好氧生物流化床技術研究進展摘要：對好氧生物流化床技術的工作原理和發(fā)展概況進行了簡介，重點闡述了部分新型好氧生物流化床反應器的結構特點，并對好氧生物流化床技術存在的問題及發(fā)展前景做了研討。關鍵詞：生物流化床；污水處理ResearchProgressoftheAerobicBiologicalFluidizedBedCHENTai1,2,HEBing-yu1,LIUZhi-hui1,2,SUNZhi-hua1,2(1.CollegeofResources&environmentalScience,XinjiangUniversity,Urumqi830046;2.DSSlaboratory,OasisEcologyKeyLaboratoryofMinistryofEducation,XinjiangUniversity,Urumqi830046)Abstract:ThispapersummarizedtheworkingprinciplesandresearchprogressofAerobicBiologicalFluidizedBed(ABFB),andintroducedthestructuralcharacteristicsofsomenewtypesofABFBdevelopedinrecentyears.Analyzedtheproblemsatpresentandresearchtopicsinthefutureatend.Keywords:biologicalfluidizedbed;wastewatertreatment生物流化床技術是70年代初發(fā)展起來的污水處理的新興技術，根據反應器內是否需氧，可將其分為厭氧生物流化床和好氧生物流化床。好氧生物流化床是將傳統活性污泥法與生物膜法有機結合并引入化工流態(tài)化技術的一種新型生化污水處理裝置。由于它具有處理效率高、容積負荷大、抗沖擊能力強、設備緊湊、占地少等優(yōu)點，因而引起了環(huán)境工程界的極大興趣和廣泛研究，被認為是最具發(fā)展前途的生物處理工藝之一。目前研究和應用最普遍的是好氧生物流化床，因此本文將主要介紹和討論好氧生物流化床。1.好氧生物流化床特點1.1比表面積大由于采用了小粒徑固體作為載體并且載體呈流化狀態(tài)，提供了巨大的表面積，因此流化床的比表面積比一般生物膜法大得多，幾種生物膜法比表面積見表1[1]。比表面積大是生物流化床具有高負荷、高去除率的根本原因。表1幾種生物膜法比表面積處理工藝比表面積（m2/m3）普通生物濾池40-120生物轉盤120-180接觸氧化130-1600好氧生物流化床3000-50001.2容積負荷率與污泥負荷率高由于生物流化床的容積負荷率α值是普通活性污泥法的13倍以上，階段曝氣池的10倍以上，生物濾池的38倍以上[2]，因此在相同進水濃度下，采用生物流化床處理污水，可以使反應裝置的容積大量減小，從而顯著地降低占地面積及工程投資。表2不同處理工藝的α，β值比較[2]工藝名稱α(kgBOD/m3?d)β(kgBOD/kgVSS?d)普通活性污泥法0.264-0.7200.216-0.456階段曝氣法0.360-1.2720.192-0.360生物濾池0.090-0.360--好氧生物流化床3.635-9.1920.204-4.3201.3耐沖擊負荷能力強由于生物流化床采用填料載體微生物膜與活性污泥雙重作用，其生物量非常大，載體與混合污泥的流化狀態(tài)提高了有機物和氧氣的傳質效果并保持流化床內良好的混臺流態(tài)，使廢水一旦進入，就能很快得到混合、稀釋，從而對負荷突然變化的影響起到緩沖作用，這是普通活性污泥法和生物膜法所不及之處。2.好氧生物流化床的研究與應用進展2.1外循環(huán)好氧生物流化床外循好氧生物環(huán)流化床（如圖1）的底部由氣體分布器和液體分布器組成，氣、液、固三相混合物向上流動。在給定氣速下，液體速度超過一定值，顆粒被夾帶到流化床頂部的分布器。在此，氣體自動溢出，液固混合物經分離器分離后，液體流回到儲水槽，固體顆粒進人到顆粒儲料罐。反應器的流化受水流和氣體流速的控制。焦偉堂[3]等人運用外循環(huán)好氧生物流化床處理污水，結果顯示，在水利停留時間為3h時，反應器的CODcr和NH3-N的去除率分別達91%和96.6%。圖1外循環(huán)好氧生物流化床2.2氣升式內循環(huán)生物好氧流化床氣升式內循環(huán)好氧生物流化床如圖2所示，由反應區(qū)、和沉淀區(qū)組成。反應區(qū)由內筒和外筒兩個同心圓柱體組成，微孔曝氣裝置設在內筒的底部。反應區(qū)內填充陶粒等載體，為微生物生長和繁殖提供了很大的表面積，從而提高了單位容積內的生物量。當壓縮空氣由曝氣裝置釋放進入內筒升流筒時，由于氣體的推動作用和壓縮空氣在水中的裹夾與混合作用，使水與載體的混合液密度減小而向上流動，到達分離區(qū)頂部后以大氣泡逸出，而含有小氣泡的水與載體混合液則流人外筒降流筒。由于載體處于循環(huán)流化狀態(tài)，從而大大加快了微生物和廢水之間的相對運動，強化了傳質作用，同時又可有效地控制生物膜的厚度，使其保持較高的生物活性，污水被處理后經沉降區(qū)分離沉降后通過出水堰排出。圖2氣升式內循環(huán)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時在反應器中間增加石英冷阱裝置，內置紫外光源[4]；反應器載體為粗孔硅膠負載TiO2，負載型TiO2不僅具有良好而穩(wěn)定的催化活性，而且與粗孔硅膠的結合強度較高，可滿足流化狀態(tài)下的湍動要求，為光催化提供良好條件，該反應器在實現了光、空氣、固體催化劑和溶液的有效接觸、提高傳質效率的同時，解決了催化劑的回收、回用的問題，具有能耗低、操作簡便、反應溫和、可減少二次污染等優(yōu)點。這種反應器對水中濃度較低、難以轉化的污染物有很好的凈化能力，適用于廢水的后期深度處理。圖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內循環(huán)生物流化床基礎上，把內導流筒改成三段或多段，實現多重循環(huán)，極大地改善了反應器的流體力學與傳質性能，使氧的利用率大為提高，能滿足高負荷廢水處理的需要且節(jié)能降耗。任源[5]等人用這種反應器，選用新工藝處理洗滌廢水，使出水達到國家一級排放標準。浙江工業(yè)大學的王亞宜等[6]針對好氧生物流化床載體流失和污泥回流等問題，提出了批序式好氧生物流化床，其結合了好氧生物流化床和批序式活性污泥法（SBR）的特點，使好氧生物流化床的工藝過程呈批序式進行，研究表明：批序式好氧生物流化床具有很好的去除有機物、氨氮和懸浮固體的能力。2.5改進型氣升式好氧生物流化床針對傳統氣升式好氧生物流化床出水固液分離效果不理想的現象，筆者對其進行了改進，在反應器中心筒頂部增加一個三相分離器，升流區(qū)的載體混合物在氣流的推動下上升到中心筒頂部，在三相分離器及其外檔板、導流板的共同作用下，在降流區(qū)又形成螺旋流狀態(tài)，利于脫氣及泥水分離。對改進型好氧生物流化床進行了半年生活污水處理試驗，試驗表明改進型氣升式好氧生物流化床在保證原有處理效率的同時流化床的出水SS得到了較好的改善，從而進一步豐富了好氧生物流化床類型。圖4改進型氣提式好氧生物流化床3.好氧生物流化床前景與展望好氧生物流化床廢水處理技術的研究與應用發(fā)展十分迅速，但還缺乏必要的基礎研究，在工程放大設計上的基本參數也很不夠，使得好氧生物流化床的自身性能和應用范圍均存在較多局限，同時流化床體內的流動特征尚無合適的模型描述，在進行放大設計時有一定的難度。筆者認為將來應在如下方面加深研究：1、運用動力學模型來研究好氧生物流化床的流態(tài)和傳質特性，以便探索反應器的放大設計參數。2、加強對載體的應用研究，選擇更易流化、附著性更好、脫膜容易、應用范圍廣、低價耐用的生物載體，并對載體的粒徑、級配、形狀、強度以及載體上生物膜的厚度方面進行相關研究。3、由于好氧生物流化床對一些難降解有機污水的處理效率還不是太高，需要結合其它的生物處理技術來補充凈化，開發(fā)新型適用的復合生物流化床和好氧、厭氧組合處理流程就尤顯必要。參考文獻[1]費慶志，于波，許芝．好氧生物流化床技術探討[J]．凈水技術，2004，23（2）：28-30．[2]晏波，蔣文舉，謝嘉．三相好氧生物流化床污水處理技術研究應用進展[J]．四川環(huán)境，2001，20（3）：5-9．[3]焦偉堂，馮旭東，李麗．外循環(huán)三相流化床污水處理特性的研究[J]．環(huán)境污染與防治，2005，2