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深圳环保公司污水处理设备和厌氧生物流化床工艺

厌氧流化床反应器至今在国内大规模的应用仍不多见,所以,还不具备系统提出生产规模反应器设计指南的条件,本节重点介绍厌氧生物流化床工艺的进展。

1、流化床载体的研究

深圳环保公司Verrier等人(1988)研究了在不同憎水性表面物质培养四种纯产甲烷菌群的表面最初附着问题。毛状产甲烷菌趋向于附着在憎水性的多聚体表面,而其他的产甲烷菌趋向在亲水表面聚集生长。生物在聚丙烯表面生长比在PVC表面要快,而在聚酰胺上面非常稀薄,这表明在憎水性表面的生物附着是有优势的。在将表面附着产甲烷菌的载体引入系统之后2天,乙酸产甲烷比活性就达到最大值。采用复杂基质的连续培养进一步证实憎水性表面聚丙烯和聚乙烯的种群比亲水性PVC和聚乙醛的表面生长更快。Reynolds和Colleran注意到Ca2 离子在生物固定生长方面起到非常重要的作用。实验证实1OO-200mg/L的Ca2浓度存在有利于甲烷化过程。

2.流化载体的特性

选择流化床载体的有关特性汇总列于表2-7.19。所用的载体物质很多,例如砂、煤、颗粒活性炭、网状聚丙烯泡沫、陶粒、多孔玻璃、离子交换树脂和硅藻土。由于砂子和煤的表面光滑,并且需要的流化能量高,所以不宜采用。

一般载体颗粒为球形或半球形,因为这样的形状易于形成流态化。流化床反应器以粒径较小的载体粒子为生物膜载体,例如砂粒、塑料、活性炭、沸石、玻璃等。其粒径多在0.2-0.7mm。使用较小的载体可在启动后较短时间获得相对高的负荷。Switzenbaum等指出用。.2mm的载体代替0.5mm载体时,反应器效率有所改进。

小的载体有较大的比表面积和较大的流态化程度,使生物膜更易生长。一般lrn3反应器可有约300Tr12的表面积,微生物的浓度可达8-40gVSS/L,可以使反应器的体积和所需的处理时间减少。GAC具有的湿密度较低,大约为1.35g/cm3.并且相对较硬可在厌氧环境下抵抗摩擦阻力。采用活性炭颗粒时,活性炭本身也能吸附有机物,吸附可在膜形成前或膜老化剥落时进行。生物膜可以从液体中和膜内部同时得到营养。活性炭的吸附特性增加了溶解性有机物在载体内的浓度,因此刺激了生物生长和合成。

对两个平行的膨胀床反应器的处理采用5000mg/L的乙酸进行对比实验,采用同等尺寸的颗粒载体,颗粒活性累积的生物是沙的20倍。两个反应器在稳定状态的运行数据表明,砂载体反应器的出水挥发性固体和乙酸浓度是350-700mg/L,而颗粒活性炭反应器是7-40mg/L。

3流化载体的比较为了获得高浓度的微生物浓度,载体至少有70%ib孔隙应该在细菌最大主要尺寸的5倍范围。据报道在平均的孔径尺寸是细胞平均直径的2-5倍时,产生了最大的生物浓度。采用颗粒尺寸从425~610ym的载体,与砂子相比烧结硅藻土的生物量要多4~8倍。硅藻土的SRT大约是200天,而砂子是15天。

但是,最大基质利用率与主体溶液中初始TOC浓度无关,多孔载体与砂子相比最大基质利用率较低,多孔载体为0.5gCOD/(gVSS。d),而砂子为2.25gCOD/(gVSS.d)。Kindzierski等人研究了420~850pm的颗粒活性炭(GAC)、300-850ym的阴离子交换树脂尺寸和300~85Wm的阳离子交换树脂。GAC总的表面积是570mz/g,平均孔径小于l0-3Ltm。虽然细菌无法利用微孔体积和相应的表面积(细胞平均尺寸是0.3~2.Opm),但微孔提供了吸附有机基质的位置,活性炭孔的累积体积是0.74mL/g。孔径大于4ym活性炭的累积体积是0.21mL/g,对应的表面积估计是。.039m2/g。

进一步测量表明可被细菌种群利用的表面积仅占总表面积很小的一部分,有99.9%的表面积不能被细菌种群所利用。阳离子交换树脂具有1.4mL/g体积,大于4ym直径的孔是GAC可以被种群利用表面积的7倍。深圳环保公司Kuroda等人检查了在固体载体物质上(玻璃、不锈钢、碳、陶瓷、树脂、沸石、硅藻土和塑料化氧化铝、纤维物质)产甲烷和产酸菌的附着情况。在由碳制成的载体上观察到最佳的附着和生物膜的特性。产甲烷细菌有不同程度亲水能力性能,在不同聚合物表面的最初的吸附行为,可以通过产甲烷菌的表面电核解释。粘土材料报道可以加强厌氧处理。曾有报道海泡石对微生物的附着生长是一种良好的载体。但是Site曾观察到海泡石对硫酸盐还原菌的生长有负作用。

二价阳离子被认为可以帮助吸附,纤维二糖增强对不同细菌种属附着。Yee等人采用乙酸作为唯一的基质,发现多孔细小载体比砂子能够减少启动时间50%以上[30天,而砂子达到OLR二6kgTOC/(m3.d)为80天]。在有机负荷为6kgTOC/(m3.d)时多孔微小载体比砂子的污泥浓度高3倍。流化床反应器中形成的生物膜比厌氧滤器中的要薄,生物膜结构会因为载体不同有较大差异。薄的生物膜利于物质的传递,同时能够保持微生物的高活性,因此流化床中污泥活性高于厌氧滤器。

基质利用率的间歇动力学数据表明,在主体溶液中TOC大于iOmg/L的甲烷流化床反应器不存在物质传递的限制。由于流化床中的颗粒不断运动,它的微生物种群的分布趋于均一化,所以与厌氧滤器有很大不同,在流化床中央区域,污泥的产酸活性和产甲烷恬性都很高。尽管如此,大部分COD仍然是在反应器底部除去的。

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