好氧生物流化床设计方案
生物流化床
生物流化床的优缺点
• 生物流化床的优点： 1、有机物容积负荷高，抗冲击负荷能
力强。 2、微生物活性强，处理效率高。 3、占地少，投资省。
• 生物流化床的缺点： 1、设备的磨损比固定床严重，载体颗
粒在流动过程中会磨损变小。 2、设计时还存在着生产放大方面的问
生物流化床设计注意点
• 1.生物流化床的设计意图不同，所处理废水 的侧重点也不同，只有针对性的选用适宜的 反应器，才能达到良好的处理效果。
该图反应的是无量纲 进水浓度ρi ／ Ks的 值为100的条件下， g1函数所反映的残余 函数率ρe ／ρi对无 量纲停留时间倒数Q ／Vμmax的变化关 系。
该图反应的是无量纲 生物量浓度ρbLas／ YKs的值为100的条件 下，g1函数所反映的 残余函数率ρe ／ρi对 无量纲停留时间倒数 Q ／Vμmax的变化 关系。
50 100 50 100
空床时水 的上升速 度 （m／h）
优缺点
2.95 6.90 84.26 160.50
吸附性强 挂膜容易
易碎
比表面积大 吸附能力强
易饱和
50
56
强度大
价格低
100
77
易饱和
50
53
吸附能力强
性质稳定
100
62
价格偏高
50
21.60 机械强度高
使用周期长
100
40
吸附能力弱
生物流化床的一些参数
D 。去除每kgBOD5所需要的氧量（kgO2／ kgBOD5）。 Q 污水水量，m3 ／d。
以空气为氧源，往往需要采用较大的回流比，动力消耗较大，回流比r 值确定后还应观察在此流速条件下生物载体是否流化。
臭氧催化氧化生物流化床施工技术方案-概述说明以及解释
臭氧催化氧化生物流化床施工技术方案-概述说明以及解释1.引言1.1 概述臭氧催化氧化生物流化床是一种先进的废气处理技术，具有高效、低能耗、环保等优点。
本文将对臭氧催化氧化生物流化床施工技术方案进行详细介绍，通过分析工艺原理、施工步骤和设备选型等方面，为工程设计和施工提供参考。
该技术适用于各种污染气体处理，可广泛应用于化工、电力、冶金等产业领域，具有良好的推广和应用前景。
1.2 文章结构文章结构部分主要包括以下内容：1. 引言：介绍文章的研究背景和意义，以及本文要阐述的主题。
2. 正文：分为工艺原理、施工步骤和设备选型三部分，详细介绍了臭氧催化氧化生物流化床的工艺原理、施工过程及需要选择的设备。
3. 结论：总结了本文的主要内容和结论，探讨了臭氧催化氧化生物流化床施工技术的应用前景和未来发展方向。
1.3 目的文章的目的是为了探讨臭氧催化氧化生物流化床施工技术方案，并对该技术在废气处理中的应用进行深入分析。
通过对工艺原理、施工步骤和设备选型等方面的详细介绍，旨在为相关领域的工程技术人员提供参考，以提高废气处理效率，减少环境污染，保护生态环境，促进可持续发展。
同时，本文旨在推动臭氧催化氧化生物流化床技术在工程实践中的推广和应用，为我国环境保护事业的发展做出贡献。
2.正文2.1 工艺原理臭氧催化氧化生物流化床技术是一种利用臭氧作为氧化剂，通过生物流化床内的生物膜对有机废气进行降解处理的先进技术。
其工艺原理主要包括以下几个方面:1. 臭氧氧化作用: 臭氧是一种强氧化剂，能够有效地氧化降解有机废气中的污染物。
在生物流化床中加入适量的臭氧，可以提高废气中有机物的氧化速率，促进有机废气的降解。
2. 生物膜降解: 生物流化床内的生物膜是臭氧氧化降解的关键环节。
生物膜可以利用废气中的有机物作为碳源进行生长繁殖，同时释放出酶等生物催化剂来加速有机物的降解。
通过生物膜的活性作用，可以将有机废气中的有害物质转化为无害的物质，净化废气。
MBBR生物流化床工艺说明
MBBR™生物流化床工艺说明MBBR™生物膜工艺运用生物膜法的基本原理，充份利用了活性污泥法的优点，又克服了传统活性污泥法及固定式生物膜法的缺点。
技术关键在于研究和开发了比重接近于水，轻微搅拌下易于随水自由运动的生物填料。
生物填料具有有效表面积大，适合微生物吸附生长的特点。
填料的结构以具有受保护的可供微生物生长的内表面积为特征。
当曝气充氧时，空气泡的上升浮力推动填料和周围的水体流动起来，当气流穿过水流和填料的空隙时又被填料阻滞，并被分割成小气泡。
在这样的过程中，填料被充分地搅拌并与水流混合，而空气流又被充分地分割成细小的气泡，增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率。
在厌氧条件下，水流和填料在潜水搅拌器的作用下充分流动起来，达到生物膜和被处理的污染物充分接触而生物分解的目的。
流动床TM生物膜反应器工艺由此而得名。
其原理示意图如图1所示。
因此，流动床TM生物膜工艺突破了传统生物膜法(固定床生物膜工艺的堵塞和配水不均，以及生物流化床工艺的流化局限)的限制，为生物膜法更广泛地应用于污水的生物处理奠定了较好的基础。
专利技术的Kaldnes悬浮填料工艺打开了污水生物处理工艺的新领域。
该工艺是基于一种生物膜技术，其实质是微生物以膜状生长悬浮填料上。
该悬浮填料由聚乙烯材料制成，在水中自由飘动。
在悬浮填料上没有附着生物膜的情况下，其比重接近于1g/cm3。
在好氧反应器中由于曝气器的曝气以及缺氧单元中的机械搅拌而不断运动。
悬浮填料反应器内最大填料填充率可以达到67%，其有效生物膜面积可以达到350m2/m3反应器容积。
该工艺可以通过硝化和反硝化作用完成生化好氧降解有机污染物(如BOD，COD)或完成生物脱氮，后者适用于预反硝化或后反硝化或者两者结合。
在后反硝化过程中在反应器中的总水力停留时间只要2.5-3小时就可以使脱氮率达到70%。
Kaldnes工艺与传统活性污泥法相比优点很多，例如具有高容积利用率，反应器形状灵活，无污泥回流的优点。
十一讲好氧生物膜法生物流化床技术
不足之处
1）能耗较高（为维持床内流化）； 2）载体颗粒粒径不均匀，易出现分层现象； 3）管理要细微； 4）技术要求较高，工程设计和实际运行有 一定难度。
三、设计方法
1、选择载体种类、确定技术参数 （1）载体的种类 石英砂、人工载体（聚苯乙烯小球等）； （2）载体颗粒的粒径。容易流化，运行能耗省； （3）载体的级配 为使床内载体分布均匀，使水动力学状 况良好，床内生物量分布均匀，合理，要求高度的级配 一致。最大粒径与最小粒径之比小于2； （4）载体颗粒的性状。尽量接近球形，表面粗糙； （5）载体颗粒的质量 。保证不易随出水外逸，又要节省 运行能耗，有利于传质； （6）载体的强度 载体应具有足够强度，承受摩擦、侵蚀、 碰撞的能力强，不易磨损； （7）载体生物膜厚 最好控制在100－200μm, 以120－140 μm为佳。
近百年来，在利用生物膜净化废水方面发展了许多的构筑 物型式，如洒滴滤池、生物滤塔、生物转盘、生物接触氧 化池、生物土壤进化床、生物曝气滤池等，利用它们的技 术统称为生物膜法技术;
将生物膜法技术与流态化技术结合在一起就产生一种新型 的高效废水处理技术，这就是生物流化床技术。生物流化 床技术分为好氧生物流化床技术和厌氧生物流化床技术。
11好氧生物流化床
11.好氧生物流化床
好氧生物流化床反应器是将普通活性污泥法和生物膜法的优点有机地结合，是七十年代开始应用于污水处理的一种高效的生物处理工艺，并引入流化技术处理有机废水的反应装置，因而具有容积负荷高、生物降解速度快、占地面积小、基建投资和运行费用低等优点。
生物流化床处理技术是借助流体（液体、气体）使表面生长着微生物的固体颗粒（生物颗粒）呈流态化，同时进行去除和降解有机污染物的生物膜法处理技术。
微生物生长在载体表面，载体则在反应器中流动，是悬浮生长型和附着生长型的复合。
它可以保持高浓度的微生物量，传质效率高，体积负荷可以比传统活性污泥法高6-10倍。
在已开发的厌氧反应器中，第三代的EGSB和IC反应器是一种研究最为深入、技术最为先进的厌氧反应器。
它是在第二代UASB反应器的基础上发展起来的高效反应器，尤其适用于中等浓度（COD在10000mg/l以下）的有机废水的处理，并成功地应用于各种废水的处理。
相对于其它类型的反应器，EGSB/IC 反应器具有一些突出的优点：
是一种三相生物流化床结构示意图，可应用于石化、制药、食品和印染等废水的处理，并且该三相生物流化床对各种有机废水都具有很好的处理效果，其COD去除率都在70%以上，流化床容积负荷也在5.0 Kg [COD]/m3·d以上；此外，实验及实际运行中发现，与其他生物处理工艺相比，三相生物流化床工艺的剩余污泥产生量很少，尤其是对于COD浓度较低的废水，如印染废水，剩余污泥量更少；流化床的流化区内，活性污泥浓度达到10－20 g/L，加上生物载体表面的微生物，流化床具有很高的微生物浓度。
生物流化床
好氧生物流化床适用范围
适用于各种可生化降解的有机废水处理， 主要用于去除中、低浓度的有机碳化合物， 以及好氧硝化去除NH3－N，对各类生活污 水及工业废水均有良好的处理效果。
应用好氧生物流化床处理废水的效果
好氧生物流化床已用于多种工业废水及城市污水 的处理，并且取得了良好的效果。
❖厌氧生物流化床
厌氧生物流化床的适用范围
厌氧生物流化床既适于高浓度的有机废水，又适 于中、低浓度的有机废水处理，它的有机容积负荷 （以BOD5计）可达2－10kg/(m3.d)，由于所需氮磷 营养较少，尤适于处理氮磷缺乏的工业废水。处理 的工业废水包括含酚废水、α-萘磺酸废水、鱼类加 工废水、炼油污水、乳糖废水、屠宰场废水、煤气 化废水等，处理的城市污水包括家庭废水、粪便废 水、市政污水、厨房废水等。
2.加强高效优良菌种的筛选：既包括广普高效 菌种的筛选，又要重视专一菌种的选择，发挥其特 殊降解功能，利用遗传工程获得优良菌种。
3.生物流化床新设备的开发应注意的事项：优 化设计，降低成本，并加强工业化连续处理废水的 自动化成分。
好氧生物流化床是以微粒状填料如砂、焦炭、活 性炭、玻璃珠、多孔球等作为微生物载体，以一定 流速将空气或纯氧通人床内，使载体处于流化状态， 通过载体表面上不断生长的生物膜吸附、氧化 并分 解废水中的有机物，从而达到对废水中污染物的去 除。
好氧生物流化床按床内气、液、固三相的混合程 度的不同，以及供氧方式及床体结构，脱膜方式等 的差别可分为两相生物流化床和三相生物流化床。
应用厌氧生物流化床法处理废水的效果
厌氧生物流化床处理废水的研究与应用实例迄今 为止已比较广泛，而且已发挥了显著优势。
为使生物流化床发展成为高效、低耗、连 续处理大量废水的新型反应器，国内外又研 究开发了一些新型生物流化床反应器。
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好氧生物流化床技术研究
生物流化床技术是70年代初发展起来的污水处理的新兴技术，根据反应器内是否需氧，可将其分为厌氧生物流化床和好氧生物流化床。
好氧生物流化床是将传统活性污泥法与生物膜法有机结合并引入化工流态化技术的一种新型生化污水处理装置。
由于它具有处理效率高、容积负荷大、抗冲击能力强、设备紧凑、占地少等优点，因而引起了环境工程界的极大兴趣和广泛研究，被认为是最具发展前途的生物处理工艺之一。
目前研究和应用最普遍的是好氧生物流化床，因此本文将主要介绍和讨论好氧生物流化床。
1. 好氧生物流化床特点
1.1 比表面积大
由于采用了小粒径固体作为载体并且载体呈流化状态，提供了巨大的表面积，因此流化床的比表面积比一般生物膜法大得多，几种生物膜法比表面积见表1[1]。
比表面积大是生物流化床具有高负荷、高去除率的根本原因。
表1 几种生物膜法比表面积
处理工艺比表面积（m2/m3）
普通生物滤池40-120
生物转盘120-180
接触氧化130-1600
好氧生物流化床3000-5000
1.2 容积负荷率与污泥负荷率高
由于生物流化床的容积负荷率α值是普通活性污泥法的13倍以上，阶段曝气池的10倍以上，生物滤池的38倍以上[2]，因此在相同进水浓度下，采用生物流化床处理污水，可以使反应装置的容积大量减小，从而显著地降低占地面积及工程投资。
表2 不同处理工艺的α，β值比较[2]
工艺名称α(kgBOD/m•d)β(kgBOD/kgVSS•d) 普通活性污泥法0.264-0.720 0.216-0.456
阶段曝气法0.360-1.272 0.192-0.360
生物滤池0.090-0.360 --
好氧生物流化床 3.635-9.192 0.204-4.320
1.3 耐冲击负荷能力强
由于生物流化床采用填料载体微生物膜与活性污泥双重作用，其生物量非常大，载体与混合污泥的流化状态提高了有机物和氧气的传质效果并保持流化床内良好的混台流态，使废水一旦进入，就能很快得到混合、稀释，从而对负荷突然变化的影响起到缓冲作用，这是普通活性污泥法和生物膜法所不及之处。
2. 好氧生物流化床的研究与应用进展
2.1 外循环好氧生物流化床
外循好氧生物环流化床（如图1）的底部由气体分布器和液体分布器组成，气、液、固三相混合物向上流动。
在给定气速下，液体速度超过一定值，颗粒被夹带到流化床顶部的分布器。
在此，气体自动溢出，液固混合物经分离器分离后，液体流回到储水槽，固体颗粒进人到颗粒储料罐。
反应器的流化受水流和气体流速的控制。
焦伟堂[3]等人运用外循环好氧生物流化床处理污水，结果显示，在水利停留时间为3h时，反应器的CODcr和NH3-N的去除率分别达91%和96.6%。
图1 外循环好氧生物流化床
2.2 气升式内循环生物好氧流化床
气升式内循环好氧生物流化床如图2所示，由反应区、和沉淀区组成。
反应区由内筒和外筒两个同心圆柱体组成，微孔曝气装置设在内筒的底部。
反应区内填充陶粒等载体，为微生物生长和繁殖提供了很大的表面积，从而提高了单位容积内的生物量。
当压缩空气由曝气装置释放进入内筒升流筒时，由于气体的推动作用和压缩空气在水中的裹夹与混合作用，使水与载体的混合液密度减小而向上流动，到达分离区顶部后以大气泡逸出，而含有小气泡的水与载体混合液则流人外筒降流筒。
由于载体处于循环流化状态，从而大大加快了微生物和废水之间的相对运动，强化了传质作用，同时又可有效地控制生物膜的厚度，使其保持较高的生物活性，污水被处理后经沉降区分离沉降后通过出水堰排出。
图2 气升式内循环生物好氧流化床
2.3 光催化好氧生物流化床
光催化好氧生物流化床反时在反应器中间增加石英冷阱装置，内置紫外光源[4]；反应器载体为粗孔硅胶负载TiO
，负载型TiO2不仅具有良好而稳定的催化
2
活性，而且与粗孔硅胶的结合强度较高，可满足流化状态下的湍动要求，为光催化提供良好条件，该反应器在实现了光、空气、固体催化剂和溶液的有效接触、提高传质效率的同时，解决了催化剂的回收、回用的问题，具有能耗低、操作简便、反应温和、可减少二次污染等优点。
这种反应器对水中浓度较低、难以转化的污染物有很好的净化能力，适用于废水的后期深度处理。
图3 光催化好氧生物流化床
2.4 其它形式的好氧生物流化床
在内循环生物流化床基础上，把内导流筒改成三段或多段，实现多重循环，极大地改善了反应器的流体力学与传质性能，使氧的利用率大为提高，能满足高负荷废水处理的需要且节能降耗。
任源[5]等人用这种反应器，选用新工艺处理洗涤废水，使出水达到国家一级排放标准。
浙江工业大学的王亚宜等[6]针对好氧生物流化床载体流失和污泥回流等问题，提出了批序式好氧生物流化床，其结合了好氧生物流化床和批序式活性污泥法（SBR）的特点，使好氧生物流化床的工艺过程呈批序式进行，研究表明：批序式好氧生物流化床具有很好的去除有机物、氨氮和悬浮固体的能力。
2.5 改进型气升式好氧生物流化床
针对传统气升式好氧生物流化床出水固液分离效果不理想的现象，笔者对其进行了改进，在反应器中心筒顶部增加一个三相分离器，升流区的载体混合物在气流的推动下上升到中心筒顶部，在三相分离器及其外档板、导流板的共同作用下，在降流区又形成螺旋流状态，利于脱气及泥水分离。
对改进型好氧生物流化床进行了半年生活污水处理试验，试验表明改进型气
升式好氧生物流化床在保证原有处理效率的同时流化床的出水SS得到了较好的改善，从而进一步丰富了好氧生物流化床类型。
图4 改进型气提式好氧生物流化床
3. 好氧生物流化床前景与展望
好氧生物流化床废水处理技术的研究与应用发展十分迅速，但还缺乏必要的基础研究，在工程放大设计上的基本参数也很不够，使得好氧生物流化床的自身性能和应用范围均存在较多局限，同时流化床体内的流动特征尚无合适的模型描述，在进行放大设计时有一定的难度。
笔者认为将来应在如下方面加深研究：
1、运用动力学模型来研究好氧生物流化床的流态和传质特性，以便探索反应器的放大设计参数。
2、加强对载体的应用研究，选择更易流化、附着性更好、脱膜容易、应用范围广、低价耐用的生物载体，并对载体的粒径、级配、形状、强度以及载体上生物膜的厚度方面进行相关研究。
3、由于好氧生物流化床对一些难降解有机污水的处理效率还不是太高，需要结合其它的生物处理技术来补充净化，开发新型适用的复合生物流化床和好氧、厌氧组合处理流程就尤显必要。