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深度剖析生物膜法在污水處理中的應(yīng)用


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生物膜法是污水處理中常用的技術(shù),本文將進(jìn)行生物膜法的全面解讀,讓大家了解這種污水處理技術(shù)。

一、生物膜法的基本原理

1、生物膜在載體上的生長(zhǎng)過程

當(dāng)有機(jī)污水或由活性污泥懸浮液培養(yǎng)而成的接種液流過載體時(shí),水中的懸浮物及微生物被吸附于固相表面上,其中的微生物利用有機(jī)底物而生長(zhǎng)繁殖,逐漸在載體表面形成一層粘液狀的生物膜。這層生物膜具有生物化學(xué)活性,有進(jìn)一步吸附、分解污水中呈懸浮、膠體和溶解狀態(tài)的污染物。

2.生物膜的降解機(jī)理

A. 物質(zhì)的傳遞

1)空氣中的氧溶解于流動(dòng)水層中,通過附著水層傳遞給生物膜;

2)有機(jī)污染物則由流動(dòng)水層傳遞給附著水層,然后進(jìn)入生物膜;

3)微生物的代謝產(chǎn)物如H2O等則通過附著水層進(jìn)入流動(dòng)水層,并隨其排走;

4)CO2及厭氧層分解產(chǎn)物如H2S、NH3以及CH4等氣態(tài)代謝產(chǎn)物則從水層逸出進(jìn)入空氣中。

B膜的生長(zhǎng)與脫落

1) 生物膜降解有機(jī)物的過程,也是膜生長(zhǎng)的過程;

2) 好氧層與厭氧層的平衡穩(wěn)定關(guān)系;

3) 厭氧層加厚,生物膜老化、脫落。

3.生物膜的主要特征

a、生物相方面的特征

(1)微生物多樣化

(2) 生物的食物鏈長(zhǎng)

(3) 能夠存活世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物

(4) 分段運(yùn)行與優(yōu)占種屬

b、處理工藝方面的特征

(1) 對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性

(2) 污泥沉降性能良好,宜于固液分離

(3)能夠處理低濃度的污水

(4)易于維護(hù)運(yùn)行、節(jié)能

二、生物濾池

1、生物濾池法的特征

生物濾池法是在砂濾池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種生物膜處理方法,它利用濾料表面形成的一層生物膜來凈化污水。在濾池內(nèi),污水由于重力作用自上而下地連續(xù)流經(jīng)濾料,濾料表面的微生物借助酶的作用,使被吸附和吸收的有機(jī)物在氧氣的參與下進(jìn)行氧化分解,同時(shí)微生物又以有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行自身繁殖。老化的微生物附著力差,在污水沖刷會(huì)不斷脫落,脫落后隨水流出濾池,同時(shí)新的生物膜不斷生長(zhǎng),因而處理可連續(xù)進(jìn)行。

2、典型構(gòu)造

生物濾池主要由池壁、池底、濾料、布水器等部分組成。

濾料:組成濾層的過濾材料。常以花崗石、安山巖、閃綠巖等較硬的巖石以及無煙煤等材料制成。

布水器:將污水散布于濾層表面的裝置,使用較多的是旋轉(zhuǎn)式布水器,其次是固定噴嘴式布水器。

3、影響生物濾池性能的主要因素----負(fù)荷率

水力負(fù)荷率:以濾料體積表示,m3(污水)/m3(濾料)·d。

有機(jī)負(fù)荷率:以進(jìn)水有機(jī)污染物或特定污染物表示,kg(BOD5或特定污染物)/m3(濾料)·d。

水力負(fù)荷率與生物膜更新的關(guān)系:水力負(fù)荷小,生物膜厚,易堵塞;水力負(fù)荷大于8m/d時(shí),水力沖刷作用強(qiáng),生物膜更新快,不易堵塞,生物活性好。但污水停留時(shí)間短,出水水質(zhì)下降。

城市污水BOD5在200-300mg/L,處理效率要求80-90%時(shí),低負(fù)荷生物濾池的有機(jī)負(fù)荷率:0.2kg/ m3(濾料)·d,高負(fù)荷生物濾池的有機(jī)負(fù)荷率:1.1kg/ m3(濾料)·d左右。

4、 生物濾池的類型

普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池、曝氣生物濾池

塔式濾池

由于低密度濾料的使用,生物濾池突破了高度的限制,可達(dá)8~20m,外形像塔,故稱之;

塔身分為數(shù)層,每層設(shè)置格柵,承擔(dān)濾料重量;

水力負(fù)荷可高達(dá)20~200m/d,有機(jī)負(fù)荷2~3kg/m3d;

可多段進(jìn)水,但要加強(qiáng)預(yù)處理,防止堵塞;

優(yōu)點(diǎn):占地大大縮小,能使用水質(zhì)水量變化;

缺點(diǎn):廢水提升費(fèi)用高,濾池太高管理不便。

曝氣生物濾池

20世紀(jì)80年代發(fā)展的高效、低成本、小體積的污水處理系統(tǒng);

主要分類:上流式和下流式;

填料特性:高比表面積、低密度、硬度大、抗磨損、化學(xué)穩(wěn)定性好;

處理效果好:BOD5、SS、NH3-N可分別達(dá)到10、10、1mg/L;

抗沖擊能力強(qiáng):可適應(yīng)水質(zhì)、水量的波動(dòng),即使長(zhǎng)時(shí)間停用啟用后也可迅速恢復(fù)

生物轉(zhuǎn)盤

1、特點(diǎn)

生物轉(zhuǎn)盤是一種通過盤面轉(zhuǎn)動(dòng),交替與污水和空氣接觸從而使污水凈化的一種處理方法。它是在生物過濾法基礎(chǔ)上發(fā)展起來一種高效處理新技術(shù),也是生物膜法之一,具有運(yùn)行簡(jiǎn)便,可根據(jù)不同的要求調(diào)節(jié)接觸時(shí)間、耗電少等優(yōu)點(diǎn),很適于小規(guī)模的污水處理。

2、構(gòu)造

生物轉(zhuǎn)盤是由氧化槽支撐和水平軸固定的一系列間距很近的圓盤所組成。盤片由合成樹脂(聚氯乙稀、玻璃鋼)、金屬(鉛、鋼)或竹材制成。氧化槽一般是與圓盤外形基本吻合的半圓形,由鋼筋混凝土或鋼板制成,由電動(dòng)機(jī)和變速裝置帶動(dòng)水平軸使盤片緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)。

3、工作原理

轉(zhuǎn)盤用人工方法或自然方法掛膜后,轉(zhuǎn)盤表面就形成了類似生物濾池濾料那樣的生物膜。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí),浸入污水的部分,其上的生物膜吸附有機(jī)污染物,并吸收生物膜外水膜中的溶解氧,在生物酶的催化作用下,分解有機(jī)物,排出代謝產(chǎn)物,微生物在這一過程中以有機(jī)污染物為營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行自身繁殖。轉(zhuǎn)盤露出水面的部分,空氣不斷地溶解到水膜中取,增加其溶解氧量。生物膜交替地與污水和空氣接觸,形成一個(gè)連續(xù)的吸附-吸氧-氧化分解過程,使污水得到凈化。

4、生物轉(zhuǎn)盤的特征

微生物濃度高。若把生物膜折算成曝氣池污泥濃度,可達(dá)10000~20000mg/L;生物相分級(jí),預(yù)留無該機(jī)的污水水質(zhì)相適應(yīng)。這對(duì)微生物生長(zhǎng),有機(jī)污染物降解有利;具有消化、反硝化、除磷功能。由于污泥泥齡長(zhǎng),可生長(zhǎng)生長(zhǎng)期較長(zhǎng)的消化、反硝化菌;不回流污泥,除水可加混凝劑除磷;耐沖擊負(fù)荷,可適應(yīng)BOD5達(dá)10~10000mg/L的有機(jī)廢水;微生物食物鏈長(zhǎng),污泥量少,含水率低,易于處理。

生物接觸氧化法

1、特點(diǎn)

接觸氧化法是在接觸濾池和生物濾池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的處理方法,具有介于生物濾池或活性污泥法的特征。即在不透水的池內(nèi),填充填料,下側(cè)曝氣。在生物膜固定和污水流動(dòng)方面和生物濾池相同,以污水充滿池內(nèi)、用人工進(jìn)行曝氣而言,又和活性污泥法相似。又稱接觸曝氣或淹沒式生物濾池、或固定式活性污泥法。

2、生物接觸氧化法與生物濾池的區(qū)別:

水流流態(tài)不同:生物膜表面直接與污水接觸,提供更大污染物傳質(zhì)空間;水流穩(wěn)定,加上充沛的溶解氧,適于微生物生長(zhǎng),微生物相豐富,能形成穩(wěn)定的生態(tài)系;供氧方式不同:曝氣供氧,傳質(zhì)快,效率高,污水中DO濃度大;容積負(fù)荷高且污泥產(chǎn)量低:污染物和氧氣的傳質(zhì)條件好,單位容積生物量高于活性污泥法和生物濾池法(125g/m2填料表面,相當(dāng)于MLSS 13g/L),故容積負(fù)荷高,并保持較低的F/M,;不需污泥回流,運(yùn)行管理方便;耐沖擊負(fù)荷和水質(zhì)驟變:污泥濃度高,完全混合。

3、構(gòu)造

生物接觸氧化池的構(gòu)造

池體:用于放置填料,布水布?xì)庋b置,設(shè)置支撐填料的柵板和格柵的構(gòu)筑物,鋼或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),池底設(shè)置派你裝置;

填料:生物膜附著的載體,要求比表面積大、空隙率大、強(qiáng)度大、水力阻力小,化學(xué)與生物穩(wěn)定性好。制作材料為聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、環(huán)氧玻璃鋼等,形狀為蜂窩狀或波紋板狀;此外還有纖維狀軟性填料,由尼龍、維綸、腈綸和滌綸等化學(xué)纖維編結(jié)成。

布?xì)夤芊譃槎N:分流式:中心曝氣,側(cè)面曝氣;直流式:全面曝氣。

生物流化床

在反應(yīng)器中裝入粒徑較小、密度大于水的載體顆粒,通過污水以一定的流速自下而上的流動(dòng)使載體成流化狀態(tài),污水中有機(jī)污染物通過與載體表面生長(zhǎng)的生物膜相接觸而達(dá)到去除的目的。

生物流化床的類型

(1)兩相生物流化床

流化床中只有固液兩相,由液體流動(dòng)托起固體顆粒,溶氧過程在另外的設(shè)備中完成。由于處于流態(tài)化工況下的水流流速難于使固體顆粒表面的生物膜脫落,故增加脫膜設(shè)備;

(2)三相生物流化床

流化床中同時(shí)有氣、固、液三相,氣、液兩相同時(shí)流動(dòng)托起固體顆粒,過程三相流,其中的氣流同時(shí)起充氧作用,激烈湍動(dòng)的氣、液兩相流使固體顆粒表面的生物膜脫落,故不必再設(shè)脫膜設(shè)備。

 

 

免責(zé)聲明

本文來源于:環(huán)保工程/水處理

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