皙全純水設備分析：比較常用的生物膜污水處置工藝的特點
關鍵詞：生物膜；污水處置工藝。
引言：生物膜法是污水生物處置的主要技術之一，污水處置工藝中在幾十年的不時研究和進步下，如今已經有多種生物膜反應器應用于污水處置中。下面簡要介紹一下比較常見的幾種生物膜污水處置工藝純水設備。
顆粒型生物膜反應器
1.1上流式污泥床(USB
上流式污泥床(USB20世紀70年代末由荷蘭Lettinga開發(fā)的又一項新的顆粒型生物膜反應器，主要用于厭氧生物處置系統(tǒng)中，即UA SB主要由配水系統(tǒng)、污泥床、三相分離器等組成。反應過程中產生的氣體將污泥和污水進行充分混合，三相分離器將顆粒污泥、氣體和污水進行分離，污泥保存在反應器中，氣體和處理后的出水排出反應器，其結構示意見圖1-1
1.2污泥膨脹床(EGSB
2O世紀8O年代后，又出現(xiàn)了新的顆粒污泥反應器，其中以污泥膨脹床(EGSB和內循環(huán)反應器(Ic最具有代表性。EGSB與USB結構類似，但其高徑比更大，上升流速更快，顆粒污泥處于膨脹狀態(tài)寧波純水設備。
1.3氣提生物膜反應器(BA S
以上兩種是以前污水處置中應用較多的兩種類型，隨著技術的進步與提高，2O世紀8O年代末，一種新型的顆粒型生物膜反應器被開發(fā)并應用于工業(yè)。與以往的顆粒型生物膜反應器不同的混合方式是由外部引入的氣體將污泥和污水進行混合，完全混合的方式，被稱為氣提生物膜反應器(BA S主要由上升區(qū)、下降區(qū)和污泥沉降區(qū)組成，根據氣源的不同，可分為好氧型氣提床和厭氧型氣提床。其中好氧型的氣源為空氣，厭氧型的氣源一般為惰性氣體或循環(huán)利用的空氣。由于它既可用于好氧處理系統(tǒng)，又可用于厭氧處理系統(tǒng)，因此應用領域非常廣泛工業(yè)純水設備。
2水力自旋傳質填料生物膜反應器
2.1慣例填料的主要缺陷：
填料是生物反應器的關鍵部位，但目前應用中的填料所起的作用卻較為單一，只是作為生物的載體，提供反應場所，并為生物反應器提供較高的微生物量，卻不能為生物反應發(fā)明良好的傳質擴散條件。由于結構形式不合理，現(xiàn)有的生物反應填料為混合液提供的流道無規(guī)律可循，對生物反應過程中流體的流態(tài)控制不符合多相流體力學的物系傳質機理，使得多相物系之間，即生物細胞與有機底物之間的傳質擴散效率不高，從而導致生物底物利用率低、生物反應時間長、能耗大、效率低等現(xiàn)象的呈現(xiàn)。
SCMTself-circle-mass-transf型自旋傳質生物載體填料便是針對上述情況開發(fā)出一種在形狀、結構等方面能夠發(fā)明和滿足反應器內理想傳質條件的填料。
2.2SCMT特點及優(yōu)勢：
1SCMT型自旋傳質填料與慣例聚丙烯階梯環(huán)填料相比，具有相近的技術參數(shù)，但卻能夠在堅持出水水質的前提下，有效地減少反應時間和降低能耗，通過對對比試驗數(shù)據的分析認為，其原因在于SCMT型自旋傳質填料能夠在反應器內發(fā)明更為理想的傳質條件，提高傳質速率，從而減少反應時間，并降低能耗。
2SCMT型自旋傳質填料在氣流作用下的無規(guī)則旋轉，提高了整個反應器內的水流、氣流的紊流程度。SCMT型自旋傳質填料可將水中的氣泡剪切成更加微小的氣泡，增大了傳質接觸表面，使物相接觸外表不時更新，并減小傳質接觸表面的氣膜、液膜厚度，從而提高了傳質速度。
3使用SCMT型自旋傳質填料生物反應器處置鄉(xiāng)村污水，可以在停留時間為1h氣水比為41情況下，出水水質達到城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范(GB18918-2002中規(guī)定的二級規(guī)范寧波純水設備。
3活性污泥一生物膜一體化反應器：
活性污泥一生物膜復合一體化反應器的設計是基于保守的AO工藝。反應器為同心圓結構，由內到外依次分為厭氧區(qū)、曝氣區(qū)和沉淀區(qū)，其結構及水力運作形式如圖1-3所示。
該反應器的主要特點是
1反應區(qū)和沉淀區(qū)在立體空間上的巧妙結合實現(xiàn)了結構的一體化。結構一體化是針對激進污水處置方法通常是由多個單元操作組成的復雜工藝程的弊端而提出和發(fā)展起來的保守的污水處置工藝各處理單元分設，肯定增加基建投資、污水污泥回流管路設備投資以及占地面積，而結構一體化裝置具有工藝簡捷、結構緊湊、占地少、管理簡便、投資省等優(yōu)點純水設備。
2反應器厭氧區(qū)采用活性污泥法，曝氣區(qū)內裝置填料，將活性污泥工藝和生物膜工藝有機地融合在同一反應器內來穩(wěn)定和強化處置效果，實現(xiàn)了兩種慣例生物處置工藝的一體化。厭氧區(qū)采用活性污泥法，便于對泥齡進行控制，有利于除磷菌的生長繁殖。
3混合液回流和污泥回流合并為一個系統(tǒng)，節(jié)省了一套回流設施，可降低基建投資和運行費用，同時參與回流的污泥均經歷了完整的厭氧、好氧過程，具有一種"群體效應"有利于生物除磷工業(yè)純水設備。
4無泡曝氣膜生物反應器
4.1工藝原理：
無泡曝氣生物反應器(MembraneA erationBioiflmReactor簡稱為MA BR由中空纖維膜填料局部和水流局部組成。生物膜所需要的氧氣是通過纖維束填料供給的中空纖維膜不只起著供氧作用，同時又是固著生物膜的載體。圖4為無泡曝氣膜生物反應器處置污水原理圖。即，純氧或空氣通過中空纖維膜的微孔為生物膜進行無泡曝氣，中空纖維膜的外側形成的生物膜與污水充分接觸，污水中所含的有機物被生物膜吸附和氧化分解，從而使污水得到凈化。
4.2無泡曝氣的特點：
與慣例曝氣相比，采用中空纖維膜進行無泡曝氣具有如下優(yōu)點：
①由于曝氣不產生氣泡，氧直接以分子狀態(tài)擴散進入生物膜，幾乎百分之百地被吸收，傳質效率可高達100％，因此溶解氧不再是限制微生物生長的決定因素。
②由于生物膜生長在中空纖維膜的外表面，所以在供氧過程中，生物膜不會受到氣體摩擦，不易脫落。
③氧在傳送到生物膜的過程中不經過液相邊界層，因此，傳質阻力比慣例曝氣法小得多，能耗大大降低。根據PierreCot等的實驗，單位處置水量的能耗可比慣例生物膜法減少30％左右。
④曝氣過程不產生氣泡，防止了激進曝氣時污水中易揮發(fā)性物質如甲苯、苯酚隨氣泡進入大氣而對環(huán)境造成的污染：同時不會由于外表活性劑的存在而產生泡沫工業(yè)純水設備。
⑤曝氣過程中氣液兩相分離，溶液的混合與供氧互不干擾，因此可以各自獨立設計，反應器的形式更加靈活多變。
⑥中空纖維膜的比外表積可高達50l8m2/m3為氧的傳送和生物膜的生長提供了巨大的外表積，有利于反應器向小型化發(fā)展。
⑦MA BR反應器中氣液兩相分離，氣體壓力不受容器內混合狀態(tài)的影響。因此，可以通過調節(jié)氣體壓力的方法來控制氧的供應。對于一般廢水通過供氧控制，保證生物膜生長需氧的同時，可以防止因過量曝氣而使污水中DO濃度過高，大幅度降低運行費用。對于含氮廢水，通過供氧控制只使靠近纖維膜的內層生物膜獲得氧，從而達到同時硝化、反硝化和COD去除的效果Timberlak指出此時的生物膜結構如圖寧波純水設備5
參考文獻：
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[3]顆粒型生物膜反應器在污水處置中的應用，朱鉦，環(huán)境衛(wèi)生工程，2006-12
[4]活性污泥一生物膜一體化反應器處置生活污水性能研究，高旭，平安與環(huán)境工程，2007-9
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