工程說明

1.LEVAPOR生物膜工藝介紹

LEVAPOR 懸浮填料是有微小孔隙的高分子材料，通過將有表面活性的物質(zhì)如活性碳等粘結(jié)在材料上而形成一種改性物質(zhì)。它的吸附面積達到20.000 m²/m³ ，從而使材料在使用過程中具有以下特點：

• 能迅速形成高活性的生物膜，微生物菌群能在其表面很快繁殖

• 能有效吸收和降解有毒物質(zhì)

• 顯著提高處理效率和反應(yīng)池的穩(wěn)定性

• 活性污泥的產(chǎn)量明顯減少

Levapor填料的物化指標(biāo)

與其它填料相比Levapor填料還有一個顯著的特點是吸附能力非常強，在處理難降解的工業(yè)污水方面起到很關(guān)鍵的作用。從下表可明顯看出使用Levapor填料后一些難降解物質(zhì)的吸附效果。

通過將微生物菌群固定在有吸附能力和孔隙的LEVAPOR®懸浮填料上，一些特殊生物菌群在反應(yīng)池中的容納和保護難題就迎刃而解，在懸浮填料上形成的高效生物膜能有效拮抗抑制劑并使生化降解穩(wěn)定進行。其作用的有效性已通過大量基于好氧，缺氧或厭氧環(huán)境的工程實例得到證明。

因為 LEVAPOR®懸浮填料的高吸附率和孔隙度，其對含難降解物質(zhì)的污水的處理基于以下機理：

圖1：橫截面-LEVAPOR®懸浮填料	厭氧細菌在其填料內(nèi)部繁殖

• 有毒抑制物質(zhì)被吸附在懸浮填料表面，從而其對液相的抑制作用顯著降低

• 微生物菌群能在生物膜上更快地繁殖生長，從而具有

-  在生物膜上的菌群對毒性物質(zhì)的抵抗力顯著增強

- 對吸附在懸浮填料上的污染物有極佳的降解效果

- 對污水的處理效果更佳

- LEVAPOR®懸浮填料的生物再生能力強

2. 厭氧環(huán)境下使用LEVAPOR生物膜工藝對紙漿廠廢水的處理

在好氧環(huán)境中因為會產(chǎn)生一些有毒的中間體，因此用傳統(tǒng)的活性污泥法在好氧環(huán)境下處理一些復(fù)雜的有機污水，結(jié)果差強人意。對紙漿廠的漂白廢水，其中的有毒污染物如鹵素有機物、含氯木質(zhì)素及其分解產(chǎn)物如氯酚、氯乙烷、四氯乙烷、氯酮等以及用于漂白的堿性萃取物。如果在好氧條件下COD的去除率只有35-40%。相反如果在如果在厭氧反應(yīng)罐中投加LEVAPOR®懸浮填料，COD的單位負荷為1700-3200 mg/L*d，COD的去除率能達到70-80%?？晌接袡C鹵化物能在活性污泥中去除20%，在LEVAPOR生物膜中去除40%。剩余的COD能在后一階段的好氧反應(yīng)池中繼續(xù)加以去除，去除率為50-55%。

2.1 實驗室規(guī)模的厭氧反應(yīng)器試驗

在實驗中檢驗了LEVAPOR懸浮填料和其它材料以及普通活性污泥法去除COD以及有機鹵化物的效果，結(jié)果見圖2。

試驗參數(shù)如下：

1) COD: 6000-6500 mg/L

2) AOX: 52-60 mg/L

3) COD單位負荷：1700-3200 mg/L*d

4) 反應(yīng)器：1.6 L

5) 反應(yīng)溫度：35攝氏度

圖2：紙漿廠漂白污水在不同材料上的厭氧處理分析                                   1. LEVAPOR，2.褐煤焦炭顆粒，3. 聚氨酯泡沫體，4. 懸浮污泥

從圖2可以觀察到使用生物膜法降解COD的效果明顯比使用活性污泥法好很多。此外使用LEVAPOR懸浮填料也比另外兩種常用的材料去除COD有顯著的區(qū)別。使用褐煤焦炭顆粒在15天以后達到最大吸附能力后去除效率明顯下降。相對于沒有改性過的聚氨酯泡沫體LEVAPOR懸浮填料具有很強的吸附能力，并且有帶電負荷和親水性，因此厭氧微生物能很快被吸附并迅速繁殖，1個小時就能在顯微鏡下觀察到微生物膜。LEVAPOR懸浮填料的處理能力從一開始就比其它填料優(yōu)越并能一直保持其處理能力。

此外在實驗中還研究了當(dāng)COD單位負荷逐漸增加時LEVAPOR懸浮填料去除COD的效能。當(dāng)COD單位負荷增加到6000-7000 mg/L*d時LEVAPOR依舊能去除50-60%的COD。

在該實驗中還研究了使用LEVAPOR懸浮填料對鹵素有機物的去除效果。鹵素有機物不僅能夠被吸附而且還能生物降解，可通過氯離子的形成而得到驗證。

2.2 厭氧反應(yīng)器中試試驗

此后在紙漿廠的現(xiàn)場運行了分別使用活性污泥法和LEVAPOR生物膜法的厭氧中試裝置。

使用活性污泥法的反應(yīng)器體積為50 m3,使用螺旋槳攪拌器。

使用LEVAPOR生物膜法的厭氧器體積為50m3,攪拌通過氮氣和厭氧反應(yīng)所產(chǎn)生的甲烷氣體。投加了5 m3的LEVAPOR懸浮填料。

兩個反應(yīng)器中均投放了從市政污水處理廠運送的污泥，經(jīng)過5個月的接種馴化后通入紙漿廠的廢水。在此后的8個月兩個試驗裝置最初是同時運行，然后使用活性污泥法的反應(yīng)罐作為LEVAPOR生物膜法厭氧反應(yīng)器的前置水解酸化池繼續(xù)運行。

圖3 : 紙漿廠廢水厭氧反應(yīng)器中使用活性污泥法和LEVAPOR生物膜法去除COD效果分析

從圖3中可清楚地看到無論是COD的去除效率還是運行的穩(wěn)定性LEVAPOR生物膜厭氧反應(yīng)器相對于活性污泥法有很大的優(yōu)勢，采用兩段厭氧處理效果尤其明顯。

2.3  LEVAPOR生物膜厭氧反應(yīng)器在紙漿廠的大規(guī)模運用

以中試為基礎(chǔ)設(shè)計了整個工廠的廢水處理裝置，該系統(tǒng)于1990年投入運行。使用LEVAPOR生物膜工藝，通過厭氧-好氧-多聯(lián)級生化處理能非常有效處理紙漿廠產(chǎn)生的廢水。由于生物膜上的微生物菌群的高濃度，厭氧池的體積和其它工藝相比能減少75%，光此項就能為工廠節(jié)省1000萬歐元的費用。

設(shè)計參數(shù)如下：

緩沖池及水解酸化池：10000 m3

厭氧反應(yīng)罐：3 X 6000m3

好氧反應(yīng)器：水深10米，采用池底曝氣

下圖為整個處理裝置的流程圖。

圖4：采用厭氧-好氧-多聯(lián)級生化工藝處理紙漿廠廢水

為了定量說明LEVAPOR生物膜工藝的貢獻率在啟動階段三個甲烷反應(yīng)器中只有兩個反應(yīng)器中投放了LEVAPOR® 懸浮填料。裝有活性污泥的反應(yīng)器的運行效率明顯比LEVAPOR生物膜反應(yīng)器低，在經(jīng)過第一次毒性沖擊后活性污泥呈不可逆的抑制狀態(tài)。5個月后該反應(yīng)器也改成了生物膜反應(yīng)器，結(jié)果見圖5。

圖5：全規(guī)模啟動厭氧工藝反應(yīng)器處理紙漿廠有毒廢水

圖6：紙漿廠及污水處理設(shè)施全貌

啟動6個月后系統(tǒng)已能穩(wěn)定運行。COD去除率穩(wěn)定保持在80-85%，其單位負荷為2.5-3 kg COD/m³ xd，平均每天生產(chǎn)沼氣10000-13000 m3,厭氧反應(yīng)器每天只產(chǎn)生1噸的剩余污泥，如果只采用好氧工藝每天將產(chǎn)生25-30噸的剩余污泥。

工程圖片