第5課 滴濾池.doc

第5課 滴濾池滴濾池用于城市污水和工業(yè)廢水的廢水生物處理已有近100年的歷史。如前所述，滴濾池是一種非淹沒的固定膜生物反應(yīng)器，使用碎石或塑料作填料，在其上連續(xù)地布灑廢水。隨液體流過附著的生物膜而發(fā)生處理。碎石填料的厚度介于0.9-2.5m（38ft）之間，平均為1.8m（6ft）。碎石濾池的濾床一般為圓形，液態(tài)廢水通過旋轉(zhuǎn)布水器布灑在整個(gè)濾床的頂部。許多以碎石做填料的傳統(tǒng)滴濾池已經(jīng)改用塑料填料以提高處理能力。實(shí)際上，現(xiàn)在所有新的濾池都用塑料填料構(gòu)筑。已建成的使用塑料填料的生物濾池有圓形、方形和其他各種形狀的池型，池高從412米（1440ft）不等。除填料外，生物濾池的其他組成部分包括廢水的投配系統(tǒng)或投加系統(tǒng)，底部排水設(shè)施，和裝載填料的構(gòu)筑物。底部排水系統(tǒng)對收集生物濾池的濾液和作為一種多孔結(jié)構(gòu)使空氣可以流通都很重要。匯集的濾液唄送往沉淀池，在那里從處理后的廢水中分離出固體。在應(yīng)用中，往往將部分底部排水系統(tǒng)匯集的濾液或沉淀后的出水循環(huán)回流到生物濾池的進(jìn)水水流中，以稀釋進(jìn)入的廢水濃度和使濾池充分濕潤保持生物黏泥層的潮濕。一般入流廢水通過布水器的懸臂被投配到填料的頂部，懸臂與生物濾池內(nèi)徑等長，并有可變化的開孔以保持單位面積的投配率均勻。布水器的懸臂靠通過其開孔排出水的水力旋轉(zhuǎn)，或者采用電力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。電力驅(qū)動(dòng)裝置的控制更加靈活，而且布水器的轉(zhuǎn)速范圍比簡單的水力裝置的寬。有些情況下，特別是方形生物濾池或矩形生物濾池，已經(jīng)采用固定的扁平噴嘴。碎石生物濾池之前必須有初次澄清，盡管細(xì)篩網(wǎng)（篩孔小于3mm）已經(jīng)在塑料填料上成功使用。隨著廢水中塑料和橡膠等漂浮物的增多，將這些漂浮材料篩除減輕對填料的沾污就顯得十分重要。在有些生物濾池中，于塑料填料的頂部放置鋼絲篩網(wǎng)收集廢渣，然后定期用真空將廢渣清除。在生物濾池的碎石或塑料填料上形成一層黏泥層，黏泥層中含有各種微生物，這些微生物將流經(jīng)填料的液體中的基質(zhì)通過生物降解去除。濾池中的生物群落包括好氧茵和兼性茵，真茵，藻類，原生動(dòng)物。也有比較高等的動(dòng)物，例如蠕蟲和蝸牛等存在。黏泥層的厚度可厚達(dá)10 mm。液體中的有機(jī)物被吸附在生物膜或黏泥層上。在生物黏泥層的外側(cè)部分（0.1-0.2mm），有機(jī)物被好氧微生物降解。隨著微生物的增長，黏泥層的厚度不斷增加，氧氣在其有可能滲入整個(gè)黏泥層厚度之前就被消耗殆盡，在靠近填料的表面處形成厭氧環(huán)境。隨著黏泥層的厚度增加，廢水中的基質(zhì)在其有可能滲入生物膜的內(nèi)部深處之前就被耗用，黏泥層中的細(xì)菌進(jìn)入內(nèi)源呼吸狀態(tài)，并喪失其黏著于填料表面的能力。隨后，液體沖刷黏泥使其與填料脫離，新的黏泥層又開始增長。黏泥層的流失現(xiàn)象稱之為脫落，其脫落情況主要隨濾池的有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷而變化。水力負(fù)荷是造成剪力速度的原因，而有機(jī)負(fù)荷則影響?zhàn)つ鄬觾?nèi)的代謝速率。水力負(fù)荷與生物濾池內(nèi)黏泥層的脫落可通過由電力馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的廢水布水器轉(zhuǎn)速的變化加以控制。生物濾池的分類及其應(yīng)用表1按過去最初闡述碎石濾池裝置制訂的術(shù)語歸納了生物濾他的應(yīng)用與負(fù)荷。生物濾池的類型按水力負(fù)荷或有機(jī)負(fù)荷分類。碎石濾池的類型分低負(fù)荷或標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷，中負(fù)荷和高負(fù)荷幾類。塑料填料一般用于高負(fù)荷型的濾池；不過，塑料填料也還用于低有機(jī)負(fù)荷，其值接近于中負(fù)荷碎石濾池所用負(fù)荷上限的濾池。碎石填料或塑料填料濾池在只去除BOD的“粗濾”用途時(shí)，采用的有機(jī)負(fù)荷最高。低負(fù)荷濾池 低負(fù)荷濾池是一種比較簡單、可靠性很高的裝置，其出水水質(zhì)與進(jìn)水濃度的變化關(guān)系不大。濾池的池型可以是圓形或矩形。一般利用控制吸水高度的泵或投配虹吸維持投配池的配水量。投配池的容積很小，通常按2倍設(shè)計(jì)平均流量計(jì)算，只有2mln的停留時(shí)間，所以投配間隔極短。即使這樣，在小型廢水處理廠中，夜間的低流量仍有可能使投配中斷，為此，為了使填料保持濕潤，可能需要將出水循環(huán)回流。如果投配之間的間隔超過1或2h，生物黏泥的特性會(huì)因濕度不夠而改變，濾池工藝的效率就會(huì)下降。在大多數(shù)的低負(fù)荷濾池中，只有在濾池境料頂部0.6-1.2m（24ft）處具有明顯的生物黏泥。結(jié)果，在濾池的較低部位有可能會(huì)繁殖可使氨氮氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽的自養(yǎng)型硝化細(xì)菌。如果硝化菌大量繁殖，并且如果氣候條件和廢水特性又適宜，那么，運(yùn)行良好的低負(fù)荷濾池不僅能夠很好地去除BOD，而且還可以產(chǎn)生高度硝化的出水。在水力梯度合適的情況下，能采用重力流特別有利。如果場地過于平坦不容許重力流時(shí)則需要泵。臭氣是生物濾池共有的問題，特別是如果廢水陳舊或腐化，或者天氣暖和時(shí)尤甚。濾池不應(yīng)設(shè)置在臭氣會(huì)引起麻煩的地點(diǎn)。如果不采取有效的控制措施，濾池內(nèi)就會(huì)孳生濾池蠅。中負(fù)荷和高負(fù)荷濾池 高負(fù)荷濾池既可用碎石，也可用塑料作填料。濾池一般為圓形池，通常為連續(xù)流。濾池出水或最終出水的循環(huán)回流使得濾池有可能采用較高的有機(jī)負(fù)荷；在濾池上保持較高的投配率，從而改善液體在濾池中的分布和更好地控制黏泥層的厚度，為入流廢水水流中提供更多的氧氣，并將有活性的有機(jī)體返回濾池。循環(huán)回流也有助于防止濾池積水，減少臭氣和飛蠅等麻煩事。中負(fù)荷和高負(fù)荷生物濾池可以設(shè)計(jì)成單級或兩級的工藝。一般，兩座水力投加率m3/(m2h)相同的濾池串聯(lián)運(yùn)行的性能與總池深相等的單座濾池相同。粗濾池 粗濾池為高負(fù)荷型的濾池，其處理的有機(jī)負(fù)荷超過1.6kg/(m3d)100 lbBOD/103ft3d)，水力負(fù)荷高達(dá)190m3/(m2d)3.2gal/(ft2min)。在大多數(shù)情況下，用粗濾池處理二級處理前的廢水。大多數(shù)的粗濾池設(shè)計(jì)采用塑料填料（WPCF，1988)。與活性污泥曝氣相比，粗濾池的優(yōu)點(diǎn)之一是去除高濃度廢水BOD需要的能量較少。因?yàn)橹挥斜锰嵘肓鲝U水和循環(huán)回流水流需要能量，因此，只有需要更多循環(huán)回流稀釋入流廢水濃度或提高濾池的潤濕效率時(shí)，單位能量投入去除BOD的量隨廢水濃度的增高而增多。粗濾池應(yīng)用需要的能量可在2-4kg BOD/kwh的范圍內(nèi)，與其相比，活性污泥處理需要的能量為12-24kg BOD/kWh。兩級濾池 兩級濾池系統(tǒng)用中間澄清池除去第一級濾池產(chǎn)生的固體，常用于高濃度廢水處理。兩級濾池系統(tǒng)也用在需要硝化的場合。第一級濾池和中間澄清池除去含碳的BOD，而在第二級濾池中發(fā)生硝化。硝化 去除BOD和硝化兩方面在以低有機(jī)負(fù)荷運(yùn)行的碎石或塑料填料生物濾池中都可以達(dá)到。產(chǎn)率系數(shù)較高，生長速率較快的異養(yǎng)茵對固定膜填料上的空間比硝化細(xì)菌更具有競爭性。因此，只有在BOD濃度明顯降低后才會(huì)發(fā)生有效