[其他]三相流化床生物处理工艺

说明书

本发明是三相流化床生物处理工艺，主要用于炼油、化工等废水的处理，对环境保护具有十分重要的意义。

流化床生物处理，是本世纪七十年代研究开发的废水处理新技术，它是化工过程的流态化技术与废水生物处理技术相结合的产物。流化床生物反应器具有床层生物量大，传质条件优越和生物粒子沉降性能好等优点，对废水中可生物降解的有机物有很高的处理效率。

美国EcoLotrol公司首先开发了Hy-Flo流化床废水生物处理工艺，该工艺是使用纯氧的两相流化床。用于耗氧少的生物脱氮过程时，投资和运转费都明显低于废水生物处理中常用的活性污泥法。但当用于以除去COD为主的废水二级处理时，其投资虽仍低于活性污泥法，但运转费则要高得多。其原因主要是，当耗氧量较大时，用于纯氧的费用较高，此外为了满足供氧要求，需采用较大的回流比，也相应增加了能耗。

法国B.Chatib、A·Grasmick等进行了三相生物流化床处理废水的小型试验，试验中的生物反应器与固定床生物膜法相比，床层停留时间只有后者的十分之一，并且没有床层堵塞问题。但因床层内湍流不够充分，因而生物粒子有聚集倾向。

美国橡树岭国立实验室研究出一个园锥形三相流化床反应器，用于处理煤转化时所产生的废水，这种反应器虽然对酚有较高的去除率，但因采取锥形结构，制造困难，空间利用率也小，同时因采用细颗粒的轻质载体，致使固液分离困难。

近年来，流化床生物处理的研究比较活跃，发表的文献、专利亦较多。其中绝大多数是在反应器中设置中心管，采用轻质生物膜载体，并以空气作为流化介质的三相流化床。这种流化方式属于聚式流化，是较难控制的，而且液固相亦难于分离。代表性较强的三相流化床是荷兰J·J·Heijnen、P·A·Lourens、J·Vixseboxle所发明的“净化废水用流化床反应器”〔欧洲专利，Ep0090450（1983）〕。其结构如图-1所示，废水经泵1和布水管2进入反应器3（部分废水由进水管14进入集水区11），空气或氧气通过布气管4进入反应器3。水、气混合流自下而上通过固体粒子床层进入三相分离器中心筒5，分离出的气体进入集气室6，通过排气口7排出。带生物粒子的水流由中心筒5的顶部，经环状折流通道8进入澄清区9。在此分离的固体粒子向下经环状通道10返回反应部分，而水流向上经锯齿堰进入集水区11，部分作为处理水由出管12排出，部分作为回流水由回流出口管13排出，经与废水混合后再用泵1送入反应器3。

床高6米、床径0.25米、有效容积为0.3立方米的该流化床反应器，在生物浓度（VSS）为15克/升、气水比为20.8的操作条件下，以好气方式处理COD为300毫克/升的废水时，出水COD可降至240毫克/升，去除率为70%，有较好的处理效果。但这种流化床反应器也有其缺点。首先是三相分离器部分的内回流没有控制措施，使内回流量过大，导致折流通道的下流速度过高，致使一些较小的气泡被水带入澄清区，影响该区的澄清效果。与此同时，由于内回流量过大，还增大了水流在澄清区的上升流速，致使较小或较轻的生物粒子不能充分沉降下来，从而影响沉降分离效果。此外水流和气流是通过各自的分布管进入反应器的，故气体分散效果差，导致充氧效率低，气水比大。

本发明的三相流化床生物处理工艺，自1979年开始开发以来，先后完成了实验室试验，小型试验和工业试验的开发研究工作，在此过程中，对三相流化床的布水、布气、充氧效率、三相分离器结构、粒子脱膜、回流方式、液固分离等问题作了详尽研究并取得了良好的结果，从而克服了两相流化床和一般三相流化床的缺点，形成了具有处理效率高、载体廉价易得、回流比低、气水分布好、充氧效率高、气水比低、床层料面和生物量平衡能得到控制、气液固三相分离良好、流程简单、设备紧凑、占地少、投资和运转费均低等特点的三相流化床生物处理工艺。

下面详细介绍本发明三相流化床生物处理工艺的工艺流程及其特点