高浓度有机废水生物蒸发处理技术及展望-第4页-北极星水处理网

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2生物蒸发影响因素

生物蒸发过程主要受曝气量、初始含水率和有机负荷3个因素的影响，这3个因素决定了微生物能量释放速率和代谢热的利用效率。生物蒸发过程的主要目的是去除水分和污染物质，可以通过控制以上3个影响因素来提高处理效率。

2.1 曝气量

曝气量是影响堆体温度和水分去除的重要因素，其作用主要是提供氧气和形成对流带走水蒸气及微生物代谢气体。

微生物的好氧代谢和厌氧代谢所释放的能量差别较大，1 mol葡萄糖好氧降解产生38 mol ATP，而厌氧代谢仅为2 mol ATP。在生物蒸发过程中，过低的曝气量会产生厌氧状态，降低好氧微生物的活性，微生物代谢热的产生也随之减少;曝气量过高，虽然好氧微生物活性较高且有利于代谢热释放，但微生物利用后过剩的气流会带走堆体内积累的代谢热，导致堆体温度降低，不利于水分蒸发。D. Jenkins等研究发现，曝气量为0.04 m3/(kgTS 混合物˙h)时，最高温度较高，且最高温度的持续时间也较长，但水分的去除率没有曝气量为0.09 m3/(kgTS 混合物˙h)时高，因为较低的曝气量不能有效带走反应器内被汽化的水分;当曝气量为0.14 m3/(kgTS 混合物˙h)时，反应器内温度较低，且水分去除和挥发性固体降解效率也较低，水分去除主要靠空气干化。低的曝气量有利于堆体温度的积累和可挥发性有机质的氧化，但较高的曝气量对水分的去除更好。

生物蒸发过程曝气量一般为0.035~0.12 m3/(kgTS 混合物˙h)，跟生物干化过程类似，若能实时在线监测和反馈控制系统，控制曝气量随堆体反应的不同阶段而变化，则可以提高处理效率，实现更短的时间内去除更多的水分。

2.2 初始含水率

水分不仅能为微生物所需的可溶性营养物质提供载体，而且还能为微生物反应提供介质，初始水分含量和水分的去除及有机物的降解有密切的联系。

研究表明，在生物干化过程中初始水分的含量影响水分的去除，初始水分过高或过低都会使微生物的活性降低，在堆肥过程中同样存在类似的情况。如图3所示，在生物蒸发、生物干化和好氧堆肥的堆体固-液-气三相介质环境中，气相中的氧气穿过液膜扩散到固相颗粒表面后被微生物好氧代谢所利用，但过高的初始水分会堵塞物料中的微小空隙，使液膜阻力增大，从而阻碍氧气的传递，导致厌氧环境的出现，不利于好氧微生物生长;过低的初始水分则会导致微生物缺少生命活动必要的水分而使代谢减缓;而适当的初始水分可使堆体空隙较大，不但减小了氧气在液相传质的阻力还增加了物料固-气界面面积，界面面积和物料外表面面积的增加一方面使得固-气质量传递效率增大，另一方面增强了被汽化的水分的去除。所以，一个适合的初始水分应能充分满足微生物正常的生长代谢，但又不因过高的水分而减少自由空域。