初探生物膜工藝處理生活廢水的實(shí)踐

宋 平 / 遼寧醫(yī)藥化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院

初探生物膜工藝處理生活廢水的實(shí)踐

宋 平 / 遼寧醫(yī)藥化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院

本文主要從初步介紹生物膜工藝，以及生物膜工藝在處理生活廢水時(shí)的基本原理，通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)兩個(gè)較大城市在應(yīng)用生物膜工藝處理圣湖廢水時(shí)的實(shí)踐分析，得出生物膜工藝在處理生活廢水時(shí)的基本特點(diǎn)以及不足。

生物膜工藝；生活廢水

引言

目前，由于淡水資源的不斷減少，全世界人們?cè)诠?jié)約水資源方面都做出了很大的努力，就我國(guó)而言，節(jié)約用水這個(gè)概念已經(jīng)深入人心，對(duì)于生活以及工業(yè)廢水等的利用更是已經(jīng)有了很長(zhǎng)的歷史。隨著科技的進(jìn)步，生活廢水的處理也越來(lái)越成功。

一、生物膜工藝簡(jiǎn)介

生物膜工藝從狹義來(lái)理解也可以理解成生物膜法。生物膜法通常是與活性炭吸污泥法相提并論的一種今年大為發(fā)展的一類廢水好氧生物處理技術(shù)，是一種固定生物處理廢水膜法，是污水水體自凈過(guò)程的人工參與以及水體凈化強(qiáng)化，生物膜工藝在處理生活廢水時(shí)主要是去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機(jī)污染物。主要的處理技術(shù)有：普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化設(shè)備以及生物流化床等。

生物膜工藝在十九世紀(jì)二三十年代就得到了部分發(fā)展，當(dāng)時(shí)國(guó)外建造了較多的生物濾池。在十九世紀(jì)四十到六十年代有逐漸被另一種凈化技術(shù)代替的危險(xiǎn)。隨著新型合成材料的大量生產(chǎn)以及環(huán)境保護(hù)對(duì)于水質(zhì)的要求不斷提高，生物膜法又得到了新的發(fā)展。生物膜法作為新的工藝以及它所附帶的新設(shè)備與先前以炭以及小碎石為填料的生物濾池相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.供氧十分充足。

處理結(jié)果受溫度以及周圍環(huán)境影響少。

3.填料質(zhì)量輕巧，填料的占地面積大。

4.設(shè)備的處理效果佳，處理范圍大。

5.在處理過(guò)程中填充物中不生長(zhǎng)蒼蠅，凈化出來(lái)的水氣味少，十分清澈，衛(wèi)生條件較好。特別是在生物膜法中微生物附著生長(zhǎng)，能夠與介質(zhì)中的有機(jī)物濃度形成一種平衡，故可用于低濃度污水的深度處理。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外用生物膜法作為對(duì)生物處理構(gòu)筑物出水的補(bǔ)充處理進(jìn)行了不少研究。生物膜法用于含氨氮污水的硝化，脫氮，獲得了很好的效果。

二、生物膜法在處理廢水中的基本原理

眾所周知，生物膜法是在充分供氧條件下，用生物膜穩(wěn)定和澄清廢水的污水處理方法。生物膜是由高度密集的好氧菌，厭氧菌，兼性菌，真菌，原生動(dòng)物以及藻類等組成的生態(tài)系統(tǒng)，其附著的固體介質(zhì)成為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氧層，好氧層，附著水層，運(yùn)動(dòng)水層。

在污水處理處理構(gòu)筑物內(nèi)設(shè)置微生物生長(zhǎng)聚集的載體（一般稱填料），在充氧的條件下，微生物在填料表面聚附著形成生物膜，經(jīng)過(guò)充氧（充氧裝置由水處理曝氣風(fēng)機(jī)以及曝氣器組成）的污水以一定的流速流過(guò)填料時(shí)，使污水得到凈化，同時(shí)微生物也得到一定增殖，生物膜隨之增厚。當(dāng)生物膜增長(zhǎng)到一定厚度時(shí)，向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散的氧受到限制，其表層仍是好氧狀態(tài)，而內(nèi)層則會(huì)則會(huì)呈現(xiàn)缺氧或者厭氧狀態(tài)，這時(shí)候就是厭氧菌在發(fā)揮作用，并最終導(dǎo)致生物膜的脫落。隨后，填料表面還會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)新的生物膜，周而復(fù)始，使污水得到凈化。

微生物在填料表面聚附著形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一層薄薄的水層，水層中的有機(jī)物已經(jīng)被生物膜氧化分解，故水層中的有機(jī)物濃度比進(jìn)水要低得多，當(dāng)廢水從生物膜表面流過(guò)時(shí)，有機(jī)物就會(huì)從運(yùn)動(dòng)著的廢水中轉(zhuǎn)移到附著在生物膜表面的水層中，并進(jìn)一步被生物膜所吸附，同時(shí)，空氣中的氧也經(jīng)過(guò)廢水而進(jìn)入生物膜水層并向內(nèi)部轉(zhuǎn)移。

生物膜上的微生物在有溶解氧的條件下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解和機(jī)體本身進(jìn)行新陳代謝，因此產(chǎn)生的二氧化碳等無(wú)機(jī)物又沿著相反的方向，即從生物膜經(jīng)過(guò)附著水層轉(zhuǎn)移到流動(dòng)的廢水或者空氣中去。這樣一來(lái)，出水的有機(jī)物含量減少，廢水得到了凈化。

三、生物膜工藝在處理生活廢水中的現(xiàn)實(shí)實(shí)踐

我國(guó)與2003年7月1日起開(kāi)始實(shí)施《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》與《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)城市污水處理廠的部分相比，新標(biāo)準(zhǔn)明顯提高了對(duì)出水氮氧的要求，首次對(duì)總氧提出了明確要求，所以我國(guó)大量污水處理廠對(duì)于生物膜工藝在處理生活廢水的部分進(jìn)行了改造。

我國(guó)大連某一污水處理廠在上述現(xiàn)實(shí)背景下，不斷創(chuàng)新生物膜工藝，提高生物膜工藝在處理生活廢水中的適應(yīng)性。他的具體實(shí)驗(yàn)做法如下。

此污水處理廠在試驗(yàn)中采用單級(jí)移動(dòng)生物膜反應(yīng)器，反應(yīng)器的有效尺寸為30乘以10乘以80 容積為24L，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有微孔曝氣頭，反應(yīng)器出水部分設(shè)有攔截篩網(wǎng)，以此來(lái)防止填料的流失，移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器后接一個(gè)連續(xù)流沉淀池，沒(méi)有污泥回流。

在這次實(shí)踐中所用的填料主要為CLS-14型移動(dòng)式生物填料，反應(yīng)器中填料的投加體積比為百分之五十。試驗(yàn)用污水為生活污水，COD進(jìn)水濃度為60～240mg，水溫的變化范圍為18.5℃～29℃。自2008年5月到2008年10月進(jìn)行了5個(gè)月連續(xù)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。

這次試驗(yàn)掛膜用的接種污泥取自大連另一個(gè)污水處理廠，活性污泥濃度為5000mg/L。采用的方法是拍泥掛膜法：即將接種污泥混合液與填料同時(shí)放入反應(yīng)器中，靜態(tài)放氣24小時(shí)，然后排掉上清液和懸浮污泥，接著連續(xù)進(jìn)生活污水。大約經(jīng)過(guò)十天，填料表面上就生成一層很明顯的生物膜，COD去除率達(dá)到百分之七十。當(dāng)反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，填料 的內(nèi)外層就都長(zhǎng)滿了生物膜。生物膜在水中呈現(xiàn)立體絮狀結(jié)構(gòu)，具有非常大的表面積，濕膜厚度約為4～5mm。生物膜在顯微鏡下可以看到變形蟲，線蟲，輪蟲，纖毛蟲等原生動(dòng)物。生物膜菌膠團(tuán)比較密實(shí)，并有少量絲狀菌。

這些絲狀菌構(gòu)成生物膜的網(wǎng)狀骨架，使生物膜形成立體結(jié)構(gòu)。

通過(guò)該實(shí)驗(yàn)此污水處理廠意識(shí)到應(yīng)用生物膜技術(shù)低濃度的生活污水時(shí)，掛膜容易，水力停留時(shí)間短，處理效果穩(wěn)定，不需污泥回流，反應(yīng)器體積緊湊，操作簡(jiǎn)單。此后，這個(gè)污水處理廠不斷加大研究力度，2010年時(shí)采用LINPOR技術(shù)改造了原有的生物膜工藝。處理能力從5000立方米每天增強(qiáng)到9000平方米每天。

山東某污水處理廠也將生物膜工藝大力運(yùn)用到其平時(shí)的污水處理當(dāng)中并不斷更新生物膜工藝。此污水處理廠在處理生活污水時(shí)，采用的事BIO-2類型的復(fù)合型工藝，采用的填料為Ringlace，設(shè)計(jì)的處理規(guī)模是25000立方米每天，曝氣池HRT為五點(diǎn)五小時(shí)，均達(dá)標(biāo)運(yùn)行。成為山東其他污水處理廠的學(xué)習(xí)對(duì)象。

四、結(jié)束語(yǔ)

生物膜工藝污水處理技術(shù)是一種適用于生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水的工藝。該工藝處理效率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定，有保障，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少，不需污泥回流以及反沖洗，維護(hù)管理簡(jiǎn)單。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)處理對(duì)象的不同，采用不同的運(yùn)行方式，以此來(lái)保證穩(wěn)定可靠的凈化效果。

近年來(lái)，我國(guó)城市生活廢水問(wèn)題已經(jīng)非常嚴(yán)重，生活廢水已經(jīng)成為水體污染的最大源頭。生物膜工藝在處理生活廢水具有的一系列優(yōu)勢(shì)預(yù)示了它未來(lái)在處理生活廢水的應(yīng)用中的廣闊前景。

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