_HCR工艺原理及其在工业废水处理方面应用与展望

第25卷第3期Vol.25No.32004青岛建筑工程学院学报JournalofQingdaoInstituteofArchitectureandEngineeringHCR工艺原理及其在工业废水处理方面应用与展望�唐国斌�毕学军(青岛建筑工程学院,青岛266033)摘�要:介绍HCR工艺的原理、特点、及其在不同工业废水处理中的应用,指出HCR工艺是一种具有高效率的、占地面积少的活性污泥工艺,具有广阔的应用前景,应加大对其研究及应用.关键词:HCR工艺,原理,工业废水,应用中图分类号:X501随着全球工业化发展进程的不断加快,工业水污染问题已经成为全世界范围内急待解决的环境污染问题.目前,由于我国社会经济正处于高速发展阶段,而工农业生产尚未完全摆脱粗放型的发展模式,工业水污染已经成为限制我国社会经济快速发展的重要因素,在全国污水排放总量中工业废水量占相当比例.据有关资料表明,2001年全国工业和城镇生活废水排放总量为428.4亿t,其中工业废水排放量200.7亿t,占污水排放总量的46.8%;同时工业废水中COD(化学需氧量)排放量占COD排放总量的43.2%[1].而工业废水的特点在于污染物质浓度高,废水的可生化性较差,有毒有害物质含量高.从目前工业废水处理技术方面,传统的生物处理方法(厌氧处理/好氧处理)存在着处理效率低、占地面积大、处理成本高等问题.因此,目前急需一批具有处理效率高、基建投资与运行成本低、占地面积小的工业废水处理技术,而HCR(HighPerformanceCompactReactor)高效生物反应器就是一种具有上述特点的工业废水处理新技术[2].该技术是目前大家广为接受的一种高效率的好氧生物处理技术,已在德国、瑞典、加拿大、意大利、法国、韩国等国家建成了数十个采用HCR工艺的污水处理系统,并已投产运行取得了较好的处理效果.图1HCR工艺流程简图1�HCR工艺的原理HCR高效生物反应器是由德国克劳斯塔尔(Clausthal)工业大学物相传递研究所于20世纪80年代研究发明的一种高效生物反应器[3],其工艺原理在于提高反应器的充氧能力和污泥活性来满足短时间内生物快速降解有机污染物的要求,从而实现提高生化反应效率,达到高效率的处理目的.该工艺的问世是好氧生物处理技术的一个飞跃,它融合了当今的高速射流曝气、物相强化传递、紊流剪切等技术,具有深井曝气和污泥流化床的特点.因此,其氧的传递效率明显提高,反应器的容积负荷增大,水力停留时间大大缩短.�收稿日期:2003-04-23HCR工艺是在传统活性污泥法技术基础上发展起来的具有高效特点的污水处理新技术,其设备结构主要由集成反应器、循环泵、两相喷头、沉淀池、以及相应的配套管路系统等部件构成,如图1所示集成反应器为圆柱形容器,其外筒两端被封闭,连接着各种管道,内筒两端开口.进水与反应塔内的液体以1�10~1�20的比例混合后经过循环泵提升,所形成的高压水流通过安装在反应器上部中央的两相喷头向下喷射,由于负压作用吸入大量空气,使得在喷头出口处形成空气与液体高度混合的紊流剪切区,吸入的气体被分散成细小的气泡,高速喷射的气液混合体向下进入导流反应器,并在反应器内始终保持高度气液混合状态,在反应器内,部分塔内的外筒废水、回流污泥和空气相互接触形成了内循环.由于在反应导流筒内产生的高湍流区,使废水、污泥(微生物菌团)、空气充分接触混合,提高了基质的传递效率,强化了以微生物异化作用为主的反应条件,有机污染物在微生物的代谢作用下被氧化生成CO2、H2O,并产生能量.混合液在反应器内形成两大循环:一是上述的内循环,即在导流反应器内的循环;二是外循环,即部分塔顶溢流液体与二沉池回流污泥及待处理的废水通过循环泵经过两相喷头进入反应器的循环.在反应器底部还可以设置补充曝气系统,通过压缩空气曝气气提作用辅助混合液循环,由此可以节省近40%的循环泵动力消耗,同时可以补充生化反应所必需的氧量.2�HCR工艺的特点由HCR工艺原理可知,HCR工艺具有如下特点.(1)氧传递效率高,反应系统容积负荷高�HCR工艺的曝气方式主要采用射流扩散式(或并辅助鼓风曝气),通过内循环混合强化了氧气的传递效率,使得其具有深井曝气的特点.高速喷射形成紊流水力剪切,使气泡高度分散化并均匀混合.因为气泡尺寸小,气、液两相接触面积越大,氧的转移效率得到相应的提高;紊流区的高度湍流使得接触更加充分,也会相应的提高氧的转移效率;另外,由于内循环作用,导致气、液之间接触时间相应延长,这也有助于氧的传递.据试验测定,系统内氧的传递效率可高达50%,溶解氧含量可保持在5mg/l以上[4].如此高的氧转移效率及溶解氧,使的HCR工艺比其他的活性污泥法具有较大的优势.据相关资料表明,HCR工艺的容积负荷可高达50~70kgCOD/m3,是