十一讲好氧生物膜法生物流化床技术摘要.ppt

第十一讲 好氧生物膜法－生物流化床技术 生物流化床技术的开发始于20世纪70年代，源于一些科学家欲改善废水生物处理构筑物的净化效率，以使容积更小，占地面积更少； 以比重大于1的细小惰性颗粒如砂、焦碳、陶粒、活性炭等为载体，可以提高BTS（biomass total solid,生物质总固体，相当于活性污泥MLSS）； 反应器内的上升流速很高，可使载体处于流化状态； 生物浓度很高，传质效率也很高，是一种高效好氧生物反应器。 一、生物流化床的基本原理与特征 1、载体颗粒流化原理 载体颗粒的流化，是由于上升的水流(或水流与气流)所造成的。 三种状态：1)固定状态；2)流化状态；3)流失状态 2、生物膜与生物膜技术 一些微生物群体固着、吸附于固体颗粒介质的表面，它们由菌胶团和一些丝状菌组成，其中有的是繁殖较迅速的异养性细菌，有的是增殖缓慢的自养性细菌（如硝化菌），形成由多种微生物组合的群体，它们在固体颗粒介质表面生长与脱落，不断更新，对有机污染物进行代谢降解反应，对氨氮进行硝化与反硝化反应。这种生长在固体介质表面的微生物群体即为生物膜; 近百年来，在利用生物膜净化废水方面发展了许多的构筑物型式，如洒滴滤池、生物滤塔、生物转盘、生物接触氧化池、生物土壤进化床、生物曝气滤池等，利用它们的技术统称为生物膜法技术; 将生物膜法技术与流态化技术结合在一起就产生一种新型的高效废水处理技术，这就是生物流化床技术。生物流化床技术分为好氧生物流化床技术和厌氧生物流化床技术。 3、好氧生物流化床的基本原理与特征 在悬浮固体颗粒生物膜反应器内，悬浮固体颗粒载体（通常粒径为0.2-0.5mm)上生长的微生物形成生物膜。 （1）在好氧生物流化床反应器中进行着复杂的反应过程，包括： ① 基质从液相转移至生物膜表面； ② 基质在膜内传递； ③ 氧的扩散与传输； ④ 膜内进行好氧生物化学反应。 （2）生物膜的形成与生长 好氧生物流化床反应器内生物膜的形成过程包括固体介质表面微生物的吸附、成长及脱落等过程，这是一个动态的水动力学与生化代谢的综合过程。 载体体积和有机负荷越高，越容易生成较厚的生物膜，但不一定比较薄的生物膜其活性就高。 载体的性质与浓度对挂膜的作用也十分重要。载体颗粒表面粗糙比表面光滑更容易形成生物膜。有的仅20％的载体上生长有生物膜，却仍具有较稳定的净化能力。 反应器内的剧烈的水力运动使膜的生长密度增加，使膜变得致密。 生物膜内部往往生长着世代周期长、生长缓慢的细菌，如自养型细菌、硝化细菌等，而膜的外层往往生长着生长迅速的异养型细菌。 液体的pH值与温度等因素与膜的形成及生长也有密切关系。 （3）生物膜的脱落 生物膜的形成、生长、成熟与脱落，在流化床稳态运行过程中会自动达到平衡。 膜的脱落对膜的厚度、膜的扩散梯度、膜的组分、膜中微生物的分布规律及不同类型微生物的增长起重要作用。 流化床内生物膜的脱落既有物理过程又有生物、生化过程。 涉及的物理过程有： ① 水力剪切引起的剥蚀，使生物膜连续地从载体表面脱落并去除； ② 载体颗粒之间的碰撞与摩擦，使覆盖的生物膜脱落； ③ 由于生物膜的老化、矿化而使老膜掉皮而脱落。 属于生物、生化过程的有： ① 原生动物吞食细菌，使生物量不断减少； ② 快速生长的微生物往往在膜的外层占优势，而慢速生长的微生物往往处于膜的深处，此类微生物受供氧的限制比外层微生物更为显著。 膜的脱落为膜内微生物进行不同代谢过程创造了条件，有利含碳、氮污染物的去除。 二、生物流化床的工艺类型 根据供氧和脱膜方式及床体结构等的不同，可分为： 两相生物流化床（体外充氧的流化床） 三相生物流化床（传统的三相好氧流化床、外循环三相好氧流化床、内循环三相好氧生物流化床） 1、两相生物流化床 在生物流化床外设充氧设备和脱膜设备，在床体内只有液、固两相； 进入反应器之前，废水中的DO可达8~9mg/l(以纯氧为气源时，可达30~40mg/l)。 2、三相生物流化床 直接向反应器内充氧，床体内有气、固、液三相共存； 气体搅动剧烈，载体颗粒之间摩擦剧烈，可使表层的生物膜自行脱落，因此，一般无需体外脱膜装置。 2、三相生物流化床 2、三相生物流化床 工程实例 三、生物流化床的构造 反应器 载体 布水装置 充氧装置 脱膜装置 1、反应器： 一般呈圆柱状； 高径比一般采用3~4:1； 若采用内循环三相生物流化床时，升流区截面积与降流区面积之比应在1左右。 2、载体 主要性能： ①比重略大于1； ②表面比较粗糙； ③对微生物无毒性； ④不会与废水中的物质发生反应；