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中国给水排水 （ ＨＩＮＡＷ ４７Ｅ 盘ＷＡｓ乃 ｆ ７ Ｎｏ ２ 高分散、高传质好氧生化反应器的处理效果 范潇梦 ， 王绍文 ， 王鹤立 ， 赫俊国 ， 赵锰 ， 赵立功 ， 李文杰 ，潘志锋 （１．哈尔滨工业大学多相工艺研究中 ，黑龙江哈尔滨１５００９０；２吉林建筑工程学院 城市建设系，吉林长春１３００２１；３长春市市政工程设计研究院，吉林长春１３００２１；４． 广东省佛山市政设计院，广东佛山５２８０００） 摘要：采用高分散系高传质好氧生化反应器对中高潦度废水进行了直接好氧曝气处理，结 果表明该工艺曝气均匀，能够避免曝气死区，曝气池中的污水、活性污泥、气泡在强 的湍动下处于 高分散状态．大大提高了传质速率，从而缩短了曝气池的停留时间，节约了气量，并且出水完全能够 达到行业标准，具有良好的应用前号 关键词： 中高浓度废水； 受限曝气； 湍流剪切： 传盾 中图分类号：Ｘ７０３ １ 文献标识码：ｃ 文章编号：１０００ ４６０２（２００２）０２ ００４６ ０３ 应系统正是基于以上两方面的考虑、在原有曝气系 污水好氧处理工艺是污水生物处理领域的主要 技术之一，但目前该处理系统还存在着某些问题，如 活性污泥反应器——曝气池池体占地面积大，曝气 充氧电耗一般占总动力消耗的６０％～７Ｏ％．而能量 利用率只有百分之几 。因而高效节能型曝气设备 的研制是当前污水生物处理领域面临的一个重要课 题＝ 统的基础上加以改进，大大加强了三相传质，提高了 氧的利用率，节约了能耗，降低了运行成本。 １系统组成及机理 １．１系统组成 目前曝气池存在着两大问题：其一是曝气头之 问存在着曝气死区或曝气不足的地方，这些区域的 氧与有机底物向活性污泥及生物膜转移的速率远低 于主流区，故生化效果很差．为此需要大大加长混合 液在曝气池中的停留时间，同时也就需要增大曝气 池的体积，另外由于主流区气流相当集中，不利于氧 向水体中转移，使得氧的利用率很低；其二是氧与有 机底物向活性污泥菌胶团、生物膜的传质速率很低， 生化反应生成物从活性污泥、生物膜移走的速率也 如图１所示，高分散系高传质好氧生化反应系 统由生物反应器和曝气受限器组成．即将作为生物 膜附着载体和气泡上升通道的固定式填料分层置于 曝气池内，每层填料之间间隔３００ ｍｍ，曝气池底铺 设大型微孔曝气头，池内及填料表面靠曝气维持一 定浓度的生物量，从而去除原水中的有机物 水—— 一 ｌｌ 兰 兰ｌ｝＿—『＝ 水 生物反应器『 一图１系统组成简图 １．２系统机理 很低．这一细部传质称为亚微观传质，由于其传质速 率低ｃ远低于生化反应速率）．传质阻力比宏观传质 阻力高几个数量级 。高分散系高传质好氧生化反 高分散、高传质好氧生化反应是通过受限曝气 实现的 均匀受限曝气的基本原理如下：①气泡在 浮力作用下自动上升，经由曝气受限器的小尺寸竖 基金项目：黑龙江省重大科技攻关课题（ＧＢ９８ＬＩ８—１１ ４６・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国给水排水 向通道时在水流中造成强烈的湍流剪切，并形成高 比例、高强度的微涡旋，这些涡旋的离心惯性效应大 Ｎｏ．２ 自动控制连续运行。供气量通过气体流量计控制。 ２．３污泥驯化 大增加了亚微观传质速率，使得活性污泥菌胶团及 生物膜的生化反应生成物尽快从其周围移走，生化 所消耗的氧与有机底物也尽快得到补充；②在小尺 寸竖向通道中产生强烈的湍流剪切抑制了活性污泥 絮体与气泡的合并长大，使其处于高比表面积和有 利的传质状态，从而形成了曝气池内高分散、高传质 的好氧生化反应环境；③曝气受限器的表面也是生 物膜的附着面，由于受限器竖向通道中水流的强湍 一以邻近现有曝气池内的活性污泥为菌种，配加 定量的生活污水，以小气量曝气１ ｄ，同时将生活 污水以小流量连续进入反应器，二沉池连续出水。 ３ ｄ后填料上开始有稀薄的菌胶团和大量的游离细 菌、无填料处的污泥颜色呈黄褐色，污泥浓度逐渐增 加，沉淀性能较好。之后逐渐加大高浓度废水的流 量，以提高配制混合污水的浓度。１０ ｄ后进水ＣＯＤ 浓度提高到１ ５００～２ ０００ ｍｇ／Ｌ，二沉池出水ＣＯＤ 浓度基本稳定在６０ ｒｒ Ｌ左右，填料上的生物膜也 变得致密，且具有了一定的厚度，这表明驯化成功， 即投人正常运行 流剪切作用而使生物膜薄、活性好、传质效率高，因 此均匀受限曝气是高效活性污泥法与高效生物膜法 的结台．并且在活性污泥曝气池内投加填料是降低 污泥负荷、防止污泥膨胀和实现硝化的有效措施 ２试验部分 ２．１废水水质 ３试验结果与分析 在水温为２５～２９℃、曝气池停留时间为４ ｈ、气 水比为１０：１的典型运行参数下，对高分散、高传质 好氧生化反应器处理中高浓度废水进行了３０ ｄ的 连续监测。 ３、１ ＣＯＤ的去除效果 中高浓度废水由玉米深加工淀粉废水与生活污 水按一定比例配制而成，水质情况如表１所示。 表１试验用混台污水水质 项目 浓度范围 ６ ３～７ ０ ｌ ３ ｃｗｌ～２ ｃｗｌ０ ７００～ｌ ｌ００ 经常值 ６ ８ ｌ ５ ｃｗｌ ８５０ 图３是反应器进、出水的ＣＯＤ浓度随时间的 变化 ｐＨ值 ＣＣ）Ｄ（ｒａｇ｝Ｌ） ＢＯＤ ｆ ｒｎ Ｌ） ｓｓ（ｒｎ Ｌ） ９２ ５～１６５ ｌｌ８ ｍ—Ｎ（ｍｇ，ｌＬ１ ８２ ５～ｌｌ５ ９６ ５ ＴＰ（ｍｇＪＬ） ２ｌ ０～５５ ８ ３４ ２ ２．２试验装置 试验工艺流程如图２所示。 《辱 ……．．图３ ＣＯＤ随时间的变化曲线 由图３可见，进水ＣＯＤ浓度随时间在ｉ ３００～ ２ ０００ｍｇ／Ｌ之间变化，出水ＣＯＤ浓度可稳定在５０ －！ ………．＾ 丝 ６０ ｍｇ，＂Ｌ，其去除率为９０％～９５％ 可见对有机 图２高分散系高传质好氧生化反应工艺流程图 物的去除效果很好。 ３．２ Ｂ０Ｄ 的去除效果 曝气池内填充填料作为受限器，使气、水、泥的 流动受其通道壁面的而形成受限曝气，强化亚 试验中每２ ｄ取样１次检测进、出水ＢＯＤ ，结 果见图４。 微观三相传质。底部铺设大型微孔曝气头，形成均 匀曝气 试验用反应器的有效容积为９．８ ｒｒｌ ，处理 水量为２ ４５ ｒｒｌ ／ｈ．受限器的内径为３５ ｍｍ．材料为 聚丙烯。污泥回流比为６０％，进水与回流污泥采用 ・由图４可见，当进水ＢＯＤ 为７００－－１ １００ ｒ Ｌ 时，试验系统的出水ＢＯＤ 为１８－－３０ ｍｇ／＇Ｌ．去除率 在９７％左右。 ４７・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国给水排水 Ｎｏ ２ 色也较正常，故认为此种活性污泥的性能良好，可满 珈 ㈣蝴瑚 枷ｌ舌 。 足工艺要求，对有机污染物有较高的去除率 ５结论 ①试验表明，采用均匀受限曝气法处理中高 浓度玉米废水是可行的。在未经酸化的情况下，当 进水ＣＯＤ介于１ ３００－－２ ０００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ 介于７００ ～１ １００ ｍｇ／Ｌ时，经４ ｈ曝气处理后可获得ＣＯＤ＜ ６０ ｒａｇ／Ｌ、ＢＯＤ ＜３０ ｍｇ／Ｌ的稳定出水，达到行业排 囤４∞ＤＥ随时闻的变化曲线 放标准 ３．３其他污染物的去除 ②高分散系高传质好氧生化反应器强化了三 试验中对Ｓｓ、ＮＨ—Ｎ、ＴＰ、硫化物、挥发酚等 指标也进行了定期监测，进、出水情况见表２。 表２其他污染物进、出水指标 项目 ＳＳ ＮＨ Ｎ ＿ｒ尸 相传质，形成了良好的好氧生化环境，并可维持很高 的生物量，保证了对此类废水处理有较高的容积负 荷［可达９ ｋｇＣＯＤ／（ｍｚ ・ｄ）］，大大缩小了池体体积。 ③试验系统大大提高了氧的利用率，节省了 ｍｇｄＬ 水 进水 出９２．５～１６５ ８２ ５～１１５ ２１ ０～５５ ８ ２５～７０ ２０～３２ １ ８～２ ６ 气量，气水比只需１０：１即可使ＢＯＤ 去除率达 ９７％以上。 硫化物 ４ １～８ ４ ０ ６～０ ９ ④实际运行效果显示，对此类中高浓度废水 挥发酚 Ｏ．２５～０ ４２ ０．００１～０ Ｏ１ 由表２可见，出水中的ＳＳ、硫化物、挥发酚等指 的处理，该工艺明显优于传统处理方法，不仅曝气池 体积可缩减３０％～５０％，曝气能耗也可降低５０％， 而且系统具有运行灵活、启动迅速、抗冲击负荷能力 较强的特点。 标令人较为满意，对Ｎ、Ｐ的去除率虽然较高，但出 水浓度仍高于排放标准 试验后期在原工艺的前端 添加了厌氧段以脱Ｎ除Ｐ，结果表明，出水Ｎ、Ｐ指 标完全能够达到行业标准。 参考文献： ［１］王绍文，王鹤立，徐立群，等．高分散系高传质均匀受限 曝气处理制革废水的研究［Ｊ］中国给水排水，１９９９，１５ （８）：ｌ ５． ４活性污泥性能 高分散系高传质好氧生化反应器对污染物的去 除是由活性污泥与生物膜共同作用的结果，其中活 性污泥要经二沉池沉淀后回流到曝气池，因此其沉 淀性能直接影响出水水质。研究发现，此种中高浓 度废水曝气池中活性枵泥的ｓⅥ值较高（１８０～２２０ 左右），但生物相镜检过程中未发现大量丝状菌，同 时二沉池运行正常，未发现污泥流失现象，枵泥的颜 ［２］王绍文，姜安玺，孙枯．混凝动力学的涡旋理论探讨 【Ｊ］．中国给水排水，１９９１，７（１）：４ ７． 电话：（０４５１）２２９２２５５ Ｅ—ｍａｉｌ：ａｉｔ，ｙ １９７５＠ｉｘｅｔｅａｓｅ．∞ｍ 收稿日期：２００１—０７—１７ 工程信息 武汉市又投资４．８亿元续建污水处理工程 武汉市继２００１年投资１４亿元建成三座污水处理厂（沙湖污水处理厂扩建工程、二朗庙污水处理厂、龙 王嘴污水处理厂）后，计划再投资４ ８亿元治理水环境污染问题。该计划包括：扩建龙王嘴污水处理厂及完 善武昌、汉阳、汉西等地区的污水管道收集系统。 （武汉科技大学邵林广供稿）
