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      好氧生物處理生物膜法

      來源: 發表時間:2016-10-18 訪問次數:
      生物膜法(biomembrane process)生物膜法又稱固定膜法。主要用于去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機污染物。

      是與活性污泥法并列的一類廢水好氧生物處理技術,是一種固定膜法,是土壤自凈過程的人工化和強化主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機污染物;




       
      第一節    生物膜法的基本原理

      什么是“生物膜”?

      附著生長在固體狀材料表面的由多種微生物形成的膜狀生物聚集體。

      一、生物膜的形成

      前提條件:

      載體——填料或稱濾料;

      營養物質——有機物、N、P及其它,由污水提供;

      微生物——由污水自行提供,或接種;

      形成過程:含有營養物質和接種微生物的污水在填料表面流動,經過一定時間后,污水中的微生物會在填料表面附著增殖和生長,形成一層薄的生物膜。

      生物膜的成熟:在生物膜上由細菌及其它各種微生物組成的生態系統以及生物膜對有機物的降解功能都達到了平衡和穩定。

      成熟所需時間:在20°C下處理城市污水時,生物膜從開始形成到成熟,一般需要30天左右。

      二、生物膜結構示意圖

      生物膜的性質:

      ①高度親水,存在著附著水層;

      ②微生物高度密集:各種細菌以及微型動物,形成了有機污染物——細菌——原(后)生動物的食物鏈。

      厭氧膜的出現:

      ①生物膜厚度不斷增加,氧氣不能透入的內部深處將轉變為厭氧狀態;

      ②成熟的生物膜由厭氧膜和好氧膜組成;

      ③好氧膜是有機物降解的主要場所,一般厚度為2mm。


      三、生物膜的脫落與更新

      厭氧膜的加厚:

      ①生物膜處于老化狀態,凈化功能變弱,易于脫落。

      ②厭氧代謝產物增多,減弱生物膜的附著能力;

      ③破壞厭氧膜與好氧膜之間的平衡;

      生物膜的更新:

      ①老化膜脫落,新生膜會重新生長;

      ②新生膜具有更強的凈化功能。

      什么是“生物膜法”?

      定義:以生物膜作為去除廢水中污染物的主體的工藝,通稱為生物膜法工藝;

      又稱固定膜法,是與活性污泥法并列的一類廢水好氧生物處理技術;

      起源:土壤自凈過程的人工化和強化;

      處理對象:廢水中溶解性和膠體狀的有機物及氮素污染物;如:生活污水或城市廢水;以及某些工業廢水;

      分類:

      生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化工藝、生物流化床等

      四、生物膜法的運行原則

      減緩生物膜的老化進程;

      控制厭氧膜的厚度;

      加快好氧膜的更新;

      控制使生物膜不集中脫落。

      五、生物膜法的主要特點

      1、微生物方面的特征:本質特征

      1)、微生物種類多樣化;

      ① 微生物種屬繁多、類型廣泛;  

      ②不用擔心污泥膨脹,絲狀菌可大量生長,且其對低濃度污水具有較強的處理能力;

      ③ 線蟲、輪蟲等微型動物較常見,甚至藻類與昆蟲也可出現;

      2)、生物膜上微生物的食物鏈較長;

      3)、能夠存活世代時間較長的微生物

      2、工藝運行特征

      (1)、適應性強(對水質、水量等的變化);

      (2)、剩余污泥的沉降性能良好,易于分離;

      (3)、能夠處理低濃度污水——原因?;

      (4)、易于維護運行,運行費用少。



      第二節生物濾池工藝


      工藝類型

      普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池


      1、高負荷生物濾池

       ?。?)基本概念:

       ?、僖运槭癁闉V料時,濾床高度為2m;

        以塑料為濾料時,濾床高度可達4m;

       ?、谡鉁叵?,處理城市廢水時,

        表面水力負荷為10~30m3/m2.d,

        BOD5容積負荷不大于1.2kgBOD5/m3.d,

        單級濾池的BOD5的去除率一般為75~85%;

        兩級串聯時,BOD5的去除率一般為90~95%;

       ?、圻M水BOD5大于200mg/l時,應采取出水回流措施;

       ?、艹乇谒闹芡L口的面積不應小于濾池表面積的2%;

       ?。?)工藝流程——單級高負荷生物濾池

      2、塔式生物濾池

       ?。?)基本參數:

       ?、俪S盟芰蠟V料,濾池總高度為8~12m,甚至更高;

        每層濾料的厚度不應大于2.5m,徑高比為1:6~8;

       ?、谌莘e負荷為1.0~3.0kgBOD5/m3.d,

        表面水力負荷為80~200m3/m2.d,

        BOD5的去除率一般為65~85%;

       ?、弁L形式:

        自然通風時,塔濾通風口的面積不應小于橫截面的7.5~10%;

        機械通風時,風機容量一般按氣水比為100~150:1來設計;


        

      第三節  生物轉盤工藝


      一、基本概念


        廢水處于半靜止狀態,而微生物則在轉動的盤面上;

        轉盤40%的面積浸沒在廢水中,盤面低速轉動;

        盤面上生物膜的厚度與廢水濃度、性質及轉速有關,一般0.1~0.5mm

        生物轉盤的特征:

        運行能耗較低;

        生物量多,凈化率高,適應性強,出水水質較好;

        生物膜上生物的食物鏈長,污泥產量少,為活性污泥法的1/2左右;

        維護管理簡單,功能穩定可靠,無噪音,無灰蠅;

        受氣候影響較大,頂部需要覆蓋,有時需要保暖;

        占地面積較大,建設投資較高。

      二、生物轉盤的組成

        盤片

        接觸反應槽

        轉軸與驅動裝置等。

        1、盤片:

       ?、俦P片的形狀:

        外形:圓形、多角形及圓筒形;

        盤面:平板、凹凸板、波形板、蜂窩板、網狀板等。

       ?、诒P片的厚度與材質:

        要求質輕、薄、強度高,耐腐蝕等;

        一般厚度為0.5~1.0cm;

        常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及玻璃鋼等。

       ?、坜D盤的直徑:2.0、2.5、3.0、3.5m。

       ?、鼙P片間距:一般為30mm,高密度型則為10~15mm。

        2接觸反應槽:

        材質:鋼板、鋼筋混凝土或磚砌,斷面為半圓形。

        槽壁與盤片間距:20~50mm

        氧化槽容積與盤片面積之比—稱為體積面積比

        G=V/∑F

        G——氧化槽體積面積比

        V——氧化槽有效體積

        ∑F——盤片總面積(m2)

        工程中一般G≥5L/m2

        轉速一般為18m/min;

        有一軸一段、一軸多段以及多軸多段等形式;

        廢水的流動方式,有軸直角流與軸平行流。
        
      三、生物轉盤的工藝流程與組合

        1、生物轉盤為主體的工藝流程

       ?、僖匀コ鼴OD為主要目的的工藝流程

       ?、谝陨疃忍幚恚ㄈコ鼴OD、硝化、除磷、脫氮)為目的


      第四節 生物接觸氧化工藝


        介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法處理工藝;

        又稱為淹沒式生物濾池。

        定義:生物接觸氧化法又稱淹沒式生物濾池,在反應器內設置填料,同時向池內進行曝氣,經過充氧的廢水與長滿生物膜的填料接觸,在生物膜的作用下,廢水的到凈化。

      一、基本原理與特點

        主要特點:

       ?、傥勰酀舛龋?0~20g/l)高于活性污泥法和生物濾池,可在較高容積負荷(3.0~6.0kgBOD5/m3.d)下運行;

       ?、跓o需污泥回流,無污泥膨脹問題,運行管理簡單;

       ?、蹖λ克|的波動有較強的適應能力;

       ?、芪勰喈a量略低于活性污泥法。

      二、生物接觸氧化工藝的組成與構造

          由池體、填料、布水系統和曝氣系統等組成;

        填料高度一般為3.0m左右,填料層上部水層高約為0.5m,填料層下部布水區的高度一般為0.5~1.5m之間;

        根據曝氣裝置與填料的相對位置,可分:

       ?、倨貧庋b置與填料分開設置:

       ?、谄貧庋b置直接安設在填料底部:

       ?、倨貧庋b置與填料分設

        填料區水流穩定,有利于生物膜生長,但沖刷力不夠,生物膜不易脫落;

        可采用鼓風曝氣或表面曝氣裝置;

        較適用于深度處理。

       ?、谄貧庋b置直接安設在填料底部

        曝氣裝置多為鼓風曝氣系統;

        可充分利用池容;

        填料間紊流激烈,生物膜更新快,活性高,不易堵塞;

        檢修較困難。

      三、生物接觸氧化工藝的填料

        填料是微生物的載體,其特性對接觸氧化池中生物量、氧的利用率、水流條件和廢水與生物膜的接觸反應情況等有較大影響。

        分為硬性填料、軟性填料、半軟性填料及球狀懸浮型填料等:

      四、生物接觸氧化池的運行與管理

        l啟動調試:

        啟動調試時須培養生物膜,其方法類似活性污泥的培養,可間歇或連續進水;

        注意營養平衡(C、N、P)、pH值、抑制物濃度等;

        應對生物膜的生長情況經常觀察,并及時調整運行條件。

        2日常運行管理:

        一般應控制溶解氧濃度為2.5~3.5mg/l;

        避免過大的沖擊負荷;

        防止填料堵塞:

        1)加強前處理,降低進水中的懸浮固體濃度;

        2)增大曝氣強度,以增強接觸氧化池內的紊流;

        3)采取出水回流,以增加水流上升流速,以便沖刷生物膜。


      第五節好氧生物流化床工藝


        20世紀70年代;

        以比重大于1的細小惰性顆粒如砂、焦碳、陶粒、活性炭等為載體;

        反應器內的上升流速很高,可使載體處于流化狀態;

        生物濃度很高,傳質效率也很高,是一種高效好氧生物反應器。

      一、載體顆粒流化原理

        載體顆粒的流化,是由于上升的水流(或水流與氣流)所造成的。

        三種狀態:1)固定狀態;2)流化狀態;3)流失狀態

      二、生物流化床的工藝類型

        根據供氧和脫膜方式及床體結構等的不同,可分為:

        兩相生物流化床

             三相生物流化床

        1、兩相生物流化床

        在生物流化床外設充氧設備和脫膜設備,在床體內只有液、固兩相;

        進入反應器之前,廢水中的DO可達8~9mg/l(以純氧為氣源時,可達30~40mg/l)。
        2、三相生物流化床

        直接向反應器內充氧,床體內有氣、固、液三相共存;

        氣體攪動劇烈,載體顆粒之間摩擦劇烈,可使表層的生物膜自行脫落,因此一般無需體外脫膜裝置。

      三、生物流化床的構造

        反應器

        載體

        布水裝置

        充氧裝置

        脫膜裝置

        1、反應器:

        一般呈圓柱狀;

        高徑比一般采用3~4:1;

        若采用內循環三相生物流化床時,升流區截面積與降流區面積之比應在1左右。

        2、載體

        主要性能:

       ?、俦戎芈源笥?;

       ?、诒砻姹容^粗糙;

       ?、蹖ξ⑸餆o毒性;

       ?、懿粫c廢水中的物質發生反應;

       ?、輧r廉易得。

        常用載體有:砂粒、無煙煤、焦炭、活性炭、陶粒及聚苯乙烯顆粒;

        生物固體濃度與載體投加量有直接關系。

        3、布水設備

        對兩相生物流化床,布水均勻十分關鍵;

        對三相生物流化床,由于有氣體的攪拌,布水設備不十分重要。

        4、脫膜裝置

        一般三相生物流化床不需設置專門的脫膜裝置

        在兩相生物流化床系統中常設的脫膜裝置有:

       ?、僬駝雍Y②葉輪脫膜裝置③刷式脫膜裝置

      優點及問題:

        1)生物濃度高(10~20g/l),容積負荷高(7~8kgBOD5/m3.d以上),水力停留時間可大大縮短,基建費用較??;

        2)無污泥膨脹或堵塞;

        3)能適應不同濃度范圍的廢水和較大的沖擊負荷;

        4)由于容積負荷和床體高度較大,占地面積較??;

        5)工程設計和實際運行有一定難度。

        


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