生物膜法在一體化污水處理裝置中的應(yīng)用

一.導(dǎo)言

雖然中國(guó)擁有大量的淡水資源，但由于中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，其人均淡水資源相對(duì)較少，在世界上排名中后部。同時(shí)，在工業(yè)化不斷發(fā)展的過(guò)程中，中國(guó)的淡水資源受到了嚴(yán)重污染。在這種情況下，中國(guó)加大了治理水污染的力度。

隨著水污染治理的深入，我國(guó)污水處理系統(tǒng)開(kāi)始不斷發(fā)展。其中，一體化污水處理裝置以其投資低、建設(shè)面積小、便于市政管網(wǎng)建設(shè)、有效實(shí)現(xiàn)中水回用等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為國(guó)內(nèi)的研究熱點(diǎn)。一體化污水處理單元的主要工藝大多根據(jù)現(xiàn)有污水處理主要工藝進(jìn)行優(yōu)化改造，如A/O、MBR等。根據(jù)集成污水處理設(shè)備制造結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思路的不同，集成污水處理設(shè)備主要有兩個(gè)方向。一個(gè)方向是采用單一工藝的一體化污水處理裝置，如一體化A2/O反應(yīng)器、一體化SBR處理裝置、一體化膜生物反應(yīng)器等。另一個(gè)方向是不同工藝組合的一體化污水處理裝置，包括一體化A2/O+土地處理系統(tǒng)裝置、一體化A2/O+生物轉(zhuǎn)盤(pán)處理裝置、一體化A2/O+SBR裝置、一體化厭氧池+好氧池+MBR處理裝置、好氧流化床和厭氧反應(yīng)器的工藝組合、一體化A/O，本文主要介紹生物膜工藝在一體化污水設(shè)備中的應(yīng)用。

二、生物膜法

生物膜法主要包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物接觸氧化等一系列污水處理工藝，通過(guò)附著微生物膜來(lái)降解污染物。生物膜法具有對(duì)污水水質(zhì)變化的耐受性高、生物相豐富、剩余污泥量少等優(yōu)點(diǎn)。因此，生物膜法常用于一體化污水處理設(shè)備。

2.1生物過(guò)濾工藝

生物濾池主要由濾床、配水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)三部分組成。當(dāng)污水從配水系統(tǒng)引入，污水流經(jīng)濾料時(shí)，附著在濾料上的微生物可以通過(guò)吸附和代謝作用降解污水中的COD、氨氮等污染物。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，生物濾池可分為塔式生物濾池和膨脹床生物濾池。目前一體化生物濾池技術(shù)的研究方向主要分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是內(nèi)部填料的選擇和研發(fā)，如活性炭和PVC生物濾池，另一類(lèi)是組合工藝和布水方式的開(kāi)發(fā)利用，如生物濾池+土地處理系統(tǒng)、生物轉(zhuǎn)鼓+反硝化池等。

穆彪以實(shí)驗(yàn)室配制的人工生活污水為處理對(duì)象，考察了以鐵+聚氨酯泡沫為濾料的一體化塔式循環(huán)濾池對(duì)污染物的去除效果。結(jié)果表明，當(dāng)循環(huán)流量為45L/h，水力停留時(shí)間為2 h時(shí)，COD去除率可達(dá)85%，出水濃度低于100mg/L，總氮去除率可達(dá)42%左右，總磷去除率可達(dá)70%左右。在一體化滴濾塔處理生活污水的研究中，朱安東考察了五種不同濾料組合的處理效果。研究發(fā)現(xiàn)，由沸石、活性炭和陶粒組成的混合濾料對(duì)COD、TN和TP有很好的去除效果，平均去除率可達(dá)90.84%、32.14%和59.37%。在實(shí)際生活污水的后期處理中，平均去除率分別提高到97.15%、40.35%和92.51%。沸石、活性炭和礫石組成的混合填料對(duì)NH4+-N有較好的處理效果，平均去除率可達(dá)84.76%。李家樹(shù)[7]根據(jù)農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)，研究開(kāi)發(fā)了一體化膨脹床復(fù)合生物濾池處理工藝。該工藝由三個(gè)串聯(lián)的塔式生物過(guò)濾器組成。污水以下流式+上流式+下流式的形式流經(jīng)一體化膨脹床復(fù)合生物濾池的一級(jí)預(yù)處理池、二級(jí)硝化池和三級(jí)膨脹床后排放。結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水溫度為23 ~ 25℃時(shí)，水力負(fù)荷為4m3/(。當(dāng)回流比為150%，氣水比為3∶1，第二硝化池出口投加60mg/L三氯化鐵時(shí)，一體化膨脹床復(fù)合生物濾池對(duì)COD、NH4+-N、TN、SS和TP的去除率分別為90.2%、92.2%、68.2%、98.6%和90.0%，污染物的出水。城市污水處理工廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)& # 187；(GB18918-2002)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2生物轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)程

生物轉(zhuǎn)盤(pán)(RBC)工藝是生物膜處理工藝的一種，其去除污染物的原理是附著在轉(zhuǎn)盤(pán)上的生物膜在與空氣和水交替接觸時(shí)，會(huì)通過(guò)自身的吸附和代謝來(lái)降解污水中的污染物。轉(zhuǎn)盤(pán)的物理結(jié)構(gòu)與生物濾池的物理結(jié)構(gòu)有很大的不同。生物轉(zhuǎn)盤(pán)的部件主要由轉(zhuǎn)軸和動(dòng)力裝置、半圓形生物接觸反應(yīng)池和轉(zhuǎn)盤(pán)三部分組成。該生物轉(zhuǎn)盤(pán)具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便、能耗低、維護(hù)成本低、處理效果好的特點(diǎn)。因此，生物轉(zhuǎn)盤(pán)在一體化污水處理裝置中具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

目前，生物轉(zhuǎn)鼓技術(shù)在綜合污水處理廠中應(yīng)用廣泛，其應(yīng)用形式也多種多樣，如生物轉(zhuǎn)鼓等新型應(yīng)用模式。生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝的污染物去除效果主要受轉(zhuǎn)盤(pán)材料、轉(zhuǎn)速、浸沒(méi)比、水力停留時(shí)間、有機(jī)負(fù)荷等因素的影響。因此，這些影響因素一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

王斌等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為100~150mg/L，NH4+-N濃度為8~15mg/L，TP濃度為1.2~2.0mg/L時(shí)，改進(jìn)的生物轉(zhuǎn)盤(pán)一體化設(shè)備對(duì)COD、NH4+-N和TP的去除效果明顯，平均去除率可達(dá)71。分別為5%。雷超等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用新型一體化生物轉(zhuǎn)盤(pán)裝置處理乳品廢水時(shí)，乳品廢水依次流經(jīng)水解酸化單元+新型生物轉(zhuǎn)盤(pán)單元+接觸氧化單元(水解酸化池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)和接觸氧化池的HRT分別控制在5、10和4小時(shí)，生物轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速調(diào)整為12r/min)。系統(tǒng)出水TP質(zhì)量濃度在1.5mg/L以下，以新型生物轉(zhuǎn)盤(pán)為主體單元，COD、NH4+-N、TP去除率分別可達(dá)83%、60%、51.1%，處理效果顯著。汀洋等發(fā)現(xiàn)，升級(jí)強(qiáng)化一體化新型生物轉(zhuǎn)鼓裝置+人工濕地組合工藝處理金溪鎮(zhèn)紅霞村分散的農(nóng)村生活污水，COD、NH4+-N、TP和SS的去除率分別可達(dá)90.20%、94.40%、91.82%和95.80%。城市污水處理工廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)& # 187；與傳統(tǒng)工藝相比，組合工藝在污水處理中僅消耗50%的能源，在長(zhǎng)期運(yùn)行中可節(jié)省大量能源，并防止因能源消耗而產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題。

2.3 MBBR進(jìn)程

移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR)的概念最早是由一家挪威公司提出的，隨后經(jīng)過(guò)大量科研人員的不斷優(yōu)化和改進(jìn)，形成了一種全新的污水處理工藝。MBBR作為一種新技術(shù)，具有比表面積大、生物密度高、處理能力強(qiáng)、污泥停留時(shí)間長(zhǎng)、剩余污泥量少、耐沖擊性好、無(wú)需反沖洗等優(yōu)點(diǎn)。MBBR工藝的工作原理是在反應(yīng)器中加入一定量的適合微生物附著生產(chǎn)的填料，然后通過(guò)機(jī)械擾動(dòng)或其他動(dòng)力源使反應(yīng)器內(nèi)部的填料處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用附著在填料上的微生物膜在與污水持續(xù)接觸的過(guò)程中降解污水中的污染物。

為研究進(jìn)水方式對(duì)袁書(shū)林AO+MBBR污水處理一體化三級(jí)處理廠處理設(shè)備脫氮除磷效率的影響，設(shè)計(jì)了三級(jí)進(jìn)水和單點(diǎn)進(jìn)水兩種方式處理生活污水。研究結(jié)果表明，與單點(diǎn)進(jìn)水方式相比，三級(jí)進(jìn)水方式可使一體化植物對(duì)TN和TP的去除效率分別提高21.6%和30.3%，改善效果顯著。城市污水處理工廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)& # 187；(GB18918-2002)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。裴廷權(quán)等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)新型A3/O+移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR)一體化污水處理裝置的水力停留時(shí)間控制在8h ~ 9h之間時(shí)，好氧池單元內(nèi)懸浮生物填料的填充率為30%，裝置內(nèi)DO控制在1.5~3.0mg/L范圍內(nèi)，裝置反應(yīng)溫度控制在18±4。新型一體化污水處理裝置對(duì)COD、NH4+-N、TN、TP具有良好的處理效果，相應(yīng)污染物的平均去除率分別可達(dá)92.2%、97.6%、79.3%、95.3%。于君等發(fā)現(xiàn)，一體化A/O+MBBR+BAF污水處理設(shè)備處理河道黑臭水體時(shí)，COD、NH4+-N、TP等污染物的平均去除率分別為59.23%、69.32%和53.12%，處理效果顯著，尤其是對(duì)氨氮的去除效果顯著。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)水中COD、NH4+-N和TP的平均濃度分別為66.18mg/L、5.90mg/L和0.64mg/L時(shí)，經(jīng)該設(shè)備處理后，裝置出水的平均濃度可分別降至26.98mg/L、1.81mg/L和0.30mg/L，達(dá)到地表水標(biāo)準(zhǔn)中的五類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。

三。摘要

隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)村分散式污水處理的不斷重視和污水排放升級(jí)的政策，一體化污水處理裝置將因其基建費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單、處理效果好等優(yōu)勢(shì)獲得前所未有的發(fā)展機(jī)遇。生物膜法作為一體化污水處理植物工藝的重要組成部分，在一體化污水處理植物中具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳埃锬しㄔ谝惑w化裝置中的應(yīng)用主要基于生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物濾池和MBBR三大工藝，并不斷與其他傳統(tǒng)工藝相結(jié)合。在當(dāng)今的研究和應(yīng)用中，生物濾池和MB-BR組合工藝是處理污染物的最佳方法，其次是生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝。(來(lái)源:四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院)

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