流動床生物膜反應器污水處理技術

1、流動床生物膜反應器污水處理技術Dirty W ater Treatment T echnique for Biomembrance Reflector on Floating Bed 張文虎(國家電力公司電力建設研究所, 北京市,100055摘要流動床生物膜反應器污水處理工藝可用于處理城市生活污水, 高濃度C OD cr 的工業(yè)廢水, 要求硝化和脫氮的廢水等。該工藝所用載體為橡膠膠粒, 使得反應器內(nèi)部保持較高的微生物量。運行時, 進水水流和曝氣氣流在反應器內(nèi)形成逆流, 由于載體相互碰撞, 增大了氣、水接觸面積; 并且池內(nèi)載體在反應器內(nèi)部形成循環(huán)流動, 極大地提高了氧利用率, 有利于氧的轉(zhuǎn)移,

2、使其生物活性較高。該工藝在生活污水處理工程、電廠污水處理回用工程、高濃度苯酚廢水處理工程中得以應用, 具有投資省、占地少、處理能力強、處理效果好、不需要初次沉淀池等優(yōu)點。關鍵詞污水處理流動床生物膜反應器工程應用電力建設研究所與韓國S AM K W ANG 公司合作研制的Bio -Sac 流動床生物膜污水處理系統(tǒng)分別在北京燕山石化公司的工業(yè)廢水處理、山西侯馬電廠城市污水回用項目中進行了11個月的現(xiàn)場實驗, 出水水質(zhì)完全滿足工程要求:C ODcr小于20mg L , BOD 5接近0,NH 3-N 小于0. 8mg L 。目前, 山西侯馬電廠利用此項技術的城市污水回用項目正在施工中。下文將詳細闡述

3、Bio -Sac 流動床生物膜法處理污水技術。1工藝簡介污水處理技術, 按照其作用原理, 可分為物理法、化學法和生物法3類。在對城市污水的處理技術中, 又以生物法為主要手段。污水的生物處理, 就是利用微生物的新陳代謝功能, 使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機污染物被降解并轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì), 使污水得以凈化。1. 1生物處理的方法目前生物處理法的工藝主要有:活性污泥法:這是當前我國使用較為廣泛的一種生物處理法。其主要原理是將空氣連續(xù)鼓入曝氣池的污水中, 經(jīng)過一段時間, 污水中形成大量好氧微生物的絮體活性污泥。生活在活性污泥上的微生物以污水中的有機物為養(yǎng)料, 獲得能量, 并不斷增生, 有機物被去除,

4、污水得以凈化。生物膜法:其主要原理是污水連續(xù)經(jīng)過裝有 固體填料的容器時, 會在填料上形成污泥狀的生物膜, 生物膜上繁殖有大量的微生物, 能夠起到凈化效果。生物膜法有多種處理形式, 如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化及流動床生物膜處理等。1. 2Bio -Sac 處理工藝流程Bio -Sac 處理工藝典型流程如圖1所示 。圖1Bio -S ac 典型流程1. 3Bio -Sac 的特點Bio -Sac 和傳統(tǒng)的生物接觸池有著不同的運行原理, 它的主要特點為:1. 3. 1在運行時, 進水水流和曝氣氣流在反應器內(nèi)形成逆流, 增大了氣、水接觸面積; 并且, 池內(nèi)載體填料在反應器內(nèi)部由于導流板的作用形

5、成循環(huán)流動運動, 這樣就極大地提高了氧利用率, 有利于氧的轉(zhuǎn)移。1. 3. 2反應器內(nèi)填料載體相互激烈碰撞的運行方式, 克服了傳統(tǒng)接觸池在運行一段時間后, 由于生物收稿日期:2000-10-24表1Bio -S ac 工藝和傳統(tǒng)活性污泥法在各行業(yè)廢水處理中的性能比較廢水類型原水水質(zhì)情況原水BOD 5-1出水BOD 5-1去除率%Bio -Sac停留時間h活性污泥法停留時間h城市污水150300<10>921. 58造紙廢水(白水 200450<15>921. 58石化污水500800<30>922. 228食品工業(yè)8001200<30>971.

6、524膜過厚脫落造成的階段性出水水質(zhì)變差的缺點。并且, 這種激烈碰撞的方式, 非常有利于水體中污染物在生物膜上的傳遞速率, 提高了處理效率。1. 3. 3反應器內(nèi)所用載體填料為粒徑10mm 左右的橡膠膠粒, 它的比表面積可達4500m 2m 3, 使得反應器內(nèi)部保持較高的微生物量。由于運行時填料間相互碰撞, 使得載體表面生物膜較薄, 其生物活性相對較高。1. 3. 4由于填料的多孔性, 它與傳統(tǒng)填料相比更易掛膜, 在初期運行和檢修后運行時, 極易恢復正常運行, 一般只需23天。另外, 由于其大的比表面積, 使得各菌種在填料上有著明顯的分層分布, 由外向里分別為好氧菌種、兼氧菌種、厭氧菌種, 這

7、種菌種的多元化有利于提高處理效率, 縮短污水處理時間。1. 3. 5Bio -Sac 反應器的出水, 經(jīng)脫氣、絮凝, 在沉淀池內(nèi)進行泥水分離。如在反應器處理后的出水中加入一定量的鐵鹽, 可以有效地提高污泥活性, 改善污泥沉降性能。這種工藝突破了傳統(tǒng)將生物二級處理和三級深度處理相分離的界限, 這在污水處理后回用的工程中將大大節(jié)省占地和基建投資。但是否需要加藥, 可根據(jù)具體水質(zhì)條件決定。1. 3. 6Bio -Sac 工藝可和其他工藝組合使用, 也可對已有污水處理的老廠進行包括提高水質(zhì)及提高處理能力等方面的技術改造。1. 3. 7Bio -Sac 工藝具有多種凈化功能, 除對有機污染外, 還可對N

8、H3-N 、T -P 等有很好的去除效果。1. 3. 8該成套設備由于具有較高的處理效率和緊湊的結(jié)構(gòu), 使處理設備的占地面積僅為傳統(tǒng)設備的1418。2有機污染物的處理性能Bio -Sac 工藝可用于處理生活污水、高濃度C OD cr 的工業(yè)廢水、要求深化處理(硝化和脫氮 或飲用水的處理等。在裝填有生物載體的反應器內(nèi), 由于有大量的生物膜微生物和混合液中的微生物共同 分解污染物質(zhì), 從而大大提高了分解污染物質(zhì)的能力, 反應器內(nèi)混合液固體濃度M LSS 可達到20000 mg L 。由于加快分解了水中污染物, 使BOD 5處理負荷每天可達到1. 020kg m 3, 是活性污泥法處理量的10倍以上

9、, 可在很短的時間內(nèi)處理大量的廢水。Bio -Sac 工藝和傳統(tǒng)活性污泥法在各行業(yè)廢水處理中的性能比較見表1。Bio -Sac 生物處理技術與活性污泥法的比較見表2。表2Bio -S ac 生物處理技術與活性污泥法的比較項目Bio -Sac 活性污泥預處理懸浮物含量小于5000mg L , 油含量小于50mg L 不需預處理一般都需要預處理M LSS (mg L -1 2000020003000 BOD 5處理量kg (m 3d -11200. 30. 9曝氣停留時間h 一般12一般412延時26延時1640適應性低濃度、高濃度BOD 5均可低濃度BOD 5微生物種類好氧、兼氧、厭氧均有,污泥

10、量較少好氧微生物, 污泥量較多3特種填料3. 1載體的作用與組成載體在生物膜工藝處理中的作用非常重要, 填料的比表面積大, 可提供較大的生物棲息空間, 使得大量的生物得以附著生長; 并且填料對氣泡起到切割、阻擋和吸附的作用, 使氣泡的停留時間和氣、液接觸表面積增加, 加快氧的轉(zhuǎn)移速率, 提高了傳質(zhì)效果和對氧的吸收能力, 從而減少曝氣量, 節(jié)省了能源和設備容量。韓國S AM K W ANG 公司在流動床生物膜反應器內(nèi)使用的填料為80%的舊輪胎粉末和20%的其他物質(zhì)相攪拌, 并壓縮形成直徑為510mm 的顆粒。該載體裝填在反應器內(nèi), 由于比表面積很大, 使生物膜微生物在載體上得以大量繁殖、附著,

11、為高活性微生物提供了增殖機會。3. 2載體的特點這種橡膠載體有如下特點:(1 比表面積大(40004500m 2m 3 , 是一般傳統(tǒng)填料的510倍。(2 有很好的耐化學腐蝕性和耐磨性。(3 質(zhì)輕、松散容重小, 空隙率高。(4 在實際運行時, 一次性添加后無需補充, 大大節(jié)省了水廠的運行費用。在裝填有生物載體的反應器內(nèi), 由于大量的生物膜微生物和混合液中的微生物共同分解污染物質(zhì), 從而大大提高了分解污染物質(zhì)的能力, 可使M LSS 達到20000mg L , 加快了分解速率。反應器體積的20%30%被由廢胎載體組成的直徑為510 mm 的橡膠顆粒填充, 該載體的比表面積比國內(nèi)常規(guī)載體的比表面積

12、要大得多, 并具有很好的彈性、耐磨性和化學穩(wěn)定性。由于其密度較小, 所以流動床循環(huán)時所需的氣量少, 減小了能源消耗。4污泥產(chǎn)量污泥產(chǎn)量表示去除單位重量BOD5所產(chǎn)生的污泥量。污泥產(chǎn)量可用下式計算:W AS P =Y H Q (S O -S (1+K H ×SRT -ET (1式中YH 系數(shù), 為0. 5;KH 內(nèi)源衰減率, 為0. 046;SO 原水BOD 5值, 為100mg L ;S 出水BOD5值, 為10mg L ;ET 原水的SS ;SRT 污泥泥齡。由上式可看出, 污泥產(chǎn)量與進水SS 、BOD5和污泥泥齡有著密切的關系(在不考慮氨、氮的情況下 。Bio -Sac 工藝由于

13、它的泥齡長, 可達810天, 所以它的產(chǎn)泥量很小, 以處理量為12000m 3h 的城市污水為例, 它的污泥產(chǎn)量只有20kg h 。5工程實例5. 1生活污水處理工程G ugal 項目是一個生活污水處理廠, 設計容量為3000m 3d , 但目前的實際污水流量不大, 實際運行 流量為8001000m 3d , 所設置的3臺Bio -Sac 反應器只運行了1臺。污水廠的另外2臺反應器正在調(diào)試中, 不久將投入運行?；厩闆r如下:項目名稱為G ugal 生活污水處理站; 地理位置在韓國G yheung ; 處理水量為3000m 3d ; 投運時間為2000年3月。本項目采用了基本型Bio -Sac

14、生物工藝, 后面設置了砂濾、活性碳過濾、加氯殺菌等工藝。系統(tǒng)流程如圖2所示 。圖2生活污水處理系統(tǒng)流程其中, 污水在Bio -Sac 反應池停留時間為2. 4 h 。在澄清池前設計有凝聚劑和助凝劑加藥裝置, 但在實際運行時沒有加藥。該裝置設有計算機集中控制裝置, 全系統(tǒng)可以自動運行。設計進水與出水水質(zhì)和實際運行的典型水質(zhì)如表3所示。表3生活污水處理設計進水、出水和實際運行的典型水質(zhì)項目進水(mg L -1設計實際運行出水(mg L -1設計實際運行去除率%設計實際運行COD Mn 1257515. 813. 58782 BOD 51501157. 65. 89595 SS 1501105. 3

15、7. 69693 T -N 356. 382 T -P 5. 02. 060運行監(jiān)測項目:一般監(jiān)測BOD5、C OD cr 、SS 、TK N 、NH 3-N 、T -P 、PO 4-P 、NO -2、NO -3、PH 、堿度、導電度。測量頻率:每天2次。其他情況:當?shù)氐哪昶骄畹蜌鉁貫?10, 極端最低溫度為-20。這套系統(tǒng)容器設備的外壁都沒有保溫, 管道一般都有保溫層。從1999年10月底調(diào)試運行到2000年春天的這段時間在冰凍方面沒出現(xiàn)問題。5. 2侯馬電廠污水處理回用工程試驗山西侯馬發(fā)電廠利用城市污水為水源, 經(jīng)生物二級處理和深度處理后回用作為電廠循環(huán)冷卻水補充水。該試驗為中試規(guī)模,

16、出水量:0.41t h 。設計進水與出水水質(zhì)和實際運行的典型水質(zhì)如表4所示。圖3為NH 3-N 的處理效率曲線。表4城市污水電廠回用設計進水、出水和實際運行的典型水質(zhì)項目進水(mg L -1 設計實際運行出水(mg L -1 設計實際運行去除率%設計實際運行COD cr 20023030268588. 7BOD 5100110109. 99091SS1007020148080NH 3-N 303631. 89095 圖3NH 3-N的處理效率曲線 圖4燕山高濃度苯酚廢水處理試驗工藝流程Bio -Sac 生物二級處理系統(tǒng)對NH 3-N 的去除效率較高, 平均達到了90%以上, 而且出水水質(zhì)穩(wěn)定,

17、 好于設計要求3mg L 的指標。5. 3燕山高濃度苯酚廢水工程處理試驗該試驗的廢水為苯酚生產(chǎn)車間生產(chǎn)苯酚時蒸餾后的廢液, 試驗處理量為24m 3d , 于1999年9月開始試驗?；厩闆r如下:試驗水量為24m 3d ; 試驗時間為1999年9月2000年1月。本項目采用了基本型Bio -Sac 處理工藝, 系統(tǒng)流程如圖4所示。表5高濃度苯酚廢水實際運行的典型水質(zhì)項目進水(mg L -1出水(mg L -1 去除率%COD cr 60001000020040096BOD 54000700020030095SS 10040010030095. 7T -P 2. 60. 770Oil40100&l

18、t;592苯酚300500<10976結(jié)束語綜上所述,Bio -Sac 流動床生物膜反應池實現(xiàn)了活性污泥法和生物膜法工藝的結(jié)合。它采用獨特的結(jié)構(gòu), 便于載體和污泥中微生物循環(huán); 反應器內(nèi)可增加反應槽內(nèi)微生物的數(shù)量, 能為微生物提供較大的生存空間, 提供繁殖氮化微生物的場所(載體表面 ; 使附著在載體表面的污泥SRT 延長, 硝酸微生物的繁殖良好; 可提高氧氣轉(zhuǎn)移率和增加M LSS 的濃度, 縮短處理時間和提高處理效率。此項技術在韓國經(jīng)過了近20年的發(fā)展與完善, 在實踐中經(jīng)受了運行的考驗, 得到了越來越多的應用, 是一項較成熟、先進的生物處理技術, 值得在我國廢水處理中引進推廣。外國公司與我國公司在法律上是如何界定的外國公司是相對本國公司而言的, 區(qū)分二者的關鍵在于公司國籍的確定。凡是具有本國國籍的公司為本國公司, 凡是具有外國國籍的公司為外國公司。至于公司國籍的確定標準, 有多種不同的立法和學說。然而, 根據(jù)我國法律的規(guī)定, 凡是依我國法律被批準登記成立的公司為我國公司, 是中國法人。在我國