內(nèi)循環(huán)三相流化床反應(yīng)器處理味精廢水的研究

張晶晶， 馮旭東， 滕 文， 谷 麗， 芮 莉

(北京工商大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 北京 100048)

目前，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到氮素，特別是氨態(tài)氮，對(duì)水體危害的嚴(yán)重性，因此國(guó)內(nèi)外對(duì)廢水排放中氨態(tài)氮的指標(biāo)控制越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)氨氮廢水處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究也越來(lái)越廣泛[1].

國(guó)內(nèi)外廢水脫氮的方法有很多，主要分為生物處理法和物理處理法，其中生物法是目前工業(yè)化水處理的主要方法[3].

內(nèi)循環(huán)三相生物流化床工藝是以傳統(tǒng)三相流化床原理為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的一種新型污水處理技術(shù)，流化床反應(yīng)器為氣液固三相共存系統(tǒng). 它兼顧了活性污泥法和生物膜法兩者優(yōu)勢(shì)，具有比表面積大、傳質(zhì)效果好、微生物活性強(qiáng)、生物量濃度高、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，因而受到人們重視，廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理，但應(yīng)用于味精廢水的文獻(xiàn)鮮有報(bào)道.

本研究的主要內(nèi)容是將內(nèi)循環(huán)三相流化床(inner-loop three-phase biological fluidized bed, ITBFB)應(yīng)用于模擬味精廢水，考察其處理效果及影響因素.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)流化床反應(yīng)器為透明有機(jī)玻璃制造，由內(nèi)外兩個(gè)同軸套筒組成，反應(yīng)器的上端設(shè)置出水口和三相分離器，中間開(kāi)設(shè)取樣口，下端設(shè)置有進(jìn)水口和氣體分布器(材料為多孔燒結(jié)鈦板),反應(yīng)器有效體積為20.85 L；載體為陶瓷粒子，粒徑在0.3 mm～0.45 mm，投加量約為占反應(yīng)器體積的5%；實(shí)驗(yàn)廢水為人工配置模擬味精廢水，分別由葡萄糖和氯化銨提供所需碳源和氮源，并加入微生物生長(zhǎng)所需微量元素；接種污泥取自蓮花味精廠SBR反應(yīng)器，污泥濃度約為3 g/L.

實(shí)驗(yàn)流程如圖1，空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)由底部氣體分布器進(jìn)入內(nèi)筒；進(jìn)水由蠕動(dòng)泵經(jīng)反應(yīng)器下端進(jìn)水口泵入內(nèi)筒.

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置流程示意Fig.1 Schematic diagram of experiment

內(nèi)循環(huán)三相流化床內(nèi)部如圖2，ITBFB分為4個(gè)區(qū)域：升流區(qū)、降流區(qū)、分離區(qū)、沉淀區(qū). 廢水和載體粒子在由曝氣頭所逸出的空氣形成的升流區(qū)和降流區(qū)的密度差作用下，沿內(nèi)筒上升(內(nèi)筒即為升流區(qū)). 內(nèi)筒頂端多余氣體經(jīng)分離區(qū)從反應(yīng)器上端排出. 進(jìn)入外筒的少部分廢水和極少部分載體粒子繼續(xù)上升，從出水口流出，大部分廢水和絕大部分載體粒子在重力和密度差的作用下沿外筒向下運(yùn)動(dòng)，直至到達(dá)床層底部，這樣就完成了一次循環(huán). 出水經(jīng)二沉池沉淀后出. 如此往復(fù)，極大地增強(qiáng)了流化床內(nèi)部傳質(zhì)效果[4].

圖2 內(nèi)循環(huán)三相流化床內(nèi)部流動(dòng)示意Fig.2 Internal flowing sketch of three-phase internal circulation bio-fluidized bed

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1)化學(xué)需氧量(COD)：重鉻酸鉀法[5]，連華科技COD快速測(cè)定儀；

3)硝基氮：采用紫外分光光度法[7]；

4)亞硝基氮：采用國(guó)標(biāo)法N-(1-萘基)-乙二胺光度法(A)測(cè)定[8]；

5)pH：玻璃電極法，pH型號(hào)為METTLER-DELTA320.

2 結(jié)果與討論

2.1 掛膜馴化

目前，生物膜反應(yīng)器掛膜方法應(yīng)用比較廣泛的是密閉循環(huán)法. 即把預(yù)先培養(yǎng)好的活性污泥與污水混合后，泵入反應(yīng)器中，出水流入循環(huán)池，經(jīng)過(guò)2～3 d密閉循環(huán)，以小水量直接進(jìn)水并逐漸加大進(jìn)水量，直至掛好膜. 密閉循環(huán)法掛膜，需要設(shè)置循環(huán)池和循環(huán)泵，且需要數(shù)量較多的接種污泥，操作不方便[9].

表1 流化床反應(yīng)器載體掛膜馴化水質(zhì)情況Tab.1 Water quality of tamed carrier

圖3 生物膜附著載體圖片F(xiàn)ig.3 Biofilm wrapping the carrier

2.2 HRT與進(jìn)出水濃度關(guān)系

水力停留時(shí)間直接影響污染物的去除率. 水力停留時(shí)間長(zhǎng)，污染物去除率高，但容積負(fù)荷低，運(yùn)行成本高，因此選擇合適的水力停留時(shí)間至關(guān)重要[10].

表2 水力停留時(shí)間一覽Tab.2 Various of HRT

2.3 沖擊負(fù)荷對(duì)去除效果的影響

圖4 沖擊負(fù)荷對(duì)氨氮去除率的影響 removal rate at the changing of concentration

3 結(jié) 論