组合型填料与焦炭填料塔中餐厅污水氧传递研究

第07卷第4期2001年8目水处理技术TECHNOIOGYOFWATERTREATMENTVo【27No．4Aug，2001组合型填料与焦炭填料塔中餐厅污水氧传递研究邹华生，陈焕饮(华南理工大学化工学院．广东广州510640)摘要：本文分别以焦炭和自行开发的新型组合填料为塔内构件，对清水和餐厅污水中的氧传递特征进行了分析和实验研究，纯氧和空气供氧实验结果证实氧传递过程为液膜控制；通过实验测定了清水和餐厅污水在组合型填料和焦碳填料塔中曝气过程溶解氧的变化规律，从实验结果回归得到了上述填料塔内清水与餐厅污水氧转移系数计算关联式，计算值与实测值吻合较好；最后，对相同操作条件下焦炭与组台型填料在清水与餐厅污水中的氧转移系数进行了比较。关键词：组合型填料塔；焦炭填料；餐厅污水；氧传逆中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1000—3770(2001)04—0210—04污水好氧生物处理效率高．处理过程中不产生异昧，处理后的水质较清洁卫生，处理工艺比较灵活，因此，被广泛采用生物接触氧化法是好氧生物处理的重要方法之一．生物接触氧化反应器生物填料塔除上述优点外．还具有对负荷变化适应性强．不会发生污泥膨胀，运行时不需要污泥回流，管理、操作方便，占地面积少，因此受到人们日益普遍地重视。生物填料塔在应用过程中．如何保证设备中具有良好的氧传递特性和较高的氧传递效率．一直是污水处理中的重要研究课题之一。生物填料塔的氧传递特性好坏与操作条件、污水特征、水质条件及填料的构造和特性等有关。为此，本文用一种自行开发的组合型填料及焦炭填料塔对餐厅污水和清水中的氧传递特征进行了实验研究。l实验装置与方法图1为实验装置流程图，填料塔径为120mm，总高度2600mm，其中塔底是高度为300mm的不锈钢裙座，用于安装布水布气装置．塔主体是2000mm高的透明有机玻璃筒并装满了组台型填料和焦炭，塔上部是高300mm的空有机玻璃筒．用于气液分离，沿塔高设置了三个灌度检测口水或经隔油隔渣的餐厅污水从贮水池用泵经流量计计量送入塔底的液体分布器，然后流经塔体；加压后的空气或来自氧气瓶的氧气经转子流量计计量后，送入塔底的气体分布管并以鼓泡的形式和水一起并流往上运动。鼓入的空气以大小不同的气泡形式分布于水中并发生氧转移，水中的溶解氧的变化用英国Mettler公司MOl28型溶氧仪和温克勒(Wenkele)化学法测定。圈l实验装置与流程填料是生物填料塔的核心构件m，它不仅为微生物提供了良好的生长、繁殖的场所，同时提供了巨收稿日期；2000-0511作者简介；邹华生(1957)，男华南理工大学化工学院副教授在职博士主要从事化工技术致环境工程拉术研究维普资讯http://www.cqvip.com邹华生等，组合型填料与焦炭填料塔中餐厅污水氧传递研究211大的气液两相接触面积并增大了塔内气液两相的湍动，有利于氧的转移本文采用的填料由立体填料与16片纤维瓣构成的组合型填料，如图2所示。焦炭表面粗糙，有较多的细密空隙，表面积大，因此有利于微生物挂膜，微生物在焦炭表面可形成近似海绵状空间结构的生物膜而具有较高的活性焦炭是经过高温冶炼的固体，其中所含低沸点物质已被除去，空隙率高．表面能大．因此具有一定的吸附脱色能力，本文所用焦炭块粒平均等比表面当量直径约50cm。在这两种填料构成的填料塔中对餐厅污水和清水进行了氧转移实验研究，以期得到一种高效、低廉的环保型填料及其氧转移特征数据，为今后推广应用提供依据。图2填料外形结构2在液相中氧转移特性图3在生精填料塔中氧转移过程模型气态氧一般不能直接被微生物吸收．而需要经过由气相向液相转移，成为溶解态氧后才能被微生物所利用，其转移过程如图3所示：气泡界面分别存在气膜和液膜，气泡中的氧以分子扩散穿过气膜到达界面．然后又以分子扩散穿过液膜进人液相主体被溶解，溶解氧通过对流转移到达填料表面生物膜上的水膜，并以分子扩散穿过水膜进入生物膜。气相氧向液相转移的速率可用下式表示：dc／dt—K￡日(f一f)(1)1nCr__s-Co—K日·(2)用溶氧仪记录塔内某截面餐厅污水和水在曝气过程中，溶氧浓度随时问的变化，然后用(2)式计算液相体积总转移系数Kn。其大小主要与水质特征、水质条件、生物填料塔的填料特性和操作条件等因素有关。根据双膜理论，气液界面两侧的气膜与液膜是气体向液相转移的主要障碍，两膜厚度愈薄，阻力愈小，K愈大；反之，Kn愈小。对于易溶气体，液膜阻力远小于气膜阻力，气体转移过程的主要障碍在气膜；而难溶气体溶解时，液膜阻力远大于气膜阻力，转移的主要障碍在液膜，液相体积总转移系数KLa近似等于液膜体积转移系数Kn。氧是难溶气体，所以氧转移过程主要受液膜阻力控制，这一点可以从空气和纯氧曝气的实验结果看到。=凸鼬廿艰气时问iI1)图4纯氧和空气曝气时水中溶氧与时问