生物膜法在一体化污水处理装置中的应用

一.导言

虽然中国拥有大量的淡水资源，但由于中国是一个人口大国，其人均淡水资源相对较少，在世界上排名中后部。同时，在工业化不断发展的过程中，中国的淡水资源受到了严重污染。在这种情况下，中国加大了治理水污染的力度。

随着水污染治理的深入，我国污水处理系统开始不断发展。其中，一体化污水处理装置以其投资低、建设面积小、便于市政管网建设、有效实现中水回用等优势，逐渐成为国内的研究热点。一体化污水处理单元的主要工艺大多根据现有污水处理主要工艺进行优化改造，如A/O、MBR等。根据集成污水处理设备制造结构和设计思路的不同，集成污水处理设备主要有两个方向。一个方向是采用单一工艺的一体化污水处理装置，如一体化A2/O反应器、一体化SBR处理装置、一体化膜生物反应器等。另一个方向是不同工艺组合的一体化污水处理装置，包括一体化A2/O+土地处理系统装置、一体化A2/O+生物转盘处理装置、一体化A2/O+SBR装置、一体化厌氧池+好氧池+MBR处理装置、好氧流化床和厌氧反应器的工艺组合、一体化A/O，本文主要介绍生物膜工艺在一体化污水设备中的应用。

二、生物膜法

生物膜法主要包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等一系列污水处理工艺，通过附着微生物膜来降解污染物。生物膜法具有对污水水质变化的耐受性高、生物相丰富、剩余污泥量少等优点。因此，生物膜法常用于一体化污水处理设备。

2.1生物过滤工艺

生物滤池主要由滤床、配水系统和排水系统三部分组成。当污水从配水系统引入，污水流经滤料时，附着在滤料上的微生物可以通过吸附和代谢作用降解污水中的COD、氨氮等污染物。根据结构的不同，生物滤池可分为塔式生物滤池和膨胀床生物滤池。目前一体化生物滤池技术的研究方向主要分为两大类，一类是内部填料的选择和研发，如活性炭和PVC生物滤池，另一类是组合工艺和布水方式的开发利用，如生物滤池+土地处理系统、生物转鼓+反硝化池等。

穆彪以实验室配制的人工生活污水为处理对象，考察了以铁+聚氨酯泡沫为滤料的一体化塔式循环滤池对污染物的去除效果。结果表明，当循环流量为45L/h，水力停留时间为2 h时，COD去除率可达85%，出水浓度低于100mg/L，总氮去除率可达42%左右，总磷去除率可达70%左右。在一体化滴滤塔处理生活污水的研究中，朱安东考察了五种不同滤料组合的处理效果。研究发现，由沸石、活性炭和陶粒组成的混合滤料对COD、TN和TP有很好的去除效果，平均去除率可达90.84%、32.14%和59.37%。在实际生活污水的后期处理中，平均去除率分别提高到97.15%、40.35%和92.51%。沸石、活性炭和砾石组成的混合填料对NH4+-N有较好的处理效果，平均去除率可达84.76%。李家树[7]根据农村生活污水的特点，研究开发了一体化膨胀床复合生物滤池处理工艺。该工艺由三个串联的塔式生物过滤器组成。污水以下流式+上流式+下流式的形式流经一体化膨胀床复合生物滤池的一级预处理池、二级硝化池和三级膨胀床后排放。结果表明，当进水温度为23 ~ 25℃时，水力负荷为4m3/(。当回流比为150%，气水比为3∶1，第二硝化池出口投加60mg/L三氯化铁时，一体化膨胀床复合生物滤池对COD、NH4+-N、TN、SS和TP的去除率分别为90.2%、92.2%、68.2%、98.6%和90.0%，污染物的出水。城市污水处理工厂污染物排放标准& # 187；(GB18918-2002)中的一级标准。

2.2生物转盘过程

生物转盘(RBC)工艺是生物膜处理工艺的一种，其去除污染物的原理是附着在转盘上的生物膜在与空气和水交替接触时，会通过自身的吸附和代谢来降解污水中的污染物。转盘的物理结构与生物滤池的物理结构有很大的不同。生物转盘的部件主要由转轴和动力装置、半圆形生物接触反应池和转盘三部分组成。该生物转盘具有设计简单、操作方便、能耗低、维护成本低、处理效果好的特点。因此，生物转盘在一体化污水处理装置中具有一定的应用优势。

目前，生物转鼓技术在综合污水处理厂中应用广泛，其应用形式也多种多样，如生物转鼓等新型应用模式。生物转盘工艺的污染物去除效果主要受转盘材料、转速、浸没比、水力停留时间、有机负荷等因素的影响。因此，这些影响因素一直是国内外研究的热点。

王斌等发现，当进水COD浓度为100~150mg/L，NH4+-N浓度为8~15mg/L，TP浓度为1.2~2.0mg/L时，改进的生物转盘一体化设备对COD、NH4+-N和TP的去除效果明显，平均去除率可达71。分别为5%。雷超等发现，当采用新型一体化生物转盘装置处理乳品废水时，乳品废水依次流经水解酸化单元+新型生物转盘单元+接触氧化单元(水解酸化池、生物转盘和接触氧化池的HRT分别控制在5、10和4小时，生物转盘转速调整为12r/min)。系统出水TP质量浓度在1.5mg/L以下，以新型生物转盘为主体单元，COD、NH4+-N、TP去除率分别可达83%、60%、51.1%，处理效果显著。汀洋等发现，升级强化一体化新型生物转鼓装置+人工湿地组合工艺处理金溪镇红霞村分散的农村生活污水，COD、NH4+-N、TP和SS的去除率分别可达90.20%、94.40%、91.82%和95.80%。城市污水处理工厂污染物排放标准& # 187；与传统工艺相比，组合工艺在污水处理中仅消耗50%的能源，在长期运行中可节省大量能源，并防止因能源消耗而产生的环境问题。

2.3 MBBR进程

移动床生物膜反应器(MBBR)的概念最早是由一家挪威公司提出的，随后经过大量科研人员的不断优化和改进，形成了一种全新的污水处理工艺。MBBR作为一种新技术，具有比表面积大、生物密度高、处理能力强、污泥停留时间长、剩余污泥量少、耐冲击性好、无需反冲洗等优点。MBBR工艺的工作原理是在反应器中加入一定量的适合微生物附着生产的填料，然后通过机械扰动或其他动力源使反应器内部的填料处于运动状态，利用附着在填料上的微生物膜在与污水持续接触的过程中降解污水中的污染物。

为研究进水方式对袁书林AO+MBBR污水处理一体化三级处理厂处理设备脱氮除磷效率的影响，设计了三级进水和单点进水两种方式处理生活污水。研究结果表明，与单点进水方式相比，三级进水方式可使一体化植物对TN和TP的去除效率分别提高21.6%和30.3%，改善效果显著。城市污水处理工厂污染物排放标准& # 187；(GB18918-2002)中的一级标准。裴廷权等发现，当新型A3/O+移动床生物膜反应器(MBBR)一体化污水处理装置的水力停留时间控制在8h ~ 9h之间时，好氧池单元内悬浮生物填料的填充率为30%，装置内DO控制在1.5~3.0mg/L范围内，装置反应温度控制在18±4。新型一体化污水处理装置对COD、NH4+-N、TN、TP具有良好的处理效果，相应污染物的平均去除率分别可达92.2%、97.6%、79.3%、95.3%。于君等发现，一体化A/O+MBBR+BAF污水处理设备处理河道黑臭水体时，COD、NH4+-N、TP等污染物的平均去除率分别为59.23%、69.32%和53.12%，处理效果显著，尤其是对氨氮的去除效果显著。具体来说，当系统进水中COD、NH4+-N和TP的平均浓度分别为66.18mg/L、5.90mg/L和0.64mg/L时，经该设备处理后，装置出水的平均浓度可分别降至26.98mg/L、1.81mg/L和0.30mg/L，达到地表水标准中的五类标准。

三。摘要

随着国家对农村分散式污水处理的不断重视和污水排放升级的政策，一体化污水处理装置将因其基建费用低、操作简单、处理效果好等优势获得前所未有的发展机遇。生物膜法作为一体化污水处理植物工艺的重要组成部分，在一体化污水处理植物中具有很大的发展潜力。目前，生物膜法在一体化装置中的应用主要基于生物转盘、生物滤池和MBBR三大工艺，并不断与其他传统工艺相结合。在当今的研究和应用中，生物滤池和MB-BR组合工艺是处理污染物的最佳方法，其次是生物转盘工艺。(来源:四川大学建筑与环境学院)

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