生物流化床技术简介.

生物流化床技术简介

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。该技术使生化池各处理段中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5~10倍，耐冲击负荷能力强。

早在上个世纪30年代就有人提出在悬浮床、膨胀床或

流化床中采用将活细胞固定在颗粒载体上的办法来处理废水的

设想。但直到60年代后期，这一设想都未能在废水生物处理的

工业化过程中付诸实施。1971年Robertl等人对废水生物处理

水作深度净化时，发现被活性炭吸附的有机物大都能被微生物所

分解，这为发展具有生物膜法和活性污泥法两者优点的生物流化床技术提供了试验基础。从那以后，美国、英国、日本等国对生物流化床技术进行了大量的研究试验工作。1973年美国Jeris Johns等人成功开发了厌氧生物流化床技术，用于去除BOD5和NH3-N的硝化处理，同年申请了专利。1975年，美国Ecolotrol公司开发了HY-FIO生物流化床工艺，用于废水的二、三级处理。美国Dorr-Oliver公司在流化床的实用性方面做了许多研究，尤其是充氧器与进水分布系统上取得了很大的进展。Dorr-Oliver设计的Oxitron反应器，在床底部的锥体部分采用喷嘴造成一种强有力的喷射床作为流化床的分布器。英国水研究中心和美国水研究中心又分别对充氧方式进行改进，并成功地用于厌氧-好氧两段流化床对废水进行全面的二级处理，包括有机碳的去除和脱氮。

日本于70年代中期进行此方面的研究，它着眼于中小型工厂的废水处理，采用空气曝气，装置的构型和脱膜方式与欧美不同。例如，三菱公司研制的流动循环曝气反应器，把曝气、脱膜、循环合成一体。1993年日本Hokkaido大学的学者报道了一种由颗粒流化床分离器、好氧生物滤床和薄膜过滤器组成的新型处理系统。在工程实践中，以好氧流化床降解含22种酚和氮杂环、芳香胺的废水，以纯氧为氧源的生物流化床降解含多氯代酚的地下水，生物流化床处理酵母废水，垃圾填埋场浸出液中难降解有机污染物的处理，在颗粒活性炭流化床中2，4，6-三氯代酚的厌氧降解，流化床生物膜反应器系统处理湖水中的藻类等均取得了满意的效果。

近年来，我国也对生物流化床进行了不少的试验研究工作，在石化废水、印染废水、制药废水等的试验中均取得了良好的效果。

生物流化床的分类与新发展

随着废水处理技术的不断发展，高效、低耗和处理难降解有机物废水是生物流化床的发展方向之一。用于处理废水的生物流化床，按其生物膜特性等因素可分为好氧生物流化床和厌氧生物流化床两大类。随着对流化床的不断研究与开发，当前已出现了许多新类型的流化床。

1 好氧生物流化床的结构组成

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。按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。

1.1 两相生物流化床

两相生物流化床工艺流程见图1。其特点是充氧过程与流化过程分开并完全依*水流使载体流化。在流化床外设充氧设备和脱膜设备，在流化床内只有液、固两相。原废水先经充氧设备，可利用空气或纯氧为氧源使废水中溶解氧达饱和状态。

1.2 三相生物流化床

该反应器内气、液、固三相共存，污水充氧和载体流化同时进行，废水有机物在载体生物膜的作用下进行生物降解，空气的搅动使生物膜及时脱落，故不需脱膜装置。但有小部分载体可能从床中带出，需回流载体。三相生物流化床的技术关键之一，是防止气泡在床内合并成大气泡而影响充氧效率，为此可采用减压释放或射流曝气方式进行充氧或充气。

近期，国内环保设备企业开发较多的是内循环式生物流化床，其工艺流程如图2所示。该流化床由反应区、脱气区和沉淀区组成，反应区由内筒和外筒两个同心圆柱组成，曝气装置在内筒底部，反应区内填充生物载体。混合液在内筒向上流、外筒向下流构成循环。

2 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。

3 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。与好氧生物流化床相比，该法不仅在降解高浓度有机物方面显出独特优点，而且具有良好的脱氮效果。

厌氧生物流化床

1 厌氧生物流化床的结构组成

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。这是因为厌氧反应过程分为水解酸化、产酸和产甲烷3个阶段，床内虽无需通氧或空气，但产甲烷菌产生的气体与床内液、固两相混和即成三相流化状态。厌氧生物流化床工艺如图3所示。为维持较高的上流速度，需采用较大的回流比。厌氧生物流化床内微生物种群的分布趋于均一化，在床中央区域生物膜的产酸活性和产甲烷活性都很高，从而使其有效负荷大大提高。

2 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BOD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。

3 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。

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，如图1所示。环流生物半流化床实现了流化床和固定床的串联操作，它不但具有良好循环特性，而且克服了全混型反应对一些较难降解的有机物去除效率低的困难。试验用于淀粉废水处理，水力停留时间（HRT）小于4h，最大CODcr负荷为4.2kg/(m3•d)，最小气水比为37：1。

自充氧内循环三相复合生物流化床