壓力生化反應器處理有機廢水研究摘要：試驗考察了在不同壓力和不同負荷條件下，采用壓力生化反應器對有機廢水的處理效果。試驗結(jié)果表明，該反應器在停留時間為4h時，容積負荷可達5.91－11.8kg［BOD5］／（m3·d），氧轉(zhuǎn)移效率達50％，污泥產(chǎn)率僅為0.1％，且活性污泥的沉降性能好。該反應器適于對中、高濃度有機廢水的處理。

關(guān)鍵字：生化反應器污泥負荷率有機廢水傳統(tǒng)的活性污泥曝氣法，在城市污水處理中得到了廣泛的應用。但存在著進水CODcr濃度不能太高、污泥負荷較低、停留時間長、占地面積大、基建投資高等問題。尤其是處理中、高濃度的有機廢水，一般需要和物化或厭氧處理相結(jié)合。壓力生化反應器是一種在壓力狀態(tài)下對廢水進行生物處理的技術(shù)，采用密閉容器罐進行加壓曝氣。相對于傳統(tǒng)曝氣法，它使用2－3倍于常壓的曝氣壓力對反應器進行充氧，因此，混合液空氣中氧向微生物轉(zhuǎn)移的效率大大增強，從而可提高反應器內(nèi)的活性污泥濃度，有利于活性污泥微生物的增殖和對有機物的降解。本研究自行設(shè)計、加工了壓力生化反應器。利用壓力生化反應器，對有機廢水進行了試驗研究。研究了在不同壓力、不同負荷條件下活性污泥微生物對有機廢水的處理效果，以及污泥沉降性能和PH值對反應的影響。1試驗裝置及方法壓力生化反應器試驗處理裝置如圖1所示。壓力生化反應器的主體由上升管、下降管、氣液分離器和固液分離器組成。氣液分離器起氣、液分離的作用，固液分離器的作用是防止混合液出水帶走過量的活性污泥，保持壓力生化反應器中污泥增長量與隨混合液排出污泥量的平衡。采用壓力容器罐對進水進行動態(tài)加壓?；钚晕勰嗟鸟Z化是在另外的活性污泥曝氣池中進行的，取城市污水廠活性污泥加乳品廢水培養(yǎng)而成。在試驗過程中，每天測定壓力反應器進、出水及各取樣口的CODcr，不定期測定進出水BOD5；每天測定壓力反應器中混合液的30min沉降比SV％、污泥濃度MLSS、壓力反應器出水SS及壓力反應器中進出水的DO、pH。2試驗結(jié)果與討論2.1不同曝氣壓力下的實驗結(jié)果在連續(xù)進水穩(wěn)態(tài)運行條件下，采用進水CODcr；為2000mg／L的乳品廢水，考察在不同曝氣壓力條件下，壓力反應器對有機物的去除效率和去除速度。實驗進氣量采用0.2m3/L，不同壓力下的處理結(jié)果見圖2。曝氣時間均為4h，曝氣壓力與CODcr去除率的關(guān)系見圖3。由圖2與圖3的試驗結(jié)果可知，曝氣壓力對有機物的降解速度和去除率有著很大的影響。當曝氣壓力為0.3MPa和0.4MPa時，有機物的降解速度很快，經(jīng)2h處理后，出水CODcr去除率分別為82.5％和83.4％；經(jīng)4h處理后，出水CODcr去除率分別達到90.6％和91.5％。而曝氣壓力為0.1MPa時，經(jīng)4h曝氣處理后的出水CODcr去除率為56％，經(jīng)10h曝氣處理后的出水CODcr去除率為82.4％?？梢姡趬毫l件下，提高了混合液的飽和溶解氧濃度，加快了混合液中氧向微生物傳遞的速度，使得活性污泥菌膠團的內(nèi)外都處于好氧狀態(tài)，活性污泥微生物的活性大大增強，從而有效地提高了有機物的降解速度。曝氣壓力從0.3MPa進一步升高到0.4MPa時，CODcr去除率從90.6％增加到91.5％，增加得不大。故考慮經(jīng)濟性與處理效率的關(guān)系，壓力反應器的曝氣壓力以不超過0.3MPa為宜。2.2不同負荷條件下的試驗結(jié)果在0.3MPa的壓力條件下，進行了不同負荷的試驗，負荷的改變是通過改變進水濃度和改變進水流量來達到的，停留時間采用4h。不同進水負荷下的處理結(jié)果見表1。表1不同負荷條件下的的處理結(jié)果水樣進水CODcr出水CODcr去除率CODcr污泥負負荷1146414590.291.442203120090.151.873246819092.302.274250724790.142.305298230589.752.716299424591.792.817400550387.423.64當進水CODcr在1464～2994mg／L范圍內(nèi)時，CODcr污泥負荷在1.44－2.81kg［COD］／（kg［MLSS］·d）之間（相應BOD5容積負荷在5.97－11.8kg［BOD5］/（m3·d）），經(jīng)過4h的曝氣后，CODcr去除率在89.75％－92.3％，出水CODcr在110－350mg/L，達到了較好的處理效果。當負荷進一步提高到3.64kg［COD］／（kg［MLSS］·d）時，CODcr去除率下降到87.42％.出水CODcr在480～530mg／L，出水水質(zhì)開始變差。從中我們可以看出，和標準活性污泥法相比，壓力反應器CODcr、BOD5負荷的合適范圍遠超出傳統(tǒng)的活性污泥法；而且在高負荷條件下，即進水CODcr進一步增加，進水CODcr＝4000mg／L，負荷為3.64kg［COD］／（kg［MLSS］·d）時，CODcr去除速度還是很快的。2.3pH值的變化對處理效果的影響實驗對進出水的PH值進行了測定，當進水CODcr濃度在4000mg／L以下，H值基本在6.5－7.5之間，但當進水CODcr值達到4000mg／L以上，負荷達3.64kg［COD］／（kg［MLSS］·d）時，進水的pH值達到了5左右，對凈化的效果產(chǎn)生了較大的影響。分析原因，主要是由于乳品廢水中的糖類有機物在進水罐的厭氧環(huán)境下產(chǎn)生了大量的有機酸，故在氣溫過高，原水濃度過大，PH值下降到6.5以下時，我們在原水中加入了一定量的NaHCO3，以調(diào)節(jié)pH值在7左右，使得CODcr去除率能保持在80％以上。2.4處理混合液的沉降性能及分析從取樣口用100mL量簡取出混合液，污泥迅速分為上下兩部分，下部的沉淀等同于普通活性污泥法的混合液污泥沉淀，上部的污泥上浮，經(jīng)過30min的靜沉，上部分占上下污泥總體積的3／4，下部分占1／4，污泥含水率低，污泥指數(shù)SVI通常在45～60左右。如果用玻璃棒將上部分污泥進行攪拌，則上部分污泥首先在重新混合的過程中形成大的絨粒，然后緩慢下沉，過30min后，全部污泥都會沉淀下來。分析原因，是由于反應器在壓力條件下，泥水分離有別于一般的活性污泥法，在壓力生化反應器中循環(huán)的混合液，在出水過程中，隨著靜水壓力的減小，溶解的氣體被解析出來，微氣泡裹夾在活性污泥中，導致一部分活性污泥發(fā)生上浮。所以壓力反應器出水混合液的泥水分離，建議采用氣浮法效果較好。2.5壓力生化反應器與傳統(tǒng)曝氣的比較和傳統(tǒng)曝氣相比，壓力生化反應器有以下一些特點，見表2：表2壓力生化反應器與與傳統(tǒng)曝氣的的效果比較曝氣方式氧轉(zhuǎn)移效率（%）MLSS容積負荷SVICODcr去除率率（%）HRT/h污泥產(chǎn)率占地面積傳統(tǒng)曝氣5～202000～300000.4～0.912077100.5大壓力曝氣504200～600005.97～11..845～6090.640.155?、傺蹀D(zhuǎn)移效率高。由于采用壓力曝氣，氧的分壓提高，混合液中飽和溶解氧的濃度提高，使得空氣中氧的轉(zhuǎn)移效率大幅提高，達到50％，充氧能力約為傳統(tǒng)曝氣的4倍。②MLSS值較高?？諝庵醒蹀D(zhuǎn)移效率的提高，為反應器中MLSS值的提高有了提供充足DO的保證。在不同壓力的曝氣試驗中，MLSS值平均在4200mg／L；在不同負荷的試驗中，我們通過改變污泥回流比，使反應器中的MLSS值提高到6000mg／L，未有DO不足現(xiàn)象。③SVI值較低，污泥產(chǎn)量少。反應器出水混合液的SVI值始終保持在45～60，保證了出水混合液有較好的沉降性能。同時，對0.3MPa條件下乳品廢水的試驗數(shù)據(jù)回歸分析得a＝0.155，b=0.081。④抗沖擊負荷強。實際測定生化反應器中循環(huán)流量與進水量之比為1440：1，反應器中各點的MLSS、DO值幾乎相等，反應器內(nèi)處于完全混合狀態(tài)，因而具有較高的抗沖擊能力。2.6其它有機廢水的運行試驗為了研究壓力反應器對其它工業(yè)廢水的處理效果，又對瀝麻廢水、毛紡廢水和漂染廢水作了試驗研究。試驗壓力取0.3MPa，停留時間為4h。試驗結(jié)果如表3所示。表3壓力反應器處理不不同有機廢水水的試驗結(jié)果果廢水種類進水CODcr出水CODcr曝氣壓力Mpa停留時間/h去除率（%）瀝麻廢水2000～21990198～2320.3490～89毛紡廢水700～76090～1090.3487～85.7漂染廢水8