費忠民，郭維華
（蘇州城建環保學院，江蘇 蘇州215011）

　 摘要：試驗考察了在不同壓力和不同負荷條件下，采用壓力生化反應器對有機廢水的處理效果。試驗結果表明，該反應器在停留時間為4h時，容積負荷可達5.91－11.8kg［BOD5］／（m3·d），氧轉移效率達50％，污泥產率僅為0.1％，且活性污泥的沉降性能好。該反應器適于對中、高濃度有機廢水的處理。
　　關鍵詞：生化反應器；污泥負荷率；有機廢水
　　中圖分類號：X783 文獻標識碼：A 文章編號：1009－2455（2001）06－0030－03

Study on the Organic Wastewater Treatment with Pressure Biochemical Reactor

FEI Zhong-min，GUO Wei-hua
（Suzhou Institute of Urban Construction and Environmental Protection，Suzhou 215011，China）

　 Abstract：Experiments were made to the treatment of organic wastewater with pressure biochemical reactor to examine the treatment effect at different pressures and different loads.The results of the experiments show that this reactor can reach volume load of 5.91－11.8 kg［BOD5］／（m3·d），oxygen transfer efficiency of 50％，sludge yield of only 0.l％ and a good precipitation performance of activated sludge with the retention time of 4 h，which is suitable for the treatment of organic wastewater with high and medium concentrations.
　　Keywords：pressure biochemical reactor；sludge load rate；organic wastewater

　　傳統的活性污泥曝氣法，在城市污水處理中得到了廣泛的應用。但存在著進水CODcr濃度不能太高、污泥負荷較低、停留時間長、占地面積大、基建投資高等問題。尤其是處理中、高濃度的有機廢水，一般需要和物化或厭氧處理相結合。壓力生化反應器是一種在壓力狀態下對廢水進行生物處理的技術，采用密閉容器罐進行加壓曝氣。相對于傳統曝氣法，它使用2－3倍于常壓的曝氣壓力對反應器進行充氧，因此，混合液空氣中氧向微生物轉移的效率大大增強，從而可提高反應器內的活性污泥濃度，有利于活性污泥微生物的增殖和對有機物的降解。
　　本研究自行設計、加工了壓力生化反應器。利用壓力生化反應器，對有機廢水進行了試驗研究。研究了在不同壓力、不同負荷條件下活性污泥微生物對有機廢水的處理效果，以及污泥沉降性能和PH值對反應的影響。

1 試驗裝置及方法

　　壓力生化反應器試驗處理裝置如圖1所示。

　　壓力生化反應器的主體由上升管、下降管、氣液分離器和固液分離器組成。氣液分離器起氣、液分離的作用，固液分離器的作用是防止混合液出水帶走過量的活性污泥，保持壓力生化反應器中污泥增長量與隨混合液排出污泥量的平衡。采用壓力容器罐對進水進行動態加壓。
　　活性污泥的馴化是在另外的活性污泥曝氣池中進行的，取城市污水廠活性污泥加乳品廢水培養而成。
　　在試驗過程中，每天測定壓力反應器進、出水及各取樣口的CODcr，不定期測定進出水BOD5；每天測定壓力反應器中混合液的30min沉降比SV％、污泥濃度MLSS、壓力反應器出水SS及壓力反應器中進出水的DO、pH。

2 試驗結果與討論

2.1 不同曝氣壓力下的實驗結果
　　在連續進水穩態運行條件下，采用進水CODcr；為2000 mg／L的乳品廢水，考察在不同曝氣壓力條件下，壓力反應器對有機物的去除效率和去除速度。實驗進氣量采用0.2m³/L，不同壓力下的處理結果見圖2。曝氣時間均為4 h，曝氣壓力與CODcr去除率的關系見圖3。

　　由圖2與圖3的試驗結果可知，曝氣壓力對有機物的降解速度和去除率有著很大的影響。當曝氣壓力為0.3MPa和0.4MPa時，有機物的降解速度很快，經2 h處理后，出水CODcr去除率分別為82.5％和83.4％；經4h處理后，出水CODcr去除率分別達到90.6％和91.5％。而曝氣壓力為0.1MPa時，經4h曝氣處理后的出水CODcr去除率為56％，經10h曝氣處理后的出水CODcr去除率為82.4％。可見，在壓力條件下，提高了混合液的飽和溶解氧濃度，加快了混合液中氧向微生物傳遞的速度，使得活性污泥菌膠團的內外都處于好氧狀態，活性污泥微生物的活性大大增強，從而有效地提高了有機物的降解速度。
　　曝氣壓力從0.3 MPa進一步升高到0.4 MPa時，CODcr去除率從90.6％增加到91.5％，增加得不大。故考慮經濟性與處理效率的關系，壓力反應器的曝氣壓力以不超過 0.3 MPa為宜。
2.2 不同負荷條件下的試驗結果
　　在0.3 MPa的壓力條件下，進行了不同負荷的試驗，負荷的改變是通過改變進水濃度和改變進水流量來達到的，停留時間采用4h。不同進水負荷下的處理結果見表1。

　　當進水CODcr在1464～2 994mg／L范圍內時，CODcr污泥負荷在1.44－2.81kg［COD］／（kg［MLSS］·d）之間（相應BOD5容積負荷在5.97－11.8kg［BOD5］/（m3·d）），經過4 h的曝氣后，CODcr去除率在89.75％－92.3％，出水CODcr在110－350mg/L，達到了較好的處理效果。當負荷進一步提高到3.64kg［COD］／（kg［MLSS］·d）時，CODcr去除率下降到87.42％.出水CODcr在480～530mg／L，出水水質開始變差。從中我們可以看出，和標準活性污泥法相比，壓力反應器CODcr、BOD5負荷的合適范圍遠超出傳統的活性污泥法；而且在高負荷條件下，即進水CODcr進一步增加，進水CODcr＝4 000mg／L，負荷為3.64 kg［COD］／（kg［MLSS］·d）時，CODcr去除速度還是很快的。
2.3 pH值的變化對處理效果的影響
　　實驗對進出水的PH值進行了測定，當進水CODcr濃度在4000mg／L以下，H值基本在 6.5－7.5之間，但當進水CODcr值達到4000 mg／L以上，負荷達3.64 kg［COD］／（kg［ MLSS］·d）時，進水的pH值達到了5左右，對凈化的效果產生了較大的影響。分析原因，主要是由于乳品廢水中的糖類有機物在進水罐的厭氧環境下產生了大量的有機 酸，故在氣溫過高，原水濃度過大，PH值下降到6.5以下時，我們在原水中加入了一定量的NaHCO₃，以調節pH值在7左右，使得CODcr去除率能保持在80％以上。
2.4 處理混合液的沉降性能及分析
　　從取樣口用100 mL量簡取出混合液，污泥迅速分為上下兩部分，下部的沉淀等同于普通活性污泥法的混合液污泥沉淀，上部的污泥上浮，經過30min的靜沉，上部分占上下污泥總體積的3／4，下部分占1／4，污泥含水率低，污泥指數SVI通常在45～60左右。如果用玻璃棒將上部分污泥進行攪拌，則上部分污泥首先在重新混合的過程中形成大的絨粒，然后緩慢下沉，過30 min后，全部污泥都會沉淀下來。分析原因，是由于反應器在壓力條件下，泥水分離有別于一般的活性污泥法，在壓力生化反應器中循環的混合液，在出水過程中，隨著靜水壓力的減小，溶解的氣體被解析出來，微氣泡裹夾在活性污泥中，導致一部分活性污泥發生上浮。所以壓力反應器出水混合液的泥水分離，建議采用氣浮法效果較好。
2.5 壓力生化反應器與傳統曝氣的比較
　　和傳統曝氣相比，壓力生化反應器有以下一些特點，見表2：

　　①氧轉移效率高。由于采用壓力曝氣，氧的分壓提高，混合液中飽和溶解氧的濃度提高，使得空氣中氧的轉移效率大幅提高，達到50％，充氧能力約為傳統曝氣的4倍。
　　②MLSS值較高。空氣中氧轉移效率的提高，為反應器中MLSS值的提高有了提供充足DO的保證。在不同壓力的曝氣試驗中，MLSS值平均在4200 mg／L；在不同負荷的試驗中，我們通過改變污泥回流比，使反應器中的MLSS值提高到6000 mg／L，未有DO不足現象。
　　③SVI值較低，污泥產量少。反應器出水混合液的SVI值始終保持在45～60，保證了出水混合液有較好的沉降性能。同時，對0.3 MPa條件下乳品廢水的試驗數據回歸分析得 a＝0.155，b=0.081。
　　④抗沖擊負荷強。實際測定生化反應器中循環流量與進水量之比為1440：1，反應器中各點的MLSS、DO值幾乎相等，反應器內處于完全混合狀態，因而具有較高的抗沖擊能力。
2.6 其它有機廢水的運行試驗
　　為了研究壓力反應器對其它工業廢水的處理效果，又對瀝麻廢水、毛紡廢水和漂染廢水作了試驗研究。試驗壓力取0.3 MPa，停留時間為4 h。試驗結果如表3所示。

　　由表3的試驗結果可以看出，壓力反應器對有機廢水的處理有良好的效果，尤其是對含有纖維、木素高的亞麻水的處理，也達到了很好的效果。

3 結論

　　從壓力反應器處理有機廢水的試驗結果來看，該反應器能有效地處理有機廢水，具有污泥負荷率高、降解速度快、抗沖擊負荷強、混合液出水泥水分離好等特點，適于處理中、高濃度的有機廢水。

　 作者簡介：費忠民（1965－），男，江蘇常熟人，講師；郭維華（1939－），男，浙江杭州人，教授。