流化床是利用流態(tài)化的概念進(jìn)行傳質(zhì)或傳熱操作的一類反應(yīng)器。它與傳統(tǒng)的固定床反應(yīng)器不同，床體固體微粒始終懸浮于液(氣)體中并劇烈運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)化了物質(zhì)的擴(kuò)散過(guò)程，提高了反應(yīng)速度，單位體積內(nèi)可處理的液體反應(yīng)物量提高2～10倍，使得流態(tài)化得以在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。
　　生物流化床污水處理技術(shù)應(yīng)用于污水處理的研究始于20世紀(jì)70年代的美國(guó)。國(guó)內(nèi)對(duì)流化床的研究和應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代末期。初期的研究側(cè)重于探索操作方式、載體特性、充氧方式、生物膜控制和更新等，以求了解其凈化規(guī)律并解決實(shí)際問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上推薦了設(shè)計(jì)參數(shù)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外已建成多種類型的中小型流化床裝置，并在部分工業(yè)廢水和生活污水處理工程中投入使用。通過(guò)國(guó)內(nèi)外各種報(bào)道可知，由于在布水、生物載體等方面的限制，現(xiàn)有的生物流化床裝置處理規(guī)模大都在每天幾百噸以下，基本上還處于研究階段，未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大面積推廣，尚未真正發(fā)揮生物流化床在污水凈化領(lǐng)域的巨大優(yōu)勢(shì)。
　　作為化工材料的聚氨脂材料具有比重輕、孔隙率高、彈性良好、耐腐蝕等諸多生物載體具備的特殊性能，而且產(chǎn)量大，價(jià)格也較低，這也為流化床技術(shù)填料的發(fā)展提供了有力的支持。
　　脈沖—循環(huán)流化床工藝中的雙流化床系統(tǒng)濃縮匯聚了生物活性污泥法和生物膜法的雙重優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)運(yùn)行高度穩(wěn)定可靠，污染物去除率比一般工藝高。
1 流化床工作原理
1.1　脈沖流化床工作原理
　　脈沖流化床單元是利用厭氧反應(yīng)的水解酸化反應(yīng)原理，在脈沖流化床反應(yīng)單元內(nèi)投加一定數(shù)量的高效生物親和性填料，利用脈沖布水器的脈沖布水作用，使填料在反應(yīng)器內(nèi)達(dá)到“上浮—沉降”的流化狀態(tài)。
　　脈沖流化床(水解酸化)段既有生物降解作用，又具有水解酸化作用。理想的生物降解效果主要取決于其生物污泥濃度和布水效果，因此必須保證水解酸化池內(nèi)具有一定的填料量和生物污泥量，池內(nèi)的泥水充分混合且高效生物親和性填料處于流化狀態(tài)，從而使得水中的污染物被污泥吸附、分解。若填料和污泥達(dá)不到一定濃度，泥水混合效果不佳，厭氧部分的處理效果就會(huì)很差。
　　自動(dòng)高效脈沖布水器是根據(jù)脈沖流化床對(duì)水流狀態(tài)的要求及各種布水器的特點(diǎn)而研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種理想的高效節(jié)能、操作可靠的布水系統(tǒng)。該布水器具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需復(fù)雜設(shè)備，整個(gè)吸氣布水過(guò)程靠水力自動(dòng)完成，維護(hù)管理方便；能耗低，效率高，除提升來(lái)水外無(wú)需其他動(dòng)力；配水均勻，水力攪拌效果好；使用壽命長(zhǎng)。
　　脈沖布水方式保證了污泥濃度以及填料和水的混合效果，控制了易燃、惡臭氣體的產(chǎn)生，同時(shí)由于污水與生物菌群流化態(tài)的形成，大幅度提高了處理效率，降低了投資成本。
1.2　循環(huán)流化床工作原理
　　循環(huán)流化床單元是利用好氧微生物氧化反應(yīng)原理，將高效生物親和性填料投加到循環(huán)流化床內(nèi)，通過(guò)微孔曝氣技術(shù)，在氣流、水力的沖擊與攪拌下，達(dá)到良好的流態(tài)化。循環(huán)流化床出水端通過(guò)水下推動(dòng)器將填料回流至循環(huán)流化床進(jìn)水端，完成整個(gè)循環(huán)流化過(guò)程。
　　循環(huán)流化床使用了可變微孔上浮式曝氣裝置，曝氣采用高效的管式可變微孔曝氣管，提高了氧氣利用率。檢修時(shí)，只需將曝氣支管和支撐管提起，把需檢修的曝氣器組從水中提上來(lái)即可進(jìn)行檢修、更換，無(wú)需排掉池中的污水，實(shí)現(xiàn)了不停產(chǎn)檢修。
1.3　脈沖—循環(huán)流化床工作原理
　　脈沖—循環(huán)流化床是以多孔狀填料為生物載體，通過(guò)充氧曝氣的攪動(dòng)作用使載體處于流動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)載體表面和內(nèi)部不斷生長(zhǎng)的生物膜，吸附、氧化并分解廢水中的有機(jī)物。脈沖—循環(huán)流化床工藝關(guān)鍵之一的高效生物親和性填料是新型生物填料，它由聚氨脂和多種金屬氧化物按一定比例配比加工而成。填料的孔隙率為90%～95%，密度略大于水；填料具有良好的彈性，在水力、氣流的攪拌、沖擊下，填料自身形狀會(huì)發(fā)生微小變化，此形狀變化可保證填料的內(nèi)部、外部之間形成良好的物質(zhì)交換條件，這個(gè)過(guò)程又稱為高效生物親和性填料的“自呼吸”作用。填料中含有的多種金屬氧化物促進(jìn)了微生物的生化反應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)性中試和工程實(shí)際應(yīng)用中，反應(yīng)器內(nèi)投加的高效生物親和性填料的外形、尺寸、數(shù)量都有明確的規(guī)定。
　　高效生物親和性填料在微生物附著生長(zhǎng)的情況下，會(huì)自發(fā)形成一個(gè)“上浮—沉降”的循環(huán)過(guò)程。填料投加到生化反應(yīng)池的初期，填料上附著生長(zhǎng)著少量的微生物，填料在反應(yīng)池內(nèi)呈懸浮生長(zhǎng)狀態(tài)。隨著填料上微生物的逐漸增加，填料整體的比重增加，此時(shí)填料沉淀于反應(yīng)池的底層。沉淀于底層的填料上的微生物會(huì)由于物質(zhì)傳遞減弱和發(fā)生厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生少量氣體，使填料逐漸又恢復(fù)到懸浮狀態(tài)，重復(fù)“上浮—沉降”循環(huán)過(guò)程。
2 脈沖—循環(huán)流化床工藝的優(yōu)點(diǎn)
　　(1)由于使用了脈沖布水技術(shù)和構(gòu)造獨(dú)特的有機(jī)高分子厭氧填料，可保持和顯著提高厭氧系統(tǒng)的污泥量和污泥活性，保證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　(2)實(shí)現(xiàn)了新鮮污水與生物載體快速均勻的混合，大大提高了反應(yīng)速度。在脈沖流化床中CODcr去除率可達(dá)2～5kg/m3·d。
　　(3)由高效可變微孔曝氣系統(tǒng)和構(gòu)造獨(dú)特的高分子有機(jī)好氧填料組成的循環(huán)流化床系統(tǒng)，CODcr去除率可達(dá)3～8 kg/m3·d，是一般生物反應(yīng)器不能比擬的。
　　(4)高分子有機(jī)填料添加了生物親和劑和增強(qiáng)劑，比表面積大，可達(dá)2000～3500m2/m3，在反應(yīng)體系中成為生物良好的寄居載體，并且具有較好的水力學(xué)性能和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
　　(5)高效生物載體填料在流化過(guò)程中具有自呼吸功能且能吸收氣體、對(duì)氣體產(chǎn)生阻尼性能。該系統(tǒng)使曝氣氣體在水體中的停留時(shí)間延長(zhǎng)，使溶氧率比一般好氧生化系統(tǒng)提高30%～60%，大大降低了生化系統(tǒng)的耗能。
　　(6)水、泥、填料三相分離系統(tǒng)構(gòu)思新穎、形狀獨(dú)特、效率高、操作簡(jiǎn)便，是雙流化床的重要裝備。
　　(7)雙流化床獨(dú)特的生化系統(tǒng)可使該系統(tǒng)能有效的去除污水中的氮含量，去除率高達(dá)70%～80%。
　　(8)雙流化床的自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)水量、系統(tǒng)的溶氧量及出水質(zhì)量的自動(dòng)控制，使該系統(tǒng)成為高效高自動(dòng)化的智能系統(tǒng)。
　　(9)流化床內(nèi)投加高效生物親和性填料，增加了生化系統(tǒng)內(nèi)的生物量，使填料內(nèi)寄居微生物和活性污泥內(nèi)微生物兩大生物相功能互補(bǔ)，提高了生化處理系統(tǒng)的去除率，增加了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
　　(10)脈沖—循環(huán)流化床內(nèi)的高效生物親和性填料，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抵抗沖擊負(fù)荷的能力，避免了活性污泥膨脹現(xiàn)象。
　　(11)該工藝中高效生物親和性填料的使用無(wú)需支撐，填料的投加、補(bǔ)充、更新操作簡(jiǎn)單。
　　(12)高效生物親和性填料比傳統(tǒng)的組合式或其它形式填料成本低，使用方便，且容積負(fù)荷高，節(jié)約用地，特別對(duì)老工程的改造有明顯的優(yōu)勢(shì)。
3 脈沖—循環(huán)流化床工藝的應(yīng)用
　　佛山市順德某紡織印染有限公司15000m3/d印染污水處理工程成功地應(yīng)用了該技術(shù)。該工程于2005年2月全面調(diào)試合格，出水CODcr為50～60mg/L，優(yōu)于國(guó)家和地方污水排放標(biāo)準(zhǔn)，工程造價(jià)比常規(guī)工藝低，運(yùn)行費(fèi)用也很低，僅為0.4～0.5元/m3。
4 結(jié)語(yǔ)
　　脈沖—循環(huán)流化床污水處理技術(shù)適用于處理印染污水、造紙污水及各種高濃度有機(jī)污水。利用脈沖—循環(huán)流化床技術(shù)改造原有的好氧活性污泥工藝、接觸氧化工藝、氧化溝工藝、SBR工藝，可使廢水達(dá)標(biāo)排放并提高污水處理能力。
　　脈沖—循環(huán)流化床成功地解決了生物載體及布水等方面的問(wèn)題，為生物流化床技術(shù)在環(huán)境生物凈化污水領(lǐng)域方面開(kāi)拓了一條大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的道路。脈沖—循環(huán)流化床是環(huán)境生物技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的產(chǎn)物，符合環(huán)境生物技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，即盡可能提高單位反應(yīng)器體積內(nèi)的微生物濃度，最大限度地增加反應(yīng)體系中生物類群與污染物的接觸程度，最高水平地發(fā)揮微生物的活性，并有效降低投資及運(yùn)行費(fèi)用。
　　脈沖—循環(huán)流化床在傳統(tǒng)活性污泥工藝和接觸氧化工藝之間找到了很好的契合點(diǎn)，兼有兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有系統(tǒng)穩(wěn)定、處理效果優(yōu)異、處理成本低、易于運(yùn)行管理的特點(diǎn)，是污水處理技術(shù)史上一次革命性的進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)：(略)

Technology of Pulsing—Circulating Fluidized Bed for Sewage Treatment
LIU De-pei, SHAO Yun-hai
(Guangzhou ChinaEver Environmental Engineering Co., Ltd.,Guangzhou Guangdong 511430,China)

Abstract: The paper introduces the working principles, characteristics and its application of pulsing—circulating ?uidized bed.
Keywords: pulsing—circulating ?uidized bed; ?lling; bio-?lling