費(fèi)忠民，郭維華
（蘇州城建環(huán)保學(xué)院，江蘇 蘇州215011）

　 摘要：試驗(yàn)考察了在不同壓力和不同負(fù)荷條件下，采用壓力生化反應(yīng)器對(duì)有機(jī)廢水的處理效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，該反應(yīng)器在停留時(shí)間為4h時(shí)，容積負(fù)荷可達(dá)5.91－11.8kg［BOD5］／（m3·d），氧轉(zhuǎn)移效率達(dá)50％，污泥產(chǎn)率僅為0.1％，且活性污泥的沉降性能好。該反應(yīng)器適于對(duì)中、高濃度有機(jī)廢水的處理。
　　關(guān)鍵詞：生化反應(yīng)器；污泥負(fù)荷率；有機(jī)廢水
　　中圖分類號(hào)：X783 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009－2455（2001）06－0030－03

Study on the Organic Wastewater Treatment with Pressure Biochemical Reactor

FEI Zhong-min，GUO Wei-hua
（Suzhou Institute of Urban Construction and Environmental Protection，Suzhou 215011，China）

　 Abstract：Experiments were made to the treatment of organic wastewater with pressure biochemical reactor to examine the treatment effect at different pressures and different loads.The results of the experiments show that this reactor can reach volume load of 5.91－11.8 kg［BOD5］／（m3·d），oxygen transfer efficiency of 50％，sludge yield of only 0.l％ and a good precipitation performance of activated sludge with the retention time of 4 h，which is suitable for the treatment of organic wastewater with high and medium concentrations.
　　Keywords：pressure biochemical reactor；sludge load rate；organic wastewater

　　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(yīng)用。但存在著進(jìn)水CODcr濃度不能太高、污泥負(fù)荷較低、停留時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大、基建投資高等問(wèn)題。尤其是處理中、高濃度的有機(jī)廢水，一般需要和物化或厭氧處理相結(jié)合。壓力生化反應(yīng)器是一種在壓力狀態(tài)下對(duì)廢水進(jìn)行生物處理的技術(shù)，采用密閉容器罐進(jìn)行加壓曝氣。相對(duì)于傳統(tǒng)曝氣法，它使用2－3倍于常壓的曝氣壓力對(duì)反應(yīng)器進(jìn)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(qiáng)，從而可提高反應(yīng)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(duì)有機(jī)物的降解。
　　本研究自行設(shè)計(jì)、加工了壓力生化反應(yīng)器。利用壓力生化反應(yīng)器，對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究了在不同壓力、不同負(fù)荷條件下活性污泥微生物對(duì)有機(jī)廢水的處理效果，以及污泥沉降性能和PH值對(duì)反應(yīng)的影響。

1 試驗(yàn)裝置及方法

　　壓力生化反應(yīng)器試驗(yàn)處理裝置如圖1所示。

　　壓力生化反應(yīng)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(guò)量的活性污泥，保持壓力生化反應(yīng)器中污泥增長(zhǎng)量與隨混合液排出污泥量的平衡。采用壓力容器罐對(duì)進(jìn)水進(jìn)行動(dòng)態(tài)加壓。
　　活性污泥的馴化是在另外的活性污泥曝氣池中進(jìn)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(yàn)過(guò)程中，每天測(cè)定壓力反應(yīng)器進(jìn)、出水及各取樣口的CODcr，不定期測(cè)定進(jìn)出水BOD5；每天測(cè)定壓力反應(yīng)器中混合液的30min沉降比SV％、污泥濃度MLSS、壓力反應(yīng)器出水SS及壓力反應(yīng)器中進(jìn)出水的DO、pH。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不同曝氣壓力下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　在連續(xù)進(jìn)水穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下，采用進(jìn)水CODcr；為2000 mg／L的乳品廢水，考察在不同曝氣壓力條件下，壓力反應(yīng)器對(duì)有機(jī)物的去除效率和去除速度。實(shí)驗(yàn)進(jìn)氣量采用0.2m³/L，不同壓力下的處理結(jié)果見(jiàn)圖2。曝氣時(shí)間均為4 h，曝氣壓力與CODcr去除率的關(guān)系見(jiàn)圖3。

　　由圖2與圖3的試驗(yàn)結(jié)果可知，曝氣壓力對(duì)有機(jī)物的降解速度和去除率有著很大的影響。當(dāng)曝氣壓力為0.3MPa和0.4MPa時(shí)，有機(jī)物的降解速度很快，經(jīng)2 h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(dá)到90.6％和91.5％。而曝氣壓力為0.1MPa時(shí)，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％。可見(jiàn)，在壓力條件下，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(tuán)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(qiáng)，從而有效地提高了有機(jī)物的降解速度。
　　曝氣壓力從0.3 MPa進(jìn)一步升高到0.4 MPa時(shí)，CODcr去除率從90.6％增加到91.5％，增加得不大。故考慮經(jīng)濟(jì)性與處理效率的關(guān)系，壓力反應(yīng)器的曝氣壓力以不超過(guò) 0.3 MPa為宜。
2.2 不同負(fù)荷條件下的試驗(yàn)結(jié)果
　　在0.3 MPa的壓力條件下，進(jìn)行了不同負(fù)荷的試驗(yàn)，負(fù)荷的改變是通過(guò)改變進(jìn)水濃度和改變進(jìn)水流量來(lái)達(dá)到的，停留時(shí)間采用4h。不同進(jìn)水負(fù)荷下的處理結(jié)果見(jiàn)表1。

　　當(dāng)進(jìn)水CODcr在1464～2 994mg／L范圍內(nèi)時(shí)，CODcr污泥負(fù)荷在1.44－2.81kg［COD］／（kg［MLSS］·d）之間（相應(yīng)BOD5容積負(fù)荷在5.97－11.8kg［BOD5］/（m3·d）），經(jīng)過(guò)4 h的曝氣后，CODcr去除率在89.75％－92.3％，出水CODcr在110－350mg/L，達(dá)到了較好的處理效果。當(dāng)負(fù)荷進(jìn)一步提高到3.64kg［COD］／（kg［MLSS］·d）時(shí)，CODcr去除率下降到87.42％.出水CODcr在480～530mg／L，出水水質(zhì)開(kāi)始變差。從中我們可以看出，和標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法相比，壓力反應(yīng)器CODcr、BOD5負(fù)荷的合適范圍遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的活性污泥法；而且在高負(fù)荷條件下，即進(jìn)水CODcr進(jìn)一步增加，進(jìn)水CODcr＝4 000mg／L，負(fù)荷為3.64 kg［COD］／（kg［MLSS］·d）時(shí)，CODcr去除速度還是很快的。
2.3 pH值的變化對(duì)處理效果的影響
　　實(shí)驗(yàn)對(duì)進(jìn)出水的PH值進(jìn)行了測(cè)定，當(dāng)進(jìn)水CODcr濃度在4000mg／L以下，H值基本在 6.5－7.5之間，但當(dāng)進(jìn)水CODcr值達(dá)到4000 mg／L以上，負(fù)荷達(dá)3.64 kg［COD］／（kg［ MLSS］·d）時(shí)，進(jìn)水的pH值達(dá)到了5左右，對(duì)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(jī)物在進(jìn)水罐的厭氧環(huán)境下產(chǎn)生了大量的有機(jī) 酸，故在氣溫過(guò)高，原水濃度過(guò)大，PH值下降到6.5以下時(shí)，我們?cè)谠屑尤肓艘欢康腘aHCO₃，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100 mL量簡(jiǎn)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(guò)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(jìn)行攪拌，則上部分污泥首先在重新混合的過(guò)程中形成大的絨粒，然后緩慢下沉，過(guò)30 min后，全部污泥都會(huì)沉淀下來(lái)。分析原因，是由于反應(yīng)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(yīng)器中循環(huán)的混合液，在出水過(guò)程中，隨著靜水壓力的減小，溶解的氣體被解析出來(lái)，微氣泡裹夾在活性污泥中，導(dǎo)致一部分活性污泥發(fā)生上浮。所以壓力反應(yīng)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(yīng)器與傳統(tǒng)曝氣的比較
　　和傳統(tǒng)曝氣相比，壓力生化反應(yīng)器有以下一些特點(diǎn)，見(jiàn)表2：

　?、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(dá)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(yīng)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(yàn)中，MLSS值平均在4200 mg／L；在不同負(fù)荷的試驗(yàn)中，我們通過(guò)改變污泥回流比，使反應(yīng)器中的MLSS值提高到6000 mg／L，未有DO不足現(xiàn)象。
　?、跾VI值較低，污泥產(chǎn)量少。反應(yīng)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(shí)，對(duì)0.3 MPa條件下乳品廢水的試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析得 a＝0.155，b=0.081。
　?、芸箾_擊負(fù)荷強(qiáng)。實(shí)際測(cè)定生化反應(yīng)器中循環(huán)流量與進(jìn)水量之比為1440：1，反應(yīng)器中各點(diǎn)的MLSS、DO值幾乎相等，反應(yīng)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(jī)廢水的運(yùn)行試驗(yàn)
　　為了研究壓力反應(yīng)器對(duì)其它工業(yè)廢水的處理效果，又對(duì)瀝麻廢水、毛紡廢水和漂染廢水作了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)壓力取0.3 MPa，停留時(shí)間為4 h。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

　　由表3的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，壓力反應(yīng)器對(duì)有機(jī)廢水的處理有良好的效果，尤其是對(duì)含有纖維、木素高的亞麻水的處理，也達(dá)到了很好的效果。

3 結(jié)論

　　從壓力反應(yīng)器處理有機(jī)廢水的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，該反應(yīng)器能有效地處理有機(jī)廢水，具有污泥負(fù)荷率高、降解速度快、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、混合液出水泥水分離好等特點(diǎn)，適于處理中、高濃度的有機(jī)廢水。

　 作者簡(jiǎn)介：費(fèi)忠民（1965－），男，江蘇常熟人，講師；郭維華（1939－），男，浙江杭州人，教授。