纤维填料在上流式厌氧污泥床过滤器中的作用及特点_杨景亮

1995年2月中国沼Ch尹,之aBl`,ga`第13卷第1期纤维填料在上流式厌氧污泥床过滤器中的作用及特点杨景亮罗人明(河北轻化工学院环境工程系黄群’异石家庄050018)摘要:合成纤维填料是一种孔隙率大,比表面积大,价廉耐用的新型填料。它作为不同规模的土流式厌氧污泥床过滤器(UASB+A)F的滤层填料,在处理高浓度有机废水的试验和生产运行过程中均显出突出的优.占、。纤维镇料挂膜性能好,膜活性较高,并具有阻截污泥的作用,纤维填料`华置还改善了反应区上部的水流状态。因而,从整体上提高了反应器的性能。关键词:纤维镇料,上流式厌氧污泥采过滤器引言上流式厌氧污泥床过滤器(UASB一卜AF)结合了上流式厌氧污泥床(UASB)反应器和厌氧过滤器(AF)的优点,是一种新型的厌氧反应器。它的主要特点是:下部为污泥床,充分发挥其生物保有能力大,成熟后的颗粒污泥去除COD效率高等作用;上部为过滤层,充分发挥滤层填料有效截留厌氧污泥的能力〔’〕,减轻了反应器启动运行阴期污泥的流失。新型填料的设置还避免了硬性填料易在运行中发生堵塞的现象。1984年,加拿大学者Giuot等人第一次提出不带三相分离器的上流式污泥床一过滤夏合式反应器(UBF)〔2〕。此后,国内外研究者在复合式反应器的设计及应用方面做了大量工作,特别在对滤料的研究方面取得了很大进展。近年来,国内研究者分别对焙烧土陶粒、醛化维尼纶、塑料鲍尔环等构成过滤层的复合式反应器进行了研究。重庆建筑工程学院对空气瓷环构成滤层的复合式反应器研究结果表明,填料层生物相很丰富,同时起着固液分离的物理作用和去除COD(19.4%一50.4早城)及挥发酸(18.1;、一42.9乡。)的生化作用l’〕。1984年,河北轻化工学院采用醛化维尼纶细丝为滤层的复合反应器处理甲醇废水,并在相同条件下与UASB反应器进行了对比试验,研究发现:纤维填料过滤层可有效减少污泥流失,加速污泥床污泥颗粒化,可缩短启动时间,对容积负荷、温度、pH值的变化有较好的承受能力`3刁。此后,在“七五”攻关研究中,课题组采卜同类型反应器(有效容积6m3)运行了处理维生素C废水的中试研究,中试成功后,建造了两套容积为15om3的生产装段,运行容积负荷达到6一gk葬OD(/m3·d)。纤维填料的结构和特点本文收稿:1993一1一。8_软性纤维填料从70年代开始作为生物接触氧化池的载体应用于废水好氧生物处理中,近年来在厌氧滤池中也有应用。纤维填料可由合成纤维涤纶、月青纶、维尼纶细丝构成。从纤维丝在废水中的分散状态看,维尼纶和涤纶的分散和漂浮性更好些。在处理维生素C废水的中试及生产装投中,纤维填料采用的是由在一根中心绳上第13卷均匀扎结多个维尼纶纤维束构成,结构如图1所示。填料的分布应考虑使用中有尽可能大的表面积和在废水中能自由漂动,这和纤维束的密度、长度及两组中心绳之间的距离有关。纤维束密度过大,虽然比表面积增加,微生物附着面积加大,但纤维束结球严重;纤维束密度过稀,比表面积下降。如两组中心绳之间的距离过小,纤维束间距过小,或纤维束直径过长,则易发生相邻纤维束之间和纤维束内部的纤维丝缠绕,使纤维漂动性变差。试验及生产装置中采用的填料D为12Omm,d为细丝基本相当,均优于涤纶粗丝填料。维尼纶填料生物膜最大比产甲烷速率为194mlCH;/(gVSS·d),此时反应器污泥床污泥最大比产甲烷速率为70.smlCH4/(gVSS·d)。表1挂膜对照试验结果挂膜量(g/g填料)填料名称—5天10天15天20天25天30天维尼纶细丝0.480.921.501.651.661.65涤纶细丝0.580,921.231,521.631.59涤纶粗丝0.040.050.070.070.070.07(4)价廉耐用,加工方便。纤维填料具有较好的耐腐蚀性,耐酸碱,在一般有机溶剂中不溶解;耐生物降解。填料加工简单,装填每立方米60元左右。6Omm,滤层中两组填料中心绳间距为12Omm,装图1单根填料结构填密度为5.4kg/m3。研究中发现,纤维填料和固体填料相比,其优点在于:(1)孔隙率大,且孔隙可变。在实际中,纤维填料在滤层中所占体积比例仅1%左右,滤层空隙很大,在水流及沼气的搅动下,纤维细丝均布于整个空间,微生物可在整个滤层中较均匀地分布,既增加了废水和微生物的接触机会,又有利于附着气体的逸出,提高了传质效果。(2)比表面积大。试验及生产装置中采用的填料纤维细丝直径为。.07mm,一股纤维束含有6000根细丝,经计算,理论比表面积为1832n,z/m3,远远高于波纹填料(比表面积83~31or,、z/m3)和蜂窝填料(比表面积17。一2IOmZ/mZ)〔4)。(3)挂膜性能好,膜活性高。考虑到为生产装置选取最佳填料,在中试设备启动的同时,对三种常见纤维埂料进行了挂膜对比试验,