本技術(shù)是基于深井曝氣、固定膜式生物反應(yīng)器、UASB、氣體吹脫等基本原理所發(fā)明的。其總體思路在于將深井曝氣分段建于地上，分段后段與段之間用垂直管連接，產(chǎn)生上下垂直折流的流體流動方式。同時它可以方便地加裝填料，形成固定膜生化反應(yīng)器，從而充分利用了固定膜反應(yīng)器的優(yōu)點，解決了深井曝氣不能加裝填料的問題。

　　該發(fā)明的應(yīng)用特性不僅在好氧工藝中體現(xiàn)，而且可以在厭氧工藝中得以體現(xiàn)。它實現(xiàn)了固定膜厭氧生化器，使之具有比UASB更優(yōu)越的特性，因為它在污泥量大時形成污泥膨脹段，膨脹段上部形成填料床過濾段，形成懸浮床和固定床一體的生物生長過程，增強了生化處理效果和污泥截留率；而且在該反應(yīng)器中用氣流攪拌代替了常規(guī)消化罐采用機械攪拌，大大提高了氣液固三相傳質(zhì)效果，同時在節(jié)約能源，減少設(shè)備投資，方便運行管理方面都有獨到之處。

　　另外，該發(fā)明還可以通過適當控制給氣量及給氣方式，可組成厭-好氧串聯(lián)組合工藝，以實現(xiàn)污泥消化，脫氮脫磷，無污泥化工藝。

　?。?）技術(shù)原理

　　VTBR生物反應(yīng)器的動力學原理為：氣液并流向上通過第一級生物反應(yīng)器，氣液混合物經(jīng)過下降管依次導(dǎo)入下一級反應(yīng)器，使氣體與液體在下降管中充分混合并使接觸時間大大加長，氧的傳遞效率得到提高，能耗下降，體現(xiàn)了技術(shù)經(jīng)濟的先進性。

　　VTBR生物反應(yīng)器的內(nèi)部流體流動路徑大致可以描述為：氣液兩相并流向上通過柔性塑料繩填料固定床反應(yīng)器，隨后氣液兩相折流向下通過下降連接管，在下降連接管內(nèi)，由于氣液兩相流的流速較大，能夠?qū)崿F(xiàn)氣液的充分混合，強化了氧在廢水中的溶解，之后再并流向上通過下一級固定床反應(yīng)器，經(jīng)過幾級折流后，完全達到廢水的處理要求后，流出最末一級反應(yīng)器。

　　本裝置的單體設(shè)備為高度2-20米，直徑為0.2-20米的鋼制，玻璃鋼制，工程塑料及鋼筋混凝土容器。容器內(nèi)部設(shè)置有填料支撐板，可以填充鋼制填料，陶瓷填料，塑料填料，半軟性填料，纖維填料等。填料填充量及性質(zhì)，根據(jù)處理水質(zhì)，水量及處理水平而定，組合時部分單體可不裝填料，特別是在污泥消化及厭-好氧串聯(lián)工藝中。設(shè)備的供氣采用氣液同管同流混合進氣方式。本設(shè)備可以在常壓或加壓下操作，壓力范圍為0－15大氣壓。

　　（3）技術(shù)特點

　　垂直折流多功能生物反應(yīng)器與常規(guī)反應(yīng)器相比有如下特點：

　?、?VTBR中由于氣液接觸時間可以人為調(diào)整，氣液接觸時間的延長使氧氣的利用率大大提高，經(jīng)測定VTBR的氧傳遞效率在80%以上。

　?、?VTBR由于反應(yīng)器串聯(lián)形成一定的靜液壓力，一般可達2-3個大氣壓，可以更好的滿足供氧需求。

　?、?VTBR可任意裝填填料，使單位容積生物量高達10克/立升，相應(yīng)的容積脫除負荷升高到10-15公斤/立方米•天（厭氧）和5-10公斤/立方米•天（好氧）。

　　④ VTBR可構(gòu)成純好氧處理工藝；純厭氧工藝；厭氧---好氧串聯(lián)工藝；厭氧---好氧----厭氧串聯(lián)等多種工藝，無論哪種工藝均采用密閉的設(shè)備，利于氣體收集回用或高空排放，且處理車間無任何異味。

　?、?由于采用固定膜式生物反應(yīng)器，生物內(nèi)源呼吸過程加強，剩余污泥量減少，當處理COD為1000毫克/立升以下的污水時，剩余污泥量很少。

　　⑥ 由于其方便靈活的組合特性，VTBR可用于低濃度有機污水的深度處理達到回用目標；一般或高濃度廢水處理達到排放指標；生物脫氮；污泥消化等場合。

　?。?）投資及運行費用

　　投資費：對工業(yè)廢水才處理1000元/kg.COD。

　　運行費：對生活污水的處理比生物接觸氧化降低15%-50%左右。

　　三、知識產(chǎn)權(quán)、獲獎及應(yīng)用情況

　　該技術(shù)已獲得四項國家發(fā)明專利授權(quán)，載體獲國家科技部、發(fā)改委等四部委頒發(fā)的國家級新產(chǎn)品證書，MBBR和VTBR技術(shù)獲得兩項國家重點推廣技術(shù)稱號。以成功應(yīng)用于30余個化工廢水處理和污水處理升級改造工程，處理水達到國家國家排放標準一級A或合同要求.