生物流化床处理废水的研究进展与展望
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载体是流化床的核心部件, 载体的性能与挂膜直 接影响废水的处理效果。表 1 列举的是好氧流化床载 体的性能。
表1
好氧生物流化床载体的性能
载体
粒径 (mm )
比重 (g cm 3)
载体高度 (m )
优 缺 点
聚苯乙烯球 015～ 013 11005
017
吸附性强, 挂膜容易; 易碎
活性炭
1150
017
3700- 4700 2300- 2500 298
1313
91
96
8800
7000
< 200 19～ 80
99
99
12000
< 2400
> 80
7000- 10000
< 2000
> 80
180
ห้องสมุดไป่ตู้
80
45
1414
75
82
9400- 12500
1880- 2500
80
5500
1375
75
3 其他新型生物流化床的研究现状 近年来, 随着技术发展和专业人员对流化床的不
[ 关键词 ] 生物流化床; 应用现状; 研究进展; 展望 [ 中图分类号 ] X 703 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 1004- 1184 (2005) 05- 0325- 04
Research Progress and Prospective of B iolog ica l Flu id ized Bed in W a stewa ter Trea tm en t
Keywords: b io log ica l flu id ized bed, app lica t ion sta tu s, resea rch p rog ress and p ro sp ect
生物流化床 ( b io log ica l flu id ized bed s, 简称 B F2 B S) 是用于废水处理领域的一项工艺, 从上世纪 70 年 代末期开始, 我国相继对此工艺进行了许多探索性的 研究试验工作, 并己取得了很大进展。 1979 年我国城 建局将生物流化床处理工艺研究项目列为“全国城建 科技发展计划内容之一” [ 1 ] 。
好氧生物流化床适用于各种可生化降解的有机 废水处理, 对各类生活污水及工业废水均有良好的处 理效果。 2 厌氧生物流化床 (U A FB ) 的研究现状
工艺流程如图 2 所示: 厌氧微生物处理与好氧微生物处理相比, 是省能 源的有机废水处理方法, 对高低浓度有机废水都有很 好的处理效果[ 10 ]。厌氧生物流化床可视为特殊的气体 进口速度为零的三相流化床[11]。 与好氧流化床相比, 需采用较大的回流比[12 ]。
326 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 27 卷第 5 期 地下水 2005 年 10 月
比 表 面 积 大、吸 附 能 力 强; 易饱和
焦炭 0125～ 310 无烟煤 015～ 112 细石英砂 0125～ 015
1138 1167 2150
017 0145 017
强度大, 价格低; 易饱和
吸 附 能 力 强, 化 学 性 质 稳 定; 价格偏高 机械强度高, 使用周期长; 吸附能力不强,
氧不足以保证对氧的需要, 此外, 单纯依靠原污水的 流量不足以使载体流化, 因此要使部分处理水循环回 流。
关于好氧生物流化床的实验室小型试验的研究, 人们已经进行了大量的工作, 表 2 列举的是好氧生物 流化床的小型试验研究成果。
厌氧生物流化床处理废水研究与应用实例迄今 为止已比较广泛, 处理的工业废水包括含酚废水、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, 而且已发挥了显著 优势。表 4 列举的是厌氧生物流化床的小型试验研究 成果。
断深入研究和开发, 目前已出现了许多新型的生物流 化床。
311 环流生物半流化床 工艺流程如图 3 所示:
图 3 环流生物半流化床
北京化工研究院开发了一种全混型和置换叠加 的环流生物半流化床[19], 实验用于淀粉废水结果表 明, 环流生物半流化床水力停留时间 (HR T ) 较短, 一 般小于 4h, 容积负荷高, 最大 COD cr 负荷为 412kg m 31d, 最小气水比为 37∶1, 具有处理能力大、效率高 的优点。 312 内循环三相生物流化床
63111
13817
‘298 1313
90
980- 1100 390- 450 < 200 19～ 80 64
5216 82
400- 700 150- 300 100- 245 15- 30 75
90
1162
625
3518
28
96
95
出水指标在控制范围内
恩平广联泰纺织企业集团 [9 ]
达到国家二级排放标准
工艺流程如图 4 所示:
图 4 内循环三相生物液化床
在较宽范围内波动时, 对出水 COD Cr 去除率影响不 大, 都能维持在 80% 以上[21 ]。 315 三重环流生物流化床
工艺流程如图 5 所示: 三重环流生物流化床是从气相含率、液体循环速 度和体积氧传质系数方面研究, 自行设计的新型结构 的生物流化床[ 22 ]。对三重环流反应器的物料分布测试 结果可知, 正常流态化条件下所有其物料分布均接近 全混流模型, 离散程度随操作液流量的增大而减小, 亦随操作气速的增大而变小[23]。实验结果表明, 用该 流化床处理废水, 在有毒有机物高负荷条件下运行良 好, 平 均 容 积 负 荷 (COD Cr 计) 为 7116kg m 31d 时, COD Cr平均去除率可达 7915% , 芳烃类化合物去除率 为 9119% , 对酚类去除率达 9418% [24。] 316 厌氧一好氧复合式生物流化床 工艺流程如图 6 所示:
HAN M iaom iao , KON GL IN G W ei (Co llege of resou rces and environm en t, Gu izhou U n iversity Gu iyang, Gu izhou 550003)
Abstract: T h is p ap er in t roduces the resea rch and app lica t ion of aerob ic and anaerob ic. It a lso describes the p rog ress in resea rch of som e new - typ e B FB S in recen t yea rs and ind ica tes the techn ica l developm en t d irec2 t ion and app lica t ion p ro sp ect of B FB S. A t the sam e t im e, it p u t s fo rw a rd s som e quest ion s need reso lve in fu r2 ther resea rch and app lica t ion of B FB S.
优点并加以发展, 对废水中可生物降解的有机物有很 高的处理效率[3 ]。
好氧生物流化床内的载体, 全为生物膜所包复,
生物高度密集, 好氧速度很高, 往往对污水的一次充
[ 收稿日期 ] 2005- 04- 29 [ 作者简介 ] 韩苗苗 (1980- ) , 女, 吉林人, 在读研究生, 主要研究工业废水的治理。
325 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 27 卷第 5 期 地下水 2005 年 10 月
图 5 三重环流生物流化床
内循环三相生物流化床是一种高效低耗的生化 处理工艺, 系国家“九·五”重点攻关课题, 由清华大 学数位知名专家历时数年开发研究的成果, 其技术水 平已达国际先进。内循环三相生物流化床处理生活污 水有 着 良 好 的 处 理 效 果。 当 进 水 COD 为 150 1000m g L、气水比为 4∶1、水力停留时间 (HR T ) 为 40m in 时, COD 平均去除率高达 98% , 相应的 COD 去除容积负荷平均为 1014kg m 3·d。 313 新型内循环生物流化床
表3
好氧生物流化床的应用实例
应用实例
浙江上虞印染厂[6 ] 某竺麻纺织厂 武汉双虎涂料工业公司 [7 ] 某制药厂的有机废水[4 ] 抚顺石化乙烯化工公司 [8 ]
废 水 水 质 (m g l) 出 水 水 质 (m g l) 去 除 率 (% )
COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5
图 1 好氧生物流化床流程图
表2
好氧生物流化床的实验研究
废水类型
龙须草制浆废水[3 ] 某食品厂废水[4 ] 某宾馆生活污水[5 ] 某药厂车间的浓废水[5 ]
进水水质 (m g l)
出水水质 (m g l) 去除率 (% )
COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5
B FB S 是以砂、活性炭、焦炭、陶粒、沸石、磁环、玻 璃珠、多孔球等一类较小惰性颗粒为载体填充在床 内, 载体表面覆着生物膜, 水流向上流动穿过载体生 物膜颗粒床层, 流速要大到足以使床层膨胀和增高的 程度, 使每一个颗粒都悬浮于一定高度的床层中, 使 载体处于流化状态。通过载体表面不断生长的生物膜 的吸附, 从而达到对废水污染物的去除。 1 好氧生物流化床的研究现状 111 好氧生物流化床载体的性能
黄砂 015～ 110
115
015
稀土瓷砂 015～ 32
2157
015
扩大吸附面积, 机械强度大, 磨损率低; 吸附能力不强
注: 本表所列为载体未被生物包复时的数据[2]。
112 好氧生物流化床的研究现状 工艺流程如图 1:
好氧生物流化床是将化工过程的流态化技术应
用于废水处理, 综合了活性污泥法和生物膜法两者的
新型内循环生物流化床污水处理技术是以传统 三相生物流化床原理为基础开发的又一污水处理技 术, 它不仅继承了传统三相流化床结构简单、流体传 质传热性能好, 可以保持高的生物浓度及生物活性而 节省动力, 结构紧凑, 容积负荷大, 抗负荷冲击能力强 等优点。而且运行成本低, 操作方便, 施工难度小并且 大幅度提高了去除氨氮的效率, 水力停留时间为 2h 时可达到 95% 以上 [20。] 314 外循环生物流化床
2005 年 10 第 27 卷 第
月5 期
G
地下水 round w a
te r
O V
ct1, 2005 o l127 NO
15
生物流化床处理废水的研究进展与展望
韩苗苗, 孔令炜 (贵州大学资环学院, 贵州 贵阳 550003)
[ 摘 要 ] 介绍了好氧生物流化床与厌氧生物流化床的研究和应用进展, 对近年来出现的几种新型生物流化床的研究进展 作了介绍, 并展望了生物流化床技术的发展方向和应用前景。 同时提出了生物流化床在试验研究与应用中尚须解决的问题。
5500
3575
1000
300
80
92
1200- 2200 500- 800 90- 120 〈 30
92
95
400- 500
250
〈 100 〈 40
80
80
1400- 1500 〈 1500
90
由上表可看出, 好氧生物流化床处理废水去除效 率高, 达到国家二级排放标准。 113 应用实例
目前, 好氧生物流化床已应用于实际工程, 表 3 列举的是好氧生物流化床的应用实例。
图 2 厌氧生物流化床流程图
表4
厌氧生物流化床的实验研究[13- 18 ]
废水类型
大豆蛋白生产废水 有机酸生产废水 化工废水 (含乙醇) 食品加工废水 城市废水 制药废水 造纸黑液
废 水 水 质 (m g l) 出 水 水 质 (m g l) 去 除 率 (% )
COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5
表1
好氧生物流化床载体的性能
载体
粒径 (mm )
比重 (g cm 3)
载体高度 (m )
优 缺 点
聚苯乙烯球 015～ 013 11005
017
吸附性强, 挂膜容易; 易碎
活性炭
1150
017
3700- 4700 2300- 2500 298
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< 200 19～ 80
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7000- 10000
< 2000
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ห้องสมุดไป่ตู้
80
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1414
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9400- 12500
1880- 2500
80
5500
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75
3 其他新型生物流化床的研究现状 近年来, 随着技术发展和专业人员对流化床的不
[ 关键词 ] 生物流化床; 应用现状; 研究进展; 展望 [ 中图分类号 ] X 703 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 1004- 1184 (2005) 05- 0325- 04
Research Progress and Prospective of B iolog ica l Flu id ized Bed in W a stewa ter Trea tm en t
Keywords: b io log ica l flu id ized bed, app lica t ion sta tu s, resea rch p rog ress and p ro sp ect
生物流化床 ( b io log ica l flu id ized bed s, 简称 B F2 B S) 是用于废水处理领域的一项工艺, 从上世纪 70 年 代末期开始, 我国相继对此工艺进行了许多探索性的 研究试验工作, 并己取得了很大进展。 1979 年我国城 建局将生物流化床处理工艺研究项目列为“全国城建 科技发展计划内容之一” [ 1 ] 。
好氧生物流化床适用于各种可生化降解的有机 废水处理, 对各类生活污水及工业废水均有良好的处 理效果。 2 厌氧生物流化床 (U A FB ) 的研究现状
工艺流程如图 2 所示: 厌氧微生物处理与好氧微生物处理相比, 是省能 源的有机废水处理方法, 对高低浓度有机废水都有很 好的处理效果[ 10 ]。厌氧生物流化床可视为特殊的气体 进口速度为零的三相流化床[11]。 与好氧流化床相比, 需采用较大的回流比[12 ]。
326 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 27 卷第 5 期 地下水 2005 年 10 月
比 表 面 积 大、吸 附 能 力 强; 易饱和
焦炭 0125～ 310 无烟煤 015～ 112 细石英砂 0125～ 015
1138 1167 2150
017 0145 017
强度大, 价格低; 易饱和
吸 附 能 力 强, 化 学 性 质 稳 定; 价格偏高 机械强度高, 使用周期长; 吸附能力不强,
氧不足以保证对氧的需要, 此外, 单纯依靠原污水的 流量不足以使载体流化, 因此要使部分处理水循环回 流。
关于好氧生物流化床的实验室小型试验的研究, 人们已经进行了大量的工作, 表 2 列举的是好氧生物 流化床的小型试验研究成果。
厌氧生物流化床处理废水研究与应用实例迄今 为止已比较广泛, 处理的工业废水包括含酚废水、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, 而且已发挥了显著 优势。表 4 列举的是厌氧生物流化床的小型试验研究 成果。
断深入研究和开发, 目前已出现了许多新型的生物流 化床。
311 环流生物半流化床 工艺流程如图 3 所示:
图 3 环流生物半流化床
北京化工研究院开发了一种全混型和置换叠加 的环流生物半流化床[19], 实验用于淀粉废水结果表 明, 环流生物半流化床水力停留时间 (HR T ) 较短, 一 般小于 4h, 容积负荷高, 最大 COD cr 负荷为 412kg m 31d, 最小气水比为 37∶1, 具有处理能力大、效率高 的优点。 312 内循环三相生物流化床
63111
13817
‘298 1313
90
980- 1100 390- 450 < 200 19～ 80 64
5216 82
400- 700 150- 300 100- 245 15- 30 75
90
1162
625
3518
28
96
95
出水指标在控制范围内
恩平广联泰纺织企业集团 [9 ]
达到国家二级排放标准
工艺流程如图 4 所示:
图 4 内循环三相生物液化床
在较宽范围内波动时, 对出水 COD Cr 去除率影响不 大, 都能维持在 80% 以上[21 ]。 315 三重环流生物流化床
工艺流程如图 5 所示: 三重环流生物流化床是从气相含率、液体循环速 度和体积氧传质系数方面研究, 自行设计的新型结构 的生物流化床[ 22 ]。对三重环流反应器的物料分布测试 结果可知, 正常流态化条件下所有其物料分布均接近 全混流模型, 离散程度随操作液流量的增大而减小, 亦随操作气速的增大而变小[23]。实验结果表明, 用该 流化床处理废水, 在有毒有机物高负荷条件下运行良 好, 平 均 容 积 负 荷 (COD Cr 计) 为 7116kg m 31d 时, COD Cr平均去除率可达 7915% , 芳烃类化合物去除率 为 9119% , 对酚类去除率达 9418% [24。] 316 厌氧一好氧复合式生物流化床 工艺流程如图 6 所示:
HAN M iaom iao , KON GL IN G W ei (Co llege of resou rces and environm en t, Gu izhou U n iversity Gu iyang, Gu izhou 550003)
Abstract: T h is p ap er in t roduces the resea rch and app lica t ion of aerob ic and anaerob ic. It a lso describes the p rog ress in resea rch of som e new - typ e B FB S in recen t yea rs and ind ica tes the techn ica l developm en t d irec2 t ion and app lica t ion p ro sp ect of B FB S. A t the sam e t im e, it p u t s fo rw a rd s som e quest ion s need reso lve in fu r2 ther resea rch and app lica t ion of B FB S.
优点并加以发展, 对废水中可生物降解的有机物有很 高的处理效率[3 ]。
好氧生物流化床内的载体, 全为生物膜所包复,
生物高度密集, 好氧速度很高, 往往对污水的一次充
[ 收稿日期 ] 2005- 04- 29 [ 作者简介 ] 韩苗苗 (1980- ) , 女, 吉林人, 在读研究生, 主要研究工业废水的治理。
325 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 27 卷第 5 期 地下水 2005 年 10 月
图 5 三重环流生物流化床
内循环三相生物流化床是一种高效低耗的生化 处理工艺, 系国家“九·五”重点攻关课题, 由清华大 学数位知名专家历时数年开发研究的成果, 其技术水 平已达国际先进。内循环三相生物流化床处理生活污 水有 着 良 好 的 处 理 效 果。 当 进 水 COD 为 150 1000m g L、气水比为 4∶1、水力停留时间 (HR T ) 为 40m in 时, COD 平均去除率高达 98% , 相应的 COD 去除容积负荷平均为 1014kg m 3·d。 313 新型内循环生物流化床
表3
好氧生物流化床的应用实例
应用实例
浙江上虞印染厂[6 ] 某竺麻纺织厂 武汉双虎涂料工业公司 [7 ] 某制药厂的有机废水[4 ] 抚顺石化乙烯化工公司 [8 ]
废 水 水 质 (m g l) 出 水 水 质 (m g l) 去 除 率 (% )
COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5
图 1 好氧生物流化床流程图
表2
好氧生物流化床的实验研究
废水类型
龙须草制浆废水[3 ] 某食品厂废水[4 ] 某宾馆生活污水[5 ] 某药厂车间的浓废水[5 ]
进水水质 (m g l)
出水水质 (m g l) 去除率 (% )
COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5
B FB S 是以砂、活性炭、焦炭、陶粒、沸石、磁环、玻 璃珠、多孔球等一类较小惰性颗粒为载体填充在床 内, 载体表面覆着生物膜, 水流向上流动穿过载体生 物膜颗粒床层, 流速要大到足以使床层膨胀和增高的 程度, 使每一个颗粒都悬浮于一定高度的床层中, 使 载体处于流化状态。通过载体表面不断生长的生物膜 的吸附, 从而达到对废水污染物的去除。 1 好氧生物流化床的研究现状 111 好氧生物流化床载体的性能
黄砂 015～ 110
115
015
稀土瓷砂 015～ 32
2157
015
扩大吸附面积, 机械强度大, 磨损率低; 吸附能力不强
注: 本表所列为载体未被生物包复时的数据[2]。
112 好氧生物流化床的研究现状 工艺流程如图 1:
好氧生物流化床是将化工过程的流态化技术应
用于废水处理, 综合了活性污泥法和生物膜法两者的
新型内循环生物流化床污水处理技术是以传统 三相生物流化床原理为基础开发的又一污水处理技 术, 它不仅继承了传统三相流化床结构简单、流体传 质传热性能好, 可以保持高的生物浓度及生物活性而 节省动力, 结构紧凑, 容积负荷大, 抗负荷冲击能力强 等优点。而且运行成本低, 操作方便, 施工难度小并且 大幅度提高了去除氨氮的效率, 水力停留时间为 2h 时可达到 95% 以上 [20。] 314 外循环生物流化床
2005 年 10 第 27 卷 第
月5 期
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地下水 round w a
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ct1, 2005 o l127 NO
15
生物流化床处理废水的研究进展与展望
韩苗苗, 孔令炜 (贵州大学资环学院, 贵州 贵阳 550003)
[ 摘 要 ] 介绍了好氧生物流化床与厌氧生物流化床的研究和应用进展, 对近年来出现的几种新型生物流化床的研究进展 作了介绍, 并展望了生物流化床技术的发展方向和应用前景。 同时提出了生物流化床在试验研究与应用中尚须解决的问题。
5500
3575
1000
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1200- 2200 500- 800 90- 120 〈 30
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1400- 1500 〈 1500
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由上表可看出, 好氧生物流化床处理废水去除效 率高, 达到国家二级排放标准。 113 应用实例
目前, 好氧生物流化床已应用于实际工程, 表 3 列举的是好氧生物流化床的应用实例。
图 2 厌氧生物流化床流程图
表4
厌氧生物流化床的实验研究[13- 18 ]
废水类型
大豆蛋白生产废水 有机酸生产废水 化工废水 (含乙醇) 食品加工废水 城市废水 制药废水 造纸黑液
废 水 水 质 (m g l) 出 水 水 质 (m g l) 去 除 率 (% )
COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5 COD (Cr) BOD 5