三相生物流化床中生物膜厚度研究论文.docVIP

　　三相生物流化床中生物膜厚度研究论文 摘要：通过工业规模的三相生物流化床试验，探讨了载体表面生物膜厚度与有机物去除速率、容积负荷及污泥浓度等传统参数之间的必然联系，证实了生物膜厚度是描述反应器行为的关键参数，揭示了三相生物流化床高处理效率的实质是微生物浓度高，并得出最佳膜厚为90～110μm。 关键词：污水处理三相生物流化床生物膜厚度去除效率 三相生物流化床是70年代才开始发展起来的一种新兴污水好氧处理工艺。与其他生化处理工艺相比，高处理效率是其最具竞争力的特点。 本文在现场试验的基础上，通过考察生物膜厚度(指湿生物膜厚度，下同)与处理效率之间的必然关系.freel、高6.5 m的工业装置上进行，采用射流曝气(图1)。载体为直径0.3～0.5 mm、体积质量2.63 g/cm3的石英砂，装填高度为0.6 m。床内表观液速0.954 cm/s，表观气速0.42 cm/s，回流水量为14.7 L/s。进水水量水质的改变是通过调节清水和污水的配比来实现的，水质变化由低浓度到高浓度。 试验中发现，当进水的水量水质改变以后(约需10 d)，床层的膨胀高度便稳定在固定值，说明这时生物膜的厚度也达到了稳定，所以选择各次试验的时间间隔为15 d左右。 生物膜厚度是通过带刻度的显微镜测量颗粒的直径而得到的［3］。从样品中随机选取50粒包裹了生物膜的载体，用显微镜测得每一粒的直径di，则平均粒径由下式计算： d=Σdi3/Σdi2 (2) 而生物膜厚度为： δ)/2 (3) 式中 dp——包裹了生物膜的载体的平均粒径 dm——石英砂载体的平均粒径 dp,dm用同样方法测定。 2 试验数据 试验结果见表1。需要说明的是，在计算表中各参数时，反应器的有效容积是指床层膨胀高度HB乘以床层截面积。表中微生物浓度X根据干生物膜的厚度和体积质量计算，而干生物膜是湿生物膜经滤纸吸干后自然风干2h得到的。 表1 三相生物流化床处理效率测试日期1995-11-051995-11-231995-12-071995-12-20湿生物膜厚δ）5280115137进水流量Q（L/s）4.236.356.295.08BOD5进水浓度（mg/L）47.663.970.077.2BOD5出水浓度（mg/L）12.518.617.67.5BOD5去除率（%OD进水浓度（mg/L）102130140152COD出水浓度（mg/L）29.329.352.338.1COD去除率（%生物膜厚度δd(μm）4.507.5010.511.5干生物膜密度ρfd(g/cm3)1.441.411.461.34床层膨胀高度HB（m）1.852.593.864.80微生物浓度X（g/L）11.416.217.114.1BOD5去除速率r(kg/d）12.824.828.530.6容积负荷Fvkg/m3.d)4.506.254.804.14污泥负荷Fskg/(kg.d)0.3950.3860.2810.294回流比R（%）348231234289停留时间HRT（min 3 结论 ① 三相生物流化床是一种高效的污水处理工艺 本试验中，污水流量为4.23～5.08 L/s，浓度为47.6～77.2 mgBOD5/L时，去除率达71%～90%，体积负荷4.14～6.25 kgBOD5/(m3·d)，且停留时间仅10～24 min。 ② 污染物去除速率与膜厚的关系 从图2中看到，当膜厚δ左右时，反应速率不再增大，最高反应速率出现在膜厚为120～140 μm时。 ③ 容积负荷与膜厚的关系 当膜厚δ时，δ时。当δ时，FV开始急剧下降，尽管这时去除速率r仍在增大，但是显然其增大是以更大地增加反应器容积为代价的。因此，相对于去除速率而言膜厚达到最佳时(δ)，从投资的角度讲却并不是最佳。综合这两方面，我们认为在本试验所用载体情况下，δ为宜，对应的r不应超过30 kg/d。 事实上，限制膜厚也就限制了进水的水量水质。当进水水量较大、浓度较高时，应增大载体的粒径以减小床高，从而节省投资。对0.3～0.5 mm的石英砂载体，适用的进水水量不超过6.3 L/s(544 m3/d)，进水BOD5不超过75 mg/L，水量较小时可适当增大浓度，但应使r 30 kg/d为宜。 ④ 微生物浓度和污泥负荷与膜厚的关系 当生物膜厚小于最佳膜厚时，生物膜的活性较高，这时用反应器中干生物膜的量来反映活性微生物的浓度是合理的。尽管随膜厚的增大床层中微生物的总量有所增加，但是同时床层的体积也因床高的增大而增大，因此在图3中，当生物膜厚增大到一定数值(100 μm左右)后，再继续增大δ左右。 与普通活性污泥法相比，三相生物流化床的容积负荷与污泥浓