HCR--一种高效好氧生物处理技术
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!工业给排水!
— —一种高效好氧生物处理技术 !"#—
刘康怀 席为民 李月中
提要 ! 占地省、 设计集成合理、 空气氧利用率高且操 " # 工艺具有所需空间少、 " $ % 降解率高、 作便利安全等优点。在纸浆和造纸工业废水处理的工程实例中， 其最大的容积负荷达到 & ／ ’ ( " $ % )
+ +， +， （* ・ ） ， 反应器单体最大容积为-. 日处理污水量近. 而剩 , ’ ’ * +’ ’ ’ * " $ % 的降解率达到 / ’ 0， 余污泥的产率小于’ ／ 1 . ( 2 2 ( " $ %。 ) )
水处理的效果没有任何不良影响， 其剩余污泥的产 率约为! ／ " # $ & & $ ’ ( )。 % % 实例 ! 在威尼斯拉市的汉斯霍司公司 （* ， ） ， 亚硫酸盐化学纸浆浓缩液 （来 + , . / 0 1 , , 1 2 3 自化 学 再 生 系 统 ） ’ ( ) 的 变 化 范 围 为 4! ! !! ／ 污水中同时含有糖醛， 因而对附近纳 5 !! ! ! 6 7， % 污区的鱼类构成危害。用 * 容积负荷 ’ 8 工艺处理， ／ （6 ; ） ， 平均达9 ! $ ’ ( ) ’ ( ) 的降解率为 < ! =， % 糖醛 的 去 除 率 达 5 剩余污泥的产率仅为 ! ! =， ／ ! " 5 4 $ & & $ ’ ( )。 % % 表#列出了某地城市污水采用两种方法处理的 主要效果参数。可以看出 * ’ 8 工艺相对于传统的 活性污泥法工艺在充氧速率、 容积负荷、 污泥负荷、 二沉池表面负荷、 剩余污泥产率、 水力停留时间等方 面， 都具有明显的优势。
实例"
拉维克市雀斯科夫锐兹公司
（> ，& 的 半 化 学 纸 浆 废 液， 其 ? @ A B 9 C D E F ? 6 G H @ I ? J 6 -） ／ 采用 ’ ( / 0 浓度高达 + "" " " $ &， ( ) 工艺处理， % 1 其容积负荷达 8 ／ （$・ ） ， " ( / 0 2 ( / 0 的降解率达 % 到了 废水中含有过氧化漂白污水， 但它对于 , "# 。
关键词
污水 ! " # 工艺
好氧生物处理技术
好氧生物处理工艺历史悠久， 自3 4年第一座 活性污泥法污水处理试验厂运行以来， 已经/ ’ 多年 了。近. 改进曝气技术和好氧生物固定技术 ’年来， 以提高污水处理的效果， 是好氧生物处理领域的主 要研究内容， ! " # 工艺就是这一特定时期的产物。 ! " # $ 工艺的主要特点 （! ） ! " # 工艺 5 67 8 9 : ; 9 * < = > 8" ; * < > @# 8 < > @ ; 9 ) ? 是德国克劳斯塔尔 （" ） 工科大学物相传递研 A < B C @ 6 < A 究所于 / ’ 年代发明的。该工艺的问世是好氧生物 处理技术的一个飞跃， 它融合了当今的高速射流曝 气、 物相强化传递、 紊流剪切等技术， 并具有深井曝 气和流化污泥床的特点。因此， 其空气氧的转化率 高， 反应器的容积负荷大， 水力停留时间短， 是当前 为西方国家所广泛接受的一种高效好氧生物处理方 法。至今， 已经在德国、 瑞典、 加拿大、 意大利、 法国、 韩国等国家建成了数十个 ! 并已投产运 " # 系统， 行， 污水处理效果普遍良好。 集成反应器、 两相喷头、 沉 ! " # 系统主要包括： 淀池以及配套的管路和水泵等 （见图 ） 。集成反应 器为圆形容器， 其外筒两端被封闭， 连接着各种管 道； 内筒两端开口， 两相喷头安装在反应器上部的正 中央。循环水泵提升高压水流经喷头射入反应器， 由于负压作用同时吸入大量空气。水流和气流的共 同作用又使喷头下方形成高速紊流剪切区， 把吸入 的气体分散成细小的气泡。富含溶解氧的混合污水 经导流筒达到反应器底部后， 又向上返流形成环流， 再经剪切向下射流， 如此循环往复运行。于是， 污水 被反复充氧， 气泡和微生物菌团被不断剪切细化， 并 形成致密细小的絮凝体。
表" # $ % 典型工程实例运行参数
参数 处理量
1 ／
废水 ( / 0 反应器体积 水力停留 ／ $
1
所在 国家 德国 德国 意大利 挪威 加拿大 中国 挪威 法国 韩国 挪威
／ ／ ／ $ & $ 2 浓度 % * 3 8 + 5 * * 1 8 +! " " * 5" " " * 1" " " + ++ 8 3 3< + 3 * 55 " " + *" " " * *" " " * *" " " 5" " " * 5" " " *! " " *, + " 1! " " *1 ! " *, " " 1" " "
给水排水 # $ % & ! " ! " 万方数据 ’ $ & ( ! ) ) ) 工程种类 酵母 玻璃工艺 橄榄业 造纸工艺 造纸工艺 造纸工艺 造纸工艺 造纸工艺 屠宰业 造纸工艺 图+ 容积负荷与 ( / 0 去除率的关系
积负荷变化较大， ( / 0 去除率均达到8 " #左右。 从目前已经运行的数十个工程所反馈的信息表 明， 操作管理比较方便， 适应的 ’ ( ) 系统启动较快， 环境条件很宽松， 运行中很少出现故障， 其推广应用 正在受到越来越多的重视。 ! 应用实例及其效果 已有 ’ 奶品加工废 ( ) 工程处理的废水类型有： 水、 酵母生产工艺废水、 造纸厂废水、 化工废水、 印刷 业废水、 屠宰废水、 填埋场渗滤液及城市污水等。其 中， 尤以造纸废水的处理工程最多， 已分别在德国、 挪威、 中国、 法国、 加拿大等地建成投入运行 （表* ） 。
时间 ／ 9 5 ; < < + ; 5 < + ; 3 + 5 ; 8 " * ; " 1 " ; < " + ; 1 , * ; * 5 * ; + " + ; + <
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万方数据
图- ! " # 工艺流程示意
由该工艺的工作原理可知， ! " # 的主要特点 是： （ ） 系统占地少， 基建费用低。! " # 系统占地 一般很少， 其原因主要有三： 一是系统设计紧凑， 结 构合理， 减少了占地； 二是反应器高径比大 （为 & D ） ， 部分被埋在地下， 有效地利用了垂向空间， 减少 了平面上的占地； 三是所需水力停留时间很短， 容积 负荷和污泥负荷都很高， 减少了反应器的体积。 合理集成设计、 少占地是减少基建投资的主要 因素， 反应器和沉淀池的容积小， 又节省土建投资或 设备制造费用。根据工程预算结果对比表明， 采用 其基建费用比活性 ! " # 工艺处理同样数量的污水， 污泥法工艺要减少+ ’ 0以上。 （ ） 空气氧转化利用率高， 容积负荷和污泥负荷 . 高。! 并通过 " # 工艺的曝气方式采用射流扩散式， 垂向循环混合， 使溶解氧达到最大值， 这一过程实际 上吸取了深井曝气依靠压头溶氧的优点。高速喷射 形成紊流水力剪切， 使气泡高度细化并均匀分散， 决 定了该方法对空气氧的转化利用率高。据试验测
给水排水 ! " # $ % & ’ " $ ( % ) ) )
Βιβλιοθήκη Baidu% *
定， 其空气氧的转化利用率可高达 ! 溶解氧含 " #， 量易保持在! ／ $ & 以上。 % 足够的溶解氧是保证好氧生物处理系统高负荷 运行的条件， 这也是 ’ ( ) 工艺的优势所在。一般情 况下， ／ 最高可 ’ ( ) 系统的污泥浓度在 * " & 左右， % 超过+ ／ 决定了其负荷 " &。反应器中生物量之大， % 值必然高。试验和已有工程的运行结果显示， ’ ( ) 1 的容积负荷最大可达 , ／ （ ・ ） ， 小试可达 " . / 0 $ 2 % ! ／ （ 1・2） ； 其污泥负荷值可以超过 * " " . / 0 % ! $ ／ （% ・ ） 。 3 . / 0 4 4 2 % ! ） 固液分离效果好， 剩余污泥量较少。’ （ 1 ( ) 工艺混合污水中的微生物菌团颗粒小， 其沉降性能 好， 这是其显著特点之一， 污泥在沉淀池中的停留时 间一般只需要5 " $ 6 7左右。该工艺每降解 * . / 0 % 所产生 的 剩 余 污 泥 量， 比其他好氧方法平均减少 从而大大减少了污泥处理量。剩余污泥 5 " #左右， 量较少的原因主要有两个： 其一， 强烈曝气使微生物 代谢速度快， 由此引起的生化反应可能加大内源消 耗， 剩余污泥量相对少； 其二， 由于反应器中混合污 水被高速循环液流剪切， 微生物的团粒被不断分割 细化， 团粒内部的气孔减少， 使其密度相对增加， 总 的体积减少。 （ ） 抗冲击负荷的能力强。’ 5 ( ) 为完全混合型 运行方式， 原水先与回流污水合流， 然后再进入反应 器， 并立即被快速循环混合。高浓度 ( / 0 或有毒废 水冲击系统时， 它们在进入反应器之前实际上已经 被稀释， 进入反应器后又被迅速均匀混合， 使冲击液 流的浓度大大降低， 从而有效地提高了 ’ ( ) 系统抗 冲击负荷的能力。此外， 强烈曝气使微生物的新陈 代谢加快后， 也可能减少冲击所造成的部分影响。 工程实践表明， 含酚废 ’ ( ) 工艺对甲醛废水、 水、 糖醛废水、 树脂酸废水都能进行有效处理； 如已 有工程实例的进水 ( ／ / 0 浓度达到了 + "" " " $ &； % 该工艺还有望提高污水脱氮的效果。 （ 系 统 操 作 简 便 灵 活， 处 理 效 果 有 保 障。 !） 补充曝气量、 污泥回 ’ ( ) 系统的反应器循环水量、 流量等都可以根据需要进行调节， 便于选择最佳的 组合效果。正因为如此， 采用 ’ ( ) 工艺容易保证较 高的 ( / 0 去除率。图+显示了 ’ ( ) 反应器容积负 荷与( 可以看出， 尽管其容 / 0去除率的变化关系。
表! " # $ 工艺处理某城市污水效果对比
参数
: ／ （6 ・ ） 充氧速率 ／ $ > %
有某些毒性物质或可能致毒的组份 （称特殊工业废 水） ， 往往无法采用常规好氧或厌氧工艺进行处理。 如防腐产品工业和农药产品工业等产生的废水中， 多含有难降解的有机物， 且对微生物具有致死的毒 性。过去多采用焚烧方法或固化填埋方法进行处 理， 但是成本很高， 并可能产生二次污染。 溶 * ’ 8 工艺采用快速高效的氧传递转输方式， 解氧多保持在4 ／ 反应器中的微生物群落 6 7 左右， % 能快速适应污染物种类和浓度的变化， 这对于特殊 工业废水的处理十分有利。前面谈到的甲醛废水、 苯酚废水、 苯甲醛废水等， 采用 * ’ 8 工艺处理都获 得了很好的效果， 且运行状况良好， 就是较好的实 例。 （ ） 城市中水工程中应用。城市中水工程所处 : 理的原水具有水量少， 变化幅度大， 且’ ( ) 浓度不 太高等特点； 中水工程对出水的水质要求也不太高 （主要用作冲洗水或绿地用水） 。要满足这些条件， 它可以根据不 * ’ 8 工艺是最好的方法之一。首先， 同水量水质的变化来灵活地设计工艺系统； 其次， 因 系统产生的废气用管道 * ’ 8 工艺采用封闭式结构， 收集外排， 这种设计有利于城市小区的环境保护， 工 程附近的居民可以免遭恶臭之苦； 再者， * ’ 8 系统 充分利用了地上和地下空间， 设计别致， 造型美观， 容易和小区的景观融合在一起。 & 几点认识 （ ） 5 * ’ 8 工艺采用高效的空气 氧 传 递 转 输 方 法， 合理利用了射流曝气技术， 应用了压头和快速强 制溶氧的原理， 并利用紊流剪切扩散和均匀分布的 作用， 使空气氧的传递转输率高达 4 是一种高 ! =， 效的好氧生物处理技术。 （ ） 已经运行的 * 该工艺适 # ’ 8 工程系统表明， 应范围广， 负荷率高， 运行效果好。 ’ ( ) 去除率高， 其占地面积少， 综合经济效益好， 具有推广应用的价 值。 （ ） 中国工业污水的种类复杂多样， 城市中水工 : 程正有待开发， * ’ 8 工艺在中国大有发展前景。必 须提醒注意的是， 应该以技术引进为主， 尽量采用国 产的设备和附件， 使之更加符合本国的国情， 以获得 最佳的环境效益和经济效益。 （ 一是能耗， 当污水 B） * ’ 8工艺存 在 的 问 题 ：
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提要 ! 占地省、 设计集成合理、 空气氧利用率高且操 " # 工艺具有所需空间少、 " $ % 降解率高、 作便利安全等优点。在纸浆和造纸工业废水处理的工程实例中， 其最大的容积负荷达到 & ／ ’ ( " $ % )
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水处理的效果没有任何不良影响， 其剩余污泥的产 率约为! ／ " # $ & & $ ’ ( )。 % % 实例 ! 在威尼斯拉市的汉斯霍司公司 （* ， ） ， 亚硫酸盐化学纸浆浓缩液 （来 + , . / 0 1 , , 1 2 3 自化 学 再 生 系 统 ） ’ ( ) 的 变 化 范 围 为 4! ! !! ／ 污水中同时含有糖醛， 因而对附近纳 5 !! ! ! 6 7， % 污区的鱼类构成危害。用 * 容积负荷 ’ 8 工艺处理， ／ （6 ; ） ， 平均达9 ! $ ’ ( ) ’ ( ) 的降解率为 < ! =， % 糖醛 的 去 除 率 达 5 剩余污泥的产率仅为 ! ! =， ／ ! " 5 4 $ & & $ ’ ( )。 % % 表#列出了某地城市污水采用两种方法处理的 主要效果参数。可以看出 * ’ 8 工艺相对于传统的 活性污泥法工艺在充氧速率、 容积负荷、 污泥负荷、 二沉池表面负荷、 剩余污泥产率、 水力停留时间等方 面， 都具有明显的优势。
实例"
拉维克市雀斯科夫锐兹公司
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关键词
污水 ! " # 工艺
好氧生物处理技术
好氧生物处理工艺历史悠久， 自3 4年第一座 活性污泥法污水处理试验厂运行以来， 已经/ ’ 多年 了。近. 改进曝气技术和好氧生物固定技术 ’年来， 以提高污水处理的效果， 是好氧生物处理领域的主 要研究内容， ! " # 工艺就是这一特定时期的产物。 ! " # $ 工艺的主要特点 （! ） ! " # 工艺 5 67 8 9 : ; 9 * < = > 8" ; * < > @# 8 < > @ ; 9 ) ? 是德国克劳斯塔尔 （" ） 工科大学物相传递研 A < B C @ 6 < A 究所于 / ’ 年代发明的。该工艺的问世是好氧生物 处理技术的一个飞跃， 它融合了当今的高速射流曝 气、 物相强化传递、 紊流剪切等技术， 并具有深井曝 气和流化污泥床的特点。因此， 其空气氧的转化率 高， 反应器的容积负荷大， 水力停留时间短， 是当前 为西方国家所广泛接受的一种高效好氧生物处理方 法。至今， 已经在德国、 瑞典、 加拿大、 意大利、 法国、 韩国等国家建成了数十个 ! 并已投产运 " # 系统， 行， 污水处理效果普遍良好。 集成反应器、 两相喷头、 沉 ! " # 系统主要包括： 淀池以及配套的管路和水泵等 （见图 ） 。集成反应 器为圆形容器， 其外筒两端被封闭， 连接着各种管 道； 内筒两端开口， 两相喷头安装在反应器上部的正 中央。循环水泵提升高压水流经喷头射入反应器， 由于负压作用同时吸入大量空气。水流和气流的共 同作用又使喷头下方形成高速紊流剪切区， 把吸入 的气体分散成细小的气泡。富含溶解氧的混合污水 经导流筒达到反应器底部后， 又向上返流形成环流， 再经剪切向下射流， 如此循环往复运行。于是， 污水 被反复充氧， 气泡和微生物菌团被不断剪切细化， 并 形成致密细小的絮凝体。
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图- ! " # 工艺流程示意
由该工艺的工作原理可知， ! " # 的主要特点 是： （ ） 系统占地少， 基建费用低。! " # 系统占地 一般很少， 其原因主要有三： 一是系统设计紧凑， 结 构合理， 减少了占地； 二是反应器高径比大 （为 & D ） ， 部分被埋在地下， 有效地利用了垂向空间， 减少 了平面上的占地； 三是所需水力停留时间很短， 容积 负荷和污泥负荷都很高， 减少了反应器的体积。 合理集成设计、 少占地是减少基建投资的主要 因素， 反应器和沉淀池的容积小， 又节省土建投资或 设备制造费用。根据工程预算结果对比表明， 采用 其基建费用比活性 ! " # 工艺处理同样数量的污水， 污泥法工艺要减少+ ’ 0以上。 （ ） 空气氧转化利用率高， 容积负荷和污泥负荷 . 高。! 并通过 " # 工艺的曝气方式采用射流扩散式， 垂向循环混合， 使溶解氧达到最大值， 这一过程实际 上吸取了深井曝气依靠压头溶氧的优点。高速喷射 形成紊流水力剪切， 使气泡高度细化并均匀分散， 决 定了该方法对空气氧的转化利用率高。据试验测
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参数
: ／ （6 ・ ） 充氧速率 ／ $ > %
有某些毒性物质或可能致毒的组份 （称特殊工业废 水） ， 往往无法采用常规好氧或厌氧工艺进行处理。 如防腐产品工业和农药产品工业等产生的废水中， 多含有难降解的有机物， 且对微生物具有致死的毒 性。过去多采用焚烧方法或固化填埋方法进行处 理， 但是成本很高， 并可能产生二次污染。 溶 * ’ 8 工艺采用快速高效的氧传递转输方式， 解氧多保持在4 ／ 反应器中的微生物群落 6 7 左右， % 能快速适应污染物种类和浓度的变化， 这对于特殊 工业废水的处理十分有利。前面谈到的甲醛废水、 苯酚废水、 苯甲醛废水等， 采用 * ’ 8 工艺处理都获 得了很好的效果， 且运行状况良好， 就是较好的实 例。 （ ） 城市中水工程中应用。城市中水工程所处 : 理的原水具有水量少， 变化幅度大， 且’ ( ) 浓度不 太高等特点； 中水工程对出水的水质要求也不太高 （主要用作冲洗水或绿地用水） 。要满足这些条件， 它可以根据不 * ’ 8 工艺是最好的方法之一。首先， 同水量水质的变化来灵活地设计工艺系统； 其次， 因 系统产生的废气用管道 * ’ 8 工艺采用封闭式结构， 收集外排， 这种设计有利于城市小区的环境保护， 工 程附近的居民可以免遭恶臭之苦； 再者， * ’ 8 系统 充分利用了地上和地下空间， 设计别致， 造型美观， 容易和小区的景观融合在一起。 & 几点认识 （ ） 5 * ’ 8 工艺采用高效的空气 氧 传 递 转 输 方 法， 合理利用了射流曝气技术， 应用了压头和快速强 制溶氧的原理， 并利用紊流剪切扩散和均匀分布的 作用， 使空气氧的传递转输率高达 4 是一种高 ! =， 效的好氧生物处理技术。 （ ） 已经运行的 * 该工艺适 # ’ 8 工程系统表明， 应范围广， 负荷率高， 运行效果好。 ’ ( ) 去除率高， 其占地面积少， 综合经济效益好， 具有推广应用的价 值。 （ ） 中国工业污水的种类复杂多样， 城市中水工 : 程正有待开发， * ’ 8 工艺在中国大有发展前景。必 须提醒注意的是， 应该以技术引进为主， 尽量采用国 产的设备和附件， 使之更加符合本国的国情， 以获得 最佳的环境效益和经济效益。 （ 一是能耗， 当污水 B） * ’ 8工艺存 在 的 问 题 ：