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活性炭生物膜法

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学社博客 发表于 2019-9-8 10:32 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
以粒状活性炭作为生物滤池的填料,利用其对基质的强吸附能力,同时为微生物的附着生长提供巨大的比表面积,吸附与好氧生物膜相结合,可较大提高生物量和对基质的去除效率。该法也称为生物炭法(Biocarbone),自70年代问世以来,目前已经得到广泛应用。据美国专利介绍,COD的去除率可达到92%。国内一般是将此法作为二级处理后的补充,在处理印染废水和炼油废水方面已有成功的工业化经验。活性炭生物膜反应器的工艺流程如图3-7所示。
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活性炭生物膜法

活性炭生物膜法
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活性炭生物膜法的运行一般采用下流浸没式,从床底部或中下部位置鼓入空气,与水流形成逆流接触。所用填料除传统的粒状活性炭外,近几年还发展了用其它廉价吸附剂如粒状焦炭等的替代物,粒径在2~5mm范围。曝气头安装在填料层内,按每平方米床层截面积布置50~150个曝气孔,进行连续或脉冲式曝气。反冲洗的频率与水质状况和处理负荷有关,由试验确定操作循环。     , c& k$ E  V1 K& W7 ?2tech.cn
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活性炭微孔具有类似树状的结构,因此为微生物附着生长提供丰富的内表面,这种从内到外的层次性极有利于微生物种类的多样化,生物膜内部的好氧和厌氧区比普通生物滤池功能更好。另外,活性炭对有机物的强吸附能力,有利于提高基质的降解速度和效率。特别是生物对基质的不断氧化,能使活性炭的吸附能力得以再生,自身维持吸附-再生平衡。因而活性炭-生物膜法无论在COD去除还是生物脱氮方面,都能获得较好效果。/ d# P% r+ _* E2tech.cn

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基质去除动力学

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    对活性炭生物膜反应器加以分析可知,反应器内部的流态可以分成三段加以考虑。第一段为填充床层以上无填料区,是浸没式工艺为保持一定液位而设,其内悬浮有活性污泥及少量活性炭粉末,它的流态接近全混流;第二段为曝气头以上填料区,该段内气、液、固三相都存在,气、液逆流接触;第三段为曝气头以下填料区,只有液、固两相,它除起进一步降解有机物作用外,还具有过滤作用。需要缺氧运行时,可适当增加第三段占整个床层的比例,有时可达50%。; c& |# {; d$ q  c2tech.cn
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    研究表明,填充层的流态接近平推流,因此COD浓度沿床层深度的变化是按指数规律下降的。图3-8为活性炭生物膜法处理生活污水的试验数据,用一级反应动力学模型对试验数据进行拟合,结果相关系数达到0.98,证明其基质去除过程符合一级反应动力学。
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式中,E(t)为停留时间分布函数;t为时间(min);to为示踪剂出现时间(min);tm为出现峰值时间(min);A,B,C,D,E,F分别为曲线拟合参数。- y1 `$ J' @0 A4 F2tech.cn

3 i2 o1 Q2 i2 f% b反应器各段的动力学常数,可根据实验数据用一级反应动力学方程式求出。第一段为全混流,第二段和第三段假设为平推流时,计算得到的不同进水流量和COD浓度下的动力学常数K1、K2和K3被列入表3-6。反应器各段的动力学常数相差不大,其范围为0.011~0.027min-1,证明基质在各段的降解速度相近。
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表3-6  反应器各段的基质去除动力学常数3 N& j7 D) W8 S/ r  r4 Y8 f( Z( g2tech.cn
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结合流态实验的E(t) 曲线,在不考虑返混影响的情况下,以第二段为例可求得相对实际的动力学常数K2',并与平推流模型的计算值进行比较。对一级反应而言,转化率可由下式求得:4 w9 x: `  b6 ]/ ]" [6 x2tech.cn

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根据转化率数据,用试差法求出上式中的K2',并与K2一同列入表3-7。可以看出,K2和K2'相差很小,说明反应器第二段的流态接近平推流,其动力学常数可按平推流模型求取。8 z" v8 N' v5 e) ?* ^" q, B2tech.cn
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表3-7  基质去除动力学常数不同求取方法的比较6 A/ e8 ~( J' [8 ?' ]3 T; \: e$ {2 e2tech.cn
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