摘  要(yao)：本(ben)文介紹(shao)了脈沖—循環(huan)流化(hua)床工(gong)藝(yi)(yi)的(de)原理(li)和應用，說明(ming)了這種新型水處理(li)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)優點。

關鍵(jian)詞：流化床；脈沖(chong)—循環

1  前(qian)言(yan)

流(liu)(liu)化(hua)(hua)床(chuang)(chuang)是利用(yong)流(liu)(liu)態化(hua)(hua)的(de)(de)概念進(jin)行傳質或傳熱操作(zuo)的(de)(de)一(yi)類反(fan)(fan)應器。它(ta)與傳統(tong)的(de)(de)固(gu)定床(chuang)(chuang)反(fan)(fan)應器不同，床(chuang)(chuang)體固(gu)體微粒始終懸浮于液（氣）體中并劇(ju)烈運動(dong)，從而(er)大(da)大(da)強化(hua)(hua)了(le)物質的(de)(de)擴(kuo)散過程(cheng)，提(ti)高了(le)反(fan)(fan)應速度，可(ke)使(shi)單位體積(ji)可(ke)處(chu)理的(de)(de)液體反(fan)(fan)應物量提(ti)高2～10倍，這使(shi)得流(liu)(liu)態化(hua)(hua)得以在工(gong)業上(shang)廣泛應用(yong)。

生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)流(liu)化(hua)(hua)床污(wu)水(shui)(shui)處理技術應(ying)用(yong)于污(wu)水(shui)(shui)處理的研(yan)(yan)究(jiu)始于20世紀70年代(dai)的美國(guo)。國(guo)內(nei)對流(liu)化(hua)(hua)床的研(yan)(yan)究(jiu)和應(ying)用(yong)始于70年代(dai)末期。初期的研(yan)(yan)究(jiu)側重于探索操作方式、載體特性、充氧方式、生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜控制(zhi)(zhi)和更新(xin)等，以求了解其凈化(hua)(hua)規(gui)律(lv)和解決實際問(wen)題，并在(zai)(zai)此基礎上推(tui)薦了設計(ji)參數。進入80、90年代(dai)，國(guo)內(nei)外已建成不少(shao)各種類型(xing)的中(zhong)小型(xing)流(liu)化(hua)(hua)床裝置(zhi)，并在(zai)(zai)部分工業廢水(shui)(shui)和生(sheng)(sheng)(sheng)活污(wu)水(shui)(shui)中(zhong)投入使(shi)用(yong)。通過國(guo)內(nei)外各種報道(dao)，因在(zai)(zai)布水(shui)(shui)、生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)載體等方面的限制(zhi)(zhi)，現有的生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)流(liu)化(hua)(hua)床裝置(zhi)處理規(gui)模大(da)(da)都在(zai)(zai)幾百噸/天以下，基本上還處于研(yan)(yan)究(jiu)階段，一直沒能實現工業化(hua)(hua)大(da)(da)面積推(tui)廣(guang)、真(zhen)正地發揮(hui)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)流(liu)化(hua)(hua)床在(zai)(zai)污(wu)水(shui)(shui)凈化(hua)(hua)領域的巨(ju)大(da)(da)優(you)勢。

近年化工材(cai)料(liao)行(xing)業(ye)取得(de)了飛速發展。聚氨脂材(cai)料(liao)具有比重(zhong)輕、孔隙(xi)率高、有良好彈性、耐腐蝕等諸多(duo)生物(wu)載(zai)體需具備的特殊性能(neng)。而且(qie)產量(liang)越(yue)來越(yue)大，價格也越(yue)來越(yue)低，這也為(wei)流化床(chuang)技術(shu)填(tian)料(liao)的發展提(ti)供(gong)了有力支持。

脈沖—循環流(liu)化床工藝系(xi)中環萬代工程技(ji)術人(ren)員運用數十年的工作經驗及(ji)多年的研究開(kai)發而完成的一(yi)項專利技(ji)術。雙流(liu)化床系(xi)統濃縮匯(hui)聚了生物活性(xing)污(wu)泥法和生物膜法的雙重優點，做到了系(xi)統運行高(gao)度穩(wen)定可靠，污(wu)染(ran)物去除率比一(yi)般工藝提高(gao)數倍。完成了生物污(wu)水處理(li)的一(yi)次重大革命。

2  原理

脈(mo)(mo)沖流(liu)化(hua)床(chuang)單元實際是(shi)應(ying)用(yong)(yong)厭氧(yang)反(fan)(fan)應(ying)的水解(jie)酸化(hua)反(fan)(fan)應(ying)原理(li)，在脈(mo)(mo)沖流(liu)化(hua)床(chuang)反(fan)(fan)應(ying)單元內(nei)(nei)投(tou)加一(yi)定數量的高(gao)效生物親和性填料，利用(yong)(yong)脈(mo)(mo)沖布(bu)水器(qi)的脈(mo)(mo)沖布(bu)水作(zuo)用(yong)(yong)，填料在反(fan)(fan)應(ying)器(qi)內(nei)(nei)達到(dao)“上浮—沉(chen)降”的流(liu)化(hua)狀態。

脈沖(chong)流(liu)化(hua)床（水(shui)(shui)解酸(suan)化(hua)）段(duan)既(ji)有(you)生物(wu)降解作用(yong)，又具(ju)有(you)水(shui)(shui)解酸(suan)化(hua)作用(yong)。理想(xiang)的(de)生物(wu)降解效(xiao)(xiao)果(guo)主(zhu)要取決于(yu)其生物(wu)污(wu)(wu)泥濃(nong)度(du)和(he)布水(shui)(shui)效(xiao)(xiao)果(guo)，必須(xu)保證(zheng)水(shui)(shui)解酸(suan)化(hua)池(chi)內具(ju)有(you)一定(ding)的(de)填料(liao)量(liang)(liang)和(he)生物(wu)污(wu)(wu)泥量(liang)(liang)，同時要使得(de)池(chi)內的(de)泥水(shui)(shui)充分混(hun)合并(bing)使高(gao)效(xiao)(xiao)生物(wu)親(qin)和(he)性填料(liao)處(chu)于(yu)流(liu)化(hua)狀(zhuang)態，使得(de)水(shui)(shui)中的(de)污(wu)(wu)染物(wu)被污(wu)(wu)泥吸附、分解。若填料(liao)和(he)污(wu)(wu)泥達不(bu)到一定(ding)的(de)濃(nong)度(du)，泥水(shui)(shui)混(hun)合效(xiao)(xiao)果(guo)不(bu)佳，厭氧部分的(de)處(chu)理效(xiao)(xiao)果(guo)將(jiang)會(hui)很差。因(yin)此布水(shui)(shui)是否均勻和(he)厭氧污(wu)(wu)泥濃(nong)度(du)的(de)高(gao)低將(jiang)決定(ding)水(shui)(shui)解酸(suan)化(hua)功效(xiao)(xiao)的(de)好壞(huai)。

自動高效(xiao)(xiao)脈沖(chong)布(bu)(bu)水器是(shi)根(gen)據(ju)脈沖(chong)流(liu)化床(chuang)對水流(liu)狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)(de)要求(qiu)及(ji)目前各種布(bu)(bu)水器的(de)(de)(de)特點而研究開發出(chu)來的(de)(de)(de)，是(shi)一種更為(wei)理想的(de)(de)(de)高效(xiao)(xiao)節能、操作可靠的(de)(de)(de)布(bu)(bu)水系統(tong)。本(ben)布(bu)(bu)水器具有以下優點：①結構簡(jian)單，不需復雜設備，整個吸(xi)氣布(bu)(bu)水過程(cheng)靠水力(li)自動完成，維護管(guan)理方便；②能耗低，效(xiao)(xiao)率高，除提升來水外無(wu)需其他的(de)(de)(de)動力(li)；③配(pei)水均勻，水力(li)攪拌(ban)效(xiao)(xiao)果好；④使用壽命長等。

脈沖(chong)布水(shui)方式(shi)，保證了污泥(ni)濃度(du)(du)以及填料和(he)水(shui)混合(he)效果(guo)，控制了易(yi)燃、惡臭氣體產生，同時因(yin)污水(shui)與生物(wu)菌群流化態的(de)形成，大幅(fu)度(du)(du)提高(gao)了處理效率，降(jiang)低了投資成本。

“循(xun)(xun)環流(liu)(liu)化(hua)(hua)床(chuang)”單(dan)元實際是應用好氧(yang)微(wei)生物(wu)氧(yang)化(hua)(hua)反(fan)應原理(li)，將高(gao)效生物(wu)親和性填(tian)料投加到循(xun)(xun)環流(liu)(liu)化(hua)(hua)床(chuang)內(nei)，通過(guo)微(wei)孔曝氣(qi)技術(shu)，在(zai)氣(qi)流(liu)(liu)、水(shui)(shui)力的沖擊與攪(jiao)拌下，達到良好的流(liu)(liu)態化(hua)(hua)。循(xun)(xun)環流(liu)(liu)化(hua)(hua)床(chuang)出(chu)水(shui)(shui)端通過(guo)水(shui)(shui)下推動器將填(tian)料回流(liu)(liu)至循(xun)(xun)環流(liu)(liu)化(hua)(hua)床(chuang)進水(shui)(shui)端，完成整(zheng)個循(xun)(xun)環流(liu)(liu)化(hua)(hua)過(guo)程。

循環流化床使用(yong)了(le)可變(bian)微(wei)孔上(shang)(shang)浮式曝(pu)(pu)氣(qi)裝(zhuang)置，曝(pu)(pu)氣(qi)采用(yong)高效的(de)管式可變(bian)微(wei)孔曝(pu)(pu)氣(qi)管，提高了(le)氧氣(qi)利用(yong)率。檢修(xiu)時(shi)，只(zhi)需(xu)將曝(pu)(pu)氣(qi)支管和支撐管提起，把需(xu)檢修(xiu)的(de)曝(pu)(pu)氣(qi)器(qi)組從(cong)水中提上(shang)(shang)來即可進(jin)行檢修(xiu)、更換，無需(xu)排掉池中的(de)污(wu)水，實現不(bu)停(ting)產檢修(xiu)。

脈(mo)沖(chong)-循環(huan)流(liu)化(hua)(hua)(hua)床是(shi)(shi)以多孔(kong)狀(zhuang)填(tian)(tian)料作(zuo)(zuo)為(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)載(zai)體，通(tong)過充氧曝氣的(de)(de)(de)攪(jiao)動作(zuo)(zuo)用使載(zai)體處于(yu)(yu)流(liu)動狀(zhuang)態，通(tong)過載(zai)體表面和(he)(he)內(nei)部不斷生(sheng)(sheng)(sheng)長的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜，吸附、氧化(hua)(hua)(hua)并(bing)分解(jie)廢水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)有機物(wu)(wu)(wu)。該種高(gao)(gao)效生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)親(qin)和(he)(he)性(xing)填(tian)(tian)料是(shi)(shi)近(jin)期研制(zhi)出的(de)(de)(de)新型生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)填(tian)(tian)料，是(shi)(shi)脈(mo)沖(chong)—循環(huan)流(liu)化(hua)(hua)(hua)床工藝的(de)(de)(de)關鍵之(zhi)一(yi)。它是(shi)(shi)由聚(ju)氨脂和(he)(he)一(yi)定(ding)比(bi)例的(de)(de)(de)多種金屬氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)配比(bi)加(jia)工而成(cheng)。填(tian)(tian)料的(de)(de)(de)孔(kong)隙率為(wei)90%～95%，密度略(lve)大于(yu)(yu)水(shui)(shui)。填(tian)(tian)料具(ju)有良好(hao)的(de)(de)(de)彈性(xing)，在水(shui)(shui)力、氣流(liu)的(de)(de)(de)攪(jiao)拌(ban)、沖(chong)擊(ji)下，填(tian)(tian)料自身形(xing)(xing)狀(zhuang)會發生(sheng)(sheng)(sheng)微(wei)小變化(hua)(hua)(hua)，此形(xing)(xing)狀(zhuang)變化(hua)(hua)(hua)保證了填(tian)(tian)料內(nei)部、外部之(zhi)間形(xing)(xing)成(cheng)良好(hao)物(wu)(wu)(wu)質交換條件(jian)，這個過程(cheng)又稱之(zhi)為(wei)高(gao)(gao)效生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)親(qin)和(he)(he)性(xing)填(tian)(tian)料的(de)(de)(de)“自呼(hu)吸”作(zuo)(zuo)用。填(tian)(tian)料中含有的(de)(de)(de)多種金屬氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)促進了微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)。實驗性(xing)中試(shi)和(he)(he)工程(cheng)實際應(ying)用中，在反應(ying)器內(nei)投加(jia)高(gao)(gao)效生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)親(qin)和(he)(he)性(xing)填(tian)(tian)料的(de)(de)(de)外形(xing)(xing)尺(chi)寸、數量都有明確的(de)(de)(de)規(gui)定(ding)。

高效生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)親(qin)和性填料(liao)(liao)在微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)附(fu)著(zhu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)(chang)的(de)(de)情(qing)況下(xia)，會自發形成一個“上(shang)浮(fu)(fu)—沉降(jiang)”的(de)(de)循環(huan)過(guo)程(cheng)。填料(liao)(liao)投加(jia)到生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)化反(fan)應池(chi)初期(qi)，填料(liao)(liao)上(shang)附(fu)著(zhu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)(chang)著(zhu)少(shao)量的(de)(de)微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)，填料(liao)(liao)在反(fan)應池(chi)內(nei)呈懸(xuan)浮(fu)(fu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)(chang)狀態。隨著(zhu)填料(liao)(liao)上(shang)微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)的(de)(de)逐漸增加(jia)，填料(liao)(liao)整體的(de)(de)比重增加(jia)，此時填料(liao)(liao)沉淀于(yu)反(fan)應池(chi)的(de)(de)底層。沉淀于(yu)底層的(de)(de)填料(liao)(liao)上(shang)微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)由于(yu)物(wu)(wu)質傳遞減弱(ruo)和產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)厭氧反(fan)應，產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)小量氣體，逐漸又恢復到懸(xuan)浮(fu)(fu)狀態，重復著(zhu)“上(shang)浮(fu)(fu)—沉降(jiang)”循環(huan)過(guo)程(cheng)。脈沖—循環(huan)流化床工藝的(de)(de)優點主要有：

(1)  由于使用了脈沖布水技術和構(gou)造獨特的(de)有機(ji)高(gao)分子厭氧填料，能保持和顯著提高(gao)厭氧系(xi)統的(de)污泥(ni)量和污泥(ni)活性，保證(zheng)該系(xi)統的(de)穩定運行。

(2)  實現了(le)新鮮污水與(yu)生物載體快速均(jun)勻的混合，大(da)大(da)提高了(le)反應速度。在脈沖(chong)流(liu)化床中，CODCr去除(chu)率可達(da)到2 kg/ m3•d～5 kg/m3•d。

(3)  由高效可變微孔曝氣(qi)系統和構(gou)造獨特的高分子有機好氧填料組(zu)成(cheng)的循環流化床(chuang)系統，CODCr去除率(lv)可達(da)3 kg/ m3•d～8 kg/ m3•d，是(shi)一般生物反(fan)應器所不能(neng)比擬(ni)的。

(4)  高(gao)分子有(you)(you)機填料(liao)添加了(le)生物(wu)親和劑和增強劑，具(ju)有(you)(you)比表面積大，可達到2000 m2/m3～3500 m2/m3，在反應體系中成(cheng)為生物(wu)良好的寄居載體，并且具(ju)有(you)(you)水力學(xue)性能好和使用壽命長等優(you)點。

(5)  高(gao)效生物載體(ti)填料(liao)在(zai)流化過(guo)程(cheng)中具有自呼(hu)吸功能、功能自定(ding)位(wei)趨向和(he)對(dui)氣(qi)體(ti)的(de)吸收功能，并(bing)且對(dui)氣(qi)體(ti)產生阻尼性(xing)能。該系統使曝氣(qi)氣(qi)體(ti)在(zai)水體(ti)中的(de)停留時間大(da)大(da)延長，使溶氧率(lv)比一般好(hao)氧生化系統提高(gao)30%～60%，大(da)大(da)降低了(le)生化系統的(de)耗能。

(6)  水(shui)、泥、填料三相分離(li)系(xi)統構思(si)新穎、形狀獨特、效率(lv)高、操(cao)作簡(jian)便，是(shi)雙流(liu)化(hua)床的(de)重要(yao)裝備。

(7)  由(you)于雙(shuang)流化床的獨特的生化系(xi)(xi)統，使該系(xi)(xi)統有效的去(qu)除(chu)污水中的氮(dan)含量，去(qu)除(chu)率高(gao)達(da)70%～80%。

(8)  雙(shuang)流化(hua)床(chuang)的(de)(de)自動(dong)控制(zhi)系統實現了進水量和(he)系統的(de)(de)溶(rong)氧量及出水的(de)(de)質量自動(dong)控制(zhi)，使該系統成為高效、高自動(dong)化(hua)的(de)(de)智能系統

(9)流化床內(nei)投加高效生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)親和性填料，增加了生(sheng)(sheng)化系統(tong)內(nei)的生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)量，形(xing)成(cheng)了填料內(nei)寄居微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)和活性污泥內(nei)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)兩(liang)大生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)相，兩(liang)大生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)相功能互補，提高了生(sheng)(sheng)化處理系統(tong)的去(qu)除率、增加了系統(tong)運行穩定性。

(10)  脈沖—循環流化床內的高效生物親和性填料，使得系統具(ju)有很(hen)強(qiang)的抵抗沖擊負(fu)荷的能力，不存(cun)在(zai)活性污泥膨脹現(xian)象。

(11) ; 該工藝中高效生物(wu)親(qin)和性填(tian)料的使用無需支(zhi)撐，填(tian)料的投加、補充(chong)、更新操作簡單。

(12)  高效生物(wu)親和性填料比傳統的(de)組合式(shi)或其它(ta)形(xing)式(shi)填料成本低(di)，使用(yong)方便(bian)，且容積負荷高，節(jie)約用(yong)地，特(te)別對老(lao)工(gong)程的(de)改(gai)造有著(zhu)明顯(xian)的(de)優勢。

3  應 用

脈(mo)沖—循(xun)環流化床(chuang)工(gong)藝在工(gong)程實踐中得到應(ying)用。佛(fo)山市(shi)某紡織印(yin)染(ran)有限公司15000m3/d印(yin)染(ran)污(wu)水(shui)處理工(gong)程成功地(di)(di)應(ying)用了該技術。該工(gong)程于(yu)2005年2月(yue)全面調試合(he)格(ge)，出水(shui)CODCr為50 mg/L～60mg/L，優于(yu)國家和地(di)(di)方污(wu)水(shui)排放標準，工(gong)程造(zao)價(jia)比常(chang)規(gui)工(gong)藝相對較低(di)，運行費(fei)用也很低(di)，僅為0.4元/ m3～0.5元/ m3。

脈(mo)沖(chong)—循(xun)環(huan)流(liu)化(hua)(hua)床(chuang)成功(gong)解決了(le)生(sheng)(sheng)物(wu)載體及布(bu)水等(deng)方面(mian)難題(ti)，為(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)流(liu)化(hua)(hua)床(chuang)技術在環(huan)境生(sheng)(sheng)物(wu)凈化(hua)(hua)污(wu)水領域中開拓了(le)一條大(da)規(gui)模工業化(hua)(hua)應用(yong)(yong)的(de)(de)道路(lu)。脈(mo)沖(chong)—循(xun)環(huan)流(liu)化(hua)(hua)床(chuang)是(shi)環(huan)境生(sheng)(sheng)物(wu)技術應用(yong)(yong)發(fa)展(zhan)的(de)(de)產(chan)物(wu)，它符(fu)合環(huan)境生(sheng)(sheng)物(wu)技術發(fa)展(zhan)的(de)(de)趨勢，即盡可能提高單位反(fan)應器體積內(nei)的(de)(de)微生(sheng)(sheng)物(wu)濃度(du)，最大(da)限度(du)的(de)(de)增(zeng)加反(fan)應體系(xi)中生(sheng)(sheng)物(wu)類群(qun)與污(wu)染物(wu)的(de)(de)接觸，最高水平的(de)(de)發(fa)揮微生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)活性，有效地降低投資及運(yun)行費用(yong)(yong)。

脈沖—循環流化床在(zai)傳統活性(xing)污(wu)泥(ni)工藝(yi)和(he)接觸氧化工藝(yi)之間找到了很好的(de)(de)契合(he)點(dian)，兼有兩種工藝(yi)之長，同時又(you)具有系統穩定、處(chu)理效(xiao)果優異、處(chu)理成本低，易于運行管理的(de)(de)優點(dian)，是污(wu)水處(chu)理技術史上一次革命(ming)性(xing)的(de)(de)進步。

脈沖(chong)—循(xun)環流化(hua)床污(wu)水處(chu)理(li)技(ji)術特別適用于印染污(wu)水、造紙污(wu)水及各種高濃度的(de)有(you)機(ji)污(wu)水。利(li)用脈沖(chong)—循(xun)環流化(hua)床技(ji)術改造原有(you)的(de)好氧(yang)(yang)活性(xing)(xing)污(wu)泥工(gong)(gong)(gong)藝、接觸(chu)氧(yang)(yang)化(hua)工(gong)(gong)(gong)藝、氧(yang)(yang)化(hua)溝工(gong)(gong)(gong)藝、SBR工(gong)(gong)(gong)藝，不(bu)僅能(neng)夠使(shi)原有(you)工(gong)(gong)(gong)程達標(biao)排(pai)放，而(er)且還可以增加處(chu)理(li)能(neng)力。利(li)用雙流化(hua)床技(ji)術改造原有(you)的(de)好氧(yang)(yang)活性(xing)(xing)污(wu)泥工(gong)(gong)(gong)藝、接觸(chu)氧(yang)(yang)化(hua)工(gong)(gong)(gong)藝、氧(yang)(yang)化(hua)溝工(gong)(gong)(gong)藝、SBR工(gong)(gong)(gong)藝，處(chu)理(li)能(neng)力大(da)大(da)增強，確保廢水達標(biao)排(pai)放。

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