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      填料在水處理中的應用

      生物接觸氧化填料在水處理中的應用
       
      逢物填料在生物接觸氧化工藝中起著重要的作用,是微生物賴躍生存、生長和繁殖的場 所,其性能直接影響處理效果和投資費用。生物填料在20世紀初期就已經有了初步的應用, 當時用的是木棒、枝條、木片、砂礫等,但是由于這些東西孔隙率不均,比重不合適,再加 上形狀各異,在實際水處理的應用中達不到良好的效果,未被廣泛應用,直到20世紀70年 代,隨著塑料的興起和發展,塑料填料在水處理中備受青睞,逐漸被采用。填料直接影響生 物反應處理效果,是生物氧化工藝的關鍵。
       
      生物接觸氧化池中的填料完全浸沒在水中,在填料上生長生物膜。污水中的有機物被微 生物吸附并氧化分解轉化成新的生物膜,在生物接觸池中布置有曝氣裝置> 為填料上的微生 物提供所需的氧氣。填料的特點一般為比表面積大、水力阻力小、孔隙率大、掛膜好、生化 穩定性好等,目前常用的填料為聚氧乙烯塑料、聚丙烯塑料、環氧玻璃鋼制成的蜂窩狀和波 紋狀填料。
       
      與傳統的活性污泥法相比較,*物接觸氧化池水處理效果更好,這是由于在生物氧化池 內設置的填料,填料上生長的生物膜在水中溶解氧的條件下,分解中的有機物,凈化出水
       
      水質。以太原市北郊污水處理廠和太原市殷家堡污水處理廠進行工藝比較,結果見表 北郊污水處理廠采用活性污泥法,而殷家堡污水處理廠采用生物接觸氧化法,是以爐渣為填 料的兩段接觸氧化法。
       
      表2-39爐渣填料生物接觸氧化法與傳統活性污泥法比較

      項目

      北郊污水處理 (傳統活性污泥)

      殷家堡污水處理廠 (生物接觸氧化)

      處理水量/(m3/4)

      頭麵

      10000

      進水 BOD"Cmg/X>.

      i^.-s

      186. 9;

      掛水 BOD5/(mg/L)

      mi

      25. 1

      BOD5去除率/%

      TT. ?

      86.6

      曝氣時間/h

      &

      0.5

      曝氣池總面積/撤

      M,

      鼓風桃總功率/kW

      :'

      抑?船

      電耗/[kW/(h • m3

      0. 53

      0. 072-^4 

      對水質變化的適應性

      污泥回流設備

      '

      培菌與馴化

      污泥量

      較多

      較少

      在地面積

      維護管理

      較復雜

      較易


      很顯然,以爐渣為填料的生物接觸氧化工藝比活性污泥法處理效果更好,填料起著重要 的作用,由于填料的比表面積大,在充氧良好的條件下,可附著大量微生物,使池內有較高 的生物濃度,使得生物接觸氧化池中單位容積的生物固體量高于活性污泥曝氣池。生物膜上 的微生物種類多,能形成穩定的食物鏈,從而能保持較高的生物活性。
       
      在生物接觸氧化填料發展的過程中•以蜂窩狀填料為代表,在實際應用過程中發現這類 填料表面光滑,膜易脫落;比表面積小.掛瞑量少.且水與氣橫向不流通,布水布氣不均 勻。軟性填料的出現彌補了蜂窩狀填料的不足.軟性填料有較大的比表面積,生物掛膜量 大,軟性填料間的空隙能保障氣水的流通.不易發生堵塞,且利用率高。上海滌綸總廠采用 這種軟性填料作為生物接觸氧化池填料,COD的去除率達到親)%,BSD的去除率達到
       
      岳陽石油化工總廠污水處理廠處理化工和化纖混合污水.其污水的特點,(DCOD含量 高,COD含量為2000?3500mg/%;②危害微生物的毒物種類多:J污水中BOD; COD的 比值通常在0.5?7之間,可生化的物質多;④有機物與無機物種類繁多.比較復雜=采 用軟性纖維填料生物接觸氧化法處理工藝做實驗,實驗表明:軟性纖維填料生物接觸氧化法 對污水COD的去除率達到85%?90%,比活性污泥法高2Q51*軟性纖維填料生物獏上生長 的絲狀菌可用來凈化污水,顯著改善了污水處理效果。
       
      隨著填料的發展,又出現了半軟性填料,半軟性填料的(:00&去除率又比軟性填料提 高了逋%左右,目前被廣泛甩。后來出現的組合填料,是軟性填料和半軟性填料的結合。 經過不斷地研究與發展,又出現了多種填料,如彈性填料等。
       
      2.12.2塔填料在工業中的應用
       
      填料塔是以塔內的填料作為氣、液兩相間接觸構筑的傳質設備。填料塔的塔身是一直立 式圓筒,底部裝有填料支撐板,填料以亂堆或整齊的方式放置在支撐板上。填料的上方安裝 填料壓板,以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上,并沿填料表面流 下,氣體從塔底送人,經氣體分布裝置(小直徑塔一般不設氣體分布裝置》1分布后與液體 呈逆流連續通過填料層的空隙,在填料表面上,氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連 續接觸式氣液傳質設備,兩相組成沿塔高連續變化,在正常操作狀態下,氣相為連續相,液 相為分散相。
       
      當液體沿填料層向下流動時t有逐漸向塔壁集中的趨勢,使得塔壁附近的液流量逐漸增 大,這種現象稱為壁流。壁流效應造成氣液兩相在填料層中分布不均,從而使傳質效率下 降。因此,當填料層較高時,需要進行分段,中間設置再分布裝置。液體再分布裝置包括液 體收集器和液體再分布器兩部分,J;層填料流下的液體經液體收集器收集后,送到液體再分 布器,經重新分布后噴淋到下層填料上„
       
      填料塔中填料應能使氣、液接觸面大、傳質系數高,同時通量*而阻力小,所以要求填 料層空隙率髙、比表面積大、表面濕潤性能好,并在結構上還要有利于兩相密切接觸,促進 湍流。制造材料又要對所處理的物料有耐腐蝕性,并具有一定的機械強度,使填料層底部不 致因受壓而碎裂、變形。
       
      填料塔基本分為兩類,板式塔和填料塔:在20世紀70年代以前> 由于板式塔適應性 強、結構簡單、壓降低,發展速度一直保持領先.在型塔器中,板式塔占有絕對的優勢。 隨著石油化工業的發展,節能問題引起了關注,填料塔也日益受到重視,。此后的多年間, 填料塔技術有了長足的進步,涌現出不少高效填料與新型塔內件,特別是新型高效規整填料 的不斷開發與應用,沖擊了蒸餾設備式塔為主的局面,且大有取代板式塔的趨勢。隨著塔料 的發展,直至80年代末,新型填料的研究始終十分活躍,尤其是新型規整填料不斷涌現, 其在工業中的應用也越來越多。
       
      在現代工業中,規整塔填料起著很大的作用。硫酸工業中,硫酸干吸塔是硫酸干吸系統 中一個關鍵設備,然而國內一直使用的是散堆填料塔,存在很多問題,天津天大天久科技股 份有限公司充分利用天津大學和天大天久公司填料塔技術,開發了適于硫酸干吸塔的 TJ160X型陶瓷規整填料,并對其進行了實驗研究和測試,結果表明:①對吸水率、氣孔 率、體積密度測試,實驗結果顯示吸水率為0.216%,氣孔率為0.496%,體積密度為
       
      295%,這些指標均優于原化工部標準;②溫度急變性能試驗中將試樣加熱到210°C,然 后放到30C水中,結果顯示無裂紋;③在耐酸度的檢驗中,將其制成0. 28?0.5mm的顆 粒,放到98%的濃硫酸中恒溫90C,其耐酸度1?a = 99.938%>99.8% (原化工部標準)。 Tim§X型陶瓷規整填料的比表面積為160m2/m3,F-因子1. 0?1. ZPa"2,每米壓降為 98.1?196.2Pa,由于壓降低,提高了空塔的氣速通量。經實驗表明硫酸干吸系統中采用規 整填料取得良好效果,優于其他填料在填料塔中處理效果。
       
      規整填料在工業方面其他領域也有重要的應用,比如:在石油煉制、石油化工及天然氣 加X、化學工業、氣體回收及凈化、香料和醫藥工業等領域。
       
      新型塔填料的不斷更新,填料塔的放大技術的重大突破,使得現代填料塔逐步取代傳統 填料塔,在未來工業領域中與板式塔共同發展,創造更高的經濟效益和社會效益。
       
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