文档介绍：第三章固定床生物处理技术
概述
利用微生物在固体表面的附着生长(Attached Growth)对废水进行生物处理的技术,在传统上称为生物膜法,主要包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、生物流化床法等。生物膜法的基本原理就是通过废水与生物膜的相对运动,使废水与生物膜接触,进行固液两相的物质交换,并在膜内进行有机物的生物氧化,使废水获得净化。同时,生物膜内微生物不断得以生长和繁殖。与微生物悬浮生长的活性污泥法相比,生物膜法具有许多明显的优点。主要表现在:
(1) 由于存在许多生长繁殖速度缓慢的硝化细菌,因此具有较高的脱氮能力;
(2) 生物膜中存在的微生物具有多样性,包括好氧菌、厌氧菌、真菌和藻类等,使其在去除污染物方面具有广谱性;
(3) 大量微生物生长和占据了整个反应器的空间,单位体积生物量远比活性污泥法为高,因此单位处理能力巨大;
(4) 膜法中的食物链比活性污泥法长,产生的污泥大都被生物所消耗,因此剩余污泥量很少;
(5) 系统操作维护方便,能耗低,无需污泥回流;
(6) 因系统的微生态复杂,对水力和有机负荷变化的承受能力强,操作运行稳定。
目前,膜法已不仅是一种好氧处理技术,相继出现了厌氧滤池、厌氧生物流化床等;而且,在反应器型式、膜支承材料种类和结构、操作运转方式等方面都有较大发展。从反应器的型式考虑,生物流化床技术已经发展成为废水生物处理的重要分支,因此放在下一章专门讨论,本章将重点讨论属于生物膜法的各种新型固定床附着生长技术。
固定床附着生长系统依据为微生物附着所提供的材料和填充形式不同,可分为填充床、软性填料床、网式或笼式床生物反应器、旋转盘片式生物反应器等。例如,普通生物滤池常采用碎石、焦炭、塑料滤料等各种填料,而塔式生物滤池则常用蜂窝状填料或鲍尔环等各种化工用填料。依据运行方式还可将固定床附着生长系统分为完全浸没式和半浸没式生物反应器。例如,软性填料床生物反应器都属于完全浸没式,而生物转盘常采用半浸没式。另外,依据对污染物的去除机理不同,还可分为好氧附着生长系统和厌氧附着生长系统。表3-1为几种常规的固定床附着生长系统的特点和主要设计参数。
表3-1 常规固定床生物膜法的主要特点
方法
BOD容积负荷
(kg/ m3×d)
BOD去除率
(%)
低负荷生物滤池
-
85-95
高负荷生物滤池
-
75-90
塔式生物滤池
-
85-95
生物转盘
-
80-95
生物接触氧化
-
85-95
生物滤池及其发展
干床生物滤池(dry bed filtration)
干床生物滤池最早出现在本世纪初,一直被应用在饮用水的净化方面。联邦德国的一家食品公司,在
1976年首次将干床生物滤池用于处理食品废水。1985年用于造纸废水,1987年开始应用于城市污水的处理。所谓干床是相对于完全浸没式而言的,该工艺要求废水从滤池的上部通过布水器滴洒到床层,同时在床层底部用引风机吸入空气,以确保整个滤床与空气接触而供氧,强化生物膜的同化作用。干床生物滤池通常为双层填料,再加上底部的承托层,共有三层构成。图3-1为典型干床生物滤池的结构和流程。
流入
水分布器
冲洗水
吹脱气
过滤水
过滤水收集器
顶层
底层
承托层
冲洗水收集器
图3-1 干床生物滤池结构与流程
该系统主要由滤池、进水泵、反冲洗泵、引风机、鼓风机、集水池等构成。,各层填充高度分别为:,~;,~;,~。滤池上部设有布水器,下部为空段。
填料性质对生物滤池的性能有重要影响,不同填料具有不同的表面结构,因而为微生物提供不同的生长空间。生物膜的性质可能因填料的表面结构(是否多孔)而发生变化,进而影响对基质的去除能力。表3-2为几种常用填料的性能参数。其中,无烟煤、玄武岩、石英砂不需人工处理或仅需机械破碎,而褐煤焦、石油焦、膨胀板岩和烧结玻璃则需经热处理后筛分得到。
表3-2 几种常用填料的性能参数
填料
面结构
粒度(mm)
水利学直径(mm)
沉降速度
(cm/s)
形状因子
y
空隙率
e
比表面积
(m2/m3)
无烟煤
光滑或粗糙
-
1883
褐煤焦
粗糙多孔
-
2001
石油焦
破碎多孔
-
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