公布日：2024.06.28
申请日：2023.12.25
分类号：C02F3/02(2023.01)I;C02F3/10(2023.01)I
摘要
本发明提供了一种具有双向传质特性的生物反应器及污水处理方法，属于污水处理技术领域。所述具有双向传质特性的生物反应器，包括反应器本体，所述反应器本体内填充有功能性载体颗粒，所述功能性载体颗粒表面易于附载微生物形成生物膜，且具有双向传质特性。本发明通过在生物反应器内填充功能性载体颗粒作为固相，一方面功能性载体颗粒较大的比表面积既能为微生物的生长提供足够的空间，从而提高体系中微生物的浓度；另一方面基于功能性载体颗粒能够为附载于其表面的微生物提供生长代谢所需的营养源，使得所述的生物膜具有双向传质特性，可有效提高反应的传质效率，且加入的功能性载体颗粒材质比较环保，不需要特殊处理，避免引入二次污染。
权利要求书
1.一种具有双向传质特性的生物反应器，其特征在于，包括反应器本体，所述反应器本体内填充有功能性载体颗粒；所述载体颗粒表面易于附载微生物形成生物膜，且具有双向传质特性。
2.根据权利要求1所述的具有双向传质特性的生物反应器，其特征在于，所述反应器本体为流化床或固定床；所述载体颗粒为比待处理污水密度低的轻颗粒，或/和，为比待处理污水密度高的重颗粒。
3.根据权利要求1所述的具有双向传质特性的生物反应器，其特征在于，所述载体颗粒材质为天然的高分子生物材料或无机材料，优选为聚羟基脂肪酸酯或硫铁矿颗粒；或者，为人工合成的有机材料、无机材料或复合材料，优选为小麦秸秆塑料颗粒、聚乳酸颗粒或聚丁二酸丁二醇酯颗粒。
4.根据权利要求1所述的具有双向传质特性的生物反应器，其特征在于，所述载体颗粒的直径为1-10mm，优选为1-5mm；所述载体颗粒的密度为500-2500kg/m3，优选为800-1500kg/m3。
5.根据权利要求1所述的具有双向传质特性的生物反应器，其特征在于，在所述生物反应器本体的上方设置有加料器，所述载体颗粒通过加料器连续地或间歇地加入到所述反应器本体内。
6.根据权利要求2所述的具有双向传质特性的生物反应器，其特征在于，在所述反应器本体侧壁上部或下部设置一个缓冲溢流区，所述缓冲溢流区侧壁上设置有出水口；当反应器本体内填充的功能性载体颗粒密度比待处理污水密度大时，所述缓冲溢流区设置于反应器本体的上部；当反应器本体内填充的功能性载体颗粒密度比待处理污水密度小时，所述的缓冲溢流区设置于反应器本体的下部。
7.根据权利要求6所述的具有双向传质特性的生物反应器，其特征在于，在所述反应器本体的侧壁下部或上部设置有进水口；当缓冲溢流区设置于反应器本体的上部时，进水口设置于反应器本体的侧壁下部或底部；当缓冲溢流区设置于反应器本体的下部时，进水口设置于反应器本体的侧壁上部；所述反应器本体内还设置有与所述进水口相连的液体分布器。
8.根据权利要求7所述的具有双向传质特性的生物反应器，其特征在于，所述出水口与进水口之间还通过循环管道连通，所述循环管道上设置有第二电磁流量计、循环泵和调节阀。
9.一种污水处理方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的具有双向传质特性的生物反应器对污水进行处理，将待处理的污水通入生物反应器内，经附载于功能性载体颗粒表面以及水体中游离的微生物分解处理，处理后的污水经出水口排出。
10.根据权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于，所述的待处理的污水为市政污水、工业污水、河道及湖泊中的水、污水处理厂处理后未达标的尾水或营养源失调的水。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种具有双向传质特性的生物反应器及污水处理方法，通过在生物反应器内填充功能性载体颗粒作为固相，提高体系中微生物浓度的同时向微生物提供营养源，使得功能性载体颗粒表面附载微生物形成的生物膜具有双向传质特性，可有效提高反应的传质效率，且加入的功能性载体颗粒材质比较环保，不需要特殊处理，避免引入二次污染。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一个方面，提供一种具有双向传质特性的生物反应器，包括反应器本体，所述反应器本体内填充有功能性载体颗粒；
所述功能性载体颗粒表面易于附载微生物形成生物膜，且具有双向传质特性。
本发明的进一步改进在于：
所述反应器本体为流化床或固定床；
所述载体颗粒为比待处理污水密度低的轻颗粒，或/和，为比待处理污水密度高的重颗粒。
本发明的进一步改进在于：
所述载体颗粒材质为天然的高分子生物材料或无机材料，优选为聚羟基脂肪酸酯(PHA)或硫铁矿颗粒；
或者，为人工合成的有机材料、无机材料或复合材料，优选为小麦秸秆塑料颗粒、聚乳酸颗粒(PLA)，聚丁二酸丁二醇酯颗粒(PBS)。
本发明的进一步改进在于：
所述载体颗粒的直径为1-10mm，优选为1-5mm；
所述载体颗粒的密度为500-2500kg/m3，优选为800-1500kg/m3。
本发明的进一步改进在于：
在所述生物反应器本体的上方设置有加料器，所述载体颗粒通过加料器连续地或间歇地加入到所述反应器本体内。
本发明的进一步改进在于：
在所述反应器本体侧壁上部或下部设置一个缓冲溢流区，所述缓冲溢流区侧壁上设置有出水口；
当反应器本体内填充的功能性载体颗粒密度比待处理污水密度大时，所述缓冲溢流区设置于反应器本体的上部；
当反应器本体内填充的功能性载体颗粒密度比待处理污水密度小时，所述的缓冲溢流区设置于反应器本体的下部。
本发明的进一步改进在于：
在所述反应器本体的侧壁下部或上部设置有进水口；
当缓冲溢流区设置于反应器本体的上部时，进水口设置于反应器本体的侧壁下部或底部；
当缓冲溢流区设置于反应器本体的下部时，进水口设置于反应器本体的侧壁上部；
所述反应器本体内还设置有与所述进水口相连的液体分布器。
本发明的进一步改进在于：
所述出水口与进水口之间还通过循环管道连通，所述循环管道上设置有第二电磁流量计、循环泵和调节阀。
本发明的第二个方面，提供一种污水处理方法，采用上述具有双向传质特性的生物反应器对污水进行处理，将待处理的污水通入生物反应器内，经附载于功能性载体颗粒表面以及水体中游离的微生物分解处理，处理后的污水经出水口排出。
本发明的进一步改进在于：
所述的待处理的污水为市政污水、工业污水、河道及湖泊中的水、污水处理厂处理后未达标的尾水，或营养源失调的水。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在生物反应器内填充功能性载体颗粒作为固相，一方面功能性载体颗粒较大的比表面积既能为微生物的生长提供足够的空间，从而提高体系中微生物的浓度；另一方面基于功能性载体颗粒能够为附载于其表面的微生物提供生长代谢所需的营养源，使得功能性载体颗粒表面附载微生物形成的生物膜具有双向传质特性，可有效提高反应的传质效率，且加入的功能性载体颗粒材质比较环保，不需要特殊处理，避免引入二次污染，因此具有污水处理效率高、有机负荷高、应用范围广、环境友好、能耗低等优点。
（发明人：邵媛媛;李明;祝京旭;马可颖）