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生物膜法綜述

2018-12-26

生物膜法綜述

 

生物膜法又稱固定膜法。是與活性汙泥法並列的一類廢水好氧生物處理技術,是一種固定膜法,是土壤自淨過程的人工化和強化。主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機汙染物。

 

生物膜法基本特征

在汙水處理構築物內設置微生物生長聚集的載體(一般稱填料),在充氧的條件下,微生物在填料表麵聚附著形成生物膜,經過充氧(充氧裝置由水處理曝氣風機及曝氣器組成)的汙水以一定的流速流過填料時,生物膜中的微生物吸收分解水中的有機物,使汙水得到淨化,同時微生物也得到增殖,生物膜隨之增厚。當生物膜增長到一定厚度時,向生物膜內部擴散的氧受到限製,其表麵仍是好氧狀態,而內層則會呈缺氧甚至厭氧狀態,並最終導致生物膜的脫落。隨後,填料表麵還會繼續生長新的生物膜,周而複始,使生物膜法汙水得到淨化。

微生物在填料表麵聚附著形成生物膜後,由於生物膜的吸附作用,其表麵存在一層薄薄的水層,水層中的有機物已經被生物膜氧化分解,故水層中的有機物濃度濃度比進水要低得多,當廢水從生物膜表麵流過時,有機物就會從運動著的廢水中轉移到附著在生物膜表麵的水層中去,並進一步被生物膜所吸附,同時,空氣中的氧也經過廢水而進入生物膜水層並向內部轉移。

生物膜上的微生物在有溶解氧的條件下對有機物進行分解和機體本身進行新陳代謝,因此產生的二氧化碳等無機物又沿著相反的方向,即從生物膜經過附著水層轉移到流動的廢水中或空氣中去。這樣一來,出水的有機物含量減少,廢水得到了淨化。

在小規模分散型汙水處理中大量使用生物膜汙水處理工藝,比使用活性汙泥工藝更有優勢,具體體現在:①微生物相方麵,各種生物膜工藝中參與淨化反應的微生物多樣化,微生物的食物鏈較長,世代時間較長的微生物易於存活,在分段運行中每段都能夠形成優勢菌種;② 在處理工藝上,各種生物膜工藝對水質水量變化均有較強的適應性,汙泥沉降性能良好、易於固液分離,能夠處理低濃度的汙水,易於維護、節能。

生物膜法的典型流程中的生物器可以是生物濾池、生物轉盤、曝氣生物濾池或厭氧生物濾池。前三種用於需氧生物處理過程,後一種用於厭氧過程。最早出現的生物膜法生物器是間歇砂濾池和接觸濾池(滿盛碎塊的水池)。它們的運行都是間歇的,過濾-休閑或充水-接觸-放水-休閑,構成一個工作周期。它們是汙水灌溉的發展,是以土壤自淨現象為基礎的。接著就出現了連續運行的生物濾池。新型塑料問世後,又有了新的發展。

 

 

生物膜法生物濾池

生物膜法中最常用的一種生物器。使用的生物載體是小塊料(如碎石塊、塑料填料)或塑料型塊,堆放或疊放成濾床,故常稱濾料。與水處理中的一般濾池不同,生物濾池的濾床暴露在空氣中,廢水灑到濾床上。布水器有多種形式,有固定式的,有移動式的。回轉式布水器使用最廣。它以兩根或多根對稱布置的水平穿孔管為主體,能繞池心旋轉。穿孔管貼近濾床表麵,水從孔中流出。布水器的工作是連續的,但對局部床麵的施水是間歇的,這承繼了汙水灌溉間歇灌水的概念。濾床的下麵有用磚或特製陶塊、混凝土塊鋪成的集水層。再下麵是池底。集水層和池外相通,既排水又通風。工作時,廢水沿載體表麵從上向下流過濾床,和生長在載體表麵上的大量微生物和附著水密切接觸進行物質交換。汙染物進入生物膜,代謝產物進入水流。出水並帶有剝落的生物膜碎屑,需用沉澱池分離。生物膜所需要的溶解氧直接或通過水流從空氣中取得。在普通生物濾池中,生物粘膜層較厚,貼近載體的部分常處在無氧狀態。

 

濾床的深度和濾率、濾料有關。碎石濾床的深度在一個相當長的時間內大多采用1.82米左右。深度如果提高,濾床表層容易堵塞積水。濾率在14左右,如果提高床麵也容易積水。首先突破的是濾率的提高。水力負荷率(即濾率)提高到810以上時,水流的衝刷作用使生物膜不致堵塞濾床,而且有機物負荷率,可從0.2左右提高到1以上。為了滿足水力負荷率的要求,來水常用回流稀釋。為了穩定處理效率,可采用兩級串聯。這種流程革新、負荷率提高、構造不變的生物濾池稱高負荷率生物濾池。繼而發現,濾床深度從2米左右提高到8米以上時,通風改善,即使水力負荷率提高,濾床也不再堵塞,濾池工作良好,同時有機物負荷率也可以提高到1左右。因為這種濾池的平麵直徑一般為池高的1/61/8左右,外形像塔,故稱塔式濾池。自塑料型塊問世後,通風、堵塞等不再成為問題,濾床深度和濾率可根據需要進行設計。

 

生物膜法生物轉盤

是隨著塑料的普及而出現的。數十片、近百片塑料或玻璃鋼圓盤用軸貫串,平放在一個斷麵呈半圓形的條形槽的槽麵上。盤徑一般不超過4,槽徑約大幾厘米。有電動機和減速裝置轉動盤軸,轉速1.53/分左右,決定於盤徑,盤的周邊線速度在15/分左右。

廢水從槽的一端流向另一端。盤軸高出水麵,盤麵約40%浸在水中,約60%暴露在空氣中。盤軸轉動時,盤麵交替與廢水和空氣接觸。盤麵為微生物生長形成的膜狀物所覆蓋,生物膜交替地與廢水和空氣充分接觸,不斷地取得汙染物和氧氣,淨化廢水。膜和盤麵之間因轉動而產生切應力,隨著膜的厚度的增加而增大,到一定程度,膜從盤麵脫落,隨水流走。

同生物濾池相比,生物轉盤法中廢水和生物膜的接觸時間比較長。而且有一定的可控性。水槽常分段,轉盤常分組,既可防止短流,又有助於負荷率和出水水質的提高,因負荷率是逐級下降的。生物轉盤如果產生臭味,可以加蓋。生物轉盤一般用於水量不大時。

 

 

生物膜法曝氣生物濾池

設置了塑料型塊的曝氣池。按其過程也稱生物接觸氧化法。它的工作類似活性汙泥法中的曝氣池,但是不要回流汙泥,曝氣方法也不能沿用,一般采用全池氣泡曝氣,池中生物量遠高於活性汙泥法,故曝氣時間可以縮短。運行較穩定,不會出現汙泥膨脹問題。也有采用粒料(如砂子、活性炭)的。這時水流向上,濾床膨脹、不會堵塞。因為表麵積高,生物量多,接觸又充分,曝氣時間可縮短,處理效率可提高,尚處在研究階段。

 

生物膜法厭氧生物濾池

構造和曝氣生物濾池雷同,隻是不要曝氣係統。因生物量高,和汙泥消化池相比,處理時間可以大大縮短(汙泥消化池的停留時間一般在10天以上),處理城市汙水等濃度較低的廢水時有可能采用。


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