移动床生物膜反应器处理石化废水填料填充率的确定

32精细石油化工进展第11卷第7期ADVANCESIN兀NEPETROCHEMICALS移动床生物膜反应器处理石化废水填料填充率的确定曹春艳赵永华范桓(1．渤海大学化学化工学院，锦州121000；2．辽宁工业大学材料与化学工程学院，锦州121001；3．中国石油管道学院管道运输系，廊坊065000)摘要考察了移动床生物膜反应器(MBBR)处理石化废水时在相同水力停留时间下，不同填充率对污染物去除率和氧传递速率的影响。结果表明，填料填充率为30％时，污染物COD和氨氮去除率达最大值，其中COD去除率达90．98％；氧总传递系数12．66，是无填料时的1．48倍；温度20℃时氧传递系数达1O．98，是无填料时的1．4_4倍。因而在MBBR处理石化废水时，适宜的填料填充率为30％。关键词移动床生物膜反应器石化废水处理填料填充率移动床生物膜反应器(MovingBedBiofilmReactor，简称MBBR)以特殊结构的悬浮粒子作为生物载体，以空气曝气为动力，使填料处于悬浮、流化状态。污水连续经过装有移动填料的反应器时，在填料上形成生物膜，生物膜上微生物大量生长繁殖，从而起到净化污水的作用。以悬浮填料作为生物载体，极大提高了反应器中活性污泥浓度，且填料安装简单，并彻底解决填料堵塞问题，大大提高处理效果，同时省去了二沉池。填料填充率关系到微生物量，填料越多，挂膜越多，当废水水质一定时，填料过多还会造成浪费，填料填充率的大小与污染物去除率、传氧效率以及流化状态等多种因素密切相关¨】。笔者从污染物去除率和氧的传递效率两个因素考察，确定填料填充率。1实验部分1．1主要分析方法实验中所采用的分析方法均为标准方法】，即化学需氧量COD用COD。法；氨氮(NH一N)用纳氏试剂比色法。1．2主要实验仪器VIS一7220分光光度计，大连分析仪器厂；JPB一607型便携式溶解氧分析仪，上海雷磁仪器厂。1．3挂膜方法实验采用内径10cm、有效容积为5．7L的有机玻璃柱进行挂膜，所用填料为~P50rain×50innl圆柱型聚乙烯填料，比表面积500m／kg。挂膜期间填料投加率(体积分数)为50％，总表面积为1．425m。挂膜启动时用食堂生活污水对微生物进行培养，并定期换水以增加微生物营养。两个月后采用炼油厂水处理车间废水对微生物进行驯化，并测定进出水指标(NH，一N和COD)。运行半个月后，COD。去除率稳定在84％左右，趋于平衡，基本完成了挂膜。2结果与讨论2．1填料填充率对污染物去除率的影响保持进水COD浓度为385．60mg／L，NH3一N浓度为19．70mg／L，水力停留时间为8h，改变填料填充率，考察填料填充率对污染物去除率的影响，结果见图1。碍口0UO10203040填料填充率．％1oo80瓣60Z40Z20图1填料填充率对污染物去除率的影响收稿日期：2010—04—28。作者简介：曹春艳，硕士，讲师。2010年7月曹春艳等．移动床生物膜反应器处理石化废水填料填充率的确定33由图1可以看出，当填料填充率小于30％时，污染物COD和NH。一N去除率都随着填料填充率的增加而迅速增加。这是因为随着填料的增加，可供微生物附着生长的表面积也增加，导致反应器内生物量增加，所以处理效果变好。当填料填充率达30％时，COD去除率达90．98％最大值。当填料填充率大于30％时，COD和NH一N的去除率随着填料填充率的增加变化并不显著。这是由于填料填充率大于3O％时，虽然反应器内的生物量仍有所增加，但填料流化状态变差，因此对COD及NH，一N的去除效果并不明显。从对污染物去除率效果考察，填料填充率选择30％较合适。2．2填料填充率对氧传递速率的影响通过考察悬浮填料浮动床充氧能力，可测定填料填充率对氧传递速率的影响。用自来水进行悬浮填料浮动床充氧能力实验，先用Na：SO，进行脱氧，使溶解氧降至零，然后再曝气，直到溶解氧升高到接近饱和水平。假定这个过程中液体完全混合，符合一级动力学反应，则可由以下公式分别导出与实验有关参数：dc／dt=(C。一C)积分得：ln(c。一C)=一Kh(T)Xt+常数(20℃)=(T)×1．024’dc／dt(20℃)=(20℃)×C。(2OoC)0c=Kh(20℃)×C。(2O℃)XVE。=0c／(0．3G。)X100％式中，dc／dt为氧转移速率[kg／(m·h)]；为氧总传递系数(1／h)；Kh(T)为测定温度T时的氧总传递系数(1／h)；C。为试验条件下自来水的溶解氧饱和浓度(mg／L)；C为相应于某一时刻t的溶解氧浓度(ms／L)；0为生化反应器的充氧能力(kg／h)；V为曝气池有效容积(131)；E。为氧的利用率(％)；G。为供气量(m／h)。通过测定供气量(G。)和相应于某时刻t的溶解氧后，绘制In(C。一C)与时间的关系曲线