淺談幾種生物膜工藝及其在污水處理中的應(yīng)用

1、淺談幾種生物膜工藝及其在污水處理中的應(yīng)用摘要：本文主要介紹了幾種現(xiàn)今比較常用的生物膜污水處理工藝的特點(diǎn)、原理及其優(yōu)勢所在。包括顆粒型、水力自旋傳質(zhì)填料型、活性污泥一生物膜一體化型、無泡曝氣膜型。每種類型都有其特點(diǎn)與適用性，在使用時(shí)應(yīng)該視詳細(xì)情況進(jìn)展選擇。關(guān)鍵詞：生物膜；污水處理工藝。引言：生物膜法是污水生物處理的主要技術(shù)之一，在污水處理工藝中在幾十年的不斷研究和進(jìn)步下，如今已經(jīng)有多種生物膜反響器應(yīng)用于污水處理中。下面簡要介紹一下比較常見的幾種生物膜污水處理工藝.1、顆粒型生物膜反響器1.1上流式污泥床(usb)上流式污泥床(usb)是20世紀(jì)70年代末由荷蘭lettinga開發(fā)的又一項(xiàng)新的顆粒

2、型生物膜反響器，主要用于厭氧生物處理系統(tǒng)中，即uasb。它主要由配水系統(tǒng)、污泥床、三相別離器等組成。反響過程中產(chǎn)生的氣體將污泥和污水進(jìn)展充分混合，三相別離器將顆粒污泥、氣體和污水進(jìn)展別離，污泥保存在反響器中，氣體和處理后的出水排出反響器，其構(gòu)造示意見圖1-1。1.2污泥膨脹床(egsb)2世紀(jì)8年代后，又出現(xiàn)了新的顆粒污泥反響器，其中以污泥膨脹床(egsb)和內(nèi)循環(huán)反響器(i)最具有代表性。egsb與usb的構(gòu)造類似，但其高徑比更大，上升流速更快，顆粒污泥處于膨脹狀態(tài)。1.3氣提生物膜反響器(bas)以上兩種是在以前污水處理中應(yīng)用較多的兩種類型，隨著技術(shù)的進(jìn)步與進(jìn)步，在2世紀(jì)8年代末，一種新型

3、的顆粒型生物膜反響器被開發(fā)并應(yīng)用于工業(yè)。它與以往的顆粒型生物膜反響器不同的是，混合方式是由外部引入的氣體將污泥和污水進(jìn)展混合，是完全混合的方式，被稱為氣提生物膜反響器(bas)。它主要由上升區(qū)、下降區(qū)和污泥沉降區(qū)組成，根據(jù)氣源的不同，可分為好氧型氣提床和厭氧型氣提床。其中好氧型的氣源為空氣，厭氧型的氣源一般為惰性氣體或循環(huán)利用的空氣。由于它既可用于好氧處理系統(tǒng)，又可用于厭氧處理系統(tǒng)，因此應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。2.、水力自旋傳質(zhì)填料生物膜反響器2.1常規(guī)填料的主要缺陷：填料是生物反響器的關(guān)鍵部位，但目前應(yīng)用中的填料所起的作用卻較為單一，只是作為生物的載體，提供反響場所，并為生物反響器提供較高的微生物

4、量，卻不能為生物反響創(chuàng)造良好的傳質(zhì)擴(kuò)散條件。由于構(gòu)造形式不合理，現(xiàn)有的生物反響填料為混合液提供的流道無規(guī)律可循，對生物反響過程中流體的流態(tài)控制不符合多相流體力學(xué)的物系傳質(zhì)機(jī)理，使得多相物系之間，即生物細(xì)胞與有機(jī)底物之間的傳質(zhì)擴(kuò)散效率不高，從而導(dǎo)致生物底物利用率低、生物反響時(shí)間長、能耗大、效率低等現(xiàn)象的出現(xiàn)。st(self-irle-ass-transfer)型自旋傳質(zhì)生物載體填料便是針對上述情況開發(fā)出一種在形狀、構(gòu)造等方面可以創(chuàng)造和滿足反響器內(nèi)理想傳質(zhì)條件的填料。2.2st的特點(diǎn)及優(yōu)勢：(1)st型自旋傳質(zhì)填料與常規(guī)聚丙烯階梯環(huán)填料相比，具有相近的技術(shù)參數(shù)，但卻可以在保持出水水質(zhì)的前提下，有效

5、地減少反響時(shí)間和降低能耗，通過比照照試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析認(rèn)為，其原因在于st型自旋傳質(zhì)填料可以在反響器內(nèi)創(chuàng)造更為理想的傳質(zhì)條件，進(jìn)步傳質(zhì)速率，從而減少反響時(shí)間，并降低能耗。(2)st型自旋傳質(zhì)填料在氣流作用下的無規(guī)那么旋轉(zhuǎn)，進(jìn)步了整個(gè)反響器內(nèi)的水流、氣流的紊流程度。st型自旋傳質(zhì)填料可將水中的氣泡剪切成更加微小的氣泡，增大了傳質(zhì)接觸外表，使物相接觸外表不斷更新，并減小傳質(zhì)接觸外表的氣膜、液膜厚度，從而進(jìn)步了傳質(zhì)速度。(3)使用st型自旋傳質(zhì)填料生物反響器處理城市污水，可以在停留時(shí)間為1h，氣水比為4：1的情況下，出水水質(zhì)到達(dá)?城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(gb18918-2002)?中規(guī)定的二級標(biāo)準(zhǔn)

6、。3、活性污泥一生物膜一體化反響器：活性污泥一生物膜復(fù)合一體化反響器的設(shè)計(jì)是基于傳統(tǒng)的a工藝。反響器為同心圓構(gòu)造，由內(nèi)到外依次分為厭氧區(qū)、曝氣區(qū)和沉淀區(qū)，其構(gòu)造及水力運(yùn)作形式如圖1-3所示。該反響器的主要特點(diǎn)是：(1)反響區(qū)和沉淀區(qū)在立體空間上的巧妙結(jié)合實(shí)現(xiàn)了構(gòu)造的一體化。構(gòu)造一體化是針對傳統(tǒng)污水處理方法通常是由多個(gè)單元操作組成的復(fù)雜工藝程的弊端而提出和開展起來的。傳統(tǒng)的污水處理工藝各處理單元分設(shè)，必然增加基建投資、污水污泥回流管路設(shè)備投資以及占地面積，而構(gòu)造一體化裝置具有工藝簡捷、構(gòu)造緊湊、占地少、管理簡便、投資省等優(yōu)點(diǎn)。(2)反響器厭氧區(qū)采用活性污泥法，曝氣區(qū)內(nèi)安裝填料，將活性污泥工藝和生

7、物膜工藝有機(jī)地交融在同一反響器內(nèi)來穩(wěn)定和強(qiáng)化處理效果，實(shí)現(xiàn)了兩種常規(guī)生物處理工藝的一體化。厭氧區(qū)采用活性污泥法，便于對泥齡進(jìn)展控制，有利于除磷菌的生長繁殖。(3)混合液回流和污泥回流合并為一個(gè)系統(tǒng)，節(jié)省了一套回流設(shè)施，可降低基建投資和運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)參與回流的污泥均經(jīng)歷了完好的厭氧、好氧過程，具有一種群體效應(yīng)，有利于生物除磷。4、無泡曝氣膜生物反響器4.1工藝原理：無泡曝氣生物反響器(ebraneaeratinbiiflreatr)，簡稱為abr，由中空纖維膜填料部分和水流部分組成。生物膜所需要的氧氣是通過纖維束填料供應(yīng)的，中空纖維膜不僅起著供氧作用，同時(shí)又是固著生物膜的載體。圖4為無泡曝氣膜生

8、物反響器處理污水原理圖。即，純氧或空氣通過中空纖維膜的微孔為生物膜進(jìn)展無泡曝氣在中空纖維膜的外側(cè)形成的生物膜與污水充分接觸污水中所含的有機(jī)物被生物膜吸附和氧化分解從而使污水得到凈化。4.3無泡曝氣的特點(diǎn):與常規(guī)曝氣相比，采用中空纖維膜進(jìn)展無泡曝氣具有如下優(yōu)點(diǎn)：由于曝氣不產(chǎn)生氣泡，氧直接以分子狀態(tài)擴(kuò)散進(jìn)入生物膜，幾乎百分之百地被吸收，傳質(zhì)效率可高達(dá)100，因此溶解氧不再是限制微生物生長的決定因素。由于生物膜生長在中空纖維膜的外外表，所以在供氧過程中，生物膜不會(huì)受到氣體摩擦，不易脫落。氧在傳遞到生物膜的過程中不經(jīng)過液相邊界層，因此，傳質(zhì)阻力比常規(guī)曝氣法小得多，能耗大大降低。根據(jù)pierrete等的

9、實(shí)驗(yàn)，單位處理水量的能耗可比常規(guī)生物膜法減少30左右。曝氣過程不產(chǎn)生氣泡，防止了傳統(tǒng)曝氣時(shí)污水中易揮發(fā)性物質(zhì)如甲苯、苯酚隨氣泡進(jìn)入大氣而對環(huán)境造成的污染：同時(shí)不會(huì)由于外表活性劑的存在而產(chǎn)生泡沫。曝氣過程中氣液兩相別離，溶液的混合與供氧互不干擾，因此可以各自獨(dú)立設(shè)計(jì)反響器的形式更加靈敏多變。中空纖維膜的比外表積可高達(dá)50l82/3，為氧的傳遞和生物膜的生長提供了宏大的外表積，有利于反響器向小型化開展。abr反響器中氣液兩相別離，氣體壓力不受容器內(nèi)混合狀態(tài)的影響因此可以通過調(diào)節(jié)氣體壓力的方法來控制氧的供應(yīng)。對于一般廢水通過供氧控制，在保證生物膜生長需氧的同時(shí)，可以防止因過量曝氣而使污水中d濃度過高，大幅度降低運(yùn)行費(fèi)用。對于含氮廢水，通過供氧控制只使靠近纖維膜的內(nèi)層生物膜獲得氧，從而到達(dá)同時(shí)硝化、反硝化和d去除的效果tiberlak指出此時(shí)的生物膜構(gòu)造如圖5。參考文獻(xiàn)：1生物膜法新工藝無泡