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近年来,我国各类工业废水排放量的激增与土地资源的日益紧张之间的矛盾已威胁到可持续发展的进程。然而,当前废水处理设施多为占地面积大的混凝土构筑物。生物流化床反应器技术因具有占地面积小、处理效率高、有机负荷高的脱氮除碳技术而倍受行业关注。然而,以生物流化床反应器技术为主的工程案例并不多见,相应的工艺参数更少见文献报道,阻碍了该技术的推广应用。鉴于此,本文以中成药废水为处理对象,采用自主研发的螺旋对称流厌氧生物流化床反应器(SSSAB)和气升式外循环涡旋强化生物脱氮流化床反应器(反应器I)开展新型高效的生物流化床反应器技术应用基础研究。试验以中成药废水为处理对象,以IC厌氧生物流化床反应器为参比,从去除效能、运行负荷、床层污泥时空特征分析等方面研究了SSSAB常温下的中试运行性能及最适宜操作参数,并通过水力冲击试验、浓度冲击试验和动力学模拟,发掘了SSSAB中试运行潜能。以中成药废水厌氧出水为处理对象,以传统气升式内循环反应器(反应器II)为参比,从去除效能、运行稳定性、胞外聚合物含量变化等方面研究了反应器I常温下处理实际废水的运行性能,并通过添加挂膜填料来发掘反应器I性能强化的可能性。获得如下结论:一、sssab常温处理中成药废水中试运行性能:(a)sssab常温下处理效能优于ic厌氧生物流化床反应器:sssab的olr可达(21.37±0.96)kgcod/(m3·d),vrr可达(19.67±0.68)kgcod/(m3·d),反应器整体cod去除率稳定在90%以上,均优于ic厌氧生物流化床反应器相应值。sssab常温处理中成药废水时最适宜参数为进水cod浓度50006000mg/l,hrt为6h。(b)sssab床层污泥常温下的时空特征优于ic厌氧生物流化床反应器:时间上,sssab随着运行时间的延长所监测的污泥浓度及污泥浓度增量、污泥表观性状和污泥负荷(0.289±0.0024kgcod/(kgmlss·d))等明显优于ic厌氧生物流化床反应器;空间上,sssab床层污泥浓度维持由下至上逐步递减且幅度相近,整体浓度较高(3461g/l)是sssab在hrt为6h时取得高效能的特征之一。(c)sssab负荷冲击试验和动力学模拟结果表明:常温下,sssab耐负荷冲量(冲击浓度与冲击时间的乘积)可高达72.00(kgcod·h)/m3,耐水力冲击上升流速可高达4.3m/h,持留污泥性能也强于ic反应器;动力学模拟显示,sssab最大cod容积负荷率可高达43.42kgcod/(m3·d)。二、气升式外循环好氧生物流化床反应器中成药废水处理应用研究(a)启动运行阶段,反应器i处理中成药厌氧废水的性能略优+-n去除率均值分别达82.9%、于反应器ii。反应器i的cod、tn、nh483.1%、88.6%,略优于反应器ii所能达到的相应值。(b)稳定运行阶段,反应器I处理中成药厌氧废水的性能优于反应器II,可达到《中药类制药水污染物排放标准》(GB21906-2008)要求,而反应器II的COD出水浓度无法达到该标准。其中反应器I出水COD、TN、NH4+-N浓度分别低于反应器II达40.9mg/L、3.6mg/L、3.6 mg/L。去除率分别高于反应器II达6%、4.5%、4.2%。这一阶段,反应器I的各方面稳定性均优于反应器II。(c)稳定运行阶段后期,反应器I内部的涡旋流场提供了较反应器II更强的水力剪切力,强化了传质速率,也使得污泥中EPS总量及蛋白质(PN)、多糖(PS)含量增加,使污泥结构更加稳定,从而强化了脱氮效能。(d)挂膜运行阶段结果表明:添加悬浮填料可强化反应器I的运行效能,出水COD、TN、NH4+-N相较稳定运行阶段分别降低了48.6、1.6、0.8 mg/L。结果表明,SSSAB+反应器I的厌氧-好氧生物流化床反应器工艺在稳定运行阶段具备常温处理中成药废水达标排放的能力,本文研究内容也可为两反应器的后续工程化及以生物流化床反应器为主的污水处理工艺提供数据参考和运行指导。