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生物膜法主要工艺类型及其优缺点比较

2018-11-29
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生物膜法主要工艺类型及其优缺点比较

  摘要:生物膜法技术具有很强的抗冲击负荷能力,且处理效果理想,运行维护简单,不会产生污泥膨胀的现象,因此在污水处理中有着广泛的应用。本文介绍了生物膜技术的概念、分类和特点,对生物膜技术在污水处理中的应用状况做了简要的分析。

  关键词:生物膜,污水处理 应用

  随着我国经济的高速增长,工业化和城市化的步伐加快,对水资源的需求也日益增加,进而产生了大量污水,加剧了对环境的污染,因此,不断地寻求效率高、投资少、运行费用低、治理效果好的污水处理技术是研究工作的主要任务。在污水处理的二级生化处理工艺中,活性污泥法和生物膜法占主导地位,而生物膜法处理工艺凭借其处理效率高、剩余污泥产泥量少、运行管理方便等特点得到快速发展,越来越得到人们的关注,发展十分迅速,在污水处理中有广阔的应用前景。 

  1.概述

  生物膜法是一种古老又在不断发展中的处理技术,1865年德国科学家发现生物过滤作用,1893年英国将污水喷洒在粗滤料上,作为膜生物反应器的生物滤池问世,2O世纪二三十年代建造了许多生物膜反垃器,四五十年代生物滤池逐渐被活性污泥取代的趋势,70年代新的反应器以独特的优势受关注[1]。

  2.生物膜法的应用

  生物膜法不外乎生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、好氧生物流化床四种类型。其中,生物滤池又包括普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等几种类型。下面,我们就生物膜法的几种主要类型进行阐述。 

  2.1生物滤池

  生物滤池具有投资费用低,水力负荷、容积负荷高,耐低温,出水水质高,易挂膜、启动快, 自动化程度高、运行管理方便等优点,但也还存在一定的缺点,它对进水的悬浮物浓度要求较高,水头损失较大,污泥稳定性差,产泥量略大。主要包括普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等形式。

  普通生物滤池生物膜法处理污水最初使用的装置为普通生物滤池,亦称滴滤池,为第一代生物滤池。20世纪初,英国最先得到实际应用,之后欧洲和北美得到了应用。其BOD5去除率可达90%以上,出水BOD5可下降到25mg/L以下,硝酸盐含量在10mg/L左右,出水水质稳定,但占地面积大,易于堵塞,灰蝇很多,影响环境卫生。

  随着新型滤料的使用,流程的革新,人们提出了多种型式的高负荷生物滤池,使负荷率比普通生物滤池提高数倍,池子体积大大缩小。回流式生物滤池、塔式生物滤池属于这样类型的滤池。它们的运行比较灵活,可以通过调整负荷率和流程,得到不同的处理效率(65%一90%)。

  在生物滤池的基础上,参照化学工业中的填料塔方式,建造了直径与高度比为1:6~1:8,高达8~24米的滤池。由于它的直径小、高度大、形状如塔,因此称为塔式生物滤池,简称为“塔滤”。由于它具有一系列优点,故而得到了比较广泛的应用。

  2.2生物转盘

  1954年在联邦德国的Heilbronn建成世界上第一座生物转盘污水处理厂后,在欧洲已有上千座,发展十分迅速。迄今为止,国外已应用生物转盘进行处理生活污水、工业废水的小试、中试及生产性实验研究,均取得了较好的效果。近年来,我国不少学者也进行了生物转盘工艺的研究,效果较好[2]。

  生物转盘的主要由盘片、转动轴、处理槽、驱动装置四部分组成。在生物转盘处理系统中,除核心装置生物转盘外,还包括污水预处理设备和二次沉淀池。二次沉淀池的作用是去除经生物转盘处理后的污水所携带的生物膜。生物转盘是由盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置所组成。传动装置驱动转盘以较低的线速度在接触反应槽内转动。 

  与生物滤池法相比,生物转盘法就具有了很多特有的优越性:转盘上生物膜生长的表面积很大,又不会发生像生物滤池中滤料堵塞的现象,容许处理高浓度有机废水。但是,由于转盘的直径受尺寸的限制,当处理废水量过大时,氧化槽的有效水深有限,占地面积较大等因素限制,使生物转盘法仅适用于中小型废水排放量的废水处理工程,一般水量少于l000-2000m3/d。

  2.3生物接触氧化法

  生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池,是由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来的。早在l9世纪末就开始了生物接触氧化法的研究,后在欧美等国发展起来,我国于2O世纪70年代开始探索,目前在有机工业废水处理、小型生活污水处理中得到了广泛的应用。

  生物接触氧化法的中心处理构筑物是接触氧化池。接触氧化池主要由池体、填料、布水装置和曝气系统4部分组成。根据水流状态的不同,接触氧化池可分为分流式(池内循环式)和直流式。所谓分流式,即废水充氧与生物膜接触是在不同的格内进行。废水充氧后在池内进行单向和双向循环,适用于BOD负荷较小的三级处理,国外废水处理工程中较常采用;直流式就是直接在填料底部进行鼓风充氧,国内废水处理工程中多采用直流式。具有填料比表面积大,污泥浓度高,污泥产量少,氧利用率高,动力消耗低。操作简单,维护方便,可间歇运行,运行费用低,综合能耗低等特点。 

  生物接触氧化法对氧的利用率比活性污泥法高3—8倍,动力消耗比活性污泥法减少20% ~3O%[3]。该法在处理效果、动力消耗、经济效益和管理维护等方面都明显优于活性污泥法,具有高容积负荷,无需回流污泥,不产生污泥膨胀,对水质、水量骤变有较强的适应力等优势。

  2.4生物流化床

  2O世纪70年代,一种高效的生物污水处理技术得到发展应用,即生物流化床处理工艺。它是普通活性污泥法和生物膜法相结合的废水生化处理技术,借助流体使表面附着的微生物固体颗粒呈流态化,同时进行有机污染物降解过程的生物膜法处理工艺。

  生物流化床技术是利用气体或液体,使附着微生物的固体颗粒状滤料呈流态化,对污水进行净化的技术。生物流化床法充分利用了微生物不同生命活动阶段的特征,根据微生物的生长特点将处理阶段划分为固定床阶段、流化床阶段、液体输送阶段三个阶段。另外,生物流化床的防堵塞问题及生物颗粒流失等问题目前还没有有效的解决方法,在一定程度上限制了生物流化床的推广[4]。

  目前,生物流化床反应器有多种形式:按循环方式可分为内循环、外循环流化床;按床内物相可分为二相及三相流化床;按生物膜特性等因素可分为好氧和厌氧生物流化床[5]。具有容积负荷高,抗冲击能力强,微生物的活性较强,净化效果好等特点。但生物流化床的防堵塞问题及生物颗粒流失等问题目前还没有有效的解决方法,在一定程度上限制了生物流化床的推广。

  3.结语

目前.对生物膜法的机理和作用研究还不太成熟,国内外科研工作者从微生物菌种、膜反应器、曝气生物滤池、滤料等方面进行科研工作。特别是对微生物对物质的代谢机理、微生物的群落结构和功能、曝气生物滤池和膜反应器的创新改进及滤料的选择应用。这些都将直接影响生物膜法对污水的处理能力。因此,在物理化学和生物学因素等方面的基础上,深化探索研究,不断提高生物膜法对污水中各种元素的处理能力,为生物修复技术提供一定的理论依据。随着生物膜研究的不断深入和进步,生物膜法在自然环境和废水生物处理中必将发挥越来越重要的作用。

转自知行部落(中国论文网)


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