水污染治理应用多导流筒气升式环流生物反应器处理化肥工业含氨废水3毛国柱1,2闻建平2贾晓强2潘磊2王长林2郭怀成1(1.北京大学环境学院,北京100871;2.天津大学化工学院生物化工系,天津300072)摘要在天津××化工厂建立了一套反应器有效体积为80m3的低高径比、多导流筒气升式环流生物反应器处理化肥工业含氨废水的装置。针对影响生物硝化效果的影响因素:气液比、水力停留时间进行了考察,得到了操作的优化条件:气液比为50∶1,水力停留时间为5h。在此条件下,该装置对废水中的CODCr和NH+42N的去除率分别在75%和98%以上,出水中CODCr<50mgΠL,NH+42N<10mgΠL。关键词氨氮生物处理多导流筒气升式环流反应器低高径比3国家自然科学基金(No.90206001),中国石化科技开发基金(No.301014)资助1概述化肥工业在生产中排放出大量含高浓度氨氮和CODCr的废水,此废水用生物法处理是一种较经济的手段。为了达到理想的处理效果,需要控制一些反应条件:高生物量、充足的氧气、适当的碱度和碳酸根浓度[1]。为了满足以上条件,开发了新型反应器和生物技术对含氨废水进行处理[225]。环流反应器因具有良好的混合特性、相间接触良好、氧传递速率高、操作弹性大、反应时间短等特点,适于处理废水。对气升式环流反应器设计的一个重要参数是高径比(s)。通常,气升式环流反应器的高径比均>5,Blenke[6]1965年就开始了这方面的工作,他以最佳高径比为目标,对单相喷射环流反应器的不同几何尺寸进行实验,求得这类环流反应器的最佳高径比s=715,Bello[7]等人在高径比s>10的气升式环流反应器中对气含率和氧传质系数进行了研究,Sajc[8]等人研究了高径比s=10的气升式环流反应器中传质特性,闻建平[9]等人应用高径比s=12的气升式环流反应器对含氨废水的处理进行了研究,并得到了优化工艺条件,如温度为30～35℃,pH控制在7～8。但是以上研究采用的都是实验室规模的气升式环流反应器。对于工业应用,反应器高径比大,则反应器绝对高度大,其工程建设费用和运转的动力消耗大,加大了废水处理的成本,这必然影响气升式环流反应器在工业废水处理中的应用,而低高径比气升式环流反应器的工业应用尚未见报道。本项目开发了工业规模的低高径比多导流筒气升式环流反应器,对其处理化肥工业含氨废水的操作参数进行了优化,并考察了反应器的连续运行效果。2材料与方法211气升式环流生物反应器(ALR)气升式环流生物反应器处理化肥含氨废水的流程见图1。反应器的主体部分直径为216m,高10m。内部有7个高916m,直径为0168m的导流筒,每个导流筒的正下方有1个直径为514mm的喷嘴。反应器上部为直径411m、高2105m的气液分离区。储存在废水储池中的化肥工业含氨废水通过污水泵输入反应器的底部,反应器内的温度由控温系统控制,pH由pH控制系统调节。空气由气泵提供,通过喷嘴进入反应器。1—pH控制系统;2—废水储池;3—污水泵;4—温控系统;5—气升式环流反应器;6—喷嘴;7—折流沉降器;8—导流筒。图1气升式环流生物反应器处理化肥工业含氨废水装置流程图212废水成分本项目使用的废水是天津××化工厂的生产废水,其主要成分见表1,主要成分浓度范围是根据该厂近1a内的水质监测数据得到的。废水的成分测定7环境工程2006年4月第24卷第2期根据《水和废水监测分析方法(第三版)》进行。表1废水中主要成分含量mgΠLNH+42NCODCrBOD5pH总碱度CN-SS56～652111～2933515～5013812～815783～8617155～717831～8513213反应器的启动在启动过程中,首先在反应器中投加城市污水处理厂的活性污泥,稀释后的废水由污水泵输送到反应器中,在保持通气的情况下进行间歇反应。pH控制在8～815,温度保持在30～35℃。每24h停车1次,泵入新的废水后,继续进行间歇反应,废水浓度逐天提高。10d后开始连续泵入生产废水,在30d中废水流量从313m3Πh提高到13m3Πh,投加固定化生物膜载体。214载体载体粒径范围为2～215mm。3结果与讨论311气液比对NH+42N和CODCr的去除效果影响提高气液比可以增加反应器内的溶解氧浓度,而氧在硝化反应中作为电子受体,有机化合物的氧化同样需要氧的参与,因此提高气液比有利于NH+42N和CODCr的去除,但气液比增大也会加剧反应器中的流体湍动,使流体剪切力增大,容易使载体上固定化的生物...
