好氧流化床废水处理技术若干问题探讨.docVIP

好氧流化床废水处理技术若干问题探讨　 ???? 　　 1 引言 ??? 在废水生物处理工艺中，生物流化床技术是一种新型的生物膜法工艺，是继流化床技术在化工领域广泛应用后于20世纪70年代初发展起来的。其载体在流化床内呈流化状态，使固（生物膜）、液（废水）、气（空气）3相之间得到充分接触，颗粒之间剧烈碰撞，生物膜表面不断更新，微生物始终处于生长旺盛阶段。该技术能使床内保持高浓度的生物量，传质效率极高，从而使废水的基质降解速度快，水力停留时间短，运转负荷比一般活性污泥法高10～20倍[1]，耐冲击负荷能力强。另外，流化床高径比较大，反应器占地面积小等优点，使它越来越受到水处理界的重视，许多国家都开展了这方面的研究工作。进入20世纪80～90年代以后，该研究领域十分活跃，本文仅对其技术问题作若干探讨。 2 反应器的结构与工艺 ??? 好氧流化床的基本结构形式主要有：圆筒式、锥筒式、导流筒式、逆导流筒式、侧循环式、外循环式等。导流筒式流化床（或称内循环流化床）是一种很有前途的流化床技术，它在传统3相流化床内设置了导流筒，提高了反应器内反应介质的混合程度，近年来，有关这种流化床的研究较多。改造流化床结构有提高反应器操作能力的潜力。周平等[2]对内循环3相生物流化床处理丙烯酸废水进行了研究，氧利用率可高达17%。郑礼胜等[3]人在利用好氧生物流化床处理生活污水的中试中，平均去除COD容积负荷达10.4kg/（m3.d）。笔者对内循环流化床结构进行了改进（称为双循环2点布气内循环流化床反应器），将其用于实际生活废水的处理（已另文发表），取得了较好的效果。能在较低的气水比情况下（4.8～6 ：1），使COD平均去除容积负荷达14.76～15.09kg/（m3.d）。 ??? 值得注意的是，好氧流化床的出水水质不如其它生物法。笔者认为，在进一步挖掘该类反应器能力的同时，应当结合其它工艺，开发一些组合工艺或复合结构以提高出水水质。栾金义等 [4]开发了一种具有全混合型和置换型叠加的复合生物流化床，兼有流化床处理负荷高与接触氧化法出水水质好的特点。华北工学院在复合生物流化床基础上，研制了一种新型自充氧内循环3相复合生物流化床反应器[5]，除了具有优良的自充氧特性外，兼有流化床处理效率高和接触氧化滤床出水好、气水比低、能耗小和适应性好等优点。 ??? 根据供氧、脱膜、床型构造等方面的不同，生物好氧流化床可分为2相和3相。其不同之处在于，前者在废水进入流化床之前先充氧（或空气）进行预曝气，使废水中含有足够的氧气，然后再进入流化床，液固2相在床中充分混合接触，进行生化反应。其优点是能提高溶解氧浓度，提高反应速度，但脱膜困难，需要脱膜装置和充氧池，使投资成本增加。而3相流化床则直接将空气（或氧气）、废水同时泵入流化床，造成气-液-固3相在床中混合流动并进行生物转化反应。由于有气体的直接搅动，脱膜容易、结构简单、操作方便，缺点是溶解氧的提高受生物膜承受水力剪切力的限制，过大的气量会使载体的膜厚度大大减低，脱落的悬浮生物易随出水流失，载体也有可能冲出反应器。在选用反应器时应当结合实际工况综合考虑。 3 载体的选择 ??? 在流化床中，载体的合理选择及其结构参数的优化，是关系到反应器快速启动和处理效果的关键因素之一。目前，在生物流化床中所采用的载体主要有：细砂、活性炭、焦炭、炉渣、玻璃珠、陶粒、多孔高分子颗粒等，而关于生物流化床处理技术中载体选用方面的研究目前尚欠深入。笔者认为对载体的选用通常应作如下几方面的考虑：粒径、密度、多孔特性、表面形状、机械强度、亲生物性、经济性。 ??? 载体粒径与比表面积的大小有关，粒径愈小，比表面积愈大。多孔载体的比表面积比相同粒径的实心载体大，比表面积大有利于介质充分接触。载体的流化动力与载体密度有关，密度过大，所需动力大，导致运行费用高；密度小、粒径小、球形度好的载体，不但可以降低动力，而且可以降低水力剪切力，有利于载体的挂膜，但密度过小，载体挂膜后易随出水流失。因此，载体的密度要适宜（至少大于水的密度）。内部多孔、表面粗糙的载体除可增加比表面积外，还可固定更多的微生物，缩短启动时间，承受较大水力负荷的冲击。另外，载体在流化床中处于剧烈运动状态，为了防止载体破碎，要求载体有一定的机械强度。此外，载体的成本也应考虑。在选用载体时应结合操作运行，综合考虑以上因素。 ??? 聚丙烯酸酯多孔聚合物载体，具有多孔、低密度、表面粗糙度大、比表面积大、机械强度高、吸水好及亲生物性好等特点[6]。潘永亮等[7]人将该载体用于好氧3相生物流化床处理有机废水的研究，结果表明效果较好，在13d内就成功培养出稳定的生物膜。当COD负荷达15kg/（m3.d）时，其去除率稳定在85%以上。这种有机载体的推广使用具有很好的发展前途。 4 反应器的