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1、生物带BSBR处理废水工程技术指导书环境与生命科学系2009.1目 录1 环境工程技术课程目的与要求12 研究课题12.1 生物填料概述12.1.1 硬性填料12.1.2 软性填料22.1.3 组合式填料22.1.4悬浮型填料32.1.5 酶促生物填料32.2 填料在反应器中的作用及其特性要求42.2.1 填料在生物膜反应器中的作用42.2.2 填料的特性要求42.2.3 生物带概述62.3生物膜的形成和代谢及影响因素92.3.1生物膜的形成102.3.2生物膜的生长代谢112.3.3 生物膜活性的影响因素122.4 BSBR概述132.5 内电解152.6 生物炭法152.7 展望163 阶
2、段研究课题及参考文献183.1 无助剂生物带BSBR183.1.1无助剂生物带BSBR的启动方法的研究183.1.2无助剂生物带BSBR的脱碳效率的研究193.1.3无助剂生物带BSBR的除磷效率的研究203.1.4无助剂生物带BSBR的脱氮效率的研究213.1.5无助剂生物带BSBR的最佳曝气量的研究223.2 活性炭生物带BSBR233.2.1活性炭生物带BSBR的启动方法的研究233.2.2活性炭生物带BSBR的脱碳效率的研究243.2.3活性炭生物带BSBR的除磷效率的研究253.2.4活性炭生物带BSBR的脱氮效率的研究263.2.5活性炭生物带BSBR的最佳曝气量的研究273.3
3、铁炭生物带BSBR283.3.1铁炭生物带BSBR的启动方法的研究283.3.2铁炭生物带BSBR的脱碳效率的研究293.3.3铁炭生物带BSBR的除磷效率的研究303.3.4铁炭生物带BSBR的脱氮效率的研究313.3.5铁炭生物带BSBR的最佳曝气量的研究324 研究课题关键技术及查阅有关专业著作334.1启动技术334.1.1 启动仪器334.1.2 启动技术344.1.3 药品354.1.4 专著354.2微生物相指示技术354.2.1 仪器354.2.2 微生物的观测技术354.2.3 药品354.2.4 微生物相指示作用354.2.5 专著354.3 BSBR运行技术364.3.1
4、 运行技术364.3.2 常见故障的排除技术374.3.3 运行期进水量计算394.3.4 药品394.3.5 专著394.4测试技术404.4.1 COD测试技术404.4.2填料挂膜量的测试技术414.4.3 pH值和DO值测试技术424.4.4氨氮测试技术424.4.5 TP的测定技术424.4.6活性炭和铁炭的投加技术434.4.6 药品444.4.7 仪器444.4.8 专著445研究课题进度（35学时，每天7学时，5天完成）456 工程技术课纪律与规则466.1 工程技术课堂纪律466.2 工程技术课试验安全466.3 工程技术课论文写作规范466.3.1 论文结构及写作要求466
5、.3.2 书写及打印要求486.3.3 论文格式范本51环境工程技术指导书1 环境工程技术课程目的与要求目的：通过对 “BSBR法在处理生活污水中的应用研究”，提高学生独立操作和研究能力的培养。要求：由5人组成一个研究小组，共三个研究小组。在规定35学时内进行研究试验，分别进行不投加铁屑和活性炭BSBR法、投加铁屑BSBR法和投加活性炭BSBR法三组实验。分别每人完成3000-5000字的研究论文为本课程的考核评定成绩的标准。指导老师：刘鲁建、吕继良2 研究课题生物带BSBR处理污水研究2.1 生物填料概述 近年来，国内外都注重填料技术的开发和应用，尤其是我国相继研究开发了几种高效、经济的新型
6、填料。迟玉霞18对填料在废水处理中的应用做了分析研究，介绍了填料目前的发展现状。污水处理用填料大体可分为硬性填料、软性填料、组合式填料和粒状填料等，在构造上各有其特点，简述于下。2.1.1 硬性填料硬性填料包括玻璃钢、塑料等材料制成的蜂窝状填料、波纹板状填料、网状填料、鲍尔环状填料等。(1) 蜂窝状填料常用的蜂窝状填料一般由超薄型轻质玻璃或各种波形塑料片构成，孔型有正六角形和偏六角形之分，孔径在20100mm之间。蜂窝状填料的构造特点19有：材料耗费少，孔表面积和空隙率较大；重量轻，纵向强度大；比表面光滑无死角，衰老的生物膜易于脱落。但是，蜂窝状填料的管内流速难以均一，影响传质；填料横向不流通
7、，造成布气不均匀；在反冲洗过程中，容易损坏。(2) 波纹填料波纹填料孔径较大，不易堵塞；易加工、运输和安装，质量轻；强度高，耐腐蚀。但该填料难以使波纹通道水流均一化，不利于传质和生物膜的脱落更新。2.1.2 软性填料八十年代初，上海石油化工总厂环保研究所研制成功了实用化的软性纤维填料，在此之后，经过多年的改进和完善，形成了一系列的软性纤维填料。软性填料一般均用维纶长丝为原料，由中心绳和软性纤维束组成。软性填料的主要优点有：表面积大，挂膜速度快；生物膜附着能力强，可提高生物膜与废水的接触效率；出水稳定，具有较高的奈冲击负荷；造价低廉，几乎可了硬性填料的所有不足之处1985年北京纺织科学研究所研究
8、开发了半软性填料21，该填料由变性聚乙烯塑料制成的一种既有一定刚性又有一定柔性的填料。半软性填料的优点主要有：具有特殊的结构性能和水力学性能，使流体通过填料时可产生明显的湍流状态，传质效率高，对有机物的去除率较高；生物膜容易更新和脱落；耐腐蚀，奈老化，易加工；不易堵塞，安装方便。但其不足之处在于比表面积相对较小，表面较光滑，微生物附着性能相对差一些。2.1.3 组合式填料(1）盾式填料盾式填料采用半软性填料的塑料支架，周围均匀分布软性纤维，纤维束之间用塑料管配合定位，中心绳贯穿其间保持一定长度及承担挂膜后的重量。实验结果表明，盾式填料具有如下特点：填料比表面积远大于半软性填料；气、水再分布能力
9、强，氧的利用率高；易挂膜，老化的生物膜容易脱落；不堵塞，有效使用周期长；有较好的有机物去除率和运行稳定性。但该填料由于纤维束的完全展开，在曝气和水流的作用下阻力随着增大。嘉兴市大禹环境工程有限公司生产的DY-S型填料、北京清华永新双益环保有限公司的SL新型填料都属于这种填料。 (2）弹性立体填料 该填料构思独特新颖，以绳、柱、管为中心，成丝状条均匀辐射而呈立体状态。丝条经特殊加工而成，带微毛刺并有一定的变形能力，回弹性能良好。该填料的主要特点是：丝状条空间分布均匀并在水中完全分开，填料的实际可利用的表面积非常大；丝条能对水中气泡起到切割作用，并使水、气、微生物充分接触；挂膜量多，无结团现象；价
10、格低廉，使用寿命长。这种填料应用前景不错，是比较理想的载体填料。2.1.4悬浮型填料 由于为了克服了现有软性、半软性、弹性填料需要固定安装、维护管理困难，软性填料易结球、堵塞，半软性填料挂膜较差等问题，七十年代后期，国内外研究者尝试以生物颗粒载体取代固定安装的填料而研究开发了悬浮载体曝气工艺。载体选用砂、活性炭、焦碳、无烟煤等固体颗粒物质，他们具有机械强度大、化学稳定性好、比表面积大、来源方便、价格便宜、不堵塞等特点。研究表明，这种工艺具有容积负荷高，微生物量大，去除率高等优点，但由于固体颗粒载体比重较大，有的在1.5到2.5之间，维持载体在曝气池内流化所需的气流和水流流速大，而且有的工艺设置
11、专门的脱摸机，因而动力消耗较大，其出水中夹带破碎的生物絮体，不易沉淀分离。 自八十年代以来，随着我国填料的研究和开发啊，发展了一批独立的填料生产厂家，产品繁多，门类较为齐全， 这个领域可以说是走在世界 前列。九十年代中期，低比重的悬浮填料的开发和应用使生物处理工艺又前进了一大步。该种填料多采用聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等材料制成，比重基本接近于水，挂膜后在正常的曝气强度下容易达到全池流化翻动，动力消耗少，因而该填料在污水处理领域有广阔的发展和应用前景。此类填料的形状多为立体块状或粒状，其特点如下：一般形状比较规则，空隙率大，比表面积较大；附着在填料表面及内部生长的微生物数量大，种类多；填料可直接投
12、加，无需固定的支架，安装和更换方便；填料在流化过程中是固、液、气三相充分混合，增大了传质面积，提高了传质效率；老化的生物膜靠水力冲刷、曝气搅动而自动脱落，因而填料他团结、不堵塞。北京清华永新双益环保有限公司生产的SQC型、THT型球状填料都属于次种，同济大学刘翔26等人对悬浮填料的现状、特点、应用和发展做了分析和研究，韩西海27等人用多孔球形填料对石化废水做了处理效果试验研究。2.1.5 酶促生物填料这种填料是在制作过程中加入能够刺激微生物生长的促进剂，使得微生物能够快速在填料表面生长。重庆建筑学院“九五”科技攻关研究开发的酶促填料便是水处理生物膜法和微生物固定化技术相结合的产品。固定化微生物
13、技术是通过化学或物理手段将游离细胞或酶加以固定，使之不溶于水但仍具有生物活性。该技术的主要特点为：采用固定化微生物后，为生物浓度可得到极大提高；可保持高活性和高浓度的微生物，处理效率得到提高；微生物流失量少，增殖速度缓慢的微生物可充分得到利用。这种填料的主要优点是填料的挂膜速度快；生物膜量相对比较大。但这种填料仅在生物滤池应用过效果还算可以，其他应用未见报道。2.2 填料在反应器中的作用及其特性要求2.2.1 填料在生物膜反应器中的作用主要有以下三方面： (1）填料的主要作用是容纳附着微生物，是微生物生长的载体，为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境，其丰富的内表面为为微生物提供附着的表面和内部空间
14、，使反应器尽可能保持较多的微生物量。一般来说，填料比表面积越大，附着的微生物量越多，可承受的有机负荷也相对较高。 (2）填料是反应器中生物膜与废水接触的场所，而且对水流有强制升年个的紊动作用，使水流能够重新分布，改变其流动方向，从而使水流在反应器横截面上分布更为均匀。同时，水流在填料内部形成交叉流动混合，为废水和生物体的接触创造了良好的水力条件。并且，填料对好氧反应器中的气泡有重复切割作用，使水中的溶解氧浓度提高，从而强化了微生物、有机体和溶解氧三者之间的传质。 (3）填料对水中的悬浮物有一定的截留作用。由于反应器中有填料的存在，使出水中的悬浮物的浓度大大减少，而填料对悬浮物的截留作用是通过对
15、污水中悬浮物的拦截、沉淀、惯性、扩散、水动力等诸多因素来实现的。由于填料在反应器中的作用非常重要，所以在废水生物膜法处理工艺中，其性能直接影响到水处理工艺的处理效率。】2.2.2 填料的特性要求填料的特性要求 在废水生物膜法处理工艺中，反应器中填充的填料是其核心部分。对于研究者和工程师来说，根据什么样的要求进行生物膜填料的选择是生物膜反应技术成功与否的关键一步。生物膜在填料表面形成的第一步是微生物在填料表面的附着，随后微生物在给定的环境下繁殖、增长，最终发展成为具有一定厚度及密度的生物膜。因此微生物在填料表面的附着直接影响生物膜的生物及生理功效，影响生物膜反应器的启动运行周期。而根据怎样的原则进行生物膜载体的选择是生物膜反应器技术成功与否的关键一步。生物膜载体选择得当、正确，就可以达到反应器高效运行。然而，一旦错误地选用了不适宜的生物载体，甚至可能导致整个生物膜过程的失败。一般应满足下列要求：(1
