1.本发明属于水处理技术领域，涉及用于污水处理的生物膜反应器，具体涉及一种基于珊瑚砂的生物膜反应器。
背景技术：2.在污水处理中，生物法是常用的工艺，生物法可以分成两大类：活性污泥法与生物膜法。生物膜法的净化机理：污水进入反应池并在填料表面流动，在生物膜的吸附作用下，污水所含的有机物透过生物膜表面的附着水层，从污水主体向生物膜内部迁移；与此同时，氧通过生物膜表面附着水层进入生物膜。生物膜中的微生物在有氧条件下进行新陈代谢，对有机物进行降解，降解产物从反方向由生物膜通过附着水层排出到流动污水或空气中。常用生物膜法处理工艺主要包含生物滤池、生物转盘、淹没式生物滤池、生物流化床和移动床生物膜反应器等。与活性污泥法相比，生物膜反应器具有运行稳定、抗冲击负荷能力强、无污泥膨胀、具有一定的硝化和反硝化功能、生物相多样、生物链长、并能存活世代较长的微生物等优点。但目前生物膜反应器还存在曝气能耗大、填料成本较高等问题。
技术实现要素：3.针对上述技术问题，本发明提供了一种基于珊瑚砂的生物膜反应器，不需要额外的曝气装置进行曝气，低能耗，污水处理成本低，污水处理效果好。
4.本发明通过以下技术方案实现上述技术目的的：
5.一种基于珊瑚砂的生物膜反应器，包括反应器外壳、载体和漂浮体；所述反应器外壳顶部开口，反应器外壳内分成至少四个区域，形成至少两个相对的载体区和至少两个相对的清水区，载体区和清水区间隔布置；所述载体区分别设有载体，所述清水区分别设有漂浮体；载体区的底部分别设有进水口，清水区的底部分别设有排水口；通过进水口进入载体区的水能够从顶部流入清水区，清水区的水能够通过排水口排出；载体和漂浮体均相连，在进水和排水的过程中漂浮体能够带动载体上下移动。
6.上述方案中，所述反应器外壳内通过大隔板和两个小隔板分成四个区域；所述小隔板分别安装在大隔板两侧，所述小隔板的高度低于大隔板。
7.上述方案中，所述排水口设有排水阀门。
8.上述方案中，所述载体包括网状骨架和珊瑚砂；珊瑚砂直径大于网状骨架的孔径，珊瑚砂装填在网状骨架内部。
9.进一步的，所述载体被网状骨架分隔为至少三层。
10.进一步的，所述网状骨架的网孔形状为圆形或正方形，若为圆形，直径为3-6mm，若为正方形，边长为3-6mm；珊瑚砂尺寸大于6mm。
11.进一步的，每层所述网状骨架内珊瑚砂的装填率为50％-70％；所述载体的高度为反应器外壳高度的60％-80％。
12.上述方案中，所述反应器外壳为圆柱状，反应器外壳的高度为直径的2倍。
13.上述方案中，所述漂浮体包括网状骨架和漂浮件，所述漂浮件安装在网状骨架内。
14.上述方案中，所述漂浮件为密封矿泉水瓶。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.本发明通过设置载体和漂浮体，且载体和漂浮体相连，使得在进水出水的时候漂浮体带动载体上下移动，载体中的珊瑚砂就可以周期性的露出水面进行自动曝气，不需要额外的曝气装置进行曝气，减低了污水处理成本，且污水处理效果好。
附图说明
17.图1为本发明一实施例的反应器俯视图；
18.图2为本发明一实施例的反应器主视图；
19.图3为本发明一实施例的载体和漂浮体俯视图；
20.图4为图3a-a剖视图。
21.图中：1、载体区；2、清水区；3、大隔板；4、小隔板；5、进水口；6、排水阀门；7、载体；8、漂浮体；9、反应器外壳。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.一种基于珊瑚砂的生物膜反应器，包括反应器外壳9、载体7和漂浮体8；所述反应器外壳9顶部开口，反应器外壳9内分成至少四个区域，形成至少两个相对的载体区1和至少两个相对的清水区2；载体区1和清水区2间隔布置；所述载体区1分别设有载体7，所述清水区2分别设有漂浮体8；载体区1的底部分别设有进水口5，清水区2的底部分别设有排水口；通过进水口5进入载体区1的水能够从顶部流入清水区2，清水区2的水能够通过排水口排出；载体7和漂浮体8均相连，在进水和排水的过程中漂浮体8能够带动载体7上下移动。
26.优选的，所述反应器外壳9内通过大隔板3和两个小隔板4分成四个区域；所述小隔
板4分别安装在大隔板3两侧，所述小隔板4的高度低于大隔板3。
27.优选的，反应器外壳9为上部开口下部封闭的圆柱状结构，材质为不锈钢或有机玻璃，反应器外壳9的高为直径的2倍，以保证载体有良好的挂膜效果，厚度为6-12mm。
28.优选的，大隔板3长度与反应器外壳9的高度相当，宽度与反应器外壳9内径相当，优选的，大隔板3通过焊接安装在反应器外壳9的内部，将反应器外壳9内部分为大小和形状相同的两部分。两块小隔板4长度比大隔板3小2-3cm，以便于载体区1的水能够从顶部流入清水区2，小隔板4宽度为大隔板3的一半，优选的，通过焊接安装在反应器外壳9的内部；安装时，两块小隔板4在同一个平面内，并与大隔板3垂直，将反应器外壳9内部分为大小和形状相同的四个区域。三块隔板在反应器外壳9内部安装时，底部密封无空隙，小隔板4上部比大隔板3上部低2-3cm，以使载体区1降解后的污水通过小隔板4上端进入清水区2。
29.优选的，在被隔板分成的四个区域中，两个相对的区域为载体区1，里面分别放置载体7；另两个相对的区域为清水区2，分别放置漂浮体8。在载体区1的底部设置进水口5，在清水区2的底部设置排水口，排水口设有排水阀门6。
30.优选的，所述载体7为四分之一圆柱体，所述载体7包括网状骨架和珊瑚砂，网状骨架为四分之一圆柱体形不锈钢丝网，不锈钢丝网内装填珊瑚砂，珊瑚砂表面空隙率高，有利于挂膜和对污染物的去除。四分之一圆柱体形不锈钢丝网由平面形不锈钢丝网平均分成多层，优选的，层数至少为三层，以保证珊瑚砂颗粒之间有足够的空隙。制备此四分之一圆柱体形不锈钢丝网和平面形不锈钢丝网的不锈钢丝直径为1-3mm，四分之一圆柱体形不锈钢丝网和平面形不锈钢丝网的网孔形状为圆形或正方形，若为圆形，直径为3-6mm，若为正方形，边长为3-6mm，既保证良好的挂膜效果，又不使珊瑚砂颗粒脱离不锈钢丝网。装填在四分之一圆柱体形不锈钢丝网内的珊瑚砂尺寸大于6mm，以保证珊瑚砂颗粒不脱离不锈钢丝网；每层的装填率为50％-70％，保证足够的载体量，同时又使颗粒间有足够的空隙。所述载体7高度为反应器外壳9高度的60％-80％，保证足够的载体量，同时又使颗粒间有足够的空隙。载体区1的载体7尺寸，以及载体7中珊瑚砂的装填率相同。
31.优选的，所述漂浮体8外观为四分之一圆柱体，漂浮体8包括网状骨架和漂浮件，网状骨架为四分之一圆柱体形不锈钢丝网，不锈钢丝网内装填漂浮件，优选的，漂浮件为废密封矿泉水瓶。制备此四分之一圆柱体形不锈钢丝网的不锈钢丝直径为1-3mm，四分之一圆柱体形不锈钢丝网的网孔形状为圆形或正方形，若为圆形，直径为3-6mm，若为正方形，边长为3-6mm。漂浮体8的高度为5-12cm，废密封矿泉水瓶的装填量以能使两个载体7和两个漂浮体8漂浮在水面上为宜。清水区2的漂浮体8的尺寸，以及废密封矿泉水瓶的装填量相同。
32.优选的，每个所述载体7和漂浮体8的上部中间位置均固定一根垂直于反应器外壳9底面的不锈钢丝，所述不锈钢丝直径大于2mm，不锈钢丝的上端在反应器外壳9的外部，且将所有不锈钢丝连接在一起，使载体7和漂浮体8能共同上下运动，载体7中的珊瑚砂就可以周期性的露出水面进行自动曝气，不需要增加额外的曝气，有利于节能。载体采用珊瑚砂，漂浮件采用废密封矿泉水瓶，制备反应器所用的材料价格便宜，成本低，实现对固体废物的综合利用。
33.该生物膜反应器运行时，污水从载体区1底部的进水口5进水，被珊瑚砂表面的生物膜降解，降解后的污水通过小隔板4上端进入清水区2。随着清水区2液面不断上升，载体7在漂浮体8的带动下不断上升；当载体7都露出水面后，打开清水区2底部的排水阀门6，排出
清水区2中的水，载体7又重新进入水中，并降解水中的污染物。当载体7露出水面时，生物膜中的微生物充分利用空气中氧气，对吸附在载体7表面的污染物进行降解。如此循环，该生物膜反应器不需要额外增加曝气装置，就可以对污水中的污染物进行好氧降解。
34.实施例1
35.如图1-图4所示，一种基于珊瑚砂的生物膜反应器包括反应器外壳9、三块隔板、两个珊瑚砂载体7和两个漂浮体8。
36.所述反应器外壳9为上部开口下部封闭的圆柱状结构，反应器外壳9的高为直径的2倍，材质为不锈钢，厚度为6mm。
37.三块隔板中，有一块大隔板3、两块小隔板4。其中大隔板3长度与反应器外壳9的高度相当，宽度与反应器外壳9内径相当，大隔板3通过焊接固定在反应器外壳9的内部，将反应器外壳9内部分为大小和形状相同的两部分。两块小隔板4长度比大隔板3小2cm，宽度为大隔板3的一半，通过焊接固定在反应器外壳9的内部；安装时，两块小隔板4在同一个平面内，并与大隔板3垂直，将反应器外壳9内部分为大小和形状相同的四个区域。三块隔板在反应器外壳9内部焊接安装时，底部密封无空隙，小隔板4上部比大隔板3上部低2cm。
38.在被隔板分成的四个区域中，两个相对的区域为载体区1，里面放置载体7；另两个相对的区域为清水区2，放置漂浮体8。在载体区1的底部设置进水口5，在清水区的底部排水口设置排水阀门6。
39.所述载体7为四分之一圆柱体，所述载体7包括网状骨架和珊瑚砂，网状骨架为四分之一圆柱体形不锈钢丝网，不锈钢丝网内装填珊瑚砂，四分之一圆柱体形不锈钢丝网由平面形不锈钢丝网平均分成多层，层数为4。制备此四分之一圆柱体形不锈钢丝网和平面形不锈钢丝网的不锈钢丝直径为1mm，四分之一圆柱体形不锈钢丝网和平面形不锈钢丝网的网孔形状为圆形，直径为3mm。装填在四分之一圆柱体形不锈钢丝网内的珊瑚砂尺寸为7mm，每层的装填率为50％。所述载体7高度为反应器外壳9高度的60％。载体区1的载体7尺寸，以及载体7中珊瑚砂的装填率相同。
40.所述漂浮体8外观为四分之一圆柱体，漂浮体8包括网状骨架和漂浮件，网状骨架为四分之一圆柱体形不锈钢丝网，不锈钢丝网内装填漂浮件，漂浮件为废密封矿泉水瓶。制备此四分之一圆柱体形不锈钢丝网的不锈钢丝直径为1mm，四分之一圆柱体形不锈钢丝网的网孔形状为圆形，直径为3mm。漂浮体8的高度为5cm，废密封矿泉水瓶的装填量以能使两个载体和两个漂浮体漂浮在水面上为宜。清水区2的漂浮体8的尺寸，以及废密封矿泉水瓶的装填量相同。每个所述载体7和漂浮体8的上部中间位置均固定一根垂直于反应器外壳9底面的不锈钢丝，不锈钢丝直径为2.5mm，不锈钢丝的上端在反应器外壳9的外部，且将所有不锈钢丝连接在一起，使载体7和漂浮体8能共同上下运动。
41.实施例2
42.如图1-图4所示，一种基于珊瑚砂的生物膜反应器包括反应器外壳9、三块隔板、两个珊瑚砂载体7和两个漂浮体8。
43.其中反应器外壳9为上部开口下部封闭的圆柱状结构，反应器外壳9的高为直径的2倍，材质为有机玻璃，厚度为12mm。
44.三块隔板中，有一块大隔板3、两块小隔板4。其中大隔板3长度与反应器外壳9的高度相当，宽度与反应器外壳9内径相当，大隔板3通过焊接固定在反应器外壳9的内部，将反
应器外壳9内部分为大小和形状相同的两部分。两块小隔板4长度比大隔板3小3cm，宽度为大隔板3的一半，通过焊接固定在反应器外壳9的内部；安装时，两块小隔板4在同一个平面内，并与大隔板3垂直，将反应器外壳9内部分为大小和形状相同的四个区域。三块隔板在反应器外壳9内部焊接安装时，底部密封无空隙，小隔板4上部比大隔板3上部低3cm。
45.在被隔板分成的四个区域中，两个相对的区域为载体区1，里面放置载体7；另两个相对的区域为清水区2，放置漂浮体8。在载体区1的底部设置进水口5，在清水区的底部排水口设置排水阀门6。
46.所述载体7为四分之一圆柱体，所述载体7包括网状骨架和珊瑚砂，网状骨架为四分之一圆柱体形不锈钢丝网，不锈钢丝网内装填珊瑚砂，四分之一圆柱体形不锈钢丝网由平面形不锈钢丝网平均分成多层，层数为6。制备此四分之一圆柱体形不锈钢丝网和平面形不锈钢丝网的不锈钢丝直径为3mm，四分之一圆柱体形不锈钢丝网和平面形不锈钢丝网的网孔形状为正方形，边长为6mm。装填在四分之一圆柱体形不锈钢丝网内的珊瑚砂尺寸为9mm，每层的装填率为70％。所述载体7高度为反应器外壳9高度的80％。载体区1的载体7尺寸，以及载体7中珊瑚砂的装填率相同。
47.所述漂浮体8外观为四分之一圆柱体，漂浮体8包括网状骨架和漂浮件，网状骨架为四分之一圆柱体形不锈钢丝网，不锈钢丝网内装填漂浮件，漂浮件为废密封矿泉水瓶。制备此四分之一圆柱体形不锈钢丝网的不锈钢丝直径为3mm，四分之一圆柱体形不锈钢丝网的网孔形状为正方形，边长为6mm。漂浮体8的高度为12cm，废密封矿泉水瓶的装填量以能使两个载体和两个漂浮体漂浮在水面上为宜。清水区2的漂浮体8的尺寸，以及废密封矿泉水瓶的装填量相同。每个所述载体7和漂浮体8的上部中间位置均固定一根垂直于反应器外壳9底面的不锈钢丝，不锈钢丝直径为3mm，不锈钢丝的上端在反应器外壳9的外部，且将所有不锈钢丝连接在一起，使载体7和漂浮体8能共同上下运动。
48.基于本发明结构和参数范围的设计，采用实施例1、实施例2所制的基于珊瑚砂的生物膜反应器处理城市生活污水，其中两个实施例的生物膜反应器运行条件相同，进水ph＝7.2左右，温度25℃左右，水力停留时间8h。稳定运行时，实施例1所制基于珊瑚砂的生物膜反应器对cod的去除率能达到91.7％，nh
4+-n去除率能达到92.4％；实施例2所制基于珊瑚砂的生物膜反应器对cod的去除率能达到95.3％，nh
4+-n去除率能达到94.6％，处理效果良好。
49.应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种基于珊瑚砂的生物膜反应器，其特征在于，包括反应器外壳(9)、载体(7)和漂浮体(8)；所述反应器外壳(9)顶部开口，反应器外壳(9)内分成至少四个区域，形成至少两个相对的载体区(1)和至少两个相对的清水区(2)，载体区(1)和清水区(2)间隔布置；所述载体区(1)分别设有载体(7)，所述清水区(2)分别设有漂浮体(8)；载体区(1)的底部分别设有进水口(5)，清水区(2)的底部分别设有排水口；通过进水口(5)进入载体区(1)的水能够从顶部流入清水区(2)，清水区(2)的水能够通过排水口排出；载体(7)和漂浮体(8)均相连，在进水和排水的过程中漂浮体(8)能够带动载体(7)上下移动。2.根据权利要求1所述的基于珊瑚砂的生物膜反应器，其特征在于，所述反应器外壳(9)内通过大隔板(3)和两个小隔板(4)分成四个区域；所述小隔板(4)分别安装在大隔板(3)两侧，所述小隔板(4)的高度低于大隔板(3)。3.根据权利要求1所述的基于珊瑚砂的生物膜反应器，其特征在于，所述排水口设有排水阀门(6)。4.根据权利要求1所述的基于珊瑚砂的生物膜反应器，其特征在于，所述载体(7)包括网状骨架和珊瑚砂；珊瑚砂直径大于网状骨架的孔径，珊瑚砂装填在网状骨架内部。5.根据权利要求4所述的基于珊瑚砂的生物膜反应器，其特征在于，所述载体(7)被网状骨架分隔为至少三层。6.根据权利要求5所述的基于珊瑚砂的生物膜反应器，其特征在于，所述网状骨架的网孔形状为圆形或正方形，若为圆形，直径为3-6mm，若为正方形，边长为3-6mm；珊瑚砂尺寸大于6mm。7.根据权利要求5所述的基于珊瑚砂的生物膜反应器，其特征在于，每层所述网状骨架内珊瑚砂的装填率为50％-70％；所述载体(7)的高度为反应器外壳(9)高度的60％-80％。8.根据权利要求1所述的基于珊瑚砂的生物膜反应器，其特征在于，所述反应器外壳(9)为圆柱状，反应器外壳(9)的高度为直径的2倍。9.根据权利要求1所述的基于珊瑚砂的生物膜反应器，其特征在于，所述漂浮体(8)包括网状骨架和漂浮件，所述漂浮件安装在网状骨架内。10.根据权利要求9所述的基于珊瑚砂的生物膜反应器，其特征在于，所述漂浮件为密封矿泉水瓶。
技术总结本发明提供了一种基于珊瑚砂的生物膜反应器，包括反应器外壳、载体和漂浮体；反应器外壳顶部开口，反应器外壳内分成至少四个区域，形成至少两个相对的载体区和至少两个相对的清水区，载体区和清水区间隔布置；载体区分别设有载体，清水区分别设有漂浮体；载体区的底部分别设有进水口，清水区的底部分别设有排水口；通过进水口进入载体区的水能够从顶部流入清水区，清水区的水能够通过排水口排出；载体和漂浮体均相连，在进水和排水的过程中漂浮体能够带动载体上下移动。本发明在进水出水的时候漂浮体带动载体上下移动，载体中的珊瑚砂就可以周期性的露出水面进行自动曝气，不需要额外的曝气装置进行曝气，降低了污水处理成本，且污水处理效果好。且污水处理效果好。且污水处理效果好。
技术研发人员：赵如金 孙辉 毕庆万 韩序 郝伟 邱显婷 赵丽婷 张冰冰
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/7/5
