MBBR填料及生物膜反应器的制作方法

本申请涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种mbbr填料及生物膜反应器。

背景技术：

mbbr(movingbedbiofilmreactor，移动床生物膜反应器)工艺属于一种新型的污水生物膜法处理工艺，该方法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，外部为好氧菌，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。

目前市面上的mbbr生物流化床填料，为在曝气池中能形成较好的悬浮态，通常材质以塑料为主，从而增加生物与水的传质效率。同时为了提高比表面积，现有mbbr填料的外层通常采用波浪形、三角形等带褶皱的表面，或表面凸凹不平，以增加比表面积，进而增加生物与水的接触面积。但目前mbbr生物流化床填料的挂膜速度慢，挂膜效果不理想。

因此如何使mbbr填料既能增加生物与水的传质效率和比表面积，又具有较优挂膜速度，成为污水处理行业研发的重点。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种既能增加生物与水的传质效率和比表面积，又具有较优挂膜速度的mbbr填料，以及应用该填料的生物膜反应器。

第一方面，本申请实施例提供一种mbbr填料，包括：

填料本体，包括空心圆柱体形的筒体，所述筒体包括褶皱内表面和褶皱外表面；

多个连接筋，每个连接筋自所述筒体的内部沿所述筒体的径向方向延伸至所述筒体外部；

所述筒体的褶皱内表面、褶皱外表面和/或所述连接筋的外表面上设置有丝状物。

在上述实现过程中，筒体的内表面和外表面均采用褶皱表面，从而增加填料的比表面积。在筒体的褶皱内表面、褶皱外表面和/或连接筋的外表面上设置有丝状物，由于丝状物的存在使得mbbr填料本身的附着面积大大增加，从而使挂膜的速度加快且挂膜效果更优，而填料本体的空心筒体结构在曝气状态下，悬浮效果好，传质效率高。在曝气过程中，填料呈悬浮状态，由于曝气的原因，填料会在水中呈不断翻滚的状态，即流化状态，本申请实施例中的连接筋延伸至筒体外部，在填料不断翻滚的过程中，连接筋会不断地碰撞，使老化的生物膜更加容易脱落，有利于生物膜的更新。因此本申请实施例中的mbbr填料既能增加生物与水的传质效率和比表面积，又具有较优的挂膜速度和挂膜效果。

在一种可能的实现方式中，所述筒体的个数为多个；

多个所述筒体同轴心设置并沿筒体的径向方向依次套设；

所述连接筋自最内层的筒体的内部沿最内侧筒体的径向方向延伸至最外层筒体的外部。

在一种可能的实现方式中，多根连接筋在其开始向外延伸的筒体内的起始点位于填料本体的轴心。

在上述实现过程中，多根连接筋在内套筒的轴心处沿套筒的内径向外延伸，内圆筒和外圆筒被连接筋分为多个小格，每个小格形成一个独立的挂膜空间，由于每个挂膜空间内的丝状物能够进一步增加挂膜空间的挂膜能力，因此使得mbbr填料具有较好的挂膜效果。

在一种可能的实现方式中，多根连接筋在其开始向外延伸的筒体内的起始点与填料本体的轴心相距相同的距离。

在上述实现过程中，多根连接筋在其开始向外延伸的筒体内的起始点与填料本体的轴心相距相同的距离，则在填料本体的轴心位置形成出一圆柱形的第一氧气通道，以便于反应器中的好氧菌能够更好地存活，进而提高去污处理效果。

在一种可能的实现方式中，所述最内层的筒体的直径范围为5-10毫米，最外层的筒体的直径范围为10-30毫米。

在一种可能的实现方式中，所述连接筋延伸出所述最外层筒体外部的长度为3-5毫米。

在一种可能的实现方式中，所述连接筋的形状为片状，多个所述连接筋绕所述填料本体的轴心周向布置；片状连接筋在所述填料本体轴心方向上的长度与所述填料本体的长度相等。

在上述实现过程中，片状连接筋自填料本体的一端延伸至另一端，由于连接筋在填料本体的轴心方向上拥有最长长度，在片状连接筋上设置丝状物时，丝状物在填料本体轴心方向上的设置长度达到最长，故连接筋具有较好的挂膜能力，进而提高mbbr填料的挂膜效果。

在另一种可能的实现方式中，所述片状连接筋在所述填料本体轴心方向上分段设置，且相邻段所述片状连接筋间隔设定距离。

在上述实现过程中，片状连接筋自填料本体的一端延伸至另一端，由于片状连接筋上设置丝状物，故连接筋具有较好的挂膜能力，同时片状连接筋间隔预定距离，则相邻片状连接筋之间的间隙构成沿填料本体半径径向方向延伸，在填料本体轴心方向具有预定厚度(即相邻片状连接筋之间间隔的预定距离)的第二氧气通道500，以便于反应器中的好氧菌能够更好地存活，进而提高去污处理效果。

在一种可能的实现方式中，所述连接筋的形状为圆柱形；

多根连接筋在所述筒体轴心延伸的方向上分组布置；

每组所述连接筋绕所述填料本体的轴心周向布置，且相邻组的连接筋相隔预定距离。

在上述实现过程中，每组的连接筋绕填料本体的轴心周向布置，由于圆柱状连接筋上设置丝状物，故连接筋具有较好的挂膜能力。同时每组连接筋间隔预定距离，则相邻连接筋组之间的间隙构成沿填料本体半径径向方向延伸，在填料本体轴心方向具有预定厚度(即相邻连接筋组之间间隔的预定距离)的第三氧气通道(与第二氧气通道类似)，以便于反应器中的好氧菌能够更好地存活，进而提高去污处理效果。

在一种可能的实现方式中，所述填料本体和所述连接筋构成中心对称结构。

在上述实现过程中，填料本体和连接筋构成中心对称结构，则填料本体绕其轴心旋转180°，旋转后与原结构完全重合，这样进一步限定了多个连接筋绕填料本体的轴心周向阵列布置。多个连接筋分隔出的格子亦绕填料本体的轴心阵列设置，可以使生物膜均匀增长挂膜，避免由于间隙大小不同而导致挂膜不均匀的现象产生。

第二方面，本申请实施例还提供了一种生物膜反应器，包括如上所述的mbbr填料。

由以上技术方案可知，本申请实施例中mbbr填料的筒体的内表面和外表面均采用褶皱表面，从而增加填料的比表面积。丝状物的设置使得mbbr填料本身的附着面积大大增加，从而使挂膜的速度加快且挂膜效果更优，而填料本体的空心筒体结构在曝气状态下，悬浮效果好，传质效率高。连接筋延伸至筒体外部的设计，使老化的生物膜更加容易脱落，有利于生物膜的更新。因此本申请实施例中的mbbr填料既能增加生物与水的传质效率和比表面积，又具有较优的挂膜速度和挂膜效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为根据本申请实施例示出的mbbr填料的结构示意图；

图2示出了图1所示mbbr填料中部分筒体的放大图；

图3为根据本申请实施例示出的一种mbbr填料的结构示意图；

图4为根据本申请另一实施例示出的一种mbbr填料的结构示意图；

图5为根据本申请另一实施例示出的mbbr填料的结构示意图；

图6为根据本申请实施例示出的连接筋相隔设置的mbbr填料的截面图；

图7为根据本申请另一实施例示出的连接筋的截面图。

图标：100-填料本体；110-筒体；111-褶皱内表面；112-褶皱外表面；200-连接筋；300-丝状物；400-第一氧气通道；500-第二氧气通道。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为根据本申请实施例示出的mbbr填料的结构示意图。参见图1，mbbr填料包括填料本体100和多个连接筋200。

填料本体100包括空心圆柱体形的筒体110，筒体110包括褶皱内表面111和褶皱外表面112。多个连接筋200自筒体110的内部沿筒体110的径向方向延伸至筒体110外部。图2示出了图1所示mbbr填料中部分筒体的放大图。参见图2筒体110的褶皱内表面111、褶皱外表面112和连接筋200的外表面上均设置有丝状物300。丝状物300布满其所在的设置表面。

需要说明的是，筒体110的褶皱内表面111、褶皱外表面112和连接筋200的外表面上均设置有丝状物300是其中一种实现方式，还可只在筒体110的褶皱内表面111或褶皱外表面112或连接筋200的外表面三者中的其中一个上设置丝状物300，或者在三者中的任意两个上设置丝状物300。

作为一种可能的实现方式，丝状物300的材质为纤维丝。需要说明的是，丝状物300采用纤维丝只是示例性的，凡是具有较小直径的柔性丝状物300均落入本申请的保护范围。

在上述实现过程中，筒体110的内表面和外表面均采用褶皱表面，从而增加填料的比表面积。在筒体110的褶皱内表面111、褶皱外表面112和/或连接筋200的外表面上设置有丝状物300，由于丝状物300的存在使得mbbr填料本身的附着面积大大增加，从而使挂膜的速度加快且挂膜效果更优，而填料本体100的空心筒体110结构在曝气状态下，悬浮效果好，传质效率高。在曝气过程中，填料呈悬浮状态，由于曝气的原因，填料会在水中呈不断翻滚的状态，即流化状态，本申请实施例中的连接筋200延伸至筒体110外部，在填料不断翻滚的过程中，连接筋200会不断地碰撞，使老化的生物膜更加容易脱落，有利于生物膜的更新。因此本申请实施例中的mbbr填料既能增加生物与水的传质效率和比表面积，又具有较优的挂膜速度和挂膜效果。

在一种可能的实现方式中，填料本体100和连接筋200可采用塑料材料制作。采用塑料材质制作，可使mbbr填料的结构更加轻盈，悬浮效果好，从而进一步提高传质效率。

在一种可能的实现方式中，mbbr填料中筒体110的个数为多个。图3为根据本申请实施例示出的一种mbbr填料的结构示意图。参见图3，mbbr填料包括两个筒体110。两个筒体110按照填料本体的径向方向分为内套筒和外套筒。两个筒体110同轴心设置并沿筒体110的径向方向依次套设。连接筋200自内套筒的内部沿内筒体110的径向方向延伸至外套筒的外部。两个筒体的褶皱内表面111和褶皱外表面112和/或连接筋200中的外表面上可设置布满丝状物300。图4示出了只在外套筒的褶皱外表面112和其中一个连接筋的外表面设置丝状物。

需要说明的是，上述实施方式中筒体110的个数为两个只是示例性的，本申请对于填料本体100中筒体110的个数不做具体限定，但根据目前市面上生物膜反应器的结构规模，填料本体100中筒体110的个数通常以1～3个为宜。

在一种可能的实现方式中，多根连接筋200在其开始向外延伸的筒体110内的起始点位于填料本体100的轴心。

在上述实现过程中，参见图3，多根连接筋200在内套筒的轴心处沿套筒的内径向外延伸，由图中结构可知，内圆筒和外圆筒被连接筋200分为多个小格，每个小格形成一个独立的挂膜空间，由于每个挂膜空间内的丝状物300能够进一步增加挂膜空间的挂膜能力，因此使得mbbr填料具有较好的挂膜效果。

在另一种可能的实现方式中，多根连接筋200在其开始向外延伸的筒体110内的起始点与填料本体100的轴心相距相同的距离，参见图5。

在上述实现过程中，多根连接筋200在其开始向外延伸的筒体110内的起始点与填料本体100的轴心相距相同的距离，则在填料本体100的轴心位置形成出一圆柱形的第一氧气通道400，以便于反应器中的好氧菌能够更好地存活，进而提高去污处理效果。

在一种可能的实现方式中，填料本体100和连接筋200构成中心对称结构。在上述实现过程中，填料本体100和连接筋200构成中心对称结构，则填料本体100绕其轴心旋转180°，旋转后与原结构完全重合，这样进一步限定了多个连接筋200绕填料本体100的轴心周向阵列布置。多个连接筋200分隔出的格子亦绕填料本体100的轴心阵列设置，可以使生物膜均匀增长挂膜，避免由于间隙大小不同而导致挂膜不均匀的现象产生。

在一种可能的实现方式中，连接筋200的设置个数为4-12个，当连接筋200将填料本体100分隔的格数过多、相邻连接筋200的间隙过小时，污水中生物膜容易增长，当生物膜逐渐增厚而将空隙完全填满后，水中污染物和生物膜的传质效率将会下降。

在一种可能的实现方式中，连接筋200的形状为片状，多个连接筋200绕填料本体100的轴心周向布置。在一种可能的实现方式中，片状连接筋200在填料本体100轴心方向上的长度与筒体110的长度相等。在上述实现过程中，片状连接筋200自填料本体100的一端延伸至另一端，由于连接筋200在填料本体100的轴心方向上拥有最长长度，在片状连接筋200上设置丝状物300时，丝状物300在填料本体100轴心方向上的设置长度达到最长，故连接筋200具有较好的挂膜能力，进而提高mbbr填料的挂膜效果。

在另一种可能的实现方式中，片状连接筋200在填料本体100轴心方向上分段设置，且相邻段片状连接筋200间隔设定距离。图6为根据本申请实施例示出的连接筋相隔设置的mbbr填料的截面图。参见图6，片状连接筋200自填料本体100的一端延伸至另一端，由于片状连接筋200的外表面上布满丝状物300，故连接筋200具有较好的挂膜能力。同时片状连接筋200间隔预定距离，则相邻片状连接筋200之间的间隙构成沿填料本体100半径径向方向延伸，在填料本体100轴心方向具有预定厚度(即相邻片状连接筋200之间间隔的预定距离)的第二氧气通道500，以便于反应器中的好氧菌能够更好地存活，进而提高去污处理效果。

在另一种可能的实现方式中，连接筋200的形状为圆柱形。图7为根据本申请另一实施例示出的连接筋的截面图，参见图7，连接筋200的外表面设置丝状物300。丝状物300朝四个方向延伸，其中一个方向上的丝状物可为摞叠的丝状物。多根连接筋200在筒体110轴心延伸的方向上分组布置。每组连接筋200绕填料本体100的轴心周向布置，且相邻组的连接筋200相隔预定距离。

在上述实现过程中，每组的连接筋200绕填料本体100的轴心周向布置，由于圆柱状连接筋200上设置丝状物300，故连接筋200具有较好的挂膜能力。同时每组连接筋200间隔预定距离，则相邻连接筋200组之间的间隙构成沿填料本体100半径径向方向延伸，在填料本体100轴心方向具有预定厚度(即相邻连接筋200组之间间隔的预定距离)的氧气通道，以便于反应器中的好氧菌能够更好地存活，进而提高去污处理效果。

作为可选的实施方式，最内层的筒体110的直径范围为5-10毫米，最外层的筒体110的直径范围为10-30毫米。当最外层筒体110的直径大于30毫米时，最内层筒体110的直径大于10mm时，筒体110之间的间隙较大，不利于在填料内部形成流态，也不易于生物膜的形成。当最外层筒体110的直径小于10毫米，最内层筒体110的直径小于5mm时，则填料内部的空格空隙过小，生物膜不易脱落，且不利于填料的拦截，导致污物容易随水流失至后续的处理单元，影响污水处理效果。

当最外层筒体110的直径小于10mm，最内层筒体110的直径小于5mm，生物膜生长速度较快，间隙快速被生物膜堵住，不易于生物膜的脱落和更新，降低传质效率。

在一种实现方式中，最外层筒体110的直径为10mm，最内层筒体110的直径为5mm。

在另一种实现方式中，最外层筒体110的直径为20mm，最内层筒体110的直径为8mm。

在再一种实现方式中，最外层筒体110的直径为30mm，最内层筒体110的直径为10mm。上述三种实施方案，中间的空隙大小均具有较好的挂膜效果和脱膜效果。

作为可选的实施方式，连接筋200延伸出最外层筒体110的长度范围为3-5mm，连接筋200延伸出最外层筒体110的长度大于5mm时，在流化状态下相邻mbbr填料会互相卡主，导致mbbr填料分布不够均匀，影响污水处理效果。

在一种可能的实现方式中，构成填料本体100的筒体110的褶皱内表面111和褶皱外表面112均为波浪形或表面设置三角形凸起，用以提高填料的比表面积，扩大微生物的生长面积，进而提高生物膜与污水的接触面积及传质效率。

在一种可能的实现方式中，当填料本体100包括多个筒体110时，多个筒体110的厚度相同。

第二方面，本申请实施例还提供了一种生物膜反应器，包括采用以上任一结构形式的mbbr填料。

由以上技术方案可知，本申请实施例中mbbr填料的筒体110的内表面和外表面均采用褶皱表面，从而增加填料的比表面积。丝状物300的设置使得mbbr填料本身的附着面积大大增加，从而使挂膜的速度加快且挂膜效果更优，而填料本体100的空心筒体110结构在曝气状态下，悬浮效果好，传质效率高。连接筋200延伸至筒体110外部的设计，使老化的生物膜更加容易脱落，有利于生物膜的更新。因此本申请实施例中的mbbr填料既能增加生物与水的传质效率和比表面积，又具有较优的挂膜速度和挂膜效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。