生物转盘、人工湿地、人工快渗和移动床生物膜反应器工艺解析

http://www.water.hc360.com2017年09月19日10:40 来源:水博网T|T

    慧聪水工业网 针对我国小城镇污水处理现状,生物转盘、人工湿地、人工快渗和移动床生物反应器(MBBR)4种工艺都有应用,各有优缺点。现就以上4种工艺在实际运行过程进行对比,同时针对乡镇污水处理工程的现状和特点,提出合适的工艺路线和运营模式,从而可以保证乡镇污水处理厂全覆盖工程顺利实施,更能保证乡镇污水厂的后期运营。

    工艺简介

    生物转盘工艺

    生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种,是污水灌溉和土地处理的人工强化,这种处理法使细菌等微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育,形成膜状生物性污泥---生物膜。

    生物转盘由转动轴、转盘、废水处理槽和驱动装置等组成。其核心处理装置是垂直固定在水平轴上附着一层生物膜的圆形盘片,盘片上半部露在大气中,下部约40%~50%的盘面浸没在污水中。工作时,污水流过水槽,驱动装置带动转盘转动,当盘面某部分浸没在污水中时,盘上的生物膜便对污水中的有机物进行吸附;当盘片离开液面暴露在空气中时,盘上的生物膜从空气中吸收氧气对有机物进行氧化。这样转轴带动转盘以一定的速度不停地转动,生物膜交替的与废水和空气接触,形成一个连续的吸氧、吸附、氧化分解过程,使氧化槽内污水中的有机物减少,使污水得到净化。与此同时转盘上的生物膜也同样经历挂膜、生长、增厚和老化脱落的过程,脱落的生物膜可在后续泥水分离装置中去除。生物转盘除能有效地去除有机污染物外,随着膜的增厚,内层的微生物呈厌氧状态,还具有硝化、脱氮与除磷的功能。

    以生物转盘为为主体的SMART工艺,生物转盘出水端增加滤布滤池过滤系统,很好的弥补了生物转盘出水SS高的缺点,从而进一步保证出水水质达标。

    但在实际工程应用中,由于生物转盘设备加工制造复杂,特别是对转轴的加工水平要求较高,整体设备的加工对设备厂家机加工水平要求严格。

    人工湿地

    人工湿地主要由人工基质(填料)和水生植物组成,目前对人工湿地的处理机理已经取得了基本一致的认识:利用系统中基质+水生植物+微生物的物理、化学、生物的三重协同作用,通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。

    人工湿地常用于农村分散地区、规模不大、对出水水质要求不高的地区。由于其建设费用低、运行成本低、维护相对简单等优点在农村地区有较大的推广。但目前随着城镇化的发展,居民对周围的居住环境要求越来越严格,由于人工湿地具有占地面积大、出水水质差、运行稳定性不好、周围环境恶劣等因素,一般不适合城镇污水处理。

    人工快渗

    人工快渗工艺属于污水土地处理的一种,主要采用人工填充的天然河砂(天然河砂选用一定的颗粒级配),并掺入一定量的功能性特殊填料,以保证既有较高的水力负荷,又能满足出水的处理目标。系统运行采用干湿交替的运转方式,在各渗池里淹水和落干相互交替。在正常运行过程中,滤料表面生长着生物膜,当污水流经(为淹水阶段)时,因滤料呈压实状态,利用滤料颗粒径较小的特点,滤料中粘土矿物和有机质的吸附作用及生物膜的生物絮凝作用,截留和吸附污水中的悬浮性物质和溶解性物质,且保证脱落的生物膜不会大量随水漂出,从而保证系统出水水质。运行一定时间后,由于系统中的有机物的积累和生物膜的快速生长,系统的渗透速率会有所下降,需进行落干(为落干阶段),以分解积累的有机物质,恢复介质的吸附性能和渗透速率。这两个阶段的交替运行,截留吸附和生物降解的交替进行就是人工快渗的主要净化机制。由于人工快渗独特的结构及进水方式,使得渗虑介质表面的微生物菌相十分丰富,通过进水周期的变化,渗透介质表面具有好氧、兼氧、厌氧的作用,从而进一步提高废水的处理效果,其中好氧生物降解是人工快渗系统去除有机污染物的主要机制。整个处理过程不需投加药剂,也不需传统好氧处理方法中采用的机械曝气等高能耗设备,故大大降低了处理设施的投资和运转费用。

    但在实际运行过程中,人快渗面临下列诸多问题,主要表现在:人工快渗对污染物的去除机理主要依靠滤料的过滤以及附着在滤料表面微生物的吸附降解作用,初期去除效果好,后期随着滤料的堵塞和吸附的饱和,去除效果较差,污水难以达标;同时在运行过程中需要人工定期对滤料进行翻晒,耗费大量人力。

    MBBR工艺—移动床生物膜反应器

    MBBR工艺即流动床生物膜处理技术。工艺采用特殊的生物载体,在曝气或搅拌的作用下,使附着在载体上的微生物大量地生长繁殖,同时有效地去除废水中的有机污染物。

    本技术的关键在于研究和开发出比重接近于水,在轻微搅拌或曝气状态下易于随水自由运动的生物填料,该生物填料具有比表面积大、适合微生物吸附生长的特点。在好氧条件下,通过曝气充氧,空气泡的上升浮力推动填料和周围的水体流动起来,当气流穿过水流和填料的空隙时受到阻挡被分割成小气泡,与此同时,填料被充分地搅拌并与水流混合,增加了生物膜与氧气的接触时间,提高了氧的传递效率,促进了有机物的分解去除。在厌氧、缺氧条件下,水流和填料在潜水搅拌器的作用下充分流动起来,使生物膜和待处理的污染物充分接触,从而达到去除的目的。流动床生物膜反应器工艺由此而得名。

    传统活性污泥法和固定式生物膜法虽然广泛应用于污水处理中,但前者存在耐冲击负荷较差、对温度变化敏感、容易产生污泥膨胀的诸多问题,后者也会产生堵塞和配水不均的问题,流动床生物膜处理工艺运用生物膜法的基本原理,充份利用了活性污泥法的优点,同时又克服了传统活性污泥法以及固定式生物膜法的不足,为生物膜法更广泛地应用于污水的生物处理奠定了较好的基础。

    MBBR工艺的主要优点:

    容积负荷高,节省占地

    选择比表面积高的生物填料,在相同填充率及相同的污染负荷条件下,MBBR生物处理池约占常规生物处理池(包括厌氧、缺氧、好氧段)20~30%的池容。

    耐冲击性强,性能稳定,运行可靠

    MBBR反应器不但具有传统生物膜法耐冲击负荷、污泥龄长、剩余污泥少的优点,而且当污水温度、成分发生变化,或者污水毒性增加时,生物膜对此的耐受力也很强。

    搅拌和曝气系统操作方便,维护简单

    曝气系统采用穿孔曝气管系统,不易堵塞。搅拌器采用具有香蕉型搅拌叶片,外形轮廓线条柔和,不损坏填料。整个搅拌和曝气系统很容易维护管理。

    生物池无堵塞现象

    由于填料和水流在生物池的整个容积内都能得到混合,从根本上杜绝了生物池堵塞的可能,因此池容得到完全利用。

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