流動(dòng)床生物膜處理技術(shù)在市政污水處理中的應用

1. 前言

廢水的生物處理法自19世紀末發(fā)展至今，已成為世界各國處理城市生活污水和工業(yè)廢水的主要手段，新技術(shù)、新工藝得到快速發(fā)展。處理方法可以分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類(lèi)，而好氧生物處理作為主要處理方法在廢水處理領(lǐng)域中一直占據主要的地位。

根據曝氣池內微生物生長(cháng)環(huán)境、集結形態(tài)等的不同來(lái)分類(lèi)，好氧生物處理方法基本可以分為兩大類(lèi)。第一類(lèi)方法可以稱(chēng)為懸浮污泥法，主要包括傳統活性污泥法和其變種，如階段曝氣法、漸減曝氣法、完全混合活性污泥法、序批式活性污泥法（SBR）、生物吸附氧化法（AB法）、延時(shí)曝氣法、氧化溝等。該方法中微生物與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)等混雜在一起形成具有較強吸附分解有機物能力的絮狀體顆粒。第二類(lèi)方法為生物膜法（或稱(chēng)附著(zhù)污泥法），如生物濾池、塔式生物濾池、生物轉盤(pán)、接觸氧化法等。該方法生物或固定生長(cháng)，或附著(zhù)生長(cháng)于固體填料（或稱(chēng)載體）表面。其中接觸氧化法因具有BOD負荷高、處理時(shí)間短、耐負荷沖擊等有點(diǎn)近年來(lái)有了很多工程應用。

流動(dòng)床生物膜（內循環(huán)生物流化床）處理方法是活性污泥法和生物膜法的結合，在生物流化床中，空氣－污水－帶生物膜的載體在流化床中進(jìn)行生物反應，可以有很高的BOD負荷。近年來(lái)，關(guān)于生物流化床國內做了很多實(shí)驗研究，證明該方法確實(shí)是效率很高的一種處理方法，但因氧利用率低、載體流失等問(wèn)題而很少推廣到工程應用當中。

2. 流動(dòng)床生物膜處理技術(shù)的原理

流動(dòng)床生物膜處理方法屬于三相生物流化床處理方法，其技術(shù)核心為利用獨特載體的具有獨特構筑結構的生物反應池，便于載體和污泥中微生物循環(huán)。載體的循環(huán)有效防止了氣泡在反應池內的合并，提高了氧利用率，并且反應池的獨特構造能有效防止載體流失。

生物反應池體積的10－20%被直徑為5—10mm的載體顆粒填充，該載體的有效比表面積比國內常規載體的比表面積要大得多，超過(guò)4500m2/m3，并具有很好的彈性、耐磨損和化學(xué)穩定性，由于其密度較小，所以流化床能耗較小。

在生物反應池內，混合液中的微生物（MLSS中的微生物或活性污泥）和生物膜微生物共同分解污染物質(zhì)，MLSS中為短生長(cháng)期的微生物，生物膜表面為長(cháng)生長(cháng)期的微生物。微生物對有機物的分解可以分為如下幾種形式：

易降解有機物－MLSS中的生物（活性污泥）；

不易降解有機物－生物膜中的生物；

磷的去除－ MLSS中的生物（活性污泥）；

硝化－生物膜中的生物；

反硝化－MLSS和生物膜中的生物。

圖1為生物流化床反應器的結構。

3. 流動(dòng)床生物膜處理工藝流程

流動(dòng)床生物膜處理工藝流程如圖2所示。

4. 流動(dòng)床生物膜處理工藝的特點(diǎn)

獨特的生物載體

載體由廢輪胎粉和粘合劑等加工而成，具有高耐磨性、高彈性和很好的化學(xué)穩定性，使用壽命長(cháng)，只需一次添加。

表面經(jīng)過(guò)處理，易于掛膜。

有效比表面積＞4500m2／m3。

孔隙率高（視密度0.45），密度小，流化床能耗小。

生物反應器內設有導流裝置和防止填料流失的裝置，載體、污泥和污水在池內循環(huán)流動(dòng)，老化的生物膜得以脫落，保持生物膜的高活性。另外流化狀態(tài)使氧的利用率得以提高。

水力停留時(shí)間短，占地面積�。河捎谠谏�物反應池內，混合液中的微生物污泥和載體表面的生物膜一般可達20000mg/L以上，使BOD處理量達到4.0—20kg/（m3·d），是活性污泥法處理量的10倍以上。由于處理效率高，結構緊湊，使生物反應設備的占地面積僅為傳統活性污泥法的1/4~1/8，從而也節省了基建投資。

基本不需要預處理：進(jìn)水懸浮固體濃度可以達到5000mg/L,油濃度可以達到50mg/L。

生物反應池內好氧、厭氧和兼氧微生物共同存在分解有機物，使處理效率更高，并且耐負荷沖擊的性能特別好。

在某縣城區污水處理中型實(shí)驗中，當CODCr在200mg/L到600mg/L之間變化時(shí)，出水CODCr=30mg/L～45mg/L，均滿(mǎn)足出水≤60mg/L的要求。

電廠(chǎng)生活污水同市政污水相比，一般CODCr的濃度都不超過(guò)100mg/L，有些廠(chǎng)生活污水與廠(chǎng)前區廢水混排，CODCr的濃度低于50mg/L，可生化性較差。另外水質(zhì)和水量的波動(dòng)都非常大。有些電廠(chǎng)采用活性污泥法系統進(jìn)行處理，系統無(wú)法運轉。采用該系統后，出水CODCr的濃度一直低于15mg/L。

污泥泥齡長(cháng)，剩余污泥排放量小，減小了污泥處理系統的投資和占地面積。

硝化反應能在短時(shí)間內完成， NH3-N的去除率>95％。

5. 山東莒南城區污水處理工程實(shí)例

5.1 項目簡(jiǎn)介

莒南縣位于山東省東南部，西距臨沂55公里，東離日照83公里，北與莒縣、沂南接壤，西南與臨沭縣為鄰，南與江蘇省的贛榆縣接壤。近些年來(lái)，隨著(zhù)莒南縣社會(huì )、經(jīng)濟的不斷發(fā)展和城區人口的不斷增加，城區用水量不斷增大，因而工業(yè)廢水和生活污水排放量也日趨加大，由于城區排水系統不完善，全縣尚無(wú)一座污水處理廠(chǎng)；同時(shí)莒南縣作為淮河流域的上游地區，由于大量的生活污水和工業(yè)廢水未經(jīng)處理直接排入淮河，對下游水體環(huán)境及人民生活造成的影響，引起了莒南縣各級政府領(lǐng)導高度的重視，為此特指定縣有關(guān)部門(mén)就建設城市污水處理廠(chǎng)進(jìn)行了大量的前期調研工作，最終確定采用生物流化床生物處理技術(shù)建設該工程，該工程處理規模為2萬(wàn)噸/天，出水要求達到國家一級排放要求。

5.2 工程規模及工藝流程

處理水量為20000m3/天，工程流程如下：

5.3 實(shí)際運行結果

污水在流動(dòng)床生物膜反應器的停留時(shí)間為2.5h。實(shí)際運行的典型水質(zhì)見(jiàn)下表。

 5.4 技術(shù)經(jīng)濟指標