好氧生物流化床技術(shù)研究進(jìn)展摘要：對(duì)好氧生物流化床技術(shù)的工作原理和發(fā)展概況進(jìn)行了簡(jiǎn)介，重點(diǎn)闡述了部分新型好氧生物流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并對(duì)好氧生物流化床技術(shù)存在的問題及發(fā)展前景做了研討。關(guān)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(shù)是70年代初發(fā)展起來的污水處理的新興技術(shù)，根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)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(tǒng)活性污泥法與生物膜法有機(jī)結(jié)合并引入化工流態(tài)化技術(shù)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(fù)荷大、抗沖擊能力強(qiáng)、設(shè)備緊湊、占地少等優(yōu)點(diǎn)，因而引起了環(huán)境工程界的極大興趣和廣泛研究，被認(rèn)為是最具發(fā)展前途的生物處理工藝之一。目前研究和應(yīng)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(diǎn)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(fù)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(zhuǎn)盤120-180接觸氧化130-1600好氧生物流化床3000-50001.2容積負(fù)荷率與污泥負(fù)荷率高由于生物流化床的容積負(fù)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(jìn)水濃度下，采用生物流化床處理污水，可以使反應(yīng)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(fù)荷能力強(qiáng)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(jī)物和氧氣的傳質(zhì)效果并保持流化床內(nèi)良好的混臺(tái)流態(tài)，使廢水一旦進(jìn)入，就能很快得到混合、稀釋，從而對(duì)負(fù)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(yīng)用進(jìn)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(dòng)。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(dòng)溢出，液固混合物經(jīng)分離器分離后，液體流回到儲(chǔ)水槽，固體顆粒進(jìn)人到顆粒儲(chǔ)料罐。反應(yīng)器的流化受水流和氣體流速的控制。焦偉堂[3]等人運(yùn)用外循環(huán)好氧生物流化床處理污水，結(jié)果顯示，在水利停留時(shí)間為3h時(shí)，反應(yīng)器的CODcr和NH3-N的去除率分別達(dá)91%和96.6%。圖1外循環(huán)好氧生物流化床2.2氣升式內(nèi)循環(huán)生物好氧流化床氣升式內(nèi)循環(huán)好氧生物流化床如圖2所示，由反應(yīng)區(qū)、和沉淀區(qū)組成。反應(yīng)區(qū)由內(nèi)筒和外筒兩個(gè)同心圓柱體組成，微孔曝氣裝置設(shè)在內(nèi)筒的底部。反應(yīng)區(qū)內(nèi)填充陶粒等載體，為微生物生長(zhǎng)和繁殖提供了很大的表面積，從而提高了單位容積內(nèi)的生物量。當(dāng)壓縮空氣由曝氣裝置釋放進(jìn)入內(nèi)筒升流筒時(shí)，由于氣體的推動(dòng)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(dòng)，到達(dá)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(duì)運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)化了傳質(zhì)作用，同時(shí)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(jīng)沉降區(qū)分離沉降后通過出水堰排出。圖2氣升式內(nèi)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(shí)在反應(yīng)器中間增加石英冷阱裝置，內(nèi)置紫外光源[4]；反應(yīng)器載體為粗孔硅膠負(fù)載TiO2，負(fù)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(jié)合強(qiáng)度較高，可滿足流化狀態(tài)下的湍動(dòng)要求，為光催化提供良好條件，該反應(yīng)器在實(shí)現(xiàn)了光、空氣、固體催化劑和溶液的有效接觸、提高傳質(zhì)效率的同時(shí)，解決了催化劑的回收、回用的問題，具有能耗低、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)溫和、可減少二次污染等優(yōu)點(diǎn)。這種反應(yīng)器對(duì)水中濃度較低、難以轉(zhuǎn)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(nèi)循環(huán)生物流化床基礎(chǔ)上，把內(nèi)導(dǎo)流筒改成三段或多段，實(shí)現(xiàn)多重循環(huán)，極大地改善了反應(yīng)器的流體力學(xué)與傳質(zhì)性能，使氧的利用率大為提高，能滿足高負(fù)荷廢水處理的需要且節(jié)能降耗。任源[5]等人用這種反應(yīng)器，選用新工藝處理洗滌廢水，使出水達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。浙江工業(yè)大學(xué)的王亞宜等[6]針對(duì)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(jié)合了好氧生物流化床和批序式活性污泥法（SBR）的特點(diǎn)，使好氧生物流化床的工藝過程呈批序式進(jìn)行，研究表明：批序式好氧生物流化床具有很好的去除有機(jī)物、氨氮和懸浮固體的能力。2.5改進(jìn)型氣升式好氧生物流化床針對(duì)傳統(tǒng)氣升式好氧生物流化床出水固液分離效果不理想的現(xiàn)象，筆者對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，在反應(yīng)器中心筒頂部增加一個(gè)三相分離器，升流區(qū)的載體混合物在氣流的推動(dòng)下上升到中心筒頂部，在三相分離器及其外檔板、導(dǎo)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(duì)改進(jìn)型好氧生物流化床進(jìn)行了半年生活污水處理試驗(yàn)，試驗(yàn)表明改進(jìn)型氣升式好氧生物流化床在保證原有處理效率的同時(shí)流化床的出水SS得到了較好的改善，從而進(jìn)一步豐富了好氧生物流化床類型。圖4改進(jìn)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(shù)的研究與應(yīng)用發(fā)展十分迅速，但還缺乏必要的基礎(chǔ)研究，在工程放大設(shè)計(jì)上的基本參數(shù)也很不夠，使得好氧生物流化床的自身性能和應(yīng)用范圍均存在較多局限，同時(shí)流化床體內(nèi)的流動(dòng)特征尚無合適的模型描述，在進(jìn)行放大設(shè)計(jì)時(shí)有一定的難度。筆者認(rèn)為將來應(yīng)在如下方面加深研究：1、運(yùn)用動(dòng)力學(xué)模型來研究好氧生物流化床的流態(tài)和傳質(zhì)特性，以便探索反應(yīng)器的放大設(shè)計(jì)參數(shù)。2、加強(qiáng)對(duì)載體的應(yīng)用研究，選擇更易流化、附著性更好、脫膜容易、應(yīng)用范圍廣、低價(jià)耐用的生物載體，并對(duì)載體的粒徑、級(jí)配、形狀、強(qiáng)度以及載體上生物膜的厚度方面進(jìn)行相關(guān)研究。3、由于好氧生物流化床對(duì)一些難降解有機(jī)污水的處理效率還不是太高，需要結(jié)合其它的生物處理技術(shù)來補(bǔ)充凈化，開發(fā)新型適用的復(fù)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(xiàn)[1]費(fèi)慶志，于波，許芝．好氧生物流化床技術(shù)探討[J]．凈水技術(shù)，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(shù)研究應(yīng)用進(jìn)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