生物流化床处理有机废水的研究现状

生物流化床处理

网络出版时间：2015-07-03 16:38

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2015年7月轻工科技

LIGHTINDUSTRYSCIENCEANDTECHNOLOGY

生物流化床处理有机废水的研究现状

金娟

（浙江工业大学生物与环境工程学院，浙江

【摘

杭州310032）

要】介绍生物流化床的工作原理、特点及其用于有机废水处理的研究现状，详述单一生物流化床以及组合生物流化床

工艺对有机废水的处理效果，指出生物流化床的研究趋势以及在研究中仍然需要克服的问题。

【关键词】生物流化床；有机废水；流态化【中图分类号】X703【文献识别码】A

【文章编号】2095-3518（2015）07-93-02

1引言

随着人类社会的不断发展与进步，工业化和城市化的速度

无机盐类及泥沙等杂质，生活污水中还含有多种微生物及病原体。孙慧丽[2]等人进行了分别以聚丙烯和沸石填料为生物载体的内循环生物流化床处理生活污水的研究。实验结果表明，在水力停留时间为6h，污泥浓度为7000~8500mg/L，污泥泥龄为10d，溶解氧为2~3.2mg/L时，聚丙烯和沸石填料对COD的去除效果差异不大，均在85%以上。然而对于脱氮效果，由于沸石填料的特殊结构，其脱氮效果要比聚丙烯好。Chowdhury[3]等人以火山石为生物载体，利用液、固循环生物流化床（LSCFB）处理人工配置的市政污水。实验发现当进水有机负荷为5.3kgCOD/m3·d，氮负荷为0.54kgN/m3·d时，出水中溶解性生化需要量（SBOD）≤10mg/L，总氮（TN）＜10mg/L。3.2

焦化废水

焦化废水是一个复合污染体系，它包含多种有机污染物和

不断加快，人类的活动对环境造成了严重的污染，其中水污染尤为突出。有机废水是水污染中最为严重的一类废水之一。目前处理有机废水的方法主要有物理法、化学法、生物法以及多种处理方式的组合工艺。由于生物处理法具有经济有效、无二次污染等特点，在有机废水处理过程中运用极为广泛。有机废水的生物处理法主要包括活性污泥法和生物膜法。其中生物流化床技术是于20世纪70年代逐步发展起来的一项废水处理技术。其原理是将活性污泥法与传统生物膜法相结合，同时引入化工流态化技术而产生的一种新型装置。该技术以其独特的优势成为近年来各学者研究的热点。

2生物流化床介绍

生物流化床是以砂、焦炭、活性炭、陶粒、沸石、磁环、玻璃

无机污染物。已报道的焦化废水中有超过300多种化合物[4]。其中常见的无机污染物有硫氰化物、硫化物、氰化物以及氨氮等，有机污染物以多环芳烃（PAHS）、酚类化合物以及含氮、氧、硫的杂环化合物居多。焦化废水可生化性差，B/C＜0.3，是一种高污染、难降解有机废水。焦化废水水质复杂，单独的生化法很难达到预期效果，因此多级生物工艺的组合工艺成为其生物处理的发展方向。华南理工大学的张伟、韦朝海[5]等人采用生物流化床A/O/O组合工艺来处理焦化废水。实验发现：厌氧段高浓度酚类（萘酚、苯酚和甲基酚）、氯酚类去除率分别为29.3%和31.6%；一级好氧段去除率分别为99%和92.4%；二级好氧段去除率分别为89%和6%。出水中酚类浓度约为0.045mg/L，达到了钢铁行业废水排放标准。四川大学的杨平[6]等人利用A-A-O（厌氧-缺氧-好氧）生物流化床处理焦化废水，实验采用自制的多孔聚合物颗粒（HP）作为生物流化床的载体。通过实验发现，该反应器用于处理焦化废水对COD、氨氮有较好的去除效果。当进水COD浓度在775~2986mg/L范围内时，出水COD平均浓度在200mg/L以下；在进水NH3-N平均浓度为470mg/L的情况下，出水中NH3-N浓度仅为10.33mg/L。3.3

垃圾渗滤液

垃圾渗滤液是固体废弃物（包括生活垃圾以及工业废弃物）在填埋堆放的过程中由于雨水淋洗和微生物分解作用以及长期受地下水和地表水浸泡而产生的一类有机废水。它具有水质构

珠、多孔球以及多孔高分子聚合物等材料作为生物膜载体，其上挂有生物膜，废水自下向上流过床层使载体层呈流动状态，从而在单位时间加大生物膜和废水的接触面积和充分供氧，并利用填料沸腾状态强化废水生物处理过程的构筑物。

生物流化床可以分为多种类型。根据床体物相，可分为两相生物流化床和三相生物流化床。根据反应器是否需氧，可分为厌氧生物流化床、好氧生物流化床以及厌氧-好氧兼性流化床等三种类型。根据循环方式不同，可分为内循环生物流化床和外循环生物流化床。该法具有容积负荷高、抗冲击负荷能力强、微生物活性高、传质效果好、占地面积小等特点，应用生物流化床处理废水日益得到国内外学者的高度重视[1]。

3生物流化床处理有机废水研究现状

目前，国内外许多学者对生物流化床处理有机废水进行了

许多研究。主要包括生活污水、焦化废水、垃圾渗滤液、印染废水、造纸废水、以及食品加工废水等有机废水的处理。3.1

生活污水

生活污水是一种水质相对简单的废水。生活污水的主要成分为纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等有机物质，氮、磷、硫等

【第一作者】金娟（1990-），女，湖北随州人，2012级环境科学与工程专业在读硕士研究生，研究方向：水污染控制。

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生物流化床处理

成复杂、污染物种类繁多等特点，是一种高浓度、高毒难降解有机废水。垃圾渗滤液属于美国EPA和我国政府公布的有限控制污染物黑名单范畴。李平[7]等人对厌氧/好氧生物流化床耦合工艺处理垃圾渗滤液进行了初步研究。探索了C/N（CODcr/NH3-N）比、水力停留时间、进水浓度、冲击负荷对生物处理性能的影响，并考察了厌氧预处理过程对好氧深度处理的影响。实验结果表明，经过厌氧流化床的预处理后，废水的可生化性提高了49.1%。当C/N比控制在7.6左右时，系统出水指标可达到GB16889-1997的一级排放标准。另外当处理系统在短期内受到超过正常负荷约3倍的冲击时，4天左右的时间即可恢复。Imai[8]等人对利用生物活性炭流化床工艺（BACFB）处理垃圾渗滤液做出了研究。当水力停留时间（HRT）从24h增加到96h时，溶解性有机碳去除率也从42%增加到58%。当水力停留时间（HRT）为24h时，反应器对腐殖质的去除率约为70%。3.4

印染废水

随着印染技术的不断改进与提高，各种新型染料和助剂被广泛的运用到印染工艺中。这些新型染料和助剂的使用给废水的处理带来了许多新的问题。新型染料利用率低，染色无机盐使用量大，从而导致废水含盐高、色度大。另外废水的B/C比下降，可生化性降低。印染废水已成为国内外难处理工业废水之一。Haroun等人利用一种以活性炭为载体的厌氧生物流化床来研究其对印染纺织废水中COD、BOD以及色度的去除效果。实验结果表明浓度为0.6g/L葡萄糖的加入使纺织废水的厌氧处理成为可能。对于该厌氧生物流化床反应器来说，外加碳源量的持续增长并不会提高废水中色度的去除率，反应器可达到溶解性COD去除率为98%，BOD5去除率为95%，色度去除率为65%的效果。3.5

造纸废水

造纸废水可以分为备浆废水、制浆废水、中段废水、纸机废水以及废纸制浆废水几类。该类废水具有排放量大、色度高、pH值变化幅度大、COD高以及可生化性低等特点，是一类较难处理的工业有机废水。四川农业大学的张小洪等人进行了水解酸化-好氧生物流化床处理龙须草制浆废水的研究。实验探索了水解酸化阶段和好氧阶段的最佳工艺条件。当厌氧段HRT为8h，CODcr容积负荷为1.5kg/m3·d；好氧段HRT为10h，CODcr容积负荷为0.65kg/m3·d，温度为20~30℃，pH为7.0~7.5时，系统对废水的处理效果最好。在进水CODcr浓度为10000mg/L的情况下，出水SV值、CODcr和SS浓度分别约为4%、1000mg/L和300mg/L。3.6

食品加工废水

由于食品种类繁多，原料来源广泛，食品加工废水水质存在着很大的差异。其具有固体悬浮物多、油脂含量高、有机物含量高、氮磷含量高、可生化性好、水质水量变化大、酸碱程度不一以及无毒性等特点。李丽[12]等人以颗粒活性炭为生物载体，采用厌氧生物流化床（AFB）工艺处理白酒废水。实验探索出该反应器处理白酒废水的最佳条件：温度为30~32℃，pH值为6.8~7.3，污泥接种量为1500mL，活性炭投加量为200mL。在最优条件

[11]

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下反应器对COD的去除率可达到83.8%左右。Manyele[13]等人利用三相流化床处理饮料加工废水。实验发现，在初始pH分别为9.0和11.5时，反应器运行1天后，废水pH均变为9.3，运行6天后，总悬浮颗粒物（TSS）均下降了95%。当废水初始pH值分别为9.0和11.5时，系统COD去除率分别为98%和50%。

4结语

从以上分析可知，生物流化床在有机废水处理中的应用越

来越广泛。生物流化床废水处理技术是一项必不可少的废水处理手段。另外随着社会的不断发展与进步，为了满足不同废水水质的处理需求，单一的生物流化床废水处理技术逐步转变为将各类生物流化床组合起来的复合工艺。相比于单一方法，复合工艺的废水处理效果往往比加和还要好。因此在今后生物流化床的研究中复合生物流化床的研究将是一个趋势。但是生物流化床在实际应用中也存在着设备磨损严重、生产放大较困难以及能耗较高等问题。在后续的科研工作中，需要从克服这些缺点着手，延长生物流化床使用寿命、提高其实际应用性、降低能耗，实现环境效益与经济效益的统一。参考文献

[1]高廷耀,顾国维,周琪.水污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2007.[2]孙慧丽,冯令艳,姜涛,等.聚丙烯与沸石填料内循环生物流化床处理污水的比较[J].中国给水排水,2009,25(19):48-50.

[3]ChowdhuryN,NakhlaG,ZhuJ.Loadmaximizationofaliquid–solidcirculatingfluidizedbedbioreactorfornitrogenremovalfromsyntheticmu nicipalwastewater[J].Chemosphere,2008,71(5):807-815.

[4]杨书铭,黄长盾.纺织印染工业废水治理技术[M].北京:化学工业出版社,2002.

[5]张伟,韦朝海,彭平安,等.A/O/O生物流化床处理焦化废水中酚类组成及降解特性分析[J].环境工程学报,2010,4(2):253-258.

[6]杨平,王彬,石炎福,等.生物流化床A-A-O工艺处理焦化废水中试研究[J].化工学报,2002,53(10):1085-1088.

[7]李平,韦朝海.厌氧/好氧生物流化床耦合处理垃圾渗滤液的新工艺研究[J].高校化学工程学报,2002,16(3):345-350.

[8]ImaiA,OnumaK,InamoriY,etal.Biodegradationandadsorptioninre fractoryleachatetreatmentbythebiologicalactivatedcarbonfluidizedbedprocess[J].WaterResearch,1995,29(2):687-694.

[9]王艳霞,李海芳,隋峰.印染废水中试处理研究[J].工业水处理,2014,34(9):74-76.

[10]HarounM,IdrisA.Treatmentoftextilewastewaterwithananaerobicfluidizedbedreactor[J].Desalination,2009,237(1):357-366.

[11]张小洪,邓仕槐,漆辉.水解酸化-好氧生物流化床工艺处理龙须草制浆废水[J].污染防治技术,2005,18(2):7-10.

[12]李丽,周健,管秀琼,等.厌氧流化床处理白酒废水的启动试验[J].安徽农业科学,2010,38(8):3919-3921.

[13]ManyeleSV,PeayM,HalfaniMR.Treatmentofbeverage-processingwastewaterinathree-phasefluidisedbedbiologicalreactor[J].Internationaljournaloffoodscience&technology,2008,43(6):1058-1065.

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