好氧生物流化池的作用
来源:新能源网
时间:2024-08-17 12:40:46
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好氧生物流化池的作用【专家解说】:HCR工艺的主要特点 HCR工艺(High Performance Compact Reactor)是德国克劳斯塔尔(Clausthal)工科大学
【专家解说】:HCR工艺的主要特点
HCR工艺(High Performance Compact Reactor)是德国克劳斯塔尔(Clausthal)工科大学物相传递研究所于80年代发明的。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,并具有深井曝气和流化污泥床的特点。因此,其空气氧的转化率高,反应器的容积负荷大,水力停留时间短,是当前为西方国家所广泛接受的一种高效好氧生物处理方法。至今,已经在德国、瑞典、加拿大、意大利、法国、韩国等国家建成了数十个HCR系统,并已投产运行,污水处理效果普遍良好。
HCR系统主要包括:集成反应器、两相喷头、沉淀池以及配套的管路和水泵等(见图1)。集成反应器为圆形容器,其外筒两端被封闭,连接着各种管道;内筒两端开口,两相喷头安装在反应器上部的正中央。循环水泵提升高压水流经喷头射入反应器,由于负压作用同时吸入大量空气。水流和气流的共同作用又使喷头下方形成高速紊流剪切区,把吸入的气体分散成细小的气泡。富含溶解氧的混合污水经导流筒达到反应器底部后,又向上返流形成环流,再经剪切向下射流,如此循环往复运行。于是,污水被反复充氧,气泡和微生物菌团被不断剪切细化,并形成致密细小的絮凝体。
该工艺的工作原理可知,HCR的主要特点是:
(1)系统占地少,基建费用低。HCR系统占地一般很少,其原因主要有三:一是系统设计紧凑,结构合理,减少了占地;二是反应器高径比大(为7∶1),部分被埋在地下,有效地利用了垂向空间,减少了平面上的占地;三是所需水力停留时间很短,容积负荷和污泥负荷都很高,减少了反应器的体积。
合理集成设计、少占地是减少基建投资的主要因素,反应器和沉淀池的容积小,又节省土建投资或设备制造费用。根据工程预算结果对比表明,采用HCR工艺处理同样数量的污水,其基建费用比活性污泥法工艺要减少30%以上。
(2)空气氧转化利用率高,容积负荷和污泥负荷高。HCR工艺的曝气方式采用射流扩散式,并通过垂向循环混合,使溶解氧达到最大值,这一过程实际上吸取了深井曝气依靠压头溶氧的优点。高速喷射形成紊流水力剪切,使气泡高度细化并均匀分散,决定了该方法对空气氧的转化利用率高。据试验测定,其空气氧的转化利用率可高达50%,溶解氧含量易保持在5mg/L以上。
足够的溶解氧是保证好氧生物处理系统高负荷运行的条件,这也是HCR工艺的优势所在。一般情况下,HCR系统的污泥浓度在10g/L左右,最高可超过20g/L。反应器中生物量之大,决定了其负荷值必然高。试验和已有工程的运行结果显示,HCR的容积负荷最大可达70kgBOD5/(m3·d),小试可达100 kg BOD5/(m3·d);其污泥负荷值可以超过6 kg BOD5/(kgSS·d)。
(3)固液分离效果好,剩余污泥量较少。HCR工艺混合污水中的微生物菌团颗粒小,其沉降性能好,这是其显著特点之一,污泥在沉淀池中的停留时间一般只需要40min左右。该工艺每降解1kg BOD所产生的剩余污泥量,比其他好氧方法平均减少40%左右,从而大大减少了污泥处理量。剩余污泥量较少的原因主要有两个:其一,强烈曝气使微生物代谢速度快,由此引起的生化反应可能加大内源消耗,剩余污泥量相对少;其二,由于反应器中混合污水被高速循环液流剪切,微生物的团粒被不断分割细化,团粒内部的气孔减少,使其密度相对增加,总的体积减少。
(4)抗冲击负荷的能力强。HCR为完全混合型运行方式,原水先与回流污水合流,然后再进入反应器,并立即被快速循环混合。高浓度COD或有毒废水冲击系统时,它们在进入反应器之前实际上已经被稀释,进入反应器后又被迅速均匀混合,使冲击液流的浓度大大降低,从而有效地提高了HCR系统抗冲击负荷的能力。此外,强烈曝气使微生物的新陈代谢加快后,也可能减少冲击所造成的部分影响。
工程实践表明,HCR工艺对甲醛废水、含酚废水、糖醛废水、树脂酸废水都能进行有效处理;如已有工程实例的进水COD浓度达到了20000mg/L;该工艺还有望提高污水脱氮的效果。
(5)系统操作简便灵活,处理效果有保障。HCR系统的反应器循环水量、补充曝气量、污泥回流量等都可以根据需要进行调节,便于选择最佳的组合效果。正因为如此,采用HCR工艺容易保证较高的COD去除率。图2显示了HCR反应器容积负荷与COD去除率的变化关系。可以看出,尽管其容积负荷变化较大,COD去除率均达到80%左右。
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