生物流化床專題知識

生物流化床第1頁課題簡介生物流化床的種類、參數(shù)及基本原理生物流化床性能分析與設(shè)計計算生物流化床的優(yōu)缺點及設(shè)計注意點第2頁背景介紹污水處理生物法好氧法厭氧法化學(xué)法物理法生物流化床生物流化床提升處理效率原因：1：擴(kuò)大了微生物棲息繁殖表面積，提升了供氧能力，使單位容積內(nèi)生物量深入提升。2：強(qiáng)化生物膜與污水之間接觸，加緊二者之間相對運(yùn)動，提升傳質(zhì)效率。第3頁生物流化床分類按循環(huán)方式可分為內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)流化床;按床內(nèi)物相可分為二相及三相流化床；按生物膜特征等可分為好氧、厭氧生物流化床。生物流化床好氧型厭氧性氧源空氣：可在床外與廢水混合，也可之際向床內(nèi)供氣。純氧：在床外與廢水混合在進(jìn)入流化床。（需回流，二相）回流（二相）經(jīng)過加大供氣量使載體流化（三相）可視為特殊氣體進(jìn)口速度為零三相流化床好氧生物流化床適用范圍：適合用于各種可生化降解有機(jī)廢水處理，主要用于去除中、低濃度有機(jī)碳化合物，以及好氧硝化去除NH3－N，對各類生活污水及工業(yè)廢水都有良好處理效果。厭氧生物流化適用范圍：厭氧生物流化床法不但在降解高濃度有機(jī)物方面顯出獨特優(yōu)點，而且含有良好脫氮效果。第4頁二相生物流化床二相生物流化床又稱液動流化床，窗體內(nèi)微生物濃度很高，耗氧速率也很快。以純氧為氧源時，水中溶解氧可達(dá)30~40mg／L。以壓縮空氣為氧源時，水中溶解氧普通低于9mg／L。當(dāng)一次充氧不能提供足夠溶解氧時?？刹扇√幚硭亓餮h(huán)。回流比r依據(jù)氧平衡量計算來確定。分別為進(jìn)水和出水BOD5濃度，mg／L。分別為進(jìn)水和出水溶解氧濃度，mg／L。去除每kgBOD5所需要氧量（kgO2／kgBOD5）。污水水量，m3

／d。以空氣為氧源，往往需要采取較大回流比，動力消耗較大，回流比r值確定后還應(yīng)觀察在此流速條件下生物載體是否流化。第5頁三相生物流化床三相生物流化床是氣、液、固三相直接在流化床內(nèi)進(jìn)行生化反應(yīng)，不另設(shè)充氧設(shè)備和脫膜設(shè)備，載體表面的生物膜依靠氣體的攪動作用，使顆粒之間劇烈摩擦而脫落。三相流化床又稱氣動流化床。三相生物流化床的設(shè)計應(yīng)該注意防止氣泡在床內(nèi)合并成大氣泡影響充氧效率。充氧方式有減壓釋放空氣充氧和射流曝氣充氧等形式。由于可能有少量載體被帶出床體，因此通常有載體回流。第6頁生物流化床工作原理與流程生物流化床中載體有較大表面積，使生物流化床反應(yīng)器中以MLSS計算生物量高于其它生物處理技術(shù)。另外，流化床中載體密集，且處于連續(xù)流動狀態(tài)，可隨時與污水相互充分接觸，與其它載體顆粒相互碰撞摩擦還能有效預(yù)防堵塞現(xiàn)象，其傳質(zhì)效果得到大幅度提升。第7頁流化態(tài)原理流化態(tài)原理：在圓柱形流化床底部，裝置一塊多孔液體分布板，分布板上堆放著被微生物覆蓋惰性顆粒載體，液體從床底進(jìn)水管進(jìn)入，經(jīng)過分布板均勻向上流動，經(jīng)過固體床層由頂部出口管流出。流化床上裝有壓差計。當(dāng)液體流過床層時，伴隨流體流速不一樣床層會出現(xiàn)固定床階段、流化床階段、和傳送階段。第8頁第9頁生物流化床結(jié)構(gòu)生物流化床由床體、載體、布水裝置、充氧裝置和脫膜裝置等組成。1）床體：平面呈圓形，多由鋼板焊制，也有鋼筋混凝土澆灌。2）載體：載體為生物流化床關(guān)鍵，有活性炭、共聚材料等。3）布水裝置：布水裝置主要功效是確保布水均勻，流速不均可造成載體沉積不形成流化。同時又是填料承托層，停水時，確保載體不流失，并易于再次開啟。

4)脫膜裝置：能夠及時脫除老化生物膜，使生物膜保持一定活性。（通慣用于二相生物流化床，三相生物流化床普通不需要。第10頁生物流化床慣用載體及參數(shù)載體粒徑（mm）相對密度載體高度（m）膨脹率（%）空床時水上升速度（m／h）優(yōu)缺點聚苯乙烯球0.5~0.31.0050.7501002.956.90吸附性強(qiáng)掛膜輕易易碎活性炭Φ（0.96~2.14）×L（1.34~4.7）1.500.75010084.26160.50比表面積大吸附能力強(qiáng)易飽和焦炭0.25~3.01.380.7501005677強(qiáng)度大價格低易飽和無煙煤0.5~1.21.670.45501005362吸附能力強(qiáng)性質(zhì)穩(wěn)定價格偏高細(xì)石英砂0.25~0.52.500.75010021.6040機(jī)械強(qiáng)度高使用周期長吸附能力弱第11頁生物流化床一些參數(shù)生物流化床填料：普通為粒徑0.2~1.0mm砂、焦炭、活性炭或陶粒。普通將填料層膨脹率為5%上升流速稱為臨界流化速度，將上升流速等于填料顆粒自由沉降速度稱為沖出速度。流化床回流比應(yīng)使流化床中空床上升流速處于臨界流化速度和沖出速度之間。因為采取1mm以下粒徑填料，可有兩大優(yōu)點

1：增大比表面積，可高達(dá)~3000m2／m3這就提升了床內(nèi)單位體積生物量，普通生物量濃度可達(dá)10g／L以上，甚至高達(dá)30g／L2：提升了廢水與生物顆粒接觸更新機(jī)會，還能夠控制生物膜厚度。通常生物流化床有機(jī)物容積負(fù)荷可高達(dá)8kgBOD5

／m3.d

第12頁生物流化床性能分析與設(shè)計計算

評價生物流化床工作性能參數(shù)主要是它有機(jī)物去除率和有機(jī)物容量去除速率。有機(jī)物去除率公式為：流化床容量去除率可表示為：有機(jī)物去除率或殘余濃度率與容量去除率是反應(yīng)器停留時間、單位容積床體所容納生物量與進(jìn)水有機(jī)物濃度函數(shù)。如以L代表填料生物膜厚度、as代表單位容積流化床內(nèi)填料表面積，ρb代表填料上生物量密度，則流化床單位容積床體生物量應(yīng)為ρbLas。可得兩個函數(shù)關(guān)系

第13頁對上述兩式有量綱

量進(jìn)行無量綱轉(zhuǎn)換第14頁由上述轉(zhuǎn)換可得以下兩個相關(guān)函數(shù)形式因為直接求ρe／ρi和Rv解析比較困難。Atkinson采取圖解法求值第15頁該圖反應(yīng)是無量綱進(jìn)水濃度ρi／Ks值為100條件下，g1函數(shù)所反應(yīng)殘余函數(shù)率ρe

／ρi對無量綱停留時間倒數(shù)Q／Vμmax改變關(guān)系。第16頁該圖反應(yīng)是無量綱生物量濃度ρbLas／YKs值為100條件下，g1函數(shù)所反應(yīng)殘余函數(shù)率ρe

／ρi對無量綱停留時間倒數(shù)Q／Vμmax改變關(guān)系。第17頁該圖為無量綱進(jìn)水濃度ρi／Ks為100時，g2函數(shù)所反應(yīng)無量綱去除速率Rv／Ksμmax對無量綱停留時間倒數(shù)Q／Vμmax改變關(guān)系第18頁1.只要ρbLas／YKs﹥0就不會出現(xiàn)沖出現(xiàn)象。2.ρbLas／YKs

增加會引發(fā)殘余濃度率ρe／ρi和Rv／Ksμmax增加。3.ρe／ρi隨ρi／Ks

增加而增加。4當(dāng)ρbLas／YKs

和流量都較大時，Rv／Ksμmax靠近最大值，與流量大小無關(guān)。第19頁ρe／ρi為常值時為一條直線，可由以下關(guān)系式

從該式能夠看出，在ρi／Ks

和ρe／ρi給定條件下，Rv／Ksμmax與Q／Vμmax間呈直線關(guān)系改變。例外能夠看出當(dāng)去除率高于80%時，流化床容量去除速率小于最大值，在指定容量去除速率和生物量已知條件下，要提升去除率，必須延長水力停留時間。第20頁生物流化床優(yōu)缺點生物流化床優(yōu)點：1、有機(jī)物容積負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。2、微生物活性強(qiáng)，處理效率高。3、占地少，投資省。生物流化床缺點：1、設(shè)備磨損比固定床嚴(yán)重，載體顆粒在流動過程中會磨損變小。2、設(shè)計時還存在著生產(chǎn)放大方面問題，如防堵塞、曝氣方法、進(jìn)水配水系統(tǒng)選取和生物顆粒流失等。3、生物流化床能耗比較大，這點能夠結(jié)合太陽能使用。