生物膜法处理污水

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1、生物膜法处理工业废水摘要：目前化工产业的发展十分迅速，但随之而来的化工污染状况也十分严重，化工废水成分复杂、水质水量变化大，随着国家对其处理达标要求越来 越严格，其处理技术也在不断发展。生物膜法是与活性污泥法平行发展的一 种污水处理技术方法，实质是使细菌类微生物和原生动物、后生动物类的微型动物附着在滤料或某些载体上，并在其上形成膜状生物污泥，即生物膜。生物膜法是土壤自净过程的人工强化，主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力。生物膜法在处理工业废水中有着广泛应用。关键词：生物膜，废水，净化生物膜法是属于好养生物处理的方法，它是将废水通过好氧 微生物和原

2、生动物，后生动物等在载体填料上生长繁殖形成的生 物膜，吸附和降解有机物，使废水得到净化的方法。根据装置的 不同，生物膜法可分为生物滤池、生物转盘、接触氧化法和生物 流化床等四类。在石油和化学工业的废水处理中，其中应用最多 的是接触氧化法。一、生物膜法的机理1、生物膜法的发展在20世纪50年代以前，生物膜法却一直未被人们重视，其 原因主要是因为生产中最早采用的生物膜法构筑物是以碎石为填 料的滴滤池。碎石的比表面积小，能够为微生物附着生长的表面 积小，因而滴滤池的负荷不可能很大，使其占地面积较大，卫生 状况也不好。50 年代，由于塑料工业的发展以及塑料填料引入生物膜处理 系统，使生物膜法出现了许多

3、具有重要意义的发展。因此，出现 了许多新型的生物膜法设备。20世纪70年代末，为强化生物膜法反应器中的传质，流化床 系统被引人生物膜处理中，称为生物流化床。生物流化床兼有活 性污泥法和生物膜法的待点，又称为半生物膜和半悬浮生长系统。2、生物膜法的基本流程下图为生物膜法处理系统的基本流程：废水经初次沉淀池后 进入生物膜反应器，废水在生物膜反应器中经需氧生物氧化去除 有机物后，再通过二次沉淀池出水。污淀污泥图1-1生物膜法基本流程3、生物膜净化污水的机理（1）、生物膜的构造特征 生物膜（好氧层+兼氧层+厌氧层）+附着水层（高亲水性）。（2）、降解有机物的机理 微生物：沿水流方向为细菌 原生动物后生

4、动物的食物链 或生态系统。具体生物以菌胶团为 主、辅以球衣菌、藻类等，含有大 量固着型纤毛虫（钟虫、等枝虫、 独缩虫等）和游泳型纤毛虫（楯纤 虫、豆形虫、斜管虫等），它们起 到了污染物净化和清 除池内生物（防堵塞）作用。 污染物：重f轻（相当多污带f a中污带f B中污带f寡污带）。 供氧：借助流动水层厚薄变化以 及气水逆向流动，向生物膜表面供氧。 传质与降解：有机物降解主要是在好氧层进行，部分难降解有 机物经兼氧层和厌氧层分解，分解后产生的 HS, NH等以及代谢 产物由内向外传递而进入空气中， 好氧层形成的NO一 N NO一 N等经厌氧层发生反硝化，产生的 N,也向外而散入大气中。 生物膜

5、更新：经水力冲刷，使膜表面不断更新（DO及污染物）， 维持生物活性（老化膜固着不紧）。4、生物膜法的特征(1) 、微生物相方面： 微生物的多样化：生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、 后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫组成(滤池蝇具 有抑制生物膜过速增长的功能)。 生物的食物链长：生物膜上的食物链要长于活性污泥，因此污 泥量少于活性污泥系统。 能够存活时间长的微生物：SRT与HRT无关，因此硝化菌和亚 硝化菌也得以繁衍、增殖，因此生物膜法的各种工艺都具有硝化 功能，米取适当运行方式，可脱氮。 分段运行与优势菌种：生物膜法多分多段运行，每段繁衍与本 段水质相适应的微生物。(2) 、处理

6、工艺方面的特征 对水质、水量变动有较强的适应性：一段时间中断进水，对生 物膜也不会有致命影响，通水后易恢复。 污泥沉淀性良好：污泥比重较大，且颗粒较大，易沉淀；但厌 氧层过厚时，脱落的细小非活性悬浮物分散于水中，使水的澄清度下降。 微生物量多，处理能力大、净化功能强：附着生长，故生物膜含水率低，单位池容的生物量是活性污泥法的520倍，因而具有较大处理能力，净化功能显著提高。 能够处理低浓度废水：生物膜能处理活性污泥法不能处理的低 浓度污水和微污染的原水，使 B0D5降至510mg/L。 易于维护运行，节能，动力费用低；如生物转盘、生物滤池等， 去除单位BOD勺耗电量较少。二、生物滤池1、生物滤

7、池的基本原理：土壤自然净化原理含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙 间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微 生物吸附并降解，使得废水得以净化。主要净化功能是依靠滤料 表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化降解作用。2、生物滤池的分类生物滤池按其结构可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池及 塔式生物滤池三种。3、生物滤池的构造与组成生物滤池一般主要由池体、滤料、布水装置、排水系统等四 部分组成。(1) 、池体在平面上多为方形、矩形或圆形，高出滤池 1.50.9m。在寒 冷地区，有时需要考虑防冻、采暖、或防蝇等措施。池壁：围护填料，应该能承受压力，分为有孔池壁和无孔池壁

8、。 有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在冬季易受低气温的影 响；池底：支撑滤料和排除处理后的水，池底四周设置通风口。(2) 、滤料一般为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等；工作层的滤 料粒径为2540mm承托层滤料粒径为70100mm同一层滤料要 尽量均匀，以提高孔隙率；滤料的粒径愈小，比表面积就愈大， 处理能力可以提高；但粒径过小，孔隙率降低，则滤料层易被生 物膜堵塞；一般当滤料的孔隙率在 45%左右时，滤料的比表面积 约为 65 100n2/m3o(3) 、布水装置布水装置的目的是将废水均匀地喷洒在滤料上； 主要有两种： 固定式布水装置、旋转式布水装置。普通生物滤池多采用固定式 布水装置

9、；高负荷生物滤池和塔式生物滤池则常用旋转布水装置。(4)、排水系统排水系统处于滤床的底部，其作用是收集、排出处理后的废 水和保证良好的通风。一般由渗水顶板、集水沟和排水渠所组成。 渗水顶板用于支撑滤料，其排水孔的总面积应不小于滤池表面积 的20%渗水顶板的下底与池底之间的净空高度一般应在0.6m以上，以利通风，一般在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。三、生物转盘法1、生物转盘的构造特点生物转盘由盘片、接触反应槽、转轴、驱动装置4部分组成。(1) 、盘片盘片的形状：外缘：圆形、多角形及圆筒形；盘面：平板、凹凸板、波形板、蜂窝板、网状板等以及各种 组合。盘片的厚度与材质：要求质轻、薄，强度高，耐腐蚀

10、，同时 还应易于加工，价格低等；一般厚度为0.51.0cm;常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯以及玻璃钢等。转盘的直径：一般直径为2.0m、2.5m、3.0m、3.5m等,常用 的是3.0m。盘片间的间距：一般为30mm高密度型则为1015mm（2）、接触反应槽一般可以用钢板或钢筋混凝土制成，横断面呈半圆形或梯形； 槽内水位一般达到转盘直径的 40%超高为2030cm转盘外缘 与槽壁之间的间距一般为2040cm。（3）、转轴长度：0.57.0m,其直径5080mm,轴中心高于槽液面150mm b/D=0.06-0.1，b为轴心与液面的距离。（4）、驱动装置驱动方式一一电力、空气，水力

11、驱动转速一一0.83.0r/min ， 外缘线速度1518m/mi n。2、净化原理废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；转盘40% 的面积浸没在废水中，盘面低速转动；盘面上生物膜的厚度与废 水浓度、性质及转速有关，一般 0.10.5mm3、工艺流程（1）、生物转盘的布置生物转盘的转速一般为18m/mi n；有一轴一段、一轴多段、 以及多轴多段等形式；废水的流动方式，有轴直角流与轴平行流。 多极布置：盘片面积不变，能提高处理水水质和DO含量。（2）、生物转盘为主体的工艺流程需要有预处理，调节池可小点（与活性污泥相比），高浓度有 机废水，中间设沉淀池。（3）、以去除BOD为主要目的的工艺

12、流程废水沉砂池沉淀池生物转盘二沉池出水四、生物接触氧化法1、生物接触氧化池的构造生物接触氧化池由池体、填料、布水系统和曝气系统等组成。（1）、池型：方形、园形，顶部稳定水层。（2）、填料：其特性对接触氧化池中生物量、氧的利用率、水流 条件和废水与生物膜的接触反应情况等有较大影响；分为硬性填 料、软性填料、半软性填料、及球状悬浮型填料等。填料高度一 般为3.0m左右，填料层上部水层高约为 0.5m,填料层下部布水 区的高度一般为0.51.5m之间。（3）、曝气装置：设在填料底部，可充分利用池容，填料间紊流 激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞；但检修较困难。2、接触氧化池的分类按曝气与填料的相对

13、位置可为分流式和直流式。(1) 、分流式国外多用分流式，其特点是填料区水流较稳定，有利于生物 膜的生长，但冲刷力不够，生物膜不易脱落；可采用鼓风曝气或 表面曝气装置；较适用于深度处理。(2) )直流式国内用直流式，曝气装置多为鼓风曝气系统；可充分利用池 容；填料间紊流激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞；检修 较困难。3、生物接触氧化法的特征(1) 、工艺方面 米用多种形式填料，形成气液固三相共存，有利于氧的转移； 填料表面形成生物膜立体结构； 有利于保持膜的活性，抑制厌氧膜的增殖； 负荷高，处理时间短。(2) 、运行方面 耐冲击负荷，有一定的间歇运行功能； 操作简单，勿需污泥回流，不产生污泥

14、膨胀、滤池蝇； 生成污泥量少，易沉淀； 动力消耗低。(3) 缺点 去除效率低于活性污泥法，工程造价高； 运行不当，填料可能堵塞，布水曝气不易均匀，出现局部死角; 大量后生动物容易造成生物膜瞬时大量脱落，影响出水水质。五、生物流化床1. 生物流化床基本原理废水和从生物流化床反应器出水的回流水在充氧设备进口处 与空气混合后，从反应器的底部进入，自下而上通过反应器，使 续料保持在流化的工作状态，经填料上的生物膜处理后的废水， 除部分回流到无氧设备进口处外，最后流人二次沉淀池，以便沉 掉悬浮的生物量，排出合格的出水。2. 生物流化床的工艺类型根据供氧方式、脱膜方式及床体结构等的不同，可分为两相 生物流

15、化床和三相生物流化床。(1)、两相生物流化床外设充氧设备和脱膜设备，在床体内只有液、固两相；进入 反应器之前，废水中的 DO可达89mg/L(以纯氧为气源时，可达 3040mg/L)。（2）、三相生物流化床直接向反应器内充氧，床体内有气、固、液三相共存；气体 搅动剧烈，载体颗粒之间摩擦剧烈，可使表层的生物膜自行脱落， 因此无需体外脱膜装置。3. 生物流化床的特点（1）、优点 生物固体浓度高（4050g/l），因此容积负荷较高 （36kgBOD5/m.d以上），水力停留时间可大大缩短，基建费用较 小； 无污泥膨胀或其它生物膜法中的滤料堵塞； 能适应不同浓度范围的废水，能适应较大的冲击负荷； 由于容积负荷和床体高度较大，占地面积较小； 微生物活性高； 传质效果好。（2）、缺点 投资低，但运转费用高（载体流化的动力消耗）； 实际生产运行的经验较少，对于床体内的流动特征尚无合适的 模型描述，在进行放大设计时有一定的不确定性。参考文献1 冯晓西等主编精细化工废水处理技术