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生物膜法处理污水的基本原理

生物膜法处理污水的基本原理
生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物(即生物膜)进行有机污水处理的方法。

生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统,其附着的固体介质称为滤料或载体。

生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。

生物膜法的原理是,生物膜首先吸附附着水层有机物,由好气层的好气菌将其分解,再进入厌气层进行厌气分解,流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜,如此往复以达到净化污水的目的。

废水中微生物沿固体(可称载体)表面生长的生物处理方法的统称。

因微生物群体沿固体表面生长成粘膜状,故名。

废水和生物膜接触时,污染物从水中转移到膜上,从而得到处理。

其基本机理见水的生物处理法。

生物膜法的典型流程流程(图1)中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池或厌氧生物滤池。

前三种用于需氧生物处理过程,后一种用于厌氧过程。

最早出现的生物膜法生物器是间歇砂滤池和接触滤池(满盛碎块的水池)。

它们的运行都是间歇的,过滤-休闲或充水-接触-放水-休闲,构成一个工作周期。

它们是污水灌溉的发展,是以土壤自净现象为基础的。

接着就出现了连续运行的生物滤池。

新型塑料问世后,又有了新的发展。

生物滤池
生物膜法中最常用的一种生物器。

使用的生物载体是小块料(如碎石块、塑料填料)或塑料型块,堆放或叠放成滤床,故常称滤料。

与水处理中的一般滤池不同,生物滤池的滤床暴露在空气中,废水洒到滤床上。

布水器有多种形式,有固定式的,有移动式的。

回转式布水器使用最广。

它以两根或多根对称布置的水平穿孔管为主体,能绕池心旋转。

穿孔管贴近滤床表面,水从孔中流出。

布水器的工作是连续的,但对局部床面的施水是间歇的,这承继了污水灌溉间歇灌水的概念。

滤床的下面有用砖或特制陶块、混凝土块铺成的集水层。

再下面是池底。

集水层和池外相通,既排水又通风。

工作时,废水沿载体表面从上向下流过滤床,和生长在载体表面上的大量微生物和附着水密切接触进行物质交换。

污染物进入生物膜,代谢产物进入水流。

出水并带有剥落的生物膜碎屑,需用沉淀池分离。

生物膜所需要的溶解氧直接或通过水流从空气中取得。

在普通生物滤池中,生物粘膜层较厚,贴近载体的部分常处在无氧状态。

生物膜法滤床的深度和滤率、滤料有关。

碎石滤床的深度在一个相当长的时间内大多采用 1.8~2米左右。

深度如果提高,滤床表层容易堵塞积水。

滤率在1~4米3/(米2·日)左右,如果提高,床面也容易积水。

首先突破的是滤率的提高。

水力负荷率(即滤率)提高到8~10米3/(米
2·日)以上时,水流的冲刷作用使生物膜不致堵塞滤床,而且有机物(用BOD5衡量)负荷率,可从0.2公斤/(米3·日)左右提高到1公斤/(米3·日)以上。

为了满足水力负荷率的要求,来水常用回流稀释。

为了稳定处理效率,可采用两级串联。

这种流程革新、负荷率提高、构造不变的生物滤池称高负荷率生物滤池。

继而发现,滤床深度从2米左右提高到8米以上时,通风改善,即使水力负荷率提高,滤床也不再堵塞,滤池工作良好,同时有机物负荷率也可以提高到1公斤/(米3·日)左右。

因为这种滤池的平面直径一般为池高的1/6~1/8左右,外形像塔,故称塔式滤池。

自塑料型块问世后,通风、堵塞等不再成为问题,滤床深度和滤率可根据需要进行设计。

生物转盘
是随着塑料的普及而出现的。

数十片、近百片塑料或玻璃钢圆盘用轴贯串,平放在一个断面呈半圆形的条形槽的槽面上。

盘径一般不超过4米,槽径约大几厘米。

有电动机和减速装置转动盘轴,转速1.5~3转/分左右,决定于盘径,盘的周边线速度在15米/分左右。

废水从槽的一端流向另一端。

盘轴高出水面,盘面约40%浸在水中,约60%暴露在空气中。

盘轴转动时,盘面交替与废水和空气接触。

盘面为微生物生长形成的膜状物所覆盖,生
物膜交替地与废水和空气充分接触,不断地取得污染物和氧气,净化废水。

膜和盘面之间因转动而产生切应力,随着膜的厚度的增加而增大,到一定程度,膜从盘面脱落,随水流走。

同生物滤池相比,生物转盘法中废水和生物膜的接触时间比较长。

而且有一定的可控性。

水槽常分段,转盘常分组,既可防止短流,又有助于负荷率和出水水质的提高,因负荷率是逐级下降的。

生物转盘如果产生臭味,可以加盖。

生物转盘一般用于水量不大时。

曝气生物滤池
设置了塑料型块的曝气池。

按其过程也称生物接触氧化法。

它的工作类似活性污泥法中的曝气池,但是不要回流污泥,曝气方法也不能沿用,一般采用全池气泡曝气,池中生物量远高于活性污泥法,故曝气时间可以缩短。

运行较稳定,不会出现污泥膨胀问题。

也有采用粒料(如砂子、活性炭)的。

这时水流向上,滤床膨胀、不会堵塞。

因为表面积高,生物量多,接触又充分,曝气时间可缩短,处理效率可提高,尚处在研究阶段。

厌氧生物滤池
构造和曝气生物滤池雷同,只是不要曝气系统。

因生物量高,和污泥消化池相比,处理时间可以大大缩短(污泥消
化池的停留时间一般在10天以上),处理城市污水等浓度较低的废水时有可能采用。

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