（化工过程机械专业论文）一体式厌氧好氧反应器茶多酚废水处理实验研究.pdf

四川大学钡叶：学位论文 一体式厌氧一好氧反应器茶多酚废水处理实验研究 化工过程机械专业 研究生梅而指导教师杨平 为解决我国中高浓度有机废水处理技术应用面窄、占地大、投资和 运行费用高等问题，首次采用自行研究设计的一体式厌氧一好氧反应器 ( i a o r ) 进行了高浓度有机废水的处理实验研究。 首先，以合成有机废水为研究对象，首次采用i a o r 进行高浓度有 机废水的c o d c ，处理研究，探讨了温度、有机容积负荷、h r t 等因素 对处理效果的影响。实验结果得到：在1 6 2 0 c 的温度下i a o r 系统 2 5 d 快速完成启动；在2 0 - 2 8 下，反应器运行4 6 d 时，h r t 缩短为 2 0 h ，进水c o d c ，浓度提高到1 3 0 0 0 m g l ，容积负荷增加为 1 3 2 k g c o d ( m 3 d ) 时，i a o r 系统c o d c ，去除率可达9 9 ；i a o r 系统 能承受低于2 0 k g c o d ( m 3 d ) 的容积负荷冲击和高于1 4 h 的水力停留时 间冲击，同时具有很强的抗温度冲击能力。经s e m 观察发现，i a o r 系统中厌氧区和好氧区的生物颗粒球形度好，颗粒表面固定有大量微 生物。证明该反应器适合微生物的生长，能去除合成废水中大量的 c o d c 。为茶多酚工业废水的处理打下了良好的基础。 然后，以茶多酚生产废水为研究对象，针对其有机物浓度高、色度 大、含生物毒性物质等特点，首次采用絮凝预处理一i a o r 工艺进行茶 多酚工业废水多项指标的处理研究。预处理实验得到对于1 2 倍稀释 的工业废水，采用碱式氯化铝改性处理硅藻土时，其最佳用量是硅藻 土用量的7 倍；改性后的硅藻土吸附废水中c o d c 。的适宜条件为：p h 值：8 8 5 ，用量：1 0 0 m l ，静置时间：3 0 4 0 m i n ，与此同时茶多酚和 体式厌氧一好氧反应器茶多酚莲水处理实验研究 度的去除率分别为7 0 和6 0 ；i a o r 系统在2 6 3 0 的温度下处理 预处理后的茶多酚工业废水，在进水c o d c ，浓度、茶多酚浓度和色 高达18 0 0 0 m g l 、1 3 6 0 m g l 和1 0 0 0 倍时，i a o r 系统对这三项指标 去除率分别可达9 6 、9 9 弄n9 4 ；另外i a o r 反应器在处理茶多 - 废水时具有较强的抗容积负荷冲击能力，当进水容积负荷在 - 1 7 k g c o d ( m 3 - d ) 范围内时，系统c o d c ，去除率保持在9 8 左右，在 ：于或高于此范围时去除率会有所降低，但仍能保证在9 0 以上；经 e m 观察首次发现，i a o r 系统中厌氧区和好氧区的生物颗粒球形度 ，颗粒表面附着大量的沉淀物，其微生物数量低于内孔生长的微生 口量，且微生物总体尺寸较小，菌种包括有类似于索氏产甲烷丝菌 1 _ , t e t h a n i t h r i xs p ) 和产甲烷八叠球菌( m e t h a n o s a r c i n a ) 、杆菌或弧菌 t 外还有一些形状奇异的未知菌属。证明该反应器能去除废水中大量 自茶多酚、c o d c ，及色度，适合于茶多酚废水的处理。 最后，首次根据m o n o d 方程及实验数据研究了茶多酚反应动力学 司题，拟合计算得到：a 区茶多酚反应动力学方程式：一面d s = 苦墓黑； ) 区茶多酚反应动力学方程式：一i d s = 罴黑。 因此i a o r 反应器处理效率高，启动侠，抗冲击负荷能力强，出水 水质优良，操作管理方便，占地面积小，投资少，适合于处理高浓度 茶多酚废水，具有良好的工业应用前景。 关键词：一体式；生物流化床；厌氧一好氧处理工艺；生物颗粒 高浓度有机废水：茶多酚废水：反应动力学：废水处理。 1 l 些型查堂塑：兰主焦笙兰 s t u d yo nt h ep e r f o r m a n c eo ft h ei n t e g r a t e d a n a e r o b i c a e r o b i cr e a c t o ru s e df o rt h et r e a t m e n to f t e ap o l y p h e n o l sp r o d u c t i o nw a s t e w a t e r m a j o r ：c h e m i c a lp r o c e s s i n gm a c h i n e r y p o s t g r a d u a t e ： m e il ia d vis e t ； y a n gp i n g t os o l v et h ep r o b l e m so fa p p l y i n gt h et r e a t m e n tt e c h n o l o g yt om i d d l e a n d h i g h c o n c e n t r a t i o no r g a n i cw a s t e w a t e r ：n a r r o w a p p l y i n gf i e l d ， o c c u p y i n gl a r g e ra r e a ，h i g hi n v e s t m e n ta n dr u n n i n gf e e ，t h i sp a p e rf i r s t l y s t u d i e dt h et r e a t m e n to fh i g hc o n c e n t r a t i o no r g a n i cw a s t e w a t e r b y i n t e g r a t e da n a e r o b i c - a e r o b i cr e a c t o r ( i a o r ) w h i c hw a sd e s i g n e db yo n r l a b o r a t o r y f i r s t l y ， i a o rw a s f i r s t l y u s e df o rt h e p r e f a b r i c a t e dh i g h c o n c e n t r a t i o no r g a n i cw a s t e w a t e rt r e a t m e n t t h ei m p a c t so ft e m p e r a t u r e ， o l r h r to nt r e a t m e n te f f e c tw e r ea l s os t u d i e d t h ep r i m a r yc o n c l u s i o n s w e r e ：a t16 - 2 0 t h es t a r t u pi s c o m p l e t e dw i t h i n2 5d a y s w h e n o p e r a t i n ga t2 0 - 2 8 a f t e r4 6d a y s ，t h eh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ( h r t ) ， c o d e rc o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n t ，v o l u m e t r i co r g a n i cl o a d i n gr a t e ( o l r ) a n dc o d e rr e m o v a lr a t eo fi a o rs y s t e mh a dr e a c h e d2 0 h ，1 3 0 0 0 m g l ， 1 3 2 k g c o d ( m 3 d ) a n d9 9 ，r e s p e c t i v e l y t h i ss y s t e mw a sa b l et or e s i s t t h ei m p a c tl o a dw h e no l rw a sl o w e rt h a n2 0 k g c o d ( m s d 1a n dh r tw a s h i g h e rt h a n1 4 h a n di tc o u l dr u ns t e a d i l ya tl o w e rt e m p e r a t u r e f r o mt h e l n 一体式厌氧一好氧反应器茶多酚废水处理实验研究 s e mp i c t u r e so fb i o p a r t i c l e s ，w ef o u n dt h ep a r t i c l e sw e r ev e r yc l o s et o s p h e r e ，a n dt h e r ew e r eal o to fm i c r o b e so nt h ef a c eo fp a r t i c l e s i tw a s p r o v e dt h a tt h ei a o ra d a p t e dt ot h eg r o w t ho fm i c r o b ea n dc o u l dr e m o v e l a r g eq u a n t i t i e so fc o d e r a n dt h eg o o df o u n d a t i o nw a ss e tu pf o rt h e t r e a t m e n to ft e ap o l y p h e n o l s ( t p ) p r o d u c t i o nw a s t e w a t e r s e c o n d l y ，t e ap o l y p h e n o l s( t p ) p r o d u c t i o n w a s t e w a t e rw a s c h a r a c t e r i z e db yh i g hc o d e r ，h i g ht pa n dc h r o m a ，b i o t o x i c i t y ，e t c w e a d o p t e dt h et e c h n i c so ff l o c c u l a t i n gp r e t r e a t m e n t i a o rt o t r e a tt h et p p r o d u c t i o nw a s t e w a t e r b yp r e t r e a t m e n tw eg o tt h a tw h e nt h eb a s i c a l a m i n i u mc h l o r i d ew a su s e dt om o d i f y i n gc e l a t o m ，t h eb e s tq u a n t i t yo f b a s i ca l u m i n i u mc h l o r i d ew a s7t i m e so fc e l a t o mt ot h e1 2t i m e sd i l u t e d t pw a s t e w a t e r w h e nu s i n gt h em o d i f i e dc e l a t o mt oa b s o r bt h ec o d c ro f t h e w a s t e w a t e r ，t h e o p t i m a l c o n d i t i o n s w e r e ：p h = 8 - 8 5 ：t h e d o s a g e = 1 0 0 m l ；s t e w i n gt i m e = 3 0 4 0 m i n a n du n d e rt h e s ec i r c u m s t a n c e s t h et pa n dc h r o m ar e m o v a lr a t ew e r e7 0 a n d6 0 a f t e rt h e p r e t r e a t m e n t ，t h ew a s t e w a t e rw a ss e n ti n t ot h ei a o rs y s t e m d u r i n gt h e r u n n i n go fi a o rs y s t e ma t2 6 - 3 0 c ，h r tw a s2 0 ha n do l rw a s 6 5 2 0 k g c o d ，( m d ) w h e nt h ec o d c r ，t pa n dc h r o m ac o n c e n t r a t i o n a r r i v e d18 0 0 0 m g l ，13 6 0 m g la n d10 0 0 ，i tw a sf o u n dt h a tt h e s ei n d e x e s r e m o v a lr a t eo ft h ew h o l es y s t e mw e r e9 6 ，9 9 a n d9 4 ，r e s p e c t i v e l y t h i ss y s t e mw a sc a p a b l et or e s i s th i g hi m p a c tl o a d ：w h e no l rw a s 7 1 7 k g c o d ( m 3 - d ) ，t h ec o d c rr e m o v a lr a t eo ft h es y s t e mc o u l dk e e p a r o u n d9 8 ；a n dw h e no l rw e n tb e y o n d7 1 7 k g c o d ( m 3 d ) ，t h er a t e a l s ow a so v e r9 0 f r o mt h es e mp i c t u r e so fb i o p a r t i c l e s ，w ef o u n d m u c hd e p o s i tw e r ea c c r e t e do nt h ef a c eo ft h ep a r t i c l e so faa n do p a r t s t h ep a r t i c l e sw e r ev e r yc l o s et os p h e r e ，b u tt h eq u a n t i t yo fm i c r o b eo nt h e f a c eo ft h ep a r t i c l e sw a sl i t t l et h a nt h a ti nt h eh o l e s a n dt h em i c r o b e s s i z ew a ss m a l l i nt h e s em i c r o b e st h e r ew e r es o m eu n a c q u a i n t e dt y p e s ， b e s i d e sm e t h a n i t h r i xs p ，m e t h a n o s a r c i n a ，a n db a c i l l i i tw a sp r o v e dt h a t t h i st e c h n i c sc o u l dr e m o v el a r g eq u a n t i t i e so ft p c o d c ra n dc h r o m a 1 v 一婴型查兰堡兰堂堡笙苎 a n di ta d a p t e dt ot h et r e a t m e n to ft h et p p r o d u c t i o nw a s t e w a t e r t h i r d l y ，o f tt h eb a s eo ft h ee x p e r i m e n t a ld a t aa n dt h em o n o d e q u a t i o n ， w es i m u l a t e dt h ec u r v e sa n dg e tt h er e a c t i o nk i n e t i c so ft pa tt h ef i r s t t j m e ：ap a r t , 一面d s = 裟 0 p a r t , 一i d s = 黑罴 t h e s er e s u l t s p r o v e d t h a tt h ei a o r s y s t e mp o s s e s s e dm a n v a d v a n t a g e ss u c ha sh i g hc o d e r ，t pa n dc h r o m ar e m o v a lr a t e ，as h o r t s t a r t u pt i m e ，s t r o n ga n t i s h o c kl o a d i n gc a p a b i l i t y ，f i n eo u t l e t w a t e r q u a l i t y ，e a s i l yt om a n a g e ，o c c u p y i n gs m a l l e ra r e aa n di n v e s t m e n t i t a d a p t e dt o t r e a tt h eo r g a n i cw a s t e w a t e rt h a th a dh i g hc o d c r ，t pa n d c h r o m ac o n c e n t r a t i o na n dl a r g ef l u c t u a t i o no fw a s t e w a t e rc h a r a c t e ra n d f l o w a n dt h ei a o rs y s t e mh a dt r e m e n d o u si n d u s t r i a lf o r e g r o u n d k e y w o r d s ：i n t e g r a t e d ；b i o l o g i c a l f l u i d i z e db e d ；a o t e c h n i c s ； b i o p a r t i c l e s ；h i g h c o n c e n t r a t i o nw a s t e w a t e r ；t e a p o l y p h e n o l s ( t p ) p r o d u c t i o nw a s t e w a t e r ；r e a c t i o nk i n e t i c s ；w a s t e w a t e rt r e a t m e n t v 四川大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 1 研究意义及创新性 1 1 1 研究意义 随着我国城市化进程的加快和工业生产的迅猛发展，环境污染问题 变得越来越突出，全国臼排放废水量1 亿吨以上，工业废水中有机工业 废水尤其是制药、石油、染料、皮革、造纸、化工、酿酒等行业的废 水具有排放量大、污染物浓度高的特点，对环境的影响非常严重。国 家对环境保护问题也越来越重视。“十五”期间，国家拟安排环保项酲 1 2 0 0 个，总投资达2 0 0 0 亿元。国家环保总局预测，到2 0 1 0 年环保产业 总产值将超过2 5 0 0 亿元，约占当年g d p 的2 ；在国外，环保产业产值 仅次于i t 、制药行业，其投资十分巨大。因此，高效低耗的废水处理 新技术市场前景将十分广阔。 传统的污水处理工艺普遍将各处理单元分设，往往还需要进行污泥 回流和污水循环，这势必增加基建及管路设备投资。因此，研究处理 系统一体化的设施自然成为一种必然趋势。国内外众多研究者对厌氧、 好氧、两相厌氧、两级好氧及厌氧好氧常规组合都有研究，但对厌氧 好氧一体式反应器研究与开发极少，对两者的有机集成，应全面考虑 其优化组合。废水生物处理系统的效果主要由两个因素决定，一是优 良的微生物；二是提供适宜于功能微生物生长繁殖和代谢的优良环境 条件。开发高效厌氧好氧联合一体化生物反应器，一方面通过“三传 一反”的研究，改善反应器流体力学特性，增加载体微生物与基质污 染物的碰撞几率，同时提高传质效率，加快污染物的净化速率和提高 氧的利用率，降低投资成本和处理费用；另一方面应用载体及其生物 自固定化技术增大反应器中的生物量。因此，为微生物提供优良环境 的一体式厌氧好氧反应器的开发，为实现厌氧一好氧联合处理工艺的集 成，实现高效生物反应器模块化，提高反应器的生物量提供了必要的 基础条件。对解决我国中高浓度有机废水处理技术的应用面窄、占地 大、投资和运行费高等问题，对我国环境生物技术水平和环保产业的 文献综述 技术升级，对提升环保装备的竞争力具有十分重要的意义。 本课题得到了国家高新技术研究发展计划“8 6 3 计划” ( 2 0 0 2 a a 6 0 1 2 l o ) 的资助。 1 1 2 创新性 本课题的创新性在于以下几点： ( 1 ) 采用自行研究设计的体式厌氧一好氧反应器( i a o r ) 处理高浓 度有机合成废水： ( 2 ) 采用絮凝预处理一i a o r 新工艺处理高浓度茶多酚工业废水； ( 3 ) 对茶多酚工业废水中茶多酚、色度的去除情况首次进行研究； ( 4 ) 采用s e m 对处理茶多酚废水的生物颗粒进行了初次观察与分 析； ( 5 ) 建立了第一个茶多酚反应动力学模型。 1 2 高效生物反应器的发展概述 国内在厌氧、好氧工艺的实验室基础研究上与国外并无特别大的差 距，在微生物固定化方面也进行了长期的研究，但在高效反应器的工 程化应用方面，不论从设计水平、内构件、外观及控制水平上都与世 界先进水平( 如荷兰p a q u e s 、b i o t h a n e 、b i o t i m 、g b 等公司) 有较大 的差距。即使是技术相对成熟的废水生物处理设备，如：u a s b ( 国内 众多环境工程公司均声称掌握该技术) 等与国外设备化水平有较大的 差距。从国内情况看，高浓度有机废水处理非常需要高效、节能、占 地面积小、自控水平高，外型美观的厌氧、好氧、厌氧好氧成套设备 化技术。目前研究的高效生物反应器主要有：序批式反应器( s e q u e n c e b a t c hr e a c t o r ，简称s b r ) 、序批式生物膜反应器( s e q u e n c eb a t c h b i o f i l mr e a c t o r ，简称s b b r ) 、以膜技术为代表的膜生物反应器 ( m b r ) 、好氧生物流化床、厌氧滤池( a n a e r o b i cf i l t e r ，简称a f ) 、 上流式厌氧污泥床( u p f l o wa n a e r o b i cs l u d g eb e d ，简称u a s b ) 、厌 氧流化床( a n a e r o b i cf l u i d i z e db e dr e a c t o r ，简称a f b r ) 、膨胀颗粒 污泥床( e x p a n d e dg r a n u l a rs l u d g eb e d ，简称e g s b ) 、厌氧内循环反 2 一 婴型查堂堡圭堂堡垒墨 应器( i n t e r n a lc i r c u l a t i o nr e a c t o r ，简称i c ) 、厌氧折板式反应器 ( a n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ，简称a b r ) ，厌氧生物转盘( a n a e r o b i c r o t a t i n gb i o l o g i c a lc o n t a c t o r ，简称a r b c ) 以及在此基础上的一些改 良的反应器类型。这些反应器的结构简图如图1 1 所示。 臼团目 礁 空气 进水期反应期 沉降期捧水期闲置期 序批式反应器( s b r ) 厌氧折激反应器 3 进水抒掘圃蠢 分离式m b r 革靶毛m 眼 转童 文献综述 4 降流式 厌氧生物潮电 四川大学硕士学位论文 厌氧内循环反应器( j c ) 图1 1几种典型高效生物反应器结构示意图 1 2 1 高效好氧生物反应器 废水好氧生物处理方法是1 9 世纪末在研究土壤净化废水的基础上 发展起来并应用于生产实践的，其最初的处理方法为生物过滤法，此 后才出现了活性污泥法，该方法由a r d e n 和l o c k e t t 发明，并于1 9 1 4 年在英国建成了世界上第一座活性污泥法废水生物处理试验厂，取 得了成功。近年来，研究者们在对活性污泥处理方法本身进行不断改 进( 包括运行控制、工艺设备) 的同时，又大量的开展了寻求革新替 代工艺和代用技术的研究工作，提出了许多新型、处理能力和功能更 强、具有深度处理效能的处理工艺。其中，比活性污泥法提出更早、 曾一度被人们淡忘的生物膜法处理技术，随着自动化控制水平的提高， 同时因其具有投资低、抗冲击负荷能力强、无污泥膨胀问题等一系列 优点，而再度引起人们的重视。生物膜法属于固定化废水生物处理技 术的一种工艺，其固定方法简单，易于工程应用，近年来得到了快速 的发展，并开发了曝气生物滤池、流化床反应器等新工艺【2 。目前主 5 文献综述 要研究和应用的好氧生化反应器有序批式反应器( s e q u e n c eb a t c h r e a c t o r ，简称s b r ) 、序批式生物膜反应器( s e q u e n c eb a t c hb i o f i l m r e a c t o r ，简称s b b r ) 、以膜技术为代表的膜生物反应器( m b r ) 、生 物流化床。 ( 1 ) 序批式反应器( s e q u e n c eb a t c hr e a c t o r ，简称s b r ) s b r 反应器按一定时间顺序间歇操作运行，包括进水期、反应期、 沉降期、排水排泥期和闲置期，此为一个运行周期，在此过程中，各 个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运行状态等都可以 根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。与传统 活性污泥法相比，减少了设备费用，缩短了流程。1 9 8 5 年，上海市政 设计院为上海吴淞肉联厂设计投产了我国第一座s b r 污水处理站，设 计处理水量为2 4 0 0 t d ，经几年的运行实践表明了良好的处理效果 3 1 。 由于传统s b r 工艺在工程中存在一定的局限性，因而在工程应用中 进行了改进，出现了许多新工艺。序批式生物膜反应器( s e q u e n c e b a t c h b i o f i l mr e a c t o r ，简称s b b r ) 是1 9 9 2 年由w i l d e r e r l 4 1 在s b r 工艺及生物 膜法基础上提出的新工艺，兼有活性污泥法和生物膜法的优点，许多 学者对其抗冲击负荷、脱氮除磷等方面进行了大量的试验研究1 5 - 6 ，王 亚宜等【”对s b b r 和s b r 进行了对比研究，结粱得到s b b r 对c o d c ，、 n h 3 一n 及浊度的去除效果均高于相同试验条件下的s b r ，特别是在反应 温度较低时，s b b r 出水水质优于s b r 。 ( 2 ) 膜生物反应器( m e m b r a n eb i o r e a c t o r ，简称m b r ) 随着膜技术的不断发展，采用膜过滤取代传统生化处理系统中的二 沉池得到的膜生物反应器( 简称m b r ) ，综合了膜分离技术和生物处 理的优点，具有出水无需消毒、容积负荷高、抗冲击能力强、占地面 积小、剩余污泥量少等优点。膜生物反应器可分为：分离式膜生物反 应器、一体式膜生物反应器及萃取式膜生物反应器。文献【8 】总结了膜 生物反应器在制药废水处理领域的应用情况。l i v i n g g s t o n 等【9 1 利用专 性细菌降解特定有机物的能力，首次采用了萃取膜生物反应器处理含 3 ，4 一二氯苯胺的工业废水，在h r t 为2 h 的情况下，去除率达到9 9 ，获 得了理想的处理效果。在膜生物反应器处理废水的过程中膜污染问题 6 四川大学硕士学位论文 还需得到进一步的解决。 1 2 2 高效厌氧生物反应器 自从人类发现和认识沼气以来，对于厌氧的研究已经历了一个多世 纪。18 8 1 年法国报道了l o u i s m o u r a s 发明的“自动净化器”( a u t o m a t i c s c a v e n g e r ) ，人类开始了利用厌氧消化处理废水的历史。1 8 9 6 年英国 出现了第一座用于处理生活污水的厌氧消化池，所产生的沼气用于街 道照明。至1 9 1 4 年，美国有1 4 座城市建立了厌氧消化池。二战结束 后，厌氧处理技术的发展又掀起了一个高潮。4 0 年代在澳大利亚出现 了连续搅拌的厌氧消化池，改善了厌氧污泥与废水的混合，提高了处 理效率。5 0 年代中期s c h r o e p f e r 开发了厌氧接触反应器。随着生物发 酵工程中固定化技术的发展，人们认识到提高反应器中污泥浓度的重 要性。于是基于微生物固定化原理的高效厌氧反应器得以发展。第一 个突破性的发展出现于6 0 年代末，y o u n g 和m c c a r t y 发明了厌氧滤池 ( a n a e r o b i cf i l t e r ，简称a f ) 1 0 l 。7 0 年代以来，厌氧处理的最大突破 是荷兰农业大学环境系l e t t i n g a 等【l 发展的上流式厌氧污泥床 ( u p f l o wa n a e r o b i cs l u d g eb e d ，简称u a s b ) 反应器。a f 与u a s b 的出现，推动了以微生物固定化和提高污泥和废水混合效率为基础的 系列新的高效厌氧反应器的研究和发展。例如厌氧流化床( a n a e r o b i c f l u i d i z e db e dr e a c t o r ，简称a f b r ) 、膨胀颗粒污泥床( e x p a n d e d g r a n u l a rs l u d g eb e d ，简称e g s b ) 、厌氧内循环反应器( i n t e r n a l c i r c u l a t i o nr e a c t o r ，简称i c ) 以及在此基础上的一些改良的反应器类 型。 ( 1 ) 厌氧滤池( a n a e r o b i cf i l t e r ，简称a f ) 厌氧滤池按照进水位置的不同可分为升流式厌氧滤池和降流式厌 氧滤池两种，是采用填充材料作为微生物载体的一种高效厌氧反应器， 厌氧菌在填充材料上附着生长，形成生物膜。生物膜与填充材料一起 形成固定的滤床。据报道，至1 9 8 9 年至少有3 0 多个厌氧滤池用于工 业规模的废水处理，其有机容积负荷通常在5 1 2 k g c o d c ，( m 3 d ) 。厌 氧滤池特别适用于低相对分子质量溶解性废水，悬浮物浓度较高的废 7 文献综述 水易于引起堵塞。对于未酸化的废水，预酸化有利于厌氧滤池的运行。 ( 2 ) 上流式厌氧污泥床( u p f l o wa n a e r o b i cs l u d g eb e d ，简称u a s b ) u a s b 反应器中可以形成沉淀性能非常好的颗粒污泥，能够允许较 大的上流速度和很高的容积负荷。从7 0 年代末u a s b 反应器首次建立 生产性装置以来，至1 9 9 3 年已至少有4 0 0 多家生产规模的u a s b 反应 器投入运行【j ”。目前世界上最大的u a s b 反应器是墨西哥一个处理工 业废水和生活污水的反应器，容积为8 3 7 0 0 m 3 ，将来可能会扩充到 13 3 9 2 0 m 3 【”】。较大的还有荷兰p a q u e s 公司为加拿大建造的处理造纸废 水的u a s b 反应器，其容积1 5 6 0 0 m 3 ，设计能力为日处理c o d c ，l8 5 t 。 在世界范围内u a s b 系统占厌氧处理系统的6 7 】“。 ( 3 ) 膨胀颗粒污泥床( e x p a n d e dg r a n u l a rs l u d g eb e d ，简称e g s b ) e g s b 反应器是在u a s b 反应器的基础上于8 0 年代后期在荷兰 w a g e n i n g e n 农业大学环境系开发的厌氧反应器1 1 5 16 1 。e g s b 反应器采 用2 5 6 m h 的上流速度，适合处理较低浓度的有机废水。k a t o m l 处理 c o d c ，浓度1 0 0 。7 0 0 m g l 的酒精发酵废水，采用上流速度2 5 5 。5 m h ， 负荷1 2 k g c o d c r ( m 3 d ) ，c o d c ，去除率在8 0 9 6 之间；r e b a c 【1 8 1 研究 了低温条件下并联模式的e g s b 处理麦芽废水，温度可低至1 0 1 5 ； 王凯军9 1 处理c o d c ，浓度为5 0 0 m g l 生活污水的e g s b ，水力停留时 间为1 h ，上流速度为6 m h 。e g s b 反应器正在研制中，工业规模的e g s b 反应器为数较少。 ( 4 ) 厌氧内循环( i n t e r n a lc i r c u l a t i o n ，简称i c ) 反应器 i c 反应器是由荷兰p a q u e s 公司【20 】于2 0 世纪8 0 年代中期基于u a s b 反应器颗粒化和三相分离器而开发成功的高效厌氧反应器。其实际上 相当于由两个u a s b 反应器的单元相互重叠而成。荷兰p a q u e s 公司在 1 9 8 5 年初建造了第一个i c 中试反应器，采用u a s b 的颗粒污泥接种， 处理高浓度的土豆加工废水，1 9 8 8 年建立了第一个生产性规模的i c 反应器。我国于1 9 9 6 年引进了第一套i c 技术【2 1 1 ，反应器高1 6 m ，有 效容积7 0 m 3 ，日处理c o d c ，浓度为4 3 0 0 m g l ，b o d 5 为2 3 0 0 m g l 的 啤酒废水4 0 0 m 3 ，进水有机负荷高达2 3 一一3 0 k g c o d c ，( m 3 d ) ，c o d c r 去 除率稳定在8 0 。目前在啤酒行业i c 反应器由于其效率高，占地面积 8 四川大学硕士学位论文 小，己被广泛采用。 ( 5 ) 上流污泥床一过滤器( u p f l o wb l a n k e tf i l t e r ，简称u f b ) u f b 是加拿大人g u i o t l 2 2 于1 9 8 4 年再u a s b 和a f 的基础上开发 成功的新型复合式厌氧反应器。该新型反应器可以充分发挥u a s b 和 a f 两种高效反应器的优点，是一项极具开发应用价值的新型生物处理 技术。其底部是高浓度颗粒污泥组成的污泥床，上部是填料及其附着 的生物膜组成的滤料层。反应器上部的填料层既增加了无效容积的生 物总量，又可防止污泥的突然洗出，而且对c o d c ，有2 0 左右的去除 塞【23 1 。 ( 6 ) 厌氧膜生物系统( a n a e r o b i cm e m b r a n eb i o s y s t e m ，简称a m b s ) 厌氧膜生物系统一般是把膜技术作为生物系统出水过滤的末端处 理单元，用于许多生物和非生物污染的去除 2 4 - 2 6 。管运涛等2 7 1 人采用 两相厌氧工艺与膜分离技术相结合，即产酸单元+ 膜分离单元+ 产甲烷 单元处理有机废水，c o d c ，去除率为9 5 ，s s 去除率在9 2 以上；i m a i 等 2 副用升流式厌氧混合膜( 加高聚物吸附剂颗粒在接种菌液中) 处理 含高浓度的硫酸盐和铵盐的废水。 ( 7 ) 分级多相厌氧反应器( m u t i p h a s es t a g e d a n a e r o b i c ，简称m p s a ) 分级多相厌氧反应器可在很低和很高的温度下处理多种类型废水， 包括含有相当抑制性物质的多种重污染化工废水29 1 。m p s a 采用的是 u a s b 和e g s b 或混合式反应器组合使用。如u a s b 与a f 联用，处理 生活污水【3 0 1 得到c o d c ，、b o d 5 去除率为8 5 9 5 ；u a s b 和人工光合 细菌系统【”1 处理榨糖废水c o d c ，去除率为9 5 ，b o d 5 去除率为9 6 ； 处理苯二甲酸废水【3 ”c o d c ，去除率为6 6 7 9 ：处理木材厂废水 口3 1 b o d 5 去除率为9 0 ，但对废水中的鞣酸、木质素的去除率仅为 1 0 3 0 ；用多相厌氧反应器【3 4 】处理含盐乳清废液，c o d c ，去除率为 8 3 ，最大产气率为3 0 2 l i d ；由s k i a d a s 等弘1 开发的一种新型反应器 周期厌氧折板式反应器( p e r i o d i ca n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ，简称 p a b r ) 在不同进水条件下可作为a f b 或u a s b 或作为间歇进水的反 应器。 ( 8 ) 其他新型厌氧反应器 9 文献综述 此外还有一些新型反应器如厌氧折板式反应器( a n a e r o b i cb a f f l e d r e a c t o r ，简称a b r ) ，厌氧生物转盘( a n a e r o b i cr o t a t i n gb i o l o g i c a l c o n t a c t o r ，简称a r b c ) ，厌氧序列式反应器( a n a e r o b i cs e q u e n c i n g b a t c hr e a c t o r ，简称a s b r ) 等。a b r 【36 】处理猪场废水c o d c ，去除率 可达7 0 7 8 ，可在较宽有机容积负荷( 4 - 2 8 k g c o d c ，( m 3 - d ) ) 运转， 尤其对悬浮物有高度浓缩作用；文献【3 7 综述了生物转盘在废水处理中 的应用与研究；厌氧水平流折板式反应器可成功处理纸板印刷废水【38 ： a s b r 可在5 2 5 范围内有效去除稀释废水中的有机物1 3 ，在1 0 2 5 间对磷的吸收和释放效果相同 4 0 1 。 l ，2 3 生物流化床反应器 借助于化工流态化技术j e r i s f f l j e w e l l 4 1 - 4 2 分别于1 9 7 4 年、1 9 8 1 年提 出了厌氧流化床和厌氧膨胀床工艺。其中，流化床与膨胀床在结构上 基本相同，流化床流速大于膨胀床流速，当床层膨胀率大于2 0 后就 称之为流化床。在厌氧流化床( a n a e r o b i cf l u i d i z e db e d ，简称a f b ) 反应器中，采用小颗粒载体固定微生物，运行时靠污水进入及回流使 载体处于流化状态，能使厌氧污泥与污水最大程度接触，避免了固定 床底部负荷过重现象；小颗粒载体具有巨大的表面积，固定微生物量 大，处理效果好；液体流速高，达到1 0 3 0 m h 的上流速度，颗粒与流 体间剪切力大，生物膜薄，传质阻力小；克服了厌氧滤池的堵塞和沟 流问题；对水质适应性强，抗冲击能力好。 1 9 9 2 年e c o l o t r o l 公司【43 】推出了用于工业上的h y - f l o 厌氧流化床反 应器，法国a n a f l u x 4 4 1 厌氧流化床反应器和g i s t b r o c a d e 公司 4 5 】的a f b 反应器在工业生产中已使用了十几年，但国内在工业上成功应用的实 例极为少见，2 0 0 0 年本实验室【4 6 】在攀钢将现有焦化废水活性污泥法废 水处理系统改造为流化床生物脱氮a a o t 艺，中试研究取得了良好 的氨氮、c o d c ，去除效果，在进水n h 3 一n 平均浓度为4 7 0m g l 的条件下 出水平均浓度为1 0 3 3m g l ，处理后出水n h 3 n 达到一级排放标准 要求；进水c o d 浓度7 7 5 2 9 8 6 m g l 的情况下，出水c o d 平均浓度小 于2 0 0m g l ，经絮凝沉淀后可以达到一级排放标准，该系统处理焦 1 0 四川大学硕土学位论文 化废水运行成本为3 6 0 4 3 6 元t 废水。本实验室 4 7 1 采用厌氧流化床进 行了垃圾渗滤液处理实验研究，结果得到h r t 为5 5 h 、进水c o d c ，浓度 为2 6 7 5 1 4 4 2 8 9 1 1 m g l 时，平均去除率为4 8 ；进水平均n h 3 n 浓度为 3 5 7 1 8m g l 时，平均去除率为3 9 。2 ，表明该反应器对垃圾渗滤液有 较好的氨氧化脱氮能力；同时得到了最佳运行条件：温度范围：(