋结构，用于形成从空气供应管到出口管的螺旋泡沫流动通道，使得通过引起空气供应管所供应的泡沫流动并通过增加泡沫的停留时间而提高传氧速率。该生物膜反应器的优点在于，微生物附着到所述螺旋结构而在所述螺旋结构上形成生物膜，从而实现了微生物悬浮生长和微生物附着生长两种条件，以及在不使用能量进行搅拌的条件下能够有效提高水中溶解氧的浓度，并能够有效地提高和保持微生物的浓度。
中国专利CN 102951735 A公开了一种复合式折流水处理生物膜反应器，具有进水口、出水口和放空口，其特征在：在一个矩形的池体内，由进流隔板、出流隔板、平流板将反应器分隔成相对独立的缺氧区、好氧区和平流区。该发明好氧区和缺氧区分开独立控制，可减少相互干扰，处理效果更好，工艺便于操作，可应用到富营养化水体、养殖水体甚至工业废水的生物修复。
具体来说，生物膜反应器具有如下几个方面的优点：
1)微生物相多样化，生物的食物链长，并能存活世代时间较长的微生物;
2)微生物量多，处理能力大，净化功能显著提高;
3)污泥沉降性能良好，易于固液分离，剩余污泥产量少，降低污泥处理与处置费用;
4)耐冲击负荷，对水质、水量变动具有较强的适应性，并能处理低浓度的污水;
5)易于运行管理，减少污泥膨胀问题。
但现有的生物膜反应器也存在着不足：填料及其表面的生物膜组成的水处理构筑物易堵塞;在进行好氧菌处理时仍需要向反应器内曝气，能耗大;好氧、厌氧菌一般不能并存需分开处理等。
因此，研究一种能有效净化废水且不堵塞、能耗小、成本低的水处理生物膜反应器具有重要的现实意义。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种能有效净化废水且不堵塞、能耗小、成本低的水处理生物膜反应器。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种水处理生物膜反应器，主要由基体和粘附在基体表面的附着物组成，基体的单位表面上附着物含量为0.15～0.5g/m2，基体为平面网状结构，基体表面的附着物吸水后膨胀将基体网孔填充完全形成水不能直接通透但水中有机物能够扩散通过的膜，基体网孔的尺寸小于等于临界尺寸，所述临界尺寸是网孔恰好将膨胀后的附着物限制，使其不被流水冲刷剥离的尺寸。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种水处理生物膜反应器，所述附着物直接粘附在基体表面或者通过黏合剂粘附在基体表面。
如上所述的一种水处理生物膜反应器，所述基体为高分子材料、高分子复合材料、无机非金属材料、无机非金属复合材料或高分子材料与无机非金属材料的复合物。
如上所述的一种水处理生物膜反应器，所述基体的厚度为0.1～5mm，优选0.5～2mm，所述基体网孔的孔径为10～1000目，优选50～500目，所述基体的单位重量为10～1000g/m2，优选100～500g/m2。
如上所述的一种水处理生物膜反应器，所述基体在任意方向上的撕裂强度≥20N，所述基体的耐水解性能优良，在与水接触的自然条件下，其任意方向的撕裂强度一年期保持率不少于60%，二年期保持率不少于30%。
如上所述的一种水处理生物膜反应器，所述附着物为高分子物质，所述高分子物质为饱和吸水后体积膨胀率>1000%的树脂、生物胶或两者的混合物，所述树脂为聚丙烯酸盐或聚丙烯酰胺，所述生物胶为琼脂、黄原胶或海藻酸钠，所述高分子物质为混合物时，树脂与生物胶的质量比为0.5～9.5:9.5～0.5。
如上所述的一种水处理生物膜反应器，所述附着物中还含有多孔粉末，多孔粉末具有吸附作用，可以吸附污水中的营养物质使其富集，供细菌分解，所述多孔粉末的含量为附着物质量的0.1～10%。
如上所述的一种水处理生物膜反应器，所述多孔粉末为粒径≤50μm且孔隙率≥50%的惰性粉体，惰性粉体的粒径过大受到的冲击力较大容易被水流冲走，粒径过小表面能较大，自身容易团聚，不容易实现均匀分散，惰性粉体的孔隙率过小无法发挥良好的吸附作用，所述惰性粉体是指在水中不会溶解、分解或释放阻碍细菌生长的化学物质的粉体。
如上所述的一种水处理生物膜反应器，所述惰性粉体为硅藻土或活性炭。有益效果：
(1)本发明一种水处理生物膜反应器能够有效去除废水中的有机物，净化废水，具有良好的环保价值;
(2)本发明的一种水处理生物膜反应器，待处理水从反应器表面流过而非透过，污水处理过程中不存在水流堵塞的问题，污水处理效率高;
(3)本发明的一种水处理生物膜反应器可以同时对水进行进行厌氧处理和好氧处理，不用曝气，能耗小、成本低，具有非常好的产业化推广优势。
