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在三相内循环生物流化床废水处理工艺中,反应器中的绝大部分微生物以生物膜的形式固着于微生物载体表面,其它部分则是絮状悬浮生长于水中,通过曝气的方式提供微生物生长所需的氧气,利用水流、气流的紊动和生物膜载体的流态化,水中的污染物转移到生物膜上,进而被微生物氧化分解,废水得以净化。 由于微生物载体是流化床反应器的核心,因此本研究从生物膜载体入手,针对其它载体存在的如比重较大、比表面积小、挂膜慢、不耐磨、形成流态困难、价钱偏高、不易取材等缺点,以轻质粘土、硅藻土和蛭石为原料,经过改变载体各原料的配置比例和制作方法,调节不同的烧制温度,从而制得多种陶瓷载体,然后综合载体密度、能耗、原料价格三方面因素的比较,最终研制出4#载体,并确定最佳烧制温度为1050℃。本文所研制的新型轻质陶瓷载体已获专利,且已被证实在流化床生物反应器中能达到良好的挂膜效果和处理效果。 所研制的载体内部孔径约为5μm~100μm,为微生物的附着提供了良好的条件,易于挂膜;挂膜试验表明,轻质陶瓷载体挂膜启动最快,在第3批次时基本挂膜成功,而在相同条件下,活性炭载体挂膜成功需要4个批次,橡胶载体挂膜成功需要6个批次。此外,载体比重约为1.5g/cm~3左右,它可在曝气量为0.025m~3/h的条件下在反应器内呈良好的流态,从能耗上来讲,具有一定的竞争力和很好的前途。 在挂膜成功之后,进行了模拟废水的连续处理试验,发现反应器总体运行良好,载体挂膜稳定。调节不同进水浓度,COD的去除率随进水浓度的增加而有所降低,分别为82.6%、77.5%和78.1%,但有机负荷不断增加,从最初的2.72kgCOD/m~3.d升高至7.26kgCOD/m~3.d;而氨氮的去除率随着进水浓度的增加而增加,依次为49.12%、53.82%和58.84%;调节水力停留时间,发现HRT越短COD去除率越低,HRT=5.5h时出水稳定较为理想;氨氮相反,HRT=1h时去除率最高,为67.6%。反应器的容积负荷(N_v)随着进水浓度的升高而增大,进水浓度为1250mg/L时,COD去除率保持在78.1%左右;随着水力停留时间的减少而增大,当HRT为1h时,COD去除率仍有80%左右,说明反应器有较强的抗冲击能力。 综上可知,轻质陶瓷载体比重适中、比表面积大、表面粗糙、挂膜快、耐冲击负荷强、流失率低,其挂膜、流态化及对各种污染物的去除基本满足要求,反应器整体运行效果良好,具有独特的优势和良好的开发应用前景。