生物膜處理技術(shù)在市政污水處理中應(yīng)用

 

　廢水的生物處理法自19世紀(jì)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(shù)、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(lǐng)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(zhǎng)環(huán)境、集結(jié)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(shí)曝氣法、氧化溝等。該方法中微生物與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)等混雜在一起形成具有較強(qiáng)吸附分解有機(jī)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(zhuǎn)盤、接觸氧化法等。該方法生物或固定生長(zhǎng)，或附著生長(zhǎng)于固體填料（或稱載體）表面。其中接觸氧化法因具有BOD負(fù)荷高、處理時(shí)間短、耐負(fù)荷沖擊等有點(diǎn)近年來有了很多工程應(yīng)用。

　　流動(dòng)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(jié)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(jìn)行生物反應(yīng)，可以有很高的BOD負(fù)荷。近年來，關(guān)于生物流化床國內(nèi)做了很多實(shí)驗(yàn)研究，證明該方法確實(shí)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(yīng)用當(dāng)中。

　　1.流動(dòng)床生物膜處理技術(shù)的原理

　　流動(dòng)床生物膜處理方法屬于三相生物流化床處理方法，其技術(shù)核心為利用獨(dú)特載體的具有獨(dú)特構(gòu)筑結(jié)構(gòu)的生物反應(yīng)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(yīng)池內(nèi)的合并，提高了氧利用率，并且反應(yīng)池的獨(dú)特構(gòu)造能有效防止載體流失。

　　生物反應(yīng)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(xué)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(yīng)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(zhì)，MLSS中為短生長(zhǎng)期的微生物，生物膜表面為長(zhǎng)生長(zhǎng)期的微生物。微生物對(duì)有機(jī)物的分解可以分為如下幾種形式：

　　易降解有機(jī)物-MLSS中的生物（活性污泥）；

　　不易降解有機(jī)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(yīng)器的結(jié)構(gòu)。

　　2.流動(dòng)床生物膜處理工藝流程

　　流動(dòng)床生物膜處理工藝流程如圖2所示。

　　3.流動(dòng)床生物膜處理工藝的特點(diǎn)

　　獨(dú)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(xué)穩(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)，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(yīng)器內(nèi)設(shè)有導(dǎo)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(dòng)，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(shí)間短，占地面積小：由于在生物反應(yīng)池內(nèi)，混合液中的微生物污泥和載體表面的生物膜一般可達(dá)20000mg/L以上，使BOD處理量達(dá)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(jié)構(gòu)緊湊，使生物反應(yīng)設(shè)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(yù)處理：進(jìn)水懸浮固體濃度可以達(dá)到5000mg/L，油濃度可以達(dá)到50mg/L.

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

　　在某縣城區(qū)污水處理中型實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)CODCr在200mg/L到600mg/L之間變化時(shí)，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(zhì)和水量的波動(dòng)都非常大。有些電廠采用活性污泥法系統(tǒng)進(jìn)行處理，系統(tǒng)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。采用該系統(tǒng)后，出水CODCr的濃度一直低于15mg/L.

　　污泥泥齡長(zhǎng)，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(yīng)能在短時(shí)間內(nèi)完成，NH3-N的去除率>95%.