内循环三相流化床反应器处理味精废水的研究

张晶晶， 冯旭东， 滕 文， 谷 丽， 芮 莉

(北京工商大学 化学与环境工程学院， 北京 100048)

目前，人们越来越认识到氮素，特别是氨态氮，对水体危害的严重性，因此国内外对废水排放中氨态氮的指标控制越来越严格，对氨氮废水处理技术的开发研究也越来越广泛[1].

国内外废水脱氮的方法有很多，主要分为生物处理法和物理处理法，其中生物法是目前工业化水处理的主要方法[3].

内循环三相生物流化床工艺是以传统三相流化床原理为基础开发的一种新型污水处理技术，流化床反应器为气液固三相共存系统. 它兼顾了活性污泥法和生物膜法两者优势，具有比表面积大、传质效果好、微生物活性强、生物量浓度高、抗冲击负荷能力强的优点，因而受到人们重视，广泛应用于工业废水处理，但应用于味精废水的文献鲜有报道.

本研究的主要内容是将内循环三相流化床(inner-loop three-phase biological fluidized bed, ITBFB)应用于模拟味精废水，考察其处理效果及影响因素.

1 材料与方法

1.1 实验装置

本实验流化床反应器为透明有机玻璃制造，由内外两个同轴套筒组成，反应器的上端设置出水口和三相分离器，中间开设取样口，下端设置有进水口和气体分布器(材料为多孔烧结钛板),反应器有效体积为20.85 L；载体为陶瓷粒子，粒径在0.3 mm～0.45 mm，投加量约为占反应器体积的5%；实验废水为人工配置模拟味精废水，分别由葡萄糖和氯化铵提供所需碳源和氮源，并加入微生物生长所需微量元素；接种污泥取自莲花味精厂SBR反应器，污泥浓度约为3 g/L.

实验流程如图1，空气经空气压缩机由底部气体分布器进入内筒；进水由蠕动泵经反应器下端进水口泵入内筒.

图1 实验装置流程示意Fig.1 Schematic diagram of experiment

内循环三相流化床内部如图2，ITBFB分为4个区域：升流区、降流区、分离区、沉淀区. 废水和载体粒子在由曝气头所逸出的空气形成的升流区和降流区的密度差作用下，沿内筒上升(内筒即为升流区). 内筒顶端多余气体经分离区从反应器上端排出. 进入外筒的少部分废水和极少部分载体粒子继续上升，从出水口流出，大部分废水和绝大部分载体粒子在重力和密度差的作用下沿外筒向下运动，直至到达床层底部，这样就完成了一次循环. 出水经二沉池沉淀后出. 如此往复，极大地增强了流化床内部传质效果[4].

图2 内循环三相流化床内部流动示意Fig.2 Internal flowing sketch of three-phase internal circulation bio-fluidized bed

1.2 测定项目及方法

1)化学需氧量(COD)：重铬酸钾法[5]，连华科技COD快速测定仪；

3)硝基氮：采用紫外分光光度法[7]；

4)亚硝基氮：采用国标法N-(1-萘基)-乙二胺光度法(A)测定[8]；

5)pH：玻璃电极法，pH型号为METTLER-DELTA320.

2 结果与讨论

2.1 挂膜驯化

目前，生物膜反应器挂膜方法应用比较广泛的是密闭循环法. 即把预先培养好的活性污泥与污水混合后，泵入反应器中，出水流入循环池，经过2～3 d密闭循环，以小水量直接进水并逐渐加大进水量，直至挂好膜. 密闭循环法挂膜，需要设置循环池和循环泵，且需要数量较多的接种污泥，操作不方便[9].

表1 流化床反应器载体挂膜驯化水质情况Tab.1 Water quality of tamed carrier

图3 生物膜附着载体图片Fig.3 Biofilm wrapping the carrier

2.2 HRT与进出水浓度关系

水力停留时间直接影响污染物的去除率. 水力停留时间长，污染物去除率高，但容积负荷低，运行成本高，因此选择合适的水力停留时间至关重要[10].

表2 水力停留时间一览Tab.2 Various of HRT

2.3 冲击负荷对去除效果的影响

图4 冲击负荷对氨氮去除率的影响 removal rate at the changing of concentration

3 结 论