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1、HCR-一种高高效好氧氧生物处处理技术术摘要： HCRR工艺具具有所需需空间少少、占地地省、设设计集成成合理、CCOD降降解率高高、空气气氧利用用率高且且操作便便利安全全等优点点。在纸纸浆和造造纸工业业废水处处理的工工程实例例中，其其最大的的容积负负荷达到到70kkgCOOD/(m3d)，反反应器单单体最大大容积为为12000m33，日处处理污水水量近2230000m33，COOD的降降解率达达到800%，而而剩余污污泥的产产率小于于0.22kgSSS/kkgCOOD。好氧生物物处理工工艺历史史悠久，自自19114年第第一座活活性污泥泥法污水水处理试试验厂运运行以来来，已经经80 多年了了。近
2、220年来来，改进进曝气技技术和好好氧生物物固定技技术以提提高污水水处理的的效果，是是好氧生生物处理理领域的的主要研研究内容容，HCCR工艺艺就是这这一特定定时期的的产物。1HCCR工艺艺的主要要特点HCR工工艺(HHighh Peerfoormaancee Coompaact Reaactoor)是是德国克克劳斯塔塔尔(CClauusthhal)工科大大学物相相传递研研究所于于80年年代发明明的。该该工艺的的问世是是好氧生生物处理理技术的的一个飞飞跃，它它融合了了当今的的高速射射流曝气气、物相相强化传传递、紊紊流剪切切等技术术，并具具有深井井曝气和和流化污污泥床的的特点。因因此，其其空气氧氧
3、的转化化率高，反反应器的的容积负负荷大，水水力停留留时间短短，是当当前为西西方国家家所广泛泛接受的的一种高高效好氧氧生物处处理方法法。至今今，已经经在德国国、瑞典典、加拿拿大、意意大利、法法国、韩韩国等国国家建成成了数十十个HCCR系统统，并已已投产运运行，污污水处理理效果普普遍良好好。HCR系系统主要要包括：集成反反应器、两两相喷头头、沉淀淀池以及及配套的的管路和和水泵等等(见图图1)。集集成反应应器为圆圆形容器器，其外外筒两端端被封闭闭，连接接着各种种管道；内筒两两端开口口，两相相喷头安安装在反反应器上上部的正正中央。循循环水泵泵提升高高压水流流经喷头头射入反反应器，由由于负压压作用同同时
4、吸入入大量空空气。水水流和气气流的共共同作用用又使喷喷头下方方形成高高速紊流流剪切区区，把吸吸入的气气体分散散成细小小的气泡泡。富含含溶解氧氧的混合合污水经经导流筒筒达到反反应器底底部后，又又向上返返流形成成环流，再再经剪切切向下射射流，如如此循环环往复运运行。于于是，污污水被反反复充氧氧，气泡泡和微生生物菌团团被不断断剪切细细化，并并形成致致密细小小的絮凝凝体。由该工艺艺的工作作原理可可知，HHCR的的主要特特点是：(1)系系统占地地少，基基建费用用低。HHCR系系统占地地一般很很少，其其原因主主要有三三：一是是系统设设计紧凑凑，结构构合理，减减少了占占地；二二是反应应器高径径比大(为71)
5、，部部分被埋埋在地下下，有效效地利用用了垂向向空间，减减少了平平面上的的占地；三是所所需水力力停留时时间很短短，容积积负荷和和污泥负负荷都很很高，减减少了反反应器的的体积。合理集成成设计、少少占地是是减少基基建投资资的主要要因素，反反应器和和沉淀池池的容积积小，又又节省土土建投资资或设备备制造费费用。根根据工程程预算结结果对比比表明，采采用HCCR工艺艺处理同同样数量量的污水水，其基基建费用用比活性性污泥法法工艺要要减少330%以以上。(2)空空气氧转转化利用用率高，容容积负荷荷和污泥泥负荷高高。HCCR工艺艺的曝气气方式采采用射流流扩散式式，并通通过垂向向循环混混合，使使溶解氧氧达到最最大值
6、，这这一过程程实际上上吸取了了深井曝曝气依靠靠压头溶溶氧的优优点。高高速喷射射形成紊紊流水力力剪切，使使气泡高高度细化化并均匀匀分散，决决定了该该方法对对空气氧氧的转化化利用率率高。据据试验测测定，其其空气氧氧的转化化利用率率可高达达50%，溶解解氧含量量易保持持在5mmg/LL以上。足够的溶溶解氧是是保证好好氧生物物处理系系统高负负荷运行行的条件件，这也也是HCCR工艺艺的优势势所在。一一般情况况下，HHCR系系统的污污泥浓度度在100g/LL左右，最最高可超超过200g/LL。反应应器中生生物量之之大，决决定了其其负荷值值必然高高。试验验和已有有工程的的运行结结果显示示，HCCR的容容积负
7、荷荷最大可可达700kgBBOD55/(mm3d)，小试试可达1100 kgBBOD55/(mm3d)；其污污泥负荷荷值可以以超过66 kgg BOOD5/(kkgSSSd)。(3)固固液分离离效果好好，剩余余污泥量量较少。HHCR工工艺混合合污水中中的微生生物菌团团颗粒小小，其沉沉降性能能好，这这是其显显著特点点之一，污污泥在沉沉淀池中中的停留留时间一一般只需需要400minn左右。该该工艺每每降解11kg BODD所产生生的剩余余污泥量量，比其其他好氧氧方法平平均减少少40%左右，从从而大大大减少了了污泥处处理量。剩剩余污泥泥量较少少的原因因主要有有两个：其一，强强烈曝气气使微生生物代谢谢
8、速度快快，由此此引起的的生化反反应可能能加大内内源消耗耗，剩余余污泥量量相对少少；其二二，由于于反应器器中混合合污水被被高速循循环液流流剪切，微微生物的的团粒被被不断分分割细化化，团粒粒内部的的气孔减减少，使使其密度度相对增增加，总总的体积积减少。(4)抗抗冲击负负荷的能能力强。HHCR为为完全混混合型运运行方式式，原水水先与回回流污水水合流，然然后再进进入反应应器，并并立即被被快速循循环混合合。高浓浓度COOD或有有毒废水水冲击系系统时，它它们在进进入反应应器之前前实际上上已经被被稀释，进进入反应应器后又又被迅速速均匀混混合，使使冲击液液流的浓浓度大大大降低，从从而有效效地提高高了HCCR系
9、统统抗冲击击负荷的的能力。此此外，强强烈曝气气使微生生物的新新陈代谢谢加快后后，也可可能减少少冲击所所造成的的部分影影响。工程实践践表明，HHCR工工艺对甲甲醛废水水、含酚酚废水、糖糖醛废水水、树脂脂酸废水水都能进进行有效效处理；如已有有工程实实例的进进水COOD浓度度达到了了200000mmg/LL；该工工艺还有有望提高高污水脱脱氮的效效果。(5)系系统操作作简便灵灵活，处处理效果果有保障障。HCCR系统统的反应应器循环环水量、补补充曝气气量、污污泥回流流量等都都可以根根据需要要进行调调节，便便于选择择最佳的的组合效效果。正正因为如如此，采采用HCCR工艺艺容易保保证较高高的COOD去除除率
10、。图图2显示示了HCCR反应应器容积积负荷与与CODD去除率率的变化化关系。可可以看出出，尽管管其容积积负荷变变化较大大，COOD去除除率均达达到800%左右右。从目前已已经运行行的数十十个工程程所反馈馈的信息息表明，HHCR系系统启动动较快，操操作管理理比较方方便，适适应的环环境条件件很宽松松，运行行中很少少出现故故障，其其推广应应用正在在受到越越来越多多的重视视。2应用用实例及及其效果果已有HCCR工程程处理的的废水类类型有：奶品加加工废水水、酵母母生产工工艺废水水、造纸纸厂废水水、化工工废水、印印刷业废废水、屠屠宰废水水、填埋埋场渗滤滤液及城城市污水水等。其其中，尤尤以造纸纸废水的的处理
11、工工程最多多，已分分别在德德国、挪挪威、中中国、法法国、加加拿大等等地建成成投入运运行(表表1)。表1HHCR典典型工程程实例运运行参数数参数处理量 (m3/d)废水COOD浓度度 (mg/L)反应器体体积 (m3)水力停留留时间 (h)所在国家家酵母16811000025+1104.999德国玻璃工艺艺241110000252.499德国橄榄业138400005 x 32.622意大利造纸工艺艺250001400002 x 25004.8挪威造纸工艺艺140000150002 x 30001.033加拿大造纸工艺艺130000172002 x 30000.900中国造纸工艺艺22000035
12、0002 x 110002.377挪威造纸工艺艺69266135003001.144法国屠宰业144000170002 x 25001.2韩国造纸工艺艺2100003000012000+80002.299挪威实例1拉维克克市雀斯斯科夫锐锐兹公司司(TrrescchowwFriitzee, LLarvvik)的半化化学纸浆浆废液，其其CODD浓度高高达2000000mg/L，采采用HCCR工艺艺处理，其其容积负负荷达880 kkg CCOD/(m33d) ，CCOD的的降解率率达CCM(222到到了700%。废废水中含含有过氧氧化漂白白污水，但但它对于于水处理理的效果果没有任任何不良良影响，其其
13、剩余污污泥的产产率约为为0.22kg SS/kg CODD。实例2在威尼尼斯拉市市的汉斯斯霍司公公司(HHunssfoss,Veenneeslaa)，亚亚硫酸盐盐化学纸纸浆浓缩缩液(来来自化学学再生系系统)CCOD的的变化范范围为55 00001100000 mmg/LL，污水中中同时含含有糖醛醛，因而而对附近近纳污区区的鱼类类构成危危害。用用HCRR工艺处处理，容容积负荷荷平均达达60 kg CODD/(mm3d) ,CCOD的的降解率率为800%，糖糖醛的去去除率达达1000%，剩剩余污泥泥的产率率仅为00.155 kgg SSS/kgg COOD。表2列出出了某地地城市污污水采用用两种方
14、方法处理理的主要要效果参参数。可可以看出出HCRR工艺相相对于传传统的活活性污泥泥法工艺艺在充氧氧速率、容容积负荷荷、污泥泥负荷、二二沉池表表面负荷荷、剩余余污泥产产率、水水力停留留时间等等方面，都都具有明明显的优优势。表2HHCR工工艺处理理某城市市污水效效果对比比参数活性污泥泥法HCR工工艺充氧速率率(kgg/(mm3h)0.0060.5-3.00能耗(kkg/(kWh)0.7-2.000.5-3.00容积负荷荷(kgg BOOD5/(mm3d)0.755-1.040污泥浓度度(kgg/m33d)2.5-3.001-8污泥负荷荷(kgg BOOD5/(kkg MMLSSSd)0.315去除
15、率(%)9580990停留时间间(h)480.55耗能容积积率(kkW/mm3)0.00512污泥指数数(m33/kgg)100150070二沉池表表面负荷荷(m33/(mm2h)1.5528剩余污泥泥产率99kg MLSSS/kkg BBOD551.00.663HCCR工艺艺在中国国的应用用前景分分析根据HCCR所具具有的特特点，我我们认为为该工艺艺在中国国有以下下几方面面的应用用前景：(1)普普通工业业废水的的处理。中中国工业业企业的的废水种种类很多多，变化化也很复复杂。特特别是一一些中小小型企业业，因其其废水量量不大，或或因污染染物浓度度不太高高，而且且废水中中又不含含明显的的有毒物物(即普普通工业业废水)，故一一直未进进行达标标处理。根根据当前前的环境境保护要要求，这这类废水水也是非非治不可可的。然然而，原原来厂区区规划又又大都没没有考虑虑废水处处理的场场所。鉴鉴于这些些废水的的特点及及处理场场所不足足等矛盾盾，选择择占地少
