本技術是基于深井曝氣、固定膜式生物反應器、UASB、氣體吹脫等基本原理所發明的。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器，從而充分利用了固定膜反應器的優點，解決了深井曝氣不能加裝填料的問題。

　　該發明的應用特性不僅在好氧工藝中體現，而且可以在厭氧工藝中得以體現。它實現了固定膜厭氧生化器，使之具有比UASB更優越的特性，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；而且在該反應器中用氣流攪拌代替了常規消化罐采用機械攪拌，大大提高了氣液固三相傳質效果，同時在節約能源，減少設備投資，方便運行管理方面都有獨到之處。

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

　　（2）技術原理

　　VTBR生物反應器的動力學原理為：氣液并流向上通過第一級生物反應器，氣液混合物經過下降管依次導入下一級反應器，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，體現了技術經濟的先進性。

　　VTBR生物反應器的內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，由于氣液兩相流的流速較大，能夠實現氣液的充分混合，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器，經過幾級折流后，完全達到廢水的處理要求后，流出最末一級反應器。

　　本裝置的單體設備為高度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。容器內部設置有填料支撐板，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，根據處理水質，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-好氧串聯工藝中。設備的供氣采用氣液同管同流混合進氣方式。本設備可以在常壓或加壓下操作，壓力范圍為0－15大氣壓。

　　（3）技術特點

　　垂直折流多功能生物反應器與常規反應器相比有如下特點：

　　① VTBR中由于氣液接觸時間可以人為調整，氣液接觸時間的延長使氧氣的利用率大大提高，經測定VTBR的氧傳遞效率在80%以上。

　　② VTBR由于反應器串聯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。

　　③ VTBR可任意裝填填料，使單位容積生物量高達10克/立升，相應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可構成純好氧處理工藝；純厭氧工藝；厭氧---好氧串聯工藝；厭氧---好氧----厭氧串聯等多種工藝，無論哪種工藝均采用密閉的設備，利于氣體收集回用或高空排放，且處理車間無任何異味。

　　⑤ 由于采用固定膜式生物反應器，生物內源呼吸過程加強，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。

　　（4）投資及運行費用

　　投資費：對工業廢水才處理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、知識產權、獲獎及應用情況

　　該技術已獲得四項國家發明專利授權，載體獲國家科技部、發改委等四部委頒發的國家級新產品證書，MBBR和VTBR技術獲得兩項國家重點推廣技術稱號。以成功應用于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.