生物流化床专题知识

生物流化床第1页课题简介生物流化床的种类、参数及基本原理生物流化床性能分析与设计计算生物流化床的优缺点及设计注意点第2页背景介绍污水处理生物法好氧法厌氧法化学法物理法生物流化床生物流化床提升处理效率原因：1：扩大了微生物栖息繁殖表面积，提升了供氧能力，使单位容积内生物量深入提升。2：强化生物膜与污水之间接触，加紧二者之间相对运动，提升传质效率。第3页生物流化床分类按循环方式可分为内循环、外循环流化床;按床内物相可分为二相及三相流化床；按生物膜特征等可分为好氧、厌氧生物流化床。生物流化床好氧型厌氧性氧源空气：可在床外与废水混合，也可之际向床内供气。纯氧：在床外与废水混合在进入流化床。（需回流，二相）回流（二相）经过加大供气量使载体流化（三相）可视为特殊气体进口速度为零三相流化床好氧生物流化床适用范围：适合用于各种可生化降解有机废水处理，主要用于去除中、低浓度有机碳化合物，以及好氧硝化去除NH3－N，对各类生活污水及工业废水都有良好处理效果。厌氧生物流化适用范围：厌氧生物流化床法不但在降解高浓度有机物方面显出独特优点，而且含有良好脱氮效果。第4页二相生物流化床二相生物流化床又称液动流化床，窗体内微生物浓度很高，耗氧速率也很快。以纯氧为氧源时，水中溶解氧可达30~40mg／L。以压缩空气为氧源时，水中溶解氧普通低于9mg／L。当一次充氧不能提供足够溶解氧时。可采取处理水回流循环。回流比r依据氧平衡量计算来确定。分别为进水和出水BOD5浓度，mg／L。分别为进水和出水溶解氧浓度，mg／L。去除每kgBOD5所需要氧量（kgO2／kgBOD5）。污水水量，m3

／d。以空气为氧源，往往需要采取较大回流比，动力消耗较大，回流比r值确定后还应观察在此流速条件下生物载体是否流化。第5页三相生物流化床三相生物流化床是气、液、固三相直接在流化床内进行生化反应，不另设充氧设备和脱膜设备，载体表面的生物膜依靠气体的搅动作用，使颗粒之间剧烈摩擦而脱落。三相流化床又称气动流化床。三相生物流化床的设计应该注意防止气泡在床内合并成大气泡影响充氧效率。充氧方式有减压释放空气充氧和射流曝气充氧等形式。由于可能有少量载体被带出床体，因此通常有载体回流。第6页生物流化床工作原理与流程生物流化床中载体有较大表面积，使生物流化床反应器中以MLSS计算生物量高于其它生物处理技术。另外，流化床中载体密集，且处于连续流动状态，可随时与污水相互充分接触，与其它载体颗粒相互碰撞摩擦还能有效预防堵塞现象，其传质效果得到大幅度提升。第7页流化态原理流化态原理：在圆柱形流化床底部，装置一块多孔液体分布板，分布板上堆放着被微生物覆盖惰性颗粒载体，液体从床底进水管进入，经过分布板均匀向上流动，经过固体床层由顶部出口管流出。流化床上装有压差计。当液体流过床层时，伴随流体流速不一样床层会出现固定床阶段、流化床阶段、和传送阶段。第8页第9页生物流化床结构生物流化床由床体、载体、布水装置、充氧装置和脱膜装置等组成。1）床体：平面呈圆形，多由钢板焊制，也有钢筋混凝土浇灌。2）载体：载体为生物流化床关键，有活性炭、共聚材料等。3）布水装置：布水装置主要功效是确保布水均匀，流速不均可造成载体沉积不形成流化。同时又是填料承托层，停水时，确保载体不流失，并易于再次开启。

4)脱膜装置：能够及时脱除老化生物膜，使生物膜保持一定活性。（通惯用于二相生物流化床，三相生物流化床普通不需要。第10页生物流化床惯用载体及参数载体粒径（mm）相对密度载体高度（m）膨胀率（%）空床时水上升速度（m／h）优缺点聚苯乙烯球0.5~0.31.0050.7501002.956.90吸附性强挂膜轻易易碎活性炭Φ（0.96~2.14）×L（1.34~4.7）1.500.75010084.26160.50比表面积大吸附能力强易饱和焦炭0.25~3.01.380.7501005677强度大价格低易饱和无烟煤0.5~1.21.670.45501005362吸附能力强性质稳定价格偏高细石英砂0.25~0.52.500.75010021.6040机械强度高使用周期长吸附能力弱第11页生物流化床一些参数生物流化床填料：普通为粒径0.2~1.0mm砂、焦炭、活性炭或陶粒。普通将填料层膨胀率为5%上升流速称为临界流化速度，将上升流速等于填料颗粒自由沉降速度称为冲出速度。流化床回流比应使流化床中空床上升流速处于临界流化速度和冲出速度之间。因为采取1mm以下粒径填料，可有两大优点

1：增大比表面积，可高达~3000m2／m3这就提升了床内单位体积生物量，普通生物量浓度可达10g／L以上，甚至高达30g／L2：提升了废水与生物颗粒接触更新机会，还能够控制生物膜厚度。通常生物流化床有机物容积负荷可高达8kgBOD5

／m3.d

第12页生物流化床性能分析与设计计算

评价生物流化床工作性能参数主要是它有机物去除率和有机物容量去除速率。有机物去除率公式为：流化床容量去除率可表示为：有机物去除率或残余浓度率与容量去除率是反应器停留时间、单位容积床体所容纳生物量与进水有机物浓度函数。如以L代表填料生物膜厚度、as代表单位容积流化床内填料表面积，ρb代表填料上生物量密度，则流化床单位容积床体生物量应为ρbLas。可得两个函数关系

第13页对上述两式有量纲

量进行无量纲转换第14页由上述转换可得以下两个相关函数形式因为直接求ρe／ρi和Rv解析比较困难。Atkinson采取图解法求值第15页该图反应是无量纲进水浓度ρi／Ks值为100条件下，g1函数所反应残余函数率ρe

／ρi对无量纲停留时间倒数Q／Vμmax改变关系。第16页该图反应是无量纲生物量浓度ρbLas／YKs值为100条件下，g1函数所反应残余函数率ρe

／ρi对无量纲停留时间倒数Q／Vμmax改变关系。第17页该图为无量纲进水浓度ρi／Ks为100时，g2函数所反应无量纲去除速率Rv／Ksμmax对无量纲停留时间倒数Q／Vμmax改变关系第18页1.只要ρbLas／YKs﹥0就不会出现冲出现象。2.ρbLas／YKs

增加会引发残余浓度率ρe／ρi和Rv／Ksμmax增加。3.ρe／ρi随ρi／Ks

增加而增加。4当ρbLas／YKs

和流量都较大时，Rv／Ksμmax靠近最大值，与流量大小无关。第19页ρe／ρi为常值时为一条直线，可由以下关系式

从该式能够看出，在ρi／Ks

和ρe／ρi给定条件下，Rv／Ksμmax与Q／Vμmax间呈直线关系改变。例外能够看出当去除率高于80%时，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条件下，要提升去除率，必须延长水力停留时间。第20页生物流化床优缺点生物流化床优点：1、有机物容积负荷高，抗冲击负荷能力强。2、微生物活性强，处理效率高。3、占地少，投资省。生物流化床缺点：1、设备磨损比固定床严重，载体颗粒在流动过程中会磨损变小。2、设计时还存在着生产放大方面问题，如防堵塞、曝气方法、进水配水系统选取和生物颗粒流失等。3、生物流化床能耗比较大，这点能够结合太阳能使用。