流動床生物膜處理技術在市政污水處理中的應用
1. 前言
廢水(shui)的(de)生(sheng)物處理(li)(li)法自19世(shi)紀末發展至今,已成(cheng)為(wei)世(shi)界各國處理(li)(li)城市生(sheng)活污水(shui)和工(gong)業廢水(shui)的(de)主要(yao)手段(duan),新技(ji)術、新工(gong)藝得(de)到(dao)快速發展。處理(li)(li)方(fang)法可以分為(wei)好氧生(sheng)物處理(li)(li)和厭(yan)氧生(sheng)物處理(li)(li)兩大(da)類,而好氧生(sheng)物處理(li)(li)作為(wei)主要(yao)處理(li)(li)方(fang)法在廢水(shui)處理(li)(li)領域(yu)中(zhong)一直占(zhan)據主要(yao)的(de)地位。
根據曝(pu)(pu)氣(qi)池內微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)環(huan)境(jing)、集(ji)結形態等的(de)不同來(lai)分(fen)類,好(hao)氧(yang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)處理方(fang)法(fa)基本可(ke)以(yi)分(fen)為(wei)兩(liang)大類。第一類方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)稱為(wei)懸浮(fu)(fu)污(wu)(wu)泥法(fa),主(zhu)要(yao)包括傳統活性污(wu)(wu)泥法(fa)和其變種,如階段曝(pu)(pu)氣(qi)法(fa)、漸(jian)減曝(pu)(pu)氣(qi)法(fa)、完全混合(he)活性污(wu)(wu)泥法(fa)、序批式(shi)活性污(wu)(wu)泥法(fa)(SBR)、生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)吸附氧(yang)化(hua)法(fa)(AB法(fa))、延時(shi)(shi)曝(pu)(pu)氣(qi)法(fa)、氧(yang)化(hua)溝等。該(gai)方(fang)法(fa)中微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)與懸浮(fu)(fu)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)、膠體(ti)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)等混雜(za)在(zai)一起形成具有較強吸附分(fen)解有機物(wu)(wu)(wu)(wu)能力的(de)絮狀體(ti)顆粒。第二類方(fang)法(fa)為(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)法(fa)(或稱附著污(wu)(wu)泥法(fa)),如生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)濾池、塔式(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)濾池、生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)轉盤、接觸氧(yang)化(hua)法(fa)等。該(gai)方(fang)法(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)或固定生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang),或附著生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)于固體(ti)填料(或稱載體(ti))表(biao)面。其中接觸氧(yang)化(hua)法(fa)因具有BOD負(fu)荷高、處理時(shi)(shi)間短、耐負(fu)荷沖擊(ji)等有點(dian)近年來(lai)有了很多工程應用。
流(liu)動床生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)(mo)(內(nei)循(xun)環生(sheng)物(wu)(wu)(wu)流(liu)化(hua)(hua)床)處(chu)理方(fang)法是(shi)活性污泥法和生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)(mo)法的(de)結合,在(zai)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)流(liu)化(hua)(hua)床中,空氣-污水-帶生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)(mo)的(de)載體(ti)在(zai)流(liu)化(hua)(hua)床中進行生(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應(ying),可以有(you)很(hen)高的(de)BOD負荷。近年來(lai),關于生(sheng)物(wu)(wu)(wu)流(liu)化(hua)(hua)床國內(nei)做了很(hen)多實驗研究,證(zheng)明該方(fang)法確實是(shi)效率很(hen)高的(de)一種處(chu)理方(fang)法,但因(yin)氧(yang)利用率低、載體(ti)流(liu)失等問題而很(hen)少(shao)推廣(guang)到工程應(ying)用當中。
2. 流動床生物膜處理(li)技(ji)術的原(yuan)理(li)
流(liu)(liu)動床生物(wu)(wu)膜處(chu)理方(fang)(fang)法屬于(yu)三相生物(wu)(wu)流(liu)(liu)化床處(chu)理方(fang)(fang)法,其技術核心為利用(yong)獨(du)特(te)載(zai)體的(de)具有(you)(you)獨(du)特(te)構筑(zhu)結構的(de)生物(wu)(wu)反(fan)應(ying)(ying)池(chi),便于(yu)載(zai)體和污泥(ni)中微生物(wu)(wu)循環。載(zai)體的(de)循環有(you)(you)效防止了氣泡在(zai)反(fan)應(ying)(ying)池(chi)內的(de)合并,提(ti)高(gao)了氧利用(yong)率(lv),并且反(fan)應(ying)(ying)池(chi)的(de)獨(du)特(te)構造能有(you)(you)效防止載(zai)體流(liu)(liu)失(shi)。
生物反(fan)應池(chi)體積的10-20%被(bei)直徑為5—10mm的載體顆(ke)粒填充,該(gai)載體的有效(xiao)比(bi)(bi)表(biao)面(mian)積比(bi)(bi)國內常規(gui)載體的比(bi)(bi)表(biao)面(mian)積要大(da)得多(duo),超過4500m2/m3,并具有很好(hao)的彈性、耐磨損和(he)化(hua)學穩定性,由于其密度(du)較(jiao)小(xiao),所(suo)以流(liu)化(hua)床能耗較(jiao)小(xiao)。
在生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)反(fan)應(ying)池內(nei),混合液中(zhong)的(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(MLSS中(zhong)的(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)或活(huo)性污泥)和(he)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)共(gong)同分(fen)解污染物(wu)(wu)質,MLSS中(zhong)為短生(sheng)(sheng)(sheng)長期(qi)的(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu),生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜表面為長生(sheng)(sheng)(sheng)長期(qi)的(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)。微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)對(dui)有機物(wu)(wu)的(de)(de)分(fen)解可以(yi)分(fen)為如下幾種(zhong)形式:
易降解有(you)機物(wu)-MLSS中的(de)生(sheng)物(wu)(活性污泥);
不易(yi)降解有(you)機物(wu)-生物(wu)膜中的(de)生物(wu);
磷的去(qu)除(chu)- MLSS中(zhong)的生物(wu)(活性污泥(ni));
硝化(hua)-生物(wu)膜中的生物(wu);
反硝化-MLSS和生(sheng)物膜中的生(sheng)物。
圖1為生(sheng)物(wu)流化床(chuang)反應器(qi)的結構。
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3. 流(liu)動床(chuang)生物(wu)膜處理工藝流(liu)程
流(liu)動床生物膜處理工(gong)藝流(liu)程如圖2所示。
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4. 流動床(chuang)生物膜(mo)處理工藝(yi)的特點
獨特的生物載體
載體由(you)廢輪胎(tai)粉和(he)粘合劑等(deng)加(jia)工而成,具有高耐磨性(xing)、高彈性(xing)和(he)很好(hao)的化學穩定性(xing),使用壽(shou)命(ming)長,只需一次添加(jia)。
表(biao)面經過(guo)處(chu)理,易于掛膜。
有(you)效(xiao)比表面(mian)積>4500m2/m3。
孔隙(xi)率高(視密(mi)度(du)0.45),密(mi)度(du)小,流化床(chuang)能耗小。
生(sheng)物反應(ying)器內(nei)設有(you)導流裝(zhuang)置和(he)防止填料流失的(de)裝(zhuang)置,載體、污泥和(he)污水在池內(nei)循環流動(dong),老化的(de)生(sheng)物膜得(de)以(yi)脫(tuo)落,保持生(sheng)物膜的(de)高活(huo)性(xing)。另外流化狀態使氧的(de)利用率得(de)以(yi)提高。
水力停留時間短,占地面積小:由(you)于(yu)在(zai)生物反(fan)應(ying)池內,混合液中的微(wei)生物污泥(ni)和(he)載體表(biao)面的生物膜一般可達(da)20000mg/L以(yi)上,使BOD處(chu)(chu)理(li)量達(da)到4.0—20kg/(m3·d),是活(huo)性(xing)污泥(ni)法處(chu)(chu)理(li)量的10倍以(yi)上。由(you)于(yu)處(chu)(chu)理(li)效率高,結構(gou)緊湊,使生物反(fan)應(ying)設備的占地面積僅為傳統活(huo)性(xing)污泥(ni)法的1/4~1/8,從而也節省了基建投資。
基本不需要(yao)預(yu)處理:進水懸浮固體濃(nong)度可(ke)(ke)以達(da)到5000mg/L,油濃(nong)度可(ke)(ke)以達(da)到50mg/L。
生物反(fan)應池內好(hao)氧(yang)、厭(yan)氧(yang)和兼(jian)氧(yang)微生物共同存在分(fen)解有(you)機物,使(shi)處理(li)效率更(geng)高,并且(qie)耐負荷(he)沖擊的性能特別好(hao)。
在某(mou)縣城區污水(shui)(shui)處理中(zhong)型實驗中(zhong),當CODCr在200mg/L到600mg/L之(zhi)間變化時,出(chu)水(shui)(shui)CODCr=30mg/L~45mg/L,均(jun)滿(man)足(zu)出(chu)水(shui)(shui)≤60mg/L的(de)要求。
電廠生(sheng)活污水(shui)同市政污水(shui)相比(bi),一般(ban)CODCr的(de)濃度都不(bu)超過(guo)100mg/L,有(you)些廠生(sheng)活污水(shui)與(yu)廠前(qian)區廢(fei)水(shui)混(hun)排,CODCr的(de)濃度低(di)于50mg/L,可生(sheng)化(hua)性(xing)較差。另外水(shui)質(zhi)和水(shui)量的(de)波動(dong)都非常大。有(you)些電廠采用活性(xing)污泥法(fa)(fa)系(xi)統進行處(chu)理,系(xi)統無(wu)法(fa)(fa)運(yun)轉。采用該(gai)系(xi)統后,出水(shui)CODCr的(de)濃度一直低(di)于15mg/L。
污(wu)泥泥齡長,剩余污(wu)泥排放(fang)量小,減小了(le)污(wu)泥處(chu)理(li)系統的投資和(he)占(zhan)地面(mian)積。
硝化反應(ying)能在短(duan)時間內(nei)完成, NH3-N的(de)去除率>95%。
5. 山東莒(ju)南城(cheng)區污水處理工(gong)程實例(li)
5.1 項目簡(jian)介
莒(ju)南(nan)(nan)(nan)(nan)縣(xian)(xian)(xian)(xian)位于山(shan)東省(sheng)東南(nan)(nan)(nan)(nan)部,西距臨沂(yi)55公里(li),東離日照83公里(li),北與莒(ju)縣(xian)(xian)(xian)(xian)、沂(yi)南(nan)(nan)(nan)(nan)接(jie)(jie)壤,西南(nan)(nan)(nan)(nan)與臨沭縣(xian)(xian)(xian)(xian)為鄰,南(nan)(nan)(nan)(nan)與江蘇(su)省(sheng)的(de)(de)(de)贛(gan)榆縣(xian)(xian)(xian)(xian)接(jie)(jie)壤。近些年來,隨著莒(ju)南(nan)(nan)(nan)(nan)縣(xian)(xian)(xian)(xian)社會、經濟的(de)(de)(de)不斷發展(zhan)和城區(qu)人(ren)(ren)口(kou)的(de)(de)(de)不斷增加(jia),城區(qu)用(yong)水量(liang)不斷增大(da)(da),因而工業(ye)廢水和生(sheng)活(huo)(huo)污(wu)水排(pai)放量(liang)也日趨加(jia)大(da)(da),由于城區(qu)排(pai)水系統(tong)不完善,全縣(xian)(xian)(xian)(xian)尚無一(yi)座污(wu)水處(chu)理(li)廠;同(tong)時莒(ju)南(nan)(nan)(nan)(nan)縣(xian)(xian)(xian)(xian)作(zuo)為淮河(he)流(liu)域的(de)(de)(de)上游(you)(you)地區(qu),由于大(da)(da)量(liang)的(de)(de)(de)生(sheng)活(huo)(huo)污(wu)水和工業(ye)廢水未經處(chu)理(li)直接(jie)(jie)排(pai)入淮河(he),對下(xia)游(you)(you)水體環境(jing)及人(ren)(ren)民生(sheng)活(huo)(huo)造成的(de)(de)(de)影響,引起(qi)了莒(ju)南(nan)(nan)(nan)(nan)縣(xian)(xian)(xian)(xian)各(ge)級政府領導(dao)高(gao)度的(de)(de)(de)重視(shi),為此特指定縣(xian)(xian)(xian)(xian)有關部門就建(jian)設城市污(wu)水處(chu)理(li)廠進(jin)行(xing)了大(da)(da)量(liang)的(de)(de)(de)前期調研(yan)工作(zuo),最終確(que)定采用(yong)生(sheng)物流(liu)化床生(sheng)物處(chu)理(li)技術建(jian)設該(gai)工程,該(gai)工程處(chu)理(li)規(gui)模為2萬噸/天,出水要求達到國家(jia)一(yi)級排(pai)放要求。
5.2 工程規(gui)模及(ji)工藝流程
處理(li)水量為20000m3/天,工程流(liu)程如下(xia):
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5.3 實際運(yun)行結果(guo)
污水(shui)在流動床生物膜(mo)反應器的(de)停(ting)留時間為(wei)2.5h。實(shi)際(ji)運行的(de)典型水(shui)質(zhi)見下(xia)表。
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5.4 技術經濟指標
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