移动床生物膜反应器中两种填料氧传质性能的比较_李文英

＊第41卷第5期2010年9月太原理工大学学报JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.41No.5Sep.2010文章编号:1007-9432(2010)05-0487-05移动床生物膜反应器中两种填料氧传质性能的比较李文英,花吉锋,荆洁颖,李静(太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,太原030024)摘要:在移动床生物膜反应器中,填料是废水处理工艺的核心,也是加强传质的基本手段。笔者选用MutagBiochipTM填料1,WD-F10-4型BioMTM聚乙烯填料2对比研究两种填料的氧传质性能。在相同操作工艺条件下,5%填料1和30%填料2的填充率可保证二者总比表面积相同,COD去除率相当;对比分析移动床生物膜反应器中两种填料在有无附着生物膜体系的氧传质性能受进水COD浓度变化的影响,结果显示,填料1体系的氧传质性能稳定并优于填料2体系。关键词:移动床生物膜反应器;填料;氧传质系数;COD;生物膜中图分类号:X784文献标识码:A移动床生物膜反应器(MBBR)作为悬浮生长的活性污泥法和附着生长的生物膜法相结合的一种工艺,占地少,在相同的负荷条件下它只需要普通氧化池20%的容积,解决了A/O工艺占地大及投资费用高的问题;且其耐冲击负荷,对水质水量变化的适应性强[1]。在移动床生物膜反应器处理焦化废水的过程中,氧气是好氧微生物赖以生存的基础[2,3],特别是微生物载体。填料的性质直接影响氧气的传递及性能[4-6],研究反应器内氧气的传递性能,实现合理的供氧及保证微生物对氧气的最大吸收,对移动床生物膜反应器的废水处理工艺改进有重要意义。氧传递效率的好坏主要取决于生物填料的性能,是影响废水好氧阶段处理效果的重要因素。在曝气的作用下,填料在反应器内流化,填料对气泡具有切割作用,大气泡被切割成无数的小气泡或微小气泡,这都加大了气液的接触面积,从而提高了体积传质系数,对氧的传递起着促进作用;但填料投放量过大,填料在水中流化效果变差,紊动程度也降低,使得氧的传递速率下降,氧利用率降低,加上填料本身对水中溶解氧有一定的吸附作用,这会造成水中溶解氧值减少。随着填料量的增多,吸附作用将占优势[7]。为获得合适的填料,笔者在前期研究和文献报道的基础上,在MBBR中采用序批式反应操作方式对比分析了国内外两种填料的氧传递方式并测定了其氧传递参数。1实验部分1.1实验装置MBBR处理焦化废水的装置如图1所示[8]。反应容器有效体积为800mL。出水时设置筛网以图1MBBR处理焦化废水过程示意Fig.1SchematicdiagramofprocessinvolvedinthetreatmentcokingwastewaterbyMBBR防填料流失。曝气器位于反应器底部以保证MB-BR内全部填料处于流化状态。＊收稿日期:2010-06-21基金项目:国家基础研究发展计划(973计划)资助项目(2005CB22107);国家自然科学基金资助项目(U0970134);2009年山西省研究生立项优秀创新资助项目(20093043)作者简介:李文英(1968-),女,山西大同人,教授,博导,主要从事煤化工和煤清洁利用方面研究,(E-mail)ying@tyut.edu.cnDOI:10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2010.05.0221.2实验材料废水取自太原煤气化公司第二焦化厂原水车间,使用前未经任何处理。实验中使用不同比例稀释之后的废水,COD质量浓度为200～1500mg/L。选用两种不同的生物填料对比研究MBBR中的氧传质性能。填料1选用德国MutagBio-chipTM,填料2选用由大连宇都环境工程技术有限公司生产的WD-F10-4型BioMTM聚乙烯填料,外观形貌如图2所示。填料2因中间十字格板可增加扰动。表1为两种填料的特征指标。将使用填料1,2的移动床生物膜反应系统分别记为MBBR1,MBBR2。图2实验所用填料Fig.2Carriersusedintheexperiment表1实验用填料特征指标Table1Specificationsoftwocarriersusedintheexperiment特征指标填料1填料2型号MutagBiochipTMWD-F10-4型BioMTM材质聚乙烯+聚丙烯+添加剂改性聚乙烯形状圆片状圆柱+十字格板状比表面积/(m2·m-3)3000900直径/mm19～219～10厚度/mm0.9～1.00.12～0.34密度/(g·cm-3)0.5～0.60.96～0.981.3COD去除率计算和溶解氧的测定实验中COD通过HH-6型化学耗氧量测定仪(江苏江分电分析仪器有限公司)测定。CO