好氧生物處理生物膜法
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發(fā)表時(shí)間：2016-10-18
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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(jī)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(shù)，是一種固定膜法，是土壤自凈過程的人工化和強(qiáng)化主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機(jī)污染物；
什么是“生物膜”？
附著生長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)——有機(jī)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和接種微生物的污水在填料表面流動(dòng)，經(jīng)過一定時(shí)間后，污水中的微生物會(huì)在填料表面附著增殖和生長(zhǎng)，形成一層薄的生物膜。
生物膜的成熟：在生物膜上由細(xì)菌及其它各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)以及生物膜對(duì)有機(jī)物的降解功能都達(dá)到了平衡和穩(wěn)定。
成熟所需時(shí)間：在20°C下處理城市污水時(shí)，生物膜從開始形成到成熟，一般需要30天左右。
二、生物膜結(jié)構(gòu)示意圖
生物膜的性質(zhì)：
①高度親水，存在著附著水層；
②微生物高度密集：各種細(xì)菌以及微型動(dòng)物，形成了有機(jī)污染物——細(xì)菌——原(后)生動(dòng)物的食物鏈。
厭氧膜的出現(xiàn)：
①生物膜厚度不斷增加，氧氣不能透入的內(nèi)部深處將轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)；
②成熟的生物膜由厭氧膜和好氧膜組成；
③好氧膜是有機(jī)物降解的主要場(chǎng)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(tài)，凈化功能變?nèi)酰子诿撀洹?br />
②厭氧代謝產(chǎn)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(huì)重新生長(zhǎng)；
②新生膜具有更強(qiáng)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(shù)；
起源：土壤自凈過程的人工化和強(qiáng)化；
處理對(duì)象：廢水中溶解性和膠體狀的有機(jī)物及氮素污染物；如：生活污水或城市廢水；以及某些工業(yè)廢水；
分類：
生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化工藝、生物流化床等
四、生物膜法的運(yùn)行原則
減緩生物膜的老化進(jìn)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(diǎn)
1、微生物方面的特征：本質(zhì)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(dān)心污泥膨脹，絲狀菌可大量生長(zhǎng)，且其對(duì)低濃度污水具有較強(qiáng)的處理能力；
③ 線蟲、輪蟲等微型動(dòng)物較常見，甚至藻類與昆蟲也可出現(xiàn)；
2)、生物膜上微生物的食物鏈較長(zhǎng)；
3)、能夠存活世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物
2、工藝運(yùn)行特征
(1)、適應(yīng)性強(qiáng)（對(duì)水質(zhì)、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(hù)運(yùn)行，運(yùn)行費(fèi)用少。
第二節(jié)生物濾池工藝
工藝類型
普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池
1、高負(fù)荷生物濾池
（1）基本概念：
①以碎石為濾料時(shí)，濾床高度為2m；
以塑料為濾料時(shí)，濾床高度可達(dá)4m；
②正常氣溫下，處理城市廢水時(shí)，
表面水力負(fù)荷為10~30m3/m2.d，
BOD5容積負(fù)荷不大于1.2kgBOD5/m3.d，
單級(jí)濾池的BOD5的去除率一般為75~85%；
兩級(jí)串聯(lián)時(shí)，BOD5的去除率一般為90~95%；
③進(jìn)水BOD5大于200mg/l時(shí)，應(yīng)采取出水回流措施；
④池壁四周通風(fēng)口的面積不應(yīng)小于濾池表面積的2%；
（2）工藝流程——單級(jí)高負(fù)荷生物濾池
2、塔式生物濾池
（1）基本參數(shù)：
①常用塑料濾料，濾池總高度為8~12m，甚至更高；
每層濾料的厚度不應(yīng)大于2.5m，徑高比為1:6~8；
②容積負(fù)荷為1.0~3.0kgBOD5/m3.d，
表面水力負(fù)荷為80~200m3/m2.d，
BOD5的去除率一般為65~85%；
③通風(fēng)形式：
自然通風(fēng)時(shí)，塔濾通風(fēng)口的面積不應(yīng)小于橫截面的7.5~10%；
機(jī)械通風(fēng)時(shí)，風(fēng)機(jī)容量一般按氣水比為100~150：1來設(shè)計(jì)；
第三節(jié) 生物轉(zhuǎn)盤工藝
一、基本概念
廢水處于半靜止?fàn)顟B(tài)，而微生物則在轉(zhuǎn)動(dòng)的盤面上；
轉(zhuǎn)盤40%的面積浸沒在廢水中，盤面低速轉(zhuǎn)動(dòng)；
盤面上生物膜的厚度與廢水濃度、性質(zhì)及轉(zhuǎn)速有關(guān)，一般0.1~0.5mm
生物轉(zhuǎn)盤的特征：
運(yùn)行能耗較低；
生物量多，凈化率高，適應(yīng)性強(qiáng)，出水水質(zhì)較好；
生物膜上生物的食物鏈長(zhǎng)，污泥產(chǎn)量少，為活性污泥法的1/2左右；
維護(hù)管理簡(jiǎn)單，功能穩(wěn)定可靠，無噪音，無灰蠅；
受氣候影響較大，頂部需要覆蓋，有時(shí)需要保暖；
占地面積較大，建設(shè)投資較高。
二、生物轉(zhuǎn)盤的組成
盤片
接觸反應(yīng)槽
轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)裝置等。
1、盤片：
①盤片的形狀：
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(wǎng)狀板等。
②盤片的厚度與材質(zhì)：
要求質(zhì)輕、薄、強(qiáng)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。
③轉(zhuǎn)盤的直徑：2.0、2.5、3.0、3.5m。
④盤片間距：一般為30mm，高密度型則為10~15mm。
2接觸反應(yīng)槽：
材質(zhì)：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(zhuǎn)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(dòng)方式，有軸直角流與軸平行流。
三、生物轉(zhuǎn)盤的工藝流程與組合
1、生物轉(zhuǎn)盤為主體的工藝流程
①以去除BOD為主要目的的工藝流程
②以深度處理（去除BOD、硝化、除磷、脫氮）為目的
第四節(jié) 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(yīng)器內(nèi)設(shè)置填料，同時(shí)向池內(nèi)進(jìn)行曝氣，經(jīng)過充氧的廢水與長(zhǎng)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(diǎn)
主要特點(diǎn)：
①污泥濃度（10~20g/l）高于活性污泥法和生物濾池，可在較高容積負(fù)荷（3.0~6.0kgBOD5/m3.d）下運(yùn)行；
②無需污泥回流，無污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單；
③對(duì)水量水質(zhì)的波動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；
④污泥產(chǎn)量略低于活性污泥法。
二、生物接觸氧化工藝的組成與構(gòu)造
由池體、填料、布水系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)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(qū)的高度一般為0.5~1.5m之間；
根據(jù)曝氣裝置與填料的相對(duì)位置，可分：
①曝氣裝置與填料分開設(shè)置：
②曝氣裝置直接安設(shè)在填料底部：
①曝氣裝置與填料分設(shè)
填料區(qū)水流穩(wěn)定，有利于生物膜生長(zhǎng)，但沖刷力不夠，生物膜不易脫落；
可采用鼓風(fēng)曝氣或表面曝氣裝置；
較適用于深度處理。
②曝氣裝置直接安設(shè)在填料底部
曝氣裝置多為鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)；
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(duì)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(yīng)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(yùn)行與管理
l啟動(dòng)調(diào)試：
啟動(dòng)調(diào)試時(shí)須培養(yǎng)生物膜，其方法類似活性污泥的培養(yǎng)，可間歇或連續(xù)進(jìn)水；
注意營(yíng)養(yǎng)平衡(C、N、P)、pH值、抑制物濃度等；
應(yīng)對(duì)生物膜的生長(zhǎng)情況經(jīng)常觀察，并及時(shí)調(diào)整運(yùn)行條件。
2日常運(yùn)行管理：
一般應(yīng)控制溶解氧濃度為2.5~3.5mg/l；
避免過大的沖擊負(fù)荷；
防止填料堵塞：
1)加強(qiáng)前處理，降低進(jìn)水中的懸浮固體濃度；
2)增大曝氣強(qiáng)度，以增強(qiáng)接觸氧化池內(nèi)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(jié)好氧生物流化床工藝
20世紀(jì)70年代；
以比重大于1的細(xì)小惰性顆粒如砂、焦碳、陶粒、活性炭等為載體；
反應(yīng)器內(nèi)的上升流速很高，可使載體處于流化狀態(tài)；
生物濃度很高，傳質(zhì)效率也很高，是一種高效好氧生物反應(yīng)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(tài)：1)固定狀態(tài)；2)流化狀態(tài)；3)流失狀態(tài)
二、生物流化床的工藝類型
根據(jù)供氧和脫膜方式及床體結(jié)構(gòu)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(shè)充氧設(shè)備和脫膜設(shè)備，在床體內(nèi)只有液、固兩相；
進(jìn)入反應(yīng)器之前，廢水中的DO可達(dá)8~9mg/l(以純氧為氣源時(shí)，可達(dá)30~40mg/l)。
2、三相生物流化床
直接向反應(yīng)器內(nèi)充氧，床體內(nèi)有氣、固、液三相共存；
氣體攪動(dòng)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(gòu)造
反應(yīng)器
載體
布水裝置
充氧裝置
脫膜裝置
1、反應(yīng)器：
一般呈圓柱狀；
高徑比一般采用3~4:1；
若采用內(nèi)循環(huán)三相生物流化床時(shí)，升流區(qū)截面積與降流區(qū)面積之比應(yīng)在1左右。
2、載體
主要性能：
①比重略大于1；
②表面比較粗糙；
③對(duì)微生物無毒性；
④不會(huì)與廢水中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；
⑤價(jià)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(guān)系。
3、布水設(shè)備
對(duì)兩相生物流化床，布水均勻十分關(guān)鍵；
對(duì)三相生物流化床，由于有氣體的攪拌，布水設(shè)備不十分重要。
4、脫膜裝置
一般三相生物流化床不需設(shè)置專門的脫膜裝置
在兩相生物流化床系統(tǒng)中常設(shè)的脫膜裝置有：
①振動(dòng)篩②葉輪脫膜裝置③刷式脫膜裝置
優(yōu)點(diǎn)及問題：
1）生物濃度高(10~20g/l)，容積負(fù)荷高(7~8kgBOD5/m3.d以上)，水力停留時(shí)間可大大縮短，基建費(fèi)用較小；
2）無污泥膨脹或堵塞；
3）能適應(yīng)不同濃度范圍的廢水和較大的沖擊負(fù)荷；
4）由于容積負(fù)荷和床體高度較大，占地面積較小；
5）工程設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行有一定難度。
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