生物膜法處理污水

1、生物膜法處理工業(yè)廢水摘要：目前化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分迅速，但隨之而來(lái)的化工污染狀況也十分嚴(yán)重，化工廢水成分復(fù)雜、水質(zhì)水量變化大，隨著國(guó)家對(duì)其處理達(dá)標(biāo)要求越來(lái) 越嚴(yán)格，其處理技術(shù)也在不斷發(fā)展。生物膜法是與活性污泥法平行發(fā)展的一 種污水處理技術(shù)方法，實(shí)質(zhì)是使細(xì)菌類微生物和原生動(dòng)物、后生動(dòng)物類的微型動(dòng)物附著在濾料或某些載體上，并在其上形成膜狀生物污泥，即生物膜。生物膜法是土壤自凈過(guò)程的人工強(qiáng)化，主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機(jī)污染物，同時(shí)對(duì)廢水中的氨氮還具有一定的硝化能力。生物膜法在處理工業(yè)廢水中有著廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：生物膜，廢水，凈化生物膜法是屬于好養(yǎng)生物處理的方法，它是將廢水通過(guò)好氧 微生物和原

2、生動(dòng)物，后生動(dòng)物等在載體填料上生長(zhǎng)繁殖形成的生 物膜，吸附和降解有機(jī)物，使廢水得到凈化的方法。根據(jù)裝置的 不同，生物膜法可分為生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化法和生物 流化床等四類。在石油和化學(xué)工業(yè)的廢水處理中，其中應(yīng)用最多 的是接觸氧化法。一、生物膜法的機(jī)理1、生物膜法的發(fā)展在20世紀(jì)50年代以前，生物膜法卻一直未被人們重視，其 原因主要是因?yàn)樯a(chǎn)中最早采用的生物膜法構(gòu)筑物是以碎石為填 料的滴濾池。碎石的比表面積小，能夠?yàn)槲⑸锔街L(zhǎng)的表面 積小，因而滴濾池的負(fù)荷不可能很大，使其占地面積較大，衛(wèi)生 狀況也不好。50 年代，由于塑料工業(yè)的發(fā)展以及塑料填料引入生物膜處理 系統(tǒng)，使生物膜法出現(xiàn)了許多

3、具有重要意義的發(fā)展。因此，出現(xiàn) 了許多新型的生物膜法設(shè)備。20世紀(jì)70年代末，為強(qiáng)化生物膜法反應(yīng)器中的傳質(zhì)，流化床 系統(tǒng)被引人生物膜處理中，稱為生物流化床。生物流化床兼有活 性污泥法和生物膜法的待點(diǎn)，又稱為半生物膜和半懸浮生長(zhǎng)系統(tǒng)。2、生物膜法的基本流程下圖為生物膜法處理系統(tǒng)的基本流程：廢水經(jīng)初次沉淀池后 進(jìn)入生物膜反應(yīng)器，廢水在生物膜反應(yīng)器中經(jīng)需氧生物氧化去除 有機(jī)物后，再通過(guò)二次沉淀池出水。污淀污泥圖1-1生物膜法基本流程3、生物膜凈化污水的機(jī)理（1）、生物膜的構(gòu)造特征 生物膜（好氧層+兼氧層+厭氧層）+附著水層（高親水性）。（2）、降解有機(jī)物的機(jī)理 微生物：沿水流方向?yàn)榧?xì)菌 原生動(dòng)物后生

4、動(dòng)物的食物鏈 或生態(tài)系統(tǒng)。具體生物以菌膠團(tuán)為 主、輔以球衣菌、藻類等，含有大 量固著型纖毛蟲(chóng)（鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、 獨(dú)縮蟲(chóng)等）和游泳型纖毛蟲(chóng)（楯纖 蟲(chóng)、豆形蟲(chóng)、斜管蟲(chóng)等），它們起 到了污染物凈化和清 除池內(nèi)生物（防堵塞）作用。 污染物：重f輕（相當(dāng)多污帶f a中污帶f B中污帶f寡污帶）。 供氧：借助流動(dòng)水層厚薄變化以 及氣水逆向流動(dòng)，向生物膜表面供氧。 傳質(zhì)與降解：有機(jī)物降解主要是在好氧層進(jìn)行，部分難降解有 機(jī)物經(jīng)兼氧層和厭氧層分解，分解后產(chǎn)生的 HS, NH等以及代謝 產(chǎn)物由內(nèi)向外傳遞而進(jìn)入空氣中， 好氧層形成的NO一 N NO一 N等經(jīng)厭氧層發(fā)生反硝化，產(chǎn)生的 N,也向外而散入大氣中。 生物膜

5、更新：經(jīng)水力沖刷，使膜表面不斷更新（DO及污染物）， 維持生物活性（老化膜固著不緊）。4、生物膜法的特征(1) 、微生物相方面： 微生物的多樣化：生物膜是由細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、 后生動(dòng)物以及一些肉眼可見(jiàn)的蠕蟲(chóng)、昆蟲(chóng)的幼蟲(chóng)組成(濾池蠅具 有抑制生物膜過(guò)速增長(zhǎng)的功能)。 生物的食物鏈長(zhǎng)：生物膜上的食物鏈要長(zhǎng)于活性污泥，因此污 泥量少于活性污泥系統(tǒng)。 能夠存活時(shí)間長(zhǎng)的微生物：SRT與HRT無(wú)關(guān)，因此硝化菌和亞 硝化菌也得以繁衍、增殖，因此生物膜法的各種工藝都具有硝化 功能，米取適當(dāng)運(yùn)行方式，可脫氮。 分段運(yùn)行與優(yōu)勢(shì)菌種：生物膜法多分多段運(yùn)行，每段繁衍與本 段水質(zhì)相適應(yīng)的微生物。(2) 、處理

6、工藝方面的特征 對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性：一段時(shí)間中斷進(jìn)水，對(duì)生 物膜也不會(huì)有致命影響，通水后易恢復(fù)。 污泥沉淀性良好：污泥比重較大，且顆粒較大，易沉淀；但厭 氧層過(guò)厚時(shí)，脫落的細(xì)小非活性懸浮物分散于水中，使水的澄清度下降。 微生物量多，處理能力大、凈化功能強(qiáng)：附著生長(zhǎng)，故生物膜含水率低，單位池容的生物量是活性污泥法的520倍，因而具有較大處理能力，凈化功能顯著提高。 能夠處理低濃度廢水：生物膜能處理活性污泥法不能處理的低 濃度污水和微污染的原水，使 B0D5降至510mg/L。 易于維護(hù)運(yùn)行，節(jié)能，動(dòng)力費(fèi)用低；如生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池等， 去除單位BOD勺耗電量較少。二、生物濾池1、生物濾

7、池的基本原理：土壤自然凈化原理含有污染物的廢水從上而下從長(zhǎng)有豐富生物膜的濾料的空隙 間流過(guò)，與生物膜中的微生物充分接觸，其中的有機(jī)污染物被微 生物吸附并降解，使得廢水得以凈化。主要凈化功能是依靠濾料 表面的生物膜對(duì)廢水中有機(jī)物的吸附氧化降解作用。2、生物濾池的分類生物濾池按其結(jié)構(gòu)可分為普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池及 塔式生物濾池三種。3、生物濾池的構(gòu)造與組成生物濾池一般主要由池體、濾料、布水裝置、排水系統(tǒng)等四 部分組成。(1) 、池體在平面上多為方形、矩形或圓形，高出濾池 1.50.9m。在寒 冷地區(qū)，有時(shí)需要考慮防凍、采暖、或防蠅等措施。池壁：圍護(hù)填料，應(yīng)該能承受壓力，分為有孔池壁和無(wú)孔池壁

8、。 有孔洞的池壁有利于濾料的內(nèi)部通風(fēng)，但在冬季易受低氣溫的影 響；池底：支撐濾料和排除處理后的水，池底四周設(shè)置通風(fēng)口。(2) 、濾料一般為實(shí)心拳狀濾料，如碎石、卵石、爐渣等；工作層的濾 料粒徑為2540mm承托層濾料粒徑為70100mm同一層濾料要 盡量均勻，以提高孔隙率；濾料的粒徑愈小，比表面積就愈大， 處理能力可以提高；但粒徑過(guò)小，孔隙率降低，則濾料層易被生 物膜堵塞；一般當(dāng)濾料的孔隙率在 45%左右時(shí)，濾料的比表面積 約為 65 100n2/m3o(3) 、布水裝置布水裝置的目的是將廢水均勻地噴灑在濾料上； 主要有兩種： 固定式布水裝置、旋轉(zhuǎn)式布水裝置。普通生物濾池多采用固定式 布水裝置

9、；高負(fù)荷生物濾池和塔式生物濾池則常用旋轉(zhuǎn)布水裝置。(4)、排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)處于濾床的底部，其作用是收集、排出處理后的廢 水和保證良好的通風(fēng)。一般由滲水頂板、集水溝和排水渠所組成。 滲水頂板用于支撐濾料，其排水孔的總面積應(yīng)不小于濾池表面積 的20%滲水頂板的下底與池底之間的凈空高度一般應(yīng)在0.6m以上，以利通風(fēng)，一般在出水區(qū)的四周池壁均勻布置進(jìn)風(fēng)孔。三、生物轉(zhuǎn)盤法1、生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造特點(diǎn)生物轉(zhuǎn)盤由盤片、接觸反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動(dòng)裝置4部分組成。(1) 、盤片盤片的形狀：外緣：圓形、多角形及圓筒形；盤面：平板、凹凸板、波形板、蜂窩板、網(wǎng)狀板等以及各種 組合。盤片的厚度與材質(zhì)：要求質(zhì)輕、薄，強(qiáng)度高，耐腐蝕

10、，同時(shí) 還應(yīng)易于加工，價(jià)格低等；一般厚度為0.51.0cm;常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯以及玻璃鋼等。轉(zhuǎn)盤的直徑：一般直徑為2.0m、2.5m、3.0m、3.5m等,常用 的是3.0m。盤片間的間距：一般為30mm高密度型則為1015mm（2）、接觸反應(yīng)槽一般可以用鋼板或鋼筋混凝土制成，橫斷面呈半圓形或梯形； 槽內(nèi)水位一般達(dá)到轉(zhuǎn)盤直徑的 40%超高為2030cm轉(zhuǎn)盤外緣 與槽壁之間的間距一般為2040cm。（3）、轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度：0.57.0m,其直徑5080mm,軸中心高于槽液面150mm b/D=0.06-0.1，b為軸心與液面的距離。（4）、驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)方式一一電力、空氣，水力

11、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速一一0.83.0r/min ， 外緣線速度1518m/mi n。2、凈化原理廢水處于半靜止?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(méi)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 0.10.5mm3、工藝流程（1）、生物轉(zhuǎn)盤的布置生物轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速一般為18m/mi n；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。 多極布置：盤片面積不變，能提高處理水水質(zhì)和DO含量。（2）、生物轉(zhuǎn)盤為主體的工藝流程需要有預(yù)處理，調(diào)節(jié)池可小點(diǎn)（與活性污泥相比），高濃度有 機(jī)廢水，中間設(shè)沉淀池。（3）、以去除BOD為主要目的的工藝

12、流程廢水沉砂池沉淀池生物轉(zhuǎn)盤二沉池出水四、生物接觸氧化法1、生物接觸氧化池的構(gòu)造生物接觸氧化池由池體、填料、布水系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)等組成。（1）、池型：方形、園形，頂部穩(wěn)定水層。（2）、填料：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。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0.51.5m之間。（3）、曝氣裝置：設(shè)在填料底部，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；但檢修較困難。2、接觸氧化池的分類按曝氣與填料的相對(duì)

13、位置可為分流式和直流式。(1) 、分流式國(guó)外多用分流式，其特點(diǎn)是填料區(qū)水流較穩(wěn)定，有利于生物 膜的生長(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) )直流式國(guó)內(nèi)用直流式，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。3、生物接觸氧化法的特征(1) 、工藝方面 米用多種形式填料，形成氣液固三相共存，有利于氧的轉(zhuǎn)移； 填料表面形成生物膜立體結(jié)構(gòu)； 有利于保持膜的活性，抑制厭氧膜的增殖； 負(fù)荷高，處理時(shí)間短。(2) 、運(yùn)行方面 耐沖擊負(fù)荷，有一定的間歇運(yùn)行功能； 操作簡(jiǎn)單，勿需污泥回流，不產(chǎn)生污泥

14、膨脹、濾池蠅； 生成污泥量少，易沉淀； 動(dòng)力消耗低。(3) 缺點(diǎn) 去除效率低于活性污泥法，工程造價(jià)高； 運(yùn)行不當(dāng)，填料可能堵塞，布水曝氣不易均勻，出現(xiàn)局部死角; 大量后生動(dòng)物容易造成生物膜瞬時(shí)大量脫落，影響出水水質(zhì)。五、生物流化床1. 生物流化床基本原理廢水和從生物流化床反應(yīng)器出水的回流水在充氧設(shè)備進(jìn)口處 與空氣混合后，從反應(yīng)器的底部進(jìn)入，自下而上通過(guò)反應(yīng)器，使 續(xù)料保持在流化的工作狀態(tài)，經(jīng)填料上的生物膜處理后的廢水， 除部分回流到無(wú)氧設(shè)備進(jìn)口處外，最后流人二次沉淀池，以便沉 掉懸浮的生物量，排出合格的出水。2. 生物流化床的工藝類型根據(jù)供氧方式、脫膜方式及床體結(jié)構(gòu)等的不同，可分為兩相 生物流

15、化床和三相生物流化床。(1)、兩相生物流化床外設(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)89mg/L(以純氧為氣源時(shí)，可達(dá) 3040mg/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， 因此無(wú)需體外脫膜裝置。3. 生物流化床的特點(diǎn)（1）、優(yōu)點(diǎn) 生物固體濃度高（4050g/l），因此容積負(fù)荷較高 （36kgBOD5/m.d以上），水力停留時(shí)間可大大縮短，基建費(fèi)用較 小； 無(wú)污泥膨脹或其它生物膜法中的濾料堵塞； 能適應(yīng)不同濃度范圍的廢水，能適應(yīng)較大的沖擊負(fù)荷； 由于容積負(fù)荷和床體高度較大，占地面積較??； 微生物活性高； 傳質(zhì)效果好。（2）、缺點(diǎn) 投資低，但運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高（載體流化的動(dòng)力