第三章有机污染微生物治理的一般2

第二节有机废水的微生物处理活性污泥法（11）活性污泥法的其他几种运行方式1）射流曝气工艺利用射流曝气器充氧的活性污泥法，称为射流曝气活性污泥法。它利用射流器吸气的原理，由高速水流经过射流器时挟带空气对水体曝气。根据空气补给的方式，又分为供气式射流曝气——由鼓风机提供压力气源和自吸式射流曝气——利用射流器直接抽吸外界空气。前者动力效率较高，但鼓风机会产生一定的噪声污染；后者动力效率较低，但可不用设置鼓风机。第二节有机废水的微生物处理活性污泥法2）纯氧曝气工艺是以纯氧代替空气曝气，曝气池须密闭。优点是：溶解氧饱和值较高，氧传递速率快，曝气时间短，处理效果好。缺点是：纯氧制备过程比较复杂，容易出故障，运行管理比较麻烦；曝气池必须有防爆措施，因进水中混有的易挥发性的碳氢化合物容易在密闭的曝气池中积累引起爆炸；另外，有机物降解生成的CO2会使CO2分压上升，导致pH值下降，影响处理效率。第二节有机废水的微生物处理活性污泥法3）投料式活性污泥法在曝气池中投加粉末活性炭，混凝剂或其他化学药剂，可防止二沉池出现飘泥等异常现象，提高处理效果，这就是所谓的“投料式”活性污泥法。其中以投加粉末活性炭的比较多，称粉末活性污泥法（PACT法）。投加混凝剂的称混凝剂活性污泥法。PACT法具有耐冲击负荷，提高难生物降解有机物的去除能力、并具有较好的脱色效果。第二节有机废水的微生物处理生物膜法二、生物膜法19世纪末，在研究土壤净化污水的基础上，创造了生物过滤法，并应用于生产。与其后（20世纪初）出现的活性污泥法相比，前者体积负荷和BOD去除率都较低，处理构筑物易堵，所以在20世纪40至60年代有逐渐被活性污泥法代替的趋势。但到60年代，由于新型合成材料的大量生产和对水质要求的进一步提高，生物膜法又获得了新的发展。第二节有机废水的微生物处理生物膜法生物膜法是利用微生物群体附着在固体填料表面而形成的生物膜来处理废水的一种方法。生物膜法与活性污泥法的主要区别在于微生物存在的状态不同。在生物膜法中，微生物以生物膜的形态固定生长或附着生长于固体填料的表面；而在活性污泥法中，微生物以绒絮状的活性污泥悬浮生长于处理构筑物中。第二节有机废水的微生物处理生物膜法1．生物膜中常见的微生物生物膜中的微生物基本类群与活性污泥中的相类似，但由于生态环境与活性污泥不太相同，所以在生物膜中厌氧菌和兼性菌的比例较高，丝状微生物的数量也比较多，另外，微型动物种类丰富，除了存在着与活性污泥中相同的微型动物类群以外，还有较高等的类群如昆虫的幼虫等。第二节有机废水的微生物处理生物膜法2．生物膜的净化作用下图示生物膜对废水的净化作用：第二节有机废水的微生物处理生物膜法由于生物膜的吸附作用，它表面有一层附着水，当废水进入以后，在填料表面流动时，有机物就会从流动着的废水中转移到附着水中去，并进一步被生物膜吸附。同时空气中的氧也通过液相而入生物膜。膜内的微生物在氧的参与下将有机物氧化分解成无机物，产生的无机物及CO2呈反方向从生物膜进入空气或随着流动水排放。当生物膜长到一定厚度时，溶解氧很快被膜表层的微生物所耗尽，无法向生物膜内层扩散，使内层滋生大量厌氧微生物。经过一段时间后，膜内层微生物不断死亡并解体，降低了膜同填料的粘附力，同时厌氧微生物发酵所产生的气体也可减小膜同填料的粘附力，这时，过厚的生物膜在本身重力及废水流动的冲刷力作用下脱落下来，膜脱落后的填料表面又开始了新生物膜的形成过程，适当的脱落可使生物膜得到更新，是生物膜正常的更新过程，不会影响出水水质。此外，生物膜中还有大量以生物膜为食料的微型动物，它们的活动也可导致膜的脱落或更新。第二节有机废水的微生物处理生物膜法生物膜的厚度通常为1.5-2mm，其中表面到1.5mm深处为好氧层，1.5mm深处到内表面与填料壁相连接的部分为厌氧层。3．生物膜法的类型生物膜法根据其所用设备不同可分为生物滤池、塔式滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床等。第二节有机废水的微生物处理生物膜法（1）生物滤池生物滤池也称为滴滤池，一般由滤池（池体）、布水装置、滤床（滤料）和排水系统组成。滤床高度在1-6m之间，一般为2m。生物滤池的结构示意图：建设中的生物滤池第二节有机废水的微生物处理生物膜法废水通过布水系统，从滤池顶部均匀洒向滤床。现在大多采用旋转式布水器，它是由进水管和可旋转的布水横管组成，在布水横管的下面一侧开有直径为10-15mm的小孔。废水从慢速旋转的布水横管中流出。布水横管离滤床表面约0.46m，太高水流受风影响，太低水流对生物膜不能起到冲刷作用。第二节有机废水的微生物处理生物膜法废水通过滤床时，滤料截留了废水中的悬浮物质，使微生物很快繁殖起来，微生物又进一步吸附了废水中的溶解性和脱体有机物，逐渐增长并形成了生物膜。生物滤池就是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用，使废水得以净化的。滤料一般要求有一定强度，表面积大，空隙率大，而成本低，一般采用碎石、卵石、煤渣和矿渣等，石块直径在3-10cm之间，从剖面上来看，下层为承托层，石块可稍大，以免上层脱落的生物膜累积而造成堵塞，石块大小的选择还要根据滤池单位体积的有机负荷来决定，若负荷高，则要选择较大的石块，否则由于营养物浓度高，微生物生长繁殖快而将空隙堵塞。第二节有机废水的微生物处理生物膜法流经滤床的水，也就是处理好的水，通过滤池下方的排水系统进入二沉池，排水系统包括渗水装置、集水沟和排水泵。排水系统除了有排水作用外，还有支撑填料和保证滤池通风的作用。生物滤池的优点是结构简单，基建费用低；缺点是占地面积大、处理量小、处理效率较低、而且卫生条件差、容易滋生蚊蝇。按生物滤池负荷、处理要求、高度、工艺流程的不同，可将生物滤池分成下列数种见下表:第二节有机废水的微生物处理生物膜法第二节有机废水的微生物处理生物膜法（2）塔式生物滤池塔式生物滤池是在生物滤池的基础上，参照化学工业中的填料塔发展而来。由于它的直径小、高度大、形状如塔，因此称为塔式生物滤池，简称为“塔滤”。塔式生物滤池也是利用好氧微生物处理废水的一种构筑物，是生物膜法处理生活污水和有机工业废水的一种基本方法，目前已在石油化工、焦化、化纤、造纸、冶金等行业的废水处理方面得到了应用。实践表明，塔式滤池对处理含氰、酚、腈、醛等有毒废水效果较好。第二节有机废水的微生物处理生物膜法1）塔式生物滤池的构造塔式生物滤池采用增加滤床的高度来提高滤池的处理能力。一般滤床高度在8-16m，其至高于16m。为了使塔式滤池更好地发挥作用，有的采用分层进水、分层进风的措施。塔式滤池在平面上一般呈矩形或圆形，主要部分包括塔体（身）、滤料、布水设备、通风装置和排水系统。第二节有机废水的微生物处理生物膜法塔式生物滤池的构造示意图:第二节有机废水的微生物处理生物膜法塔身起围挡滤料的作用。可用砖结构、钢结构、钢筋混凝土结构或钢框架和塑料板面的混合结构。在整个塔体上，沿高度方向用格栅分成数层，以支承滤料和生物膜的重量。每层滤料充填高度以不大于2m为宜。第二节有机废水的微生物处理生物膜法滤料的种类、强度、耐腐蚀等要求与生物滤池基本相同。但塔滤由于塔身高，滤料如果太重，塔体必须增加加固承重结构，不但增加了造价，而且施工安装比较复杂，因此还要求滤料的容重要小。另外塔滤的负荷很高，生物膜增长快，需氧量大，因此对滤料除要求有大的表面积外，还要求有大的空隙率，以利于通风和排出脱落的生物膜。目前在国内外广泛应用的是玻璃布蜂窝填料和大孔径波纹塑料板滤料。目前国内塔式滤池试验中采用的几种滤料见下表。第二节有机废水的微生物处理生物膜法第二节有机废水的微生物处理生物膜法塔滤的布水器、通风和排水系统与生物滤池基本相同。塔滤一般采用自然通风，但如自然通风供氧不足，出现厌氧时，就必须采用机械通风。机械通风的风量一般可按气水比100-150：1来选择风机。第二节有机废水的微生物处理生物膜法2）塔式生物滤池的主要特征a.塔式生物滤池的水力负荷达20-300m3/(m2·d)，BOD容积负荷高达2-3kg/(m3·d)。进水BOD浓度可以提高到500mg/L。b.塔式滤池高8-24m，直径1-3.5m，直径与高度之比介于1:6—1:8之间。c.废水与空气及生物膜的接触时间较长，而且在不同的塔高处存在着不同的生物相，所以塔滤效率较高。另外，高的BOD负荷使生物膜生长迅速，但较高的水力负荷又使生物膜受到强烈的水力冲刷，从而使生物膜不断脱落、更新，也有利于有机污染物的降解。d.占地面积小，耐冲击负荷的能力强。e.塔身高，废水需用泵提升，从而使运转费用增加，并且运行管理不太方便。第二节有机废水的微生物处理生物膜法（3）生物转盘（RBC）生物转盘构造示意图：第二节有机废水的微生物处理生物膜法生物转盘是由装在水平横轴上的、间隔很近的一系列平行圆盘所组成。圆盘的一半浸没在废水槽中，一半暴露于空气中，废水在槽内的流向与水平横轴垂直，与盘面平行。生物膜粘附在圆盘表面上，厚度约为1.6—3.2mm。圆盘以0.8—3r/min的速度缓慢转动，生物膜交替接触废水和空气，使废水得到净化。圆盘一般用塑料板、玻璃钢板制成，也有少数使用竹片的。圆盘直径1-4m之间，厚度2-10mm，数目根据废水量和水质浓度而定，圆盘间距15-25mm。第二节有机废水的微生物处理生物膜法生物转盘的主要特征：1）它不会发生如生物滤池中滤料堵塞现象或活性污泥中污泥膨胀现象，因此可以用来处理高浓度的有机废水。但由于国内塑料价格较贵，所以建设投资还相当高，占地面积亦较大，所以往往在废水量小的治理工程中采用。2）废水与盘片上生物膜的接触时间较长，可忍受负荷的冲击。3）脱落的生物膜比活性污泥易沉淀，运行管理特别方便，运转费用亦低。4）能繁殖大量的丝状菌，因而产生大量的活性表面积，生物氧化能力较强。第二节有机废水的微生物处理生物膜法5）生物膜与废水及空气的接触时间，可通过调节圆盘转速而加以控制，同时，生物膜的数量在一定程度上也可得到控制。转速愈快，与空气接触愈多，代谢愈旺盛，生成的生物膜亦愈多。6）生物膜成熟期较短，大约7-10天。一旦生物膜遭受损坏时，挂膜复壮比较容易。7）机械设备简单，无需废水提升和污泥回流工序；卫生条件较好，必要时可以加盖运转。第二节有机废水的微生物处理生物膜法随着发展出现了一些新的转盘型式，如：1）空气驱动式生物转盘是依靠设在氧化槽中的空气管驱动，空气又可为生物供氧。2）藻类转盘是利用藻菌共生体系来处理废水的转盘。3）活性污泥式生物转盘是在曝气池内组装生物转盘。此外还有硝化转盘以及厌氧反硝化脱氮转盘，来进行废水的深度净化。第二节有机废水的微生物处理生物膜法（4）生物接触氧化法生物接触氧化法是生物膜的一种形式，是在生物滤池的基础上，从接触曝气池改良演变而来的，因此有人称为“浸没式滤池法”，“接触曝气法”等等。它是在曝气池中安装固定填料，废水在压缩空气的带动下，同填料上的生物膜不断接触，在液、固、气三相接触中，废水中的有机物被吸附和分解。生物接触氧化法从生物膜固定和废水流动来看，相似于生物滤池法；从废水充满曝气池和采用人工曝气看，它又相似于活性污泥法，所以生物接触氧化法兼有生物滤池法和活性污泥法的特点。第二节有机废水的微生物处理生物膜法1）生物接触氧化池的构造接触氧化池是生物接触氧化的中心构筑物，由池体、填料及支架、曝气装置、进出水装置及排泥管道等组成，基本构造示意图如下：第二节有机废水的微生物处理生物膜法a.池体池体的作用是容纳被处理水量和围挡填料，并承受填料、曝气装置等重量。形状有圆形和矩形（或方形）两种。结构形式有钢和钢筋混凝土等。当池体容积较小时，采用圆形钢结构为多；当池体容积较大时，往往采用矩形钢筋混凝土结构。池的平面尺寸以满足所要求的流态，布水布气均匀，填料安装、维护管理方便，并尽量同其他处理构筑物（如沉淀池）尺寸相匹配等为准。池的底壁需有支承填料的框架和进水进气管的支座。池体厚度按池的结构强度要求来计算。高度由填料、布水布气层、稳定水层以及保护层的高度来计算。同时也要考虑到曝气充氧设备的供气压力或者提升高度。接触氧化池外观图接触氧