本发明专利技术提供一种包含螺旋结构的生物膜反应器和使用所述生物膜反应器的水处理设施。本发明专利技术的生物膜反应器包含用于供应水的进口管、用于供应空气的空气供应管、以及用于将经过所述反应器的水和空气排出的出口管，其中所述反应器在其中具有螺旋结构，用于形成从所述空气供应管到所述出口管的螺旋泡沫流动通道，使得通过引起所述空气供应管所供应的泡沫流动并通过增加所述泡沫的停留时间而提高传氧速率。所述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。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含螺旋结构的生物膜反应器和使用所述生物膜反应器的水处理设 施。更具体地，本专利技术涉及一种生物膜反应器，在所述生物膜反应器中提供了螺旋结 构，使得水中泡沫的流动受所述螺旋结构的引导，使得泡沫的停留时间延长，从而与在 物理、化学和生物学过程中使用的常规反应器相比，增加了氧气传递效率；且其中微生 物附着在所述螺旋结构上，使得微生物在处于已经形成了悬浮生长和附着生长的微生物 生长环境的状态下的一种反应系统中进行集中和培养，由此提高了生物学反应系统的效 率。
技术介绍
溶解氧(DO)是指示溶解在水中的氧气的浓度的标记，是物理、化学和生物学过 程的一个主要操作条件。特别地，在生物学过程中，溶解氧(DO)是影响好氧微生物生长 状况禾口活性的重要因素，并且，即使在物理和 化学过程中，在特定的相关工业领域中有效地溶解氧气也是非常重要的。然而，由于氧 气是一种低溶解度气体，所以有效提高溶解氧的浓度是非常困难的，因此，有效提高反 应器中溶解氧的浓度的方法引起了极大关注。上述方法的典型实例可包括通过在反应器 中安装各种类型的叶轮来提高充气效率的方法、通过在反应器中安装微泡发 生器并由此增加与单位体积水接触的泡沫的表面积而提高氧传递效率的方法、以及通过在增加泡沫中氧浓度之后利用水与泡沫之间的氧 浓度差来增加溶解氧的方法。这 些方法实际上已经提高了溶解氧的浓度，从而满足了系统的需要。然而，所有这些方法的问题在于，它们增加了能量消耗。例如，在生物废水处 理中，据国夕卜文献中报道，污水处理厂总能量支出的70%是由充 气造成的。事实上，为了连续旋转叶轮或产生微泡，必然需要能量，且制造纯氧气也需 要能量。因此，难以将这些方法应用于大规模的处理设施中。此外，提出了通过增加反 应器的高度来延长泡沫停留时间的另一种方法，但是这种方法的问题在于，在通过扩散 器喷出泡沫时，因为水压必须高，所以消耗大量能量。同时，在使用微生物的生物学方法中，通过形成微生物能够在生物反应器中以 高浓度积极生长和培养的条件来提高并保持过程的效率是非常重要的。通过实例对近来 在水处理中发挥重要作用的硝化微生物进行说明。已知的是，由于硝化微生物的生长速率比其他微生物低，所以将生物反应器中硝化微生物保持高浓度是非常困难的。鉴于这 种原因，正在对高浓度微生物的培养进行积极研究。当水处理设施的硝化系统因硝化微 生物的快速减少而不能正常运行时，超过参考值的量的氮化合物将排放至水系统中，由 此造成环境污染。在此情况中，对造成环境污染有责任的公司必须支付罚款。即，所述 系统的成功或失败取决于生物反应器中微生物浓度是否能够保持在预定水平以上，因此 对生物反应器中微生物的浓度进行控制是非常重要的。对微生物进行集中和培养的这种 要求同样适用于使用微生物的其他工业领域且同样适用于水处理领域。在水处理过程中，通常通过控制淤泥回流来提高生物学处理系统中的微生物 浓度。然而，存在必须小心处理低收率和低比生长速率的微生物如硝化微生 物的情况,,为此，已经建立了通过将微生物附着在载体上对 微生物进行培养的方法，且正在使用。然而，这种方法的问题在于，使用的填充材料必 须利用新的填充材料进行定期更换，从而增加了维护开支，且在使用的填充材料不容易 回收时，导致机械故障。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种提高反应器中溶解氧浓度的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种用于增加反应器中溶解氧的设备。本专利技术的还一个目的是提供不消耗能量而增加溶解氧的方法和设备。本专利技术的又一个目的是提供一种通过延长泡沫的停留时间而增加溶解氧的生物 膜反应器。本专利技术的又一个目的是提供一种生物膜反应器和使用所述生物膜反应器的水处 理设施，在所述生物膜反应器中微生物附着到螺旋结构上，从而在所述螺旋结构表面上 形成生物膜并增加溶解氧，使得以高浓度培养微生物，结果是在生物学反应系统中同时 实现悬浮生长和附着生长环境，由此将反应器中微生物的浓度保持在高水平上而不依赖 于外部供应的填充材料。因此，可以预期的是，能够将本专利技术容易地应用于使用微生物的所有类型的生 物反应器中，且通过以高浓度培养微生物，能够降低用于稳定生物学反应系统并获得微 生物所涉及的开支。本专利技术的另一个方面是提供一种能够用于控制溶解氧浓度的螺旋结构。技术方案为了实现上述目的，本专利技术的一个方面提供生物膜反应器，其包含用于供应水 的进口管、用于供应空气的空气供应管、和用于将经过反应器的水和空气排出的出口 管，其中所述反应器中设置有螺旋结构，所述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，从而通过引起空气供应管道所供应的泡沫的流动并通过延长泡沫 的停留时间来提高传氧速率，且微生物附着到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的两种微生物生长条件。5在所述生物膜反应器中，进口管和空气供应管设在所述反应器的下部，出口管 设在所述反应器的上部。因此，在所述生物膜反应器中可发生向下的流动或侧向流动以 及向上的流动。在所述生物膜反应器中，为了使得所述反应器稳定运行，可为生物膜反应器提 供用于测量反应器中pH的pH计。在所述生物膜反应器中，所述生物膜反应器可具有用于监测反应器中溶解氧的 溶解氧(DO)计。可以有多个溶解氧(DO)计，在此情况中，多个溶解氧(DO)计可相 对于水位一个接一个地设置，使得它们布置在由螺旋结构分开的反应器的位置处。在所述生物膜反应器中，为了所述反应器能够稳定地运行，所述生物膜反应器 可具有用于监测温度或离子的监测传感器。在所述生物膜反应器中，为了观察所述反应器的流体情况，所述生物膜反应器 可具有取样口。可以有多个取样口，在此情况中，多个取样口可相对于水位设置，使得 它们一个接一个布置在通过螺旋结构分开的反应器的位置处。在所述生物膜反应器中，为了防止异物进入反应器中，所述生物膜反应器可具有盖子。本专利技术的另一个方面提供了水处理设施，其包含反应器，其具有用于供应水 的进口管、用于供应空气的空气供应管、以及用于排放经过所述反应器的水和空气的出 口管；设置在所述反应器中的螺旋结构，其形成从所述空气供应管到所述出口管的螺旋 泡沫流动通道，使得通过引起所述空气供应管道所供应的泡沫流动并通过延长所述泡沫 的停留时间而提高氧传递速率；用于观察所述反应器流体情况的取样口；监测所述反应 器中溶解氧的溶解氧(DO)计；测量所述反应器中氢离子浓度(pH)的pH计；接收通过 所述DO计测量的溶解氧浓度和通过所述pH计测量的氢离子浓度并然后对合适的充气量 和pH进行计算和控制的计算机；与所述计算机连接并供应获得最佳溶解氧浓度所需要的 最少量空气的鼓风机；与所述计算机连接并从酸/碱储罐向所述反应器中供应合适量的 酸和碱的pH控制泵；以及为了所述反应器能够稳定运行而对温度或离子进行监测的监测 传感器。在所述水处理设施中，可以有多个溶解氧(DO)计和多个取样口。所述多个溶 解氧(DO)计和多个取样口可以相对于水位设置，使得它们一个接一个布置在由螺旋结构 分开的反应器的位置处。在所述水处理设施中，所述进口管可具有供水控制泵和供水控制阀，且所述出 口管可具有排水控制泵和排水控制阀。在所述水处理设施中，所述空气供应管可具有空气控制阀，使得向反应器供应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制溶解气体的浓度的方法，其中通过在反应器中提供形成螺旋泡沫流动通道的螺旋结构来控制所述溶解气体的浓度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄皙焕，林俊泽，李承烨，赵庆进，
申请(专利权)人：浦项工科大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：KR
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