移动床生物膜反应器及对造纸废水处理的意义_陈壁波

作者简介:陈壁波先生,华南理工大学在读硕士研究生,主要从事制浆与污染控制方面的研究工作。收稿日期:2004-02-25·废水处理·移动床生物膜反应器及对造纸废水处理的意义陈壁波李友明(华南理工大学造纸与污染控制国家工程研究中心,广州,510640)摘要:介绍了移动床生物膜反应器的性能特点及其在污水处理中的应用,并针对造纸废水的特点,指出了移动床生物膜反应器对造纸废水处理的参考和借鉴意义,探讨了实际运行中存在的问题及其研究方向。关键词:移动床生物膜反应器;污水处理;造纸废水中图分类号:X793文献标识码:A文章编号:0254-508X(2004)08-0047-04随着人们环保意识的不断提高,水污染物排放标准日益严格,开发新型、高效的处理工艺技术或对原有工艺进行改造,提高废水处理工艺的处理能力和处理效果成了迫切需要解决的研究课题。移动床生物膜反应器(MovingBedBiofilmReactor,MBBR)正是在这种形势下首先在挪威开发出来的。1988年,挪威KaldnesMi-jecpteknogi公司和SINTEF研究机构联合开发出KMT移动床生物膜反应器[1-2],这就是最初的移动床生物膜反应器。后来,经过不断研究和改进[3-4],移动床生物膜反应器逐渐地被应用到生活污水和工业废水的实际处理中去。1MBBR的原理和性能特点1.1原理移动床生物膜反应器是一类新型的生物膜反应器,其主要原理是利用污水连续流过反应器填料载体后,在载体上形成生物膜,微生物在生物膜上大量繁殖生长的同时降解污水中的有机污染物,从而起到净化污水的作用。1.2特点移动床生物膜反应器(见图1)作为一种改进的新型复合生物膜反应器[5],是在固定床反应器、流化床反应器和生物滤池的基础上发展起来的。MBBR既克服了固定床反应器需要定期反冲洗,流化床反应器需要使载体流化,淹没式生物滤池堵塞需清洗滤料和更换曝气器的复杂操作的不足,又保留了传统生物膜法抗冲击负荷、污泥产量少、泥龄长的特点[6]。与活性污泥法相比,由于MBBR的泥龄较长,可保持较多的硝化细菌,具有更好的脱氮效果[7]。图1好氧移动床生物膜反应器移动床生物膜反应器要获得较好的处理效果,反应器填料的选择非常重要。填料的好坏直接影响生物挂膜的难易程度、反应器中生物量的多少和处理效果的好坏,因此,填料是反应器的一个重要组成部分。在好氧反应器中,填料在曝气的推动下随水流移动;在厌氧或缺氧反应器中,填料则通过搅拌器的搅动而移动。作为移动床生物膜反应器的填料必须具备较大的比表面积,可达到200～500m2/m3,具有耐腐蚀和耐磨损而且质量较轻、密度与水接近的特点。填料的密度是填料能否在MBBR工艺中应用的关键因素,表1列出了常用纤维填料的密度[8]。目前采用的载体填·47·综述《中国造纸》2004年第23卷第8期料以聚乙烯、聚丙烯塑料为主,密度一般为0.96g/cm3左右。表1几种常用纤维材料的密度g/cm3尼纶涤纶腈纶聚乙烯聚丙烯粘胶纤维维纶1.141.381.170.94～0.980.90～0.911.50～1.521.26～1.302MBBR在污水处理中的应用移动床生物膜反应器处理工艺可靠,操作简单,处理效果较好,具有很强的除磷脱氮能力,能够满足日益严格的排放要求。移动床生物膜反应器自从诞生以来,已经越来越多地被应用到生活污水和工业废水处理中。截止1999年,欧洲已有MBBR型污水厂78个,美国有5个,日本有3个,新西兰有2个[9]。研究表明,在稳态运行条件下,当反应器承受较高的有机物负荷时,仍能表现出良好的有机物去除率[10]。而Fitch等人[11]中试的结果表明,当采用连续流操作方式时,MBBR反应器可成功地用于经初沉后污水的硝化;当采用间歇流操作方式时,MBBR反应器则又可以成功地用于反硝化。目前,在国外MBBR工艺主要被应用到小型污水厂深度处理的设计、已有超负荷运转的活性污泥处理系统的改造、垃圾渗滤液处理和造纸废水处理等[12-15];在国内,MBBR工艺已经被应用到低浓度生活污水和少数工业废水的治理中[16-18]。2.1MBBR在生活污水处理中的应用[19]移动床生物膜反应器被广泛应用到生活污水的脱氮处理中,去除水中营养元素效果明显。污水的脱氮过程分为硝化和反硝化两个阶段。研究证明,硝化速率与温度、易生物降解的有机负荷、DO及NH4-N浓度有关;反硝化速率则主要取决于C/N。Rusten等人[1,20]采用如图2所示的污水处理流程对硝化和反硝化进行中试。实际运行结果表明,当水温为7～18℃,城市污水的溶解性CODCr低于100mg/L和TN浓度为25mg/L时,采用前置反硝化后置硝化工艺,在回流比为2.0和空床水力停留时间约为6h的条件下,因碳源不足仅可达到50%～70%的TN去除率;而采用前置硝化