生物膜處理技術在市政污水處理中應用

 

　廢水的生物處理法自19世紀末發(fā)展至今，已成為世界各國處理城市生活污水和工業(yè)廢水的主要手段，新技術、新工藝得到快速發(fā)展。處理方法可以分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類，而好氧生物處理作為主要處理方法在廢水處理領域中一直占據(jù)主要的地位。

　　根據(jù)曝氣池內(nèi)微生物生長環(huán)境、集結形態(tài)等的不同來分類，好氧生物處理方法基本可以分為兩大類。第一類方法可以稱為懸浮污泥法，主要包括傳統(tǒng)活性污泥法和其變種，如階段曝氣法、漸減曝氣法、完全混合活性污泥法、序批式活性污泥法（SBR）、生物吸附氧化法（AB法）、延時曝氣法、氧化溝等。該方法中微生物與懸浮物質、膠體物質等混雜在一起形成具有較強吸附分解有機物能力的絮狀體顆粒。第二類方法為生物膜法（或稱附著污泥法），如生物濾池、塔式生物濾池、生物轉盤、接觸氧化法等。該方法生物或固定生長，或附著生長于固體填料（或稱載體）表面。其中接觸氧化法因具有BOD負荷高、處理時間短、耐負荷沖擊等有點近年來有了很多工程應用。

　　流動床生物膜（內(nèi)循環(huán)生物流化床）處理方法是活性污泥法和生物膜法的結合，在生物流化床中，空氣-污水-帶生物膜的載體在流化床中進行生物反應，可以有很高的BOD負荷。近年來，關于生物流化床國內(nèi)做了很多實驗研究，證明該方法確實是效率很高的一種處理方法，但因氧利用率低、載體流失等問題而很少推廣到工程應用當中。

　　1.流動床生物膜處理技術的原理

　　流動床生物膜處理方法屬于三相生物流化床處理方法，其技術核心為利用獨特載體的具有獨特構筑結構的生物反應池，便于載體和污泥中微生物循環(huán)。載體的循環(huán)有效防止了氣泡在反應池內(nèi)的合并，提高了氧利用率，并且反應池的獨特構造能有效防止載體流失。

　　生物反應池體積的10-20%被直徑為5—10mm的載體顆粒填充，該載體的有效比表面積比國內(nèi)常規(guī)載體的比表面積要大得多，超過4500㎡/m3，并具有很好的彈性、耐磨損和化學穩(wěn)定性，由于其密度較小，所以流化床能耗較小。

　　在生物反應池內(nèi)，混合液中的微生物（MLSS中的微生物或活性污泥）和生物膜微生物共同分解污染物質，MLSS中為短生長期的微生物，生物膜表面為長生長期的微生物。微生物對有機物的分解可以分為如下幾種形式：

　　易降解有機物-MLSS中的生物（活性污泥）；

　　不易降解有機物-生物膜中的生物；

　　磷的去除-MLSS中的生物（活性污泥）；

　　硝化-生物膜中的生物；

　　反硝化-MLSS和生物膜中的生物。

　　圖1為生物流化床反應器的結構。

　　2.流動床生物膜處理工藝流程

　　流動床生物膜處理工藝流程如圖2所示。

　　3.流動床生物膜處理工藝的特點

　　獨特的生物載體

　　載體由廢輪胎粉和粘合劑等加工而成，具有高耐磨性、高彈性和很好的化學穩(wěn)定性，使用壽命長，只需一次添加。

　　表面經(jīng)過處理，易于掛膜。

　　有效比表面積>4500㎡/m3.

　　孔隙率高（視密度0.45），密度小，流化床能耗小。

　　生物反應器內(nèi)設有導流裝置和防止填料流失的裝置，載體、污泥和污水在池內(nèi)循環(huán)流動，老化的生物膜得以脫落，保持生物膜的高活性。另外流化狀態(tài)使氧的利用率得以提高。

　　水力停留時間短，占地面積?。河捎谠谏锓磻貎?nèi)，混合液中的微生物污泥和載體表面的生物膜一般可達20000mg/L以上，使BOD處理量達到4.0—20kg/（m3·d），是活性污泥法處理量的10倍以上。由于處理效率高，結構緊湊，使生物反應設備的占地面積僅為傳統(tǒng)活性污泥法的1/4~1/8，從而也節(jié)省了基建投資。

　　基本不需要預處理：進水懸浮固體濃度可以達到5000mg/L，油濃度可以達到50mg/L.

　　生物反應池內(nèi)好氧、厭氧和兼氧微生物共同存在分解有機物，使處理效率更高，并且耐負荷沖擊的性能特別好。

　　在某縣城區(qū)污水處理中型實驗中，當CODCr在200mg/L到600mg/L之間變化時，出水CODCr=30mg/L～45mg/L，均滿足出水≤60mg/L的要求。

　　電廠生活污水同市政污水相比，一般CODCr的濃度都不超過100mg/L，有些廠生活污水與廠前區(qū)廢水混排，CODCr的濃度低于50mg/L，可生化性較差。另外水質和水量的波動都非常大。有些電廠采用活性污泥法系統(tǒng)進行處理，系統(tǒng)無法運轉。采用該系統(tǒng)后，出水CODCr的濃度一直低于15mg/L.

　　污泥泥齡長，剩余污泥排放量小，減小了污泥處理系統(tǒng)的投資和占地面積。

　　硝化反應能在短時間內(nèi)完成，NH3-N的去除率>95%.