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废水处理中生物膜法工艺的应用及原理
废水处理中生物膜法工艺的应用及原理
Date:2018-03-20

一、生物膜法

一、生物膜法
废水的生物膜处理过程是用人为,优化微生物菌群、原生及后生动物等微信动物在载体上附着生长的条件,形成生物膜,通过同废水中的底物不断接触,借吸附、传质、生物代谢等活动对废水进行净化。生物膜法主要用于去除废水中溶解性有机污染物,对水质、水量变化的适应性较强,运行管理方便,是工业废水处理中被广泛采用的生物处理方法之一

生物膜法处理过程具有如下特征:

(1)对环境条件适应能力强  生物膜中的微生态结构完善,微生物生存环境稳定,故生物膜反应器对废水的水质、水量的冲击负荷耐受能力较强。生物膜对环境的强适应能力还表现为对低水温和低浓度废水的适应性,适于在寒冷地区应用和废水的深度处理。
(2)污泥沉降性好  由生物膜上脱落下来的衰老生物膜所含的生物成分较多,密度较大,而且污泥颗粒个体较大,沉降性能良好,易于固液分离。
(3)处理效能稳定  生物膜中微生态结构丰富,微生物量大、活性较强,能提供多种污染物质转化和降解途径,处理效能稳定。

(4)易于维护和管理  由于生物膜反应器不需要污泥回流,微生物附着生长,即使丝状菌大量生长,也不会导致污泥膨胀,易于维护和管理。

(一)生物接触氢化法

1、生物接触氧化池的构造
生物接触氧化法较为广泛地应用在中小型工业废水处理中,已形成较为定型的生物接触氧化池。
典型的生物接触氧化池由填料层、进出水装置、布气装置和排泥装置组成。生物填料是生物接触氧化池的关键组成部分。要求填料的比表面积大、空隙率大、水力阻力小、强度大、化学和生物稳定性好、能经久耐用、价格低廉。至今生物接触氧化填料已从最初采用塑料硬性填料、软性纤维填料发展为组合填料、弹性立体填料和悬浮填料等
2、工艺设计参数
生物接触氧化池工艺设计主要内容是确定池子的有效容积和尺寸、填料体积、供气量和空气管道系统计算等。目前一般是根据容积有机负荷率计算池子容积。对于工业废水,最好通过试验确定有机负荷率,也可审慎地采用经验数据。
生物接触氧化池的填料有效高度一般为3m左右,由此可按池子容积确定池体表面积及尺寸。

(二) 曝气生物滤池

新一代的曝气生物滤池是近10余年来开发的一种废水生物处理技术。它是集生物降解、固液分离于一体的污水处理设施。
曝气生物滤池底部设承托层,其上部则是滤池的填料层。在承托层设置曝气用的空气管及空气扩散装置,处理水集水管兼作反冲洗水管也设置在承托层内。废水从池上部进入池体,并通过由填料组成的滤层,在填料表面由微生物栖息形成生物膜。在废水流过滤层的同时,由池下部通过空气管向滤层进行曝气,空气从填料的间隙上升,与下向流的废水相向接触,空气中的氧转移到废水中,向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧和丰富的有机物。在微生物的新陈代谢作用下,有机污染物被降解,废水得到处理。废水中的悬浮物及由于生物膜脱落形成的生物污泥,被填料所截留。当滤层内的截污量达到某种程度时,对滤层进行反冲洗,反冲水通过反冲水排放管排出。
曝气生物滤池的工艺设计内容是确定滤床总体积、面积和高度。通常,负荷率是影响处理效率的主要因素。可以按负荷率进行设计计算,或经过试验后用经验公式计算。生物滤池的负荷率包括有机负荷[kgBOD5/(m3·d)]、水力负荷[m3/(m3·d))和表面水力负荷[m3/(m2·d)]等。

工业废水处理中经常采用有机负荷计算滤床总体积。在计算时,应注意采用的有机负荷应与设计处理效率相应。如没有同类型工业废水处理可以借鉴,则应经过试验确定其设计负荷率。试验性生物滤池的滤料和滤床高度应与实际工程相一致。影响曝气生物滤池处理效率的因素很多,除负荷率之外,还有废水浓度、温度、滤料特性和滤床高度。对于有回流的滤池,则还有回流比。

二、膜生物反应器(MBR)
膜生物反应器( Membrane biological reactor,MBR)是将膜分离技术与生物处理技术相结合而形成的一种新型高效废水处理技术。膜的作用是替代二沉池,将生物体截留在生物反应器中,使反应器保持高浓度的生物体(MLSS>10000mg/L)。使用的膜通常为微滤膜或超滤膜,膜的类型有管式、中空纤维和平板式,其孔隙尺寸为0.1~0.3чm。对于为从废水中去除污染物而需要较长的固体停留时间的情况,膜生物反应器(MBR)是可取的生物处理工艺。 
同常规工艺相比,MBR具有以下特点。
(1)处理效率高。MBR工艺不仅能高效地进行固液分离,而且能有效地去除病原微生物。  
(2)富集的生物浓度高。生物反应器内可以富集高微生物浓度,MLSS高于常规处理工艺。
(3)提高大分子有机物的降解率。高浓度活性污泥的吸附与长时间的接触,使分解缓慢的大分子有机物的停留时间变长,降解率提高,出水水质稳定。(4)即使污泥膨胀亦不影响出水水质。由于过滤分离机理,即使出现污泥膨胀,依靠膜的过滤截留作用,也不影响出水水质。
(4)剩余污泥量少。MBR工艺实现了SRT和HRT的分离,SRT很长,污泥浓度高,生物反应器起到了污泥好氧消化池的作用,剩余污泥量少。
(5)实现自动控制。MBR工艺结构紧凑,易于实现一体化自动控制。    (7)操作灵活。MBR膜组件化设计,能够使工艺操作具有较大的灵活性和适应性。
MBR存在的主要缺点是:膜的一次投资高;运行中存在膜污染,需要对膜进行定期清洗;膜污染造成的堵塞会影响膜的使用寿命
(一)一体式膜生物反应器
一体式膜生物反应器,这种膜生物反应器是将膜组件放置在生物反应器内部,曝气器设置于膜组件的正下方。曝气装置的功能一是供氧,二是在空气搅动的作用下,使膜表面产生紊流,胶体颗粒被迫离开膜表面,减缓膜的堵塞。
  一体式膜生物反应器的特点如下。
(1)结构紧凑、体积小。

(2)工作压力小,动力消耗小。一体式膜生物反应器每立方米出水的动力消耗为0.2-0.4kW·h,约是分置式的1/10,运行费用较低。

(3)过膜压力小,且水流沿着纤维长度方向基本分布均匀,堵塞率相对较低。

(4)出水不连续,膜表面流速小,易污染,且清洗较麻烦。

(5)反应器的膜通量低于分置式
防止一体式膜反应器的膜污染措施有多种,例如在膜组件下方进行高强度的曝气,借空气和水流的搅动延缓膜污染。在反应器内设置中空轴,通过其旋转随之带动轴上的膜转动,在膜表面形成交叉流,减少膜污。
(二)分置式膜生物反应器
分置式膜生物反应器的工艺流程如图2-18所示。分置式膜生物反应器是指膜组件与生物反应器分开设置,在反应器中设有循环管路,采用加压泵从生物反应器抽水,压入膜组件中,膜的滤过水排出系统,浓缩液回流至生物反应器
分置式膜生物反应器的特点如下。
(1)组装灵活,各种不同种类的生物反应器与膜组件可以相互组合,形成多种形式的分置式膜生物反应器

(2)便于膜组件的安装、清洗、维护、更换及增设等。          
(3)易于大型化,可以建成大规模的工业化系统,不受生物反应器的限制。

(4)膜组件在有压条件下工作,膜通量较大,而且泵的工作压力可在膜组件的承受压力范围内灵活调节,从而可最大限度地增大透水率。
(5)易于对现有的生物处理工艺进行改造。

营口东亿宇冠胶粘制品有限公司分置式膜生物反应器是在较高的交叉流速率、过膜压力和水通量的条件下操作的,并且需回流污泥,因此动力消耗大,系统运行费用高。一般每立方米出水的能耗为2~10kW·h。 


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