文 献 综 述

流化态是指原始粉末颗粒在流动气流中不停的飘动翻滚.在这种床体中颗粒进行着大循环每一颗粒都受到均匀的气流作用均匀的床温为在粉末床中控制化学反应提供了一个一致的环境。生物流化床工艺有以下特点:带出体系的微生物较少；基质负荷较高时 ,污泥的循环再生的生物量最小；不会因为生物量的累积而引起体系阻塞；生物量的浓度较高并可以调节 ,同时液固接触面积较大；BOD容积负荷高 ,处理效果好；占地面积少 ,投资省。二十世纪七十年代污水处理利用流化态技术的这些优点产生了一种新的污水处理技术-生物流化床污水处理技术。1973年Jeris Johns等人研发的厌氧生物流化床对去除COD、NH3-N有显著的效果。

新型内循环生物流化床生物三相流化床应用于有机废水处理的研究已有20多年的历史, 在国内外其工程应用化的实例已有报道, 普遍认为生物三相流化床综合了生物膜法与活性污泥法的优点, 具有容积负荷大, 抗冲击能力强,无污泥膨胀等特点, 这些都是基于流化床作为一种完全混合流反应器所表现出来的特征[1-3]。无论是厌氧流化床或好氧流化床，其混合时间均是随着液体循环速度的增大而线性缩短，即液体循环流量的增大或气流量的增大有利于反应器内部的均匀混合，这点对抗负荷冲击有积极的作用，但随之而来的是动力消耗相应增大。操作气流量对好氧流化床的氧传质系数有明显的增效作用，一个性能优良的反应器应当是在适当的气流操作条件下有最高的氧传质系数。前期的研究工作已经证明三重环流生物三相流化床的氧传质系数比一般曝气法高40%以上，因此可明显节省能耗。

颗粒载体作为内循环生物流化床中微生物附着生长的对象，对流化床的处理效果起着至关重要的作用。载体密度过轻，载体容易堆积于反应器的顶部影响反应器的利用效率，载体与液相间的速度差较小，影响流化床内的传质效率；载体密度过重，载体颗粒在反应器中流化所需动力大，导致能耗增大，提高废水处理的成本。因此适宜密度的载体对于内循环生物流化床的应用至关重要。载体在生物流化床反应器中主要起着固定生物膜，供微生物附着生长的作用。曹玉成[4]等研究表明，在生物流化床反应器中，被生物膜覆盖的载体处于流化状态，增大了污水与生物膜的接触面积，生物膜内的微生物能更好地与基质和氧气接触，保证了良好的传质；再者，载体在流化过程中具有切割，分散气泡的作用，使布气更均匀，也能强化传质。载体可提供硝化细菌和聚磷菌的生长空间和生长周期，从而实现污水的脱氮除磷。

Heijnen J J等人[5]认为微生物在载体上的生长是一个受吸附、生长、繁殖及脱落的动态生长过程。载体作为生物流化床反应器中微生物附着的主体，关联着微生物形成的生物膜的空间结构和性能，直接影响和制约着工艺的处理效率和能耗。Brucc E.Rittmann等人[6]认为水处理中的细菌主要为杆菌与球菌，肖鸿等[7]研究发现厌氧区生物颗粒表面积内孔中附着的主要是球菌和杆菌，而好氧区生物颗粒表面主要是球菌。F Kargi等[8]研究表明生物流化床反应器中，微生物附着于载体的表面或者在载体的空隙中。

C P Leslie Grady等人[9]认为生物膜在载体粒子表面生长会对载体粒子的流化性质产生影响，主要表现在：（1）改变生物颗粒的形状和粒径；（2）改变颗粒的总有效密度 ；（3）生物膜的生长会改变纯颗粒的表面性质。

载体的性质对载体上微生物的附着、生物颗粒的流化、反应器的能耗和处理效率等有重要影响。因此研究者和设计者在选择载体时会慎重考虑载体的性质，这些性质主要包括：载体形状，密度比表面积、粒径、空隙率、亲水性等等。C R G Tavares等人[10]认为优良的载体应具备以下的性质：载体形状以球形或近似球形为最佳；密度应接近于生物膜密度（一般假设生物膜密度为1.1g#183;cmˉsup3;[11]）；粒径较小，一般无机载体的粒径介于0.2~0.8mm[12]；孔径分布合理，空隙率高，比表面积大，具有良好的亲水性，生物亲和力强，化学稳定性，机械性能好，价格便宜等[13]。良好的载体有利于挂膜及生物膜在其上(中) 的生长。一般而言，载体颗粒须具备如下条件：①均一的化学成分、表面粗糙、多孔质，具备微生物着床生长的表面, 填充时的表面积要大；②微粒的粒径适当且与水的密度差小(0.95～1.05g/cm3) ；③具备足够的机械强度, 在高速流化态状态下脱膜时不易破碎；④原材料价格便宜, 容易实现批量生产。流化床所选用载体除了常见的砂粒( 直径约0.5～0.6mm)、陶瓷、活性炭(400～600m)、石英砂、微粒硅球等之外，固定化细胞技术与微生物-活性炭复合载体的制造将得到更广泛的研究与应用。

废水生物处理应用较早, 它是利用微生物的代谢作用去除废水中有机污染物的方法。它与微生物状况的研究密切相关, 按所利用的微生物种类可将它划分为毫洋生物处理, 厌氧生物处理和兼性生物粗劣。活性污泥法是好氧处理代表, 污泥厌氧消化是厌氧处理代表。好氧生物膜法则具有兼性生物处理的特点。传统废水生物处理方法有活性污泥法、生物膜法，厌氧生物处理法[14]。城市污水的处理, 从城市污水及工业废水中分离选育出的高效多功能混合菌群对城市污水处理效果表明, 当细胞浓度达20mg/mL时只需通气20min就能完全去除污水中580.64mg/L CODcr和376.26mg/LBOD5[15]。用于废水的样品，从进水，厌氧柱流出物和次生收集污水结算。硝酸盐和亚硝酸盐用离子色谱仪（DIONEX，DX-120）进行了分析。铵（NH4 -N），总悬浮固体（TSS），挥发性悬浮固体（VSS），化学需氧量是按照标准方法（APHA等，1998）评估，溶解氧使用JENCO 9250M溶解氧测定仪测定。以漂染厂废水处理工程为例, 考察了厌氧、好氧、斜管沉淀等各个工艺段的处理效果[16], 厌氧流化床具有较好的脱色功能, 又因局部的完全厌氧作用或生物吸附作用使废水CODCr、BOD5 值有明显降低, 废水的组成有显著的变化, 即BOD5/CODCr值由0.355提高到0.439, 使后续两级好氧处理工艺中CODCr、BOD5 的累积去除率分别达到了83.68%和, 87.28%, 取得了理想的效果。

参考文献

[1] BaoZhen Wang and Jun Li. Mechanism of Phosphorus Removal by SBR Submerged Biofilm System. Water Res, 1998. 32(9): 2633-2638.