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作为升流式厌氧滤池的革新技术——厌氧膜床(S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB),采用较大颗粒及孔隙率的填料代替传统的小粒径填料,有效地处理完成了反映器的拥塞问题。厌氧膜床具有如下特点:
有效克服了厌氧滤池易拥塞和出水水质差的错误谬误;
生物固体液体浓度高,因此可获得较高的有机负荷;
在厌氧膜床内微生物通过附着在填料表面形成生物膜,以及悬浮于填料孔隙间形成细菌聚集体,因此在厌氧膜床内可以保持较高的生物量。因此可缩短水动力停留时间,耐冲击负荷能力较强;
开始工作时间短,停止运行后再开始工作也较容易;
不需要回流污泥,运行管理方便;
在水量和负荷有较大变化的情况下,耐冲击性较好。
b、厌氧流化床反映器(AFBR)
在流化床系统中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥,液体与污泥的混合、物质的通报依靠使这些带有生物膜的微粒形成流态化来实现。
流化床反映器的主要特点可归纳如下:
流态化能最洪流平使厌氧污泥与被处理的废水接触;
因为颗粒与流体相对运动速度高,液膜扩散阻力小,且因为形成的生物膜较薄,传质效用强,因此生物化学过程进行较快,允许废水在反映器内有较短的水动力停留时间;
克服了厌氧滤器拥塞和沟流问题;
高的反映器容积负荷可减少反映器体积,同时因为其高度与直径的比例大于其它厌氧反映器,因此可以减少占地面积。
但是,厌氧流化床反映器存在着几个尚未处理完成的问题。其一,为了实现杰出的流态化并使污泥和填料不致从反映器流失,必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度,但这几乎是难以做到的,因此稳定的流态化也难以保证。[5]其次,一些较新的研究认为流化床反映器需要有单独的预酸化反映器。同时,为取得高的上流速度以保证流态化,流化床反映器需要大量的回流水,这样导致能耗加大,成本上升。因为以上原因,流化床反映器至今没有生产规模的设施运行。有人认为它在今后应用的前景也不大。[5]
c、厌氧附着膜膨胀床反映器(AAFEB)
厌氧附着膜膨胀床(Anaerobic Attached Film Expanded Bed)是Jewell等人在1974年研究和开发出来的一种污水处理工艺。与生物流化床相比,区分在于载体的膨胀水平。以填料层高度计,膨胀床的膨胀率约为10%~20%,此时颗粒间仍保持互相接触,而流化床则为20%~70%。Bruce J.Alderman等[6]通过对比厌氧膨胀床、滴滤池和活性污泥法等工艺的经济性,发现对于小规模污水处理厂而言,厌氧膨胀床后续滴滤池的预设是最为经济的选择,能耗量少,污泥产率量低。但今朝此工艺仍主要停留在小试和中试研究阶段。
综上所述,采用厌氧生物膜反映器为主体的厌氧处理技术,作为生活污水处理的焦点方法,在技术上已经成熟,并且较之其它方法有独到的一些上风。但是,厌氧方法在浓缩营养物(氮和磷)方面效果不大,同时它仅能除去部分病源微生物。此外,残余的BOD、悬浮物或还原性物质可能影响到出水的质量。所以厌氧生物膜反映器要成为完整的环境治理技术,合适的后处理手段必不成少。
3、好氧生物膜法处理技术——生物接触氧化
生物接触氧化法是由生物滤池和接触曝气氧化池嬗变而来的。早在20世纪30年代,已在美国出现生产型装置。当时的生物接触氧化池,填料的材质是砂石、竹木制品和金属制品,主要用于处理低液体浓度、低有机负荷的污水,它克服了活性污泥法在处理此类污水时,因污泥流失而不能维持正常运行的错误谬误,并取得了较好的效果。进入70年代,随着大孔径、高比表面积的蜂窝直管填料和立体波纹塑料填料的出现,使生物接触氧化法的应用范围得到拓宽,它不仅可用于处理生活污水,而且可用于处理高液体浓度有机废水和有毒有害工业废水,与其他生物处理方法相比,展现出了优越性,我国在70年代开始对生物接触氧化法进行了研究,第一座生产性试验装置用于处理城市污水,在处理效果、动力消耗、经济效益和管理维护等方面都明显优于活性污泥法。与活性污泥法比较,生物接触氧化具有以下主要优点:①生物接触化法以填料作为载体,供生物群栖息生长,形成稳定的生活习性体系,有较高的微生物液体浓度,一般可达10~20g/l;氧的利用率高,可达10%。具有较高的耐冲击负荷能力和对环境变化的适应能力,剩余污泥量少。②生物接触氧化法可以充分利用丝状菌的强氧化能力且不孕育发生污泥膨胀。并且不需要象活性污泥法那样采用污泥回流以调解污泥量和消融氧液体浓度,易于管理和操作。随着十余年的大量实践,对氧化池结构形式、填料的品种和安装方式、供气装置的品类和布置形式等方面进行了不断创新、不断优化。今朝,生物接触氧化技术已经广泛应用处理生活污水、生活杂用水和不同有机物液体浓度的工业废水。
填料是微生物栖息的场所、生物膜的载体。填料的表面生长生物膜,生物膜的新陈代谢过程使污水得利净化。填料的性能直接影响着生物接触氧化技术的效果和经济上的合理性,因而填料的选择是生物接触氧化技术的关键。
填料的特性取决于填料的材质和结构形式。填料的材质应具有分子结构稳定、抗老化、耐腐化和生物稳定性好等特性。填料的结构形式应具有比表面积大、空隙率高、硬度高、有布水布气和切割气泡的功效。填料之间的空隙在外力效用下可发生变化,有利于剥落的生物膜及时排出填料区,以及填料的体积应具有可压缩性,并在复原后不发生变形,便于运输和安装。
固定化载体的发展
(1)固定式填料
固定式填料以蜂窝状及波纹状填料为代表,多用玻璃钢、各种薄形塑料片构成。新近有陶土直接烧结生产的陶瓷蜂窝填料,孔形为六角形,孔径在20~100mm之间。因为比表面积小,生物膜量小,表面光滑,生物膜易脱落,填料横向不流通,造成布气不均匀,易拥塞以至无法正常运转,且造价较高,近年来,此类填料已逐渐淘汰。
(2)吊挂式填料
吊挂式填料包括软性、半软性及组合填料、软性填料,理论比表面积大,空隙率>90%,挂膜快,空隙的可变性使之不易拥塞,而且造价低,组装方便,出水稳定,处理效果较好,COD和BOD5去除率达80%以上。但废水液体浓度高或水中悬浮物较大时,填料丝会结团,大大减少了实际利用的比表面积,且易发生断丝、中心绳断开等情况,影响施用寿命,其寿命一般为1~2年。半软性填料,具有较强的气泡切割性能和再行布水布气的能力、挂膜脱膜效果较好、不拥塞;COD和BOD去除率在70-80%。施用寿命较软性填料长。但其理论比表面积较小(87-93m2/m3)生物膜总量不足影响污水处理效果,且造价偏高。
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