皙全純水設(shè)備專家解析生物膜技術(shù)的工藝特點(diǎn)、原理及優(yōu)勢(shì)
顆粒生物膜反應(yīng)器
1.1上流污泥床(USB)
上流污泥床(USB)是1970年代晚期荷蘭萊廷加開發(fā)的另一個(gè)新的顆粒狀生物膜反應(yīng)器。主要用于厭氧生物處理系統(tǒng)，即UASB。主要由配水系統(tǒng)、污泥床、三相分離器等組成。反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體充分混合污泥和污水，三相分離器分離顆粒污泥、氣體和污水。污泥保存在反應(yīng)器中，氣體和處理過(guò)的廢水從反應(yīng)器中排放出來(lái)。
1.2污泥膨脹床(EGSB)
20世紀(jì)80年代以后，出現(xiàn)了新的顆粒污泥反應(yīng)器，其中最具代表性的是污泥膨脹床(EGSB)和內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(Ic)。EGSB的結(jié)構(gòu)與USB相似，但其高徑比較大，上升速度較快，顆粒污泥處于膨脹狀態(tài)。
1.3氣體提取生物膜反應(yīng)器(BAS)
這兩種類型在以往的污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步和進(jìn)步，新型顆粒生物膜反應(yīng)器在20世紀(jì)80年代末被開發(fā)并應(yīng)用于工業(yè)。與以往的顆粒生物膜反應(yīng)器不同，混合方法是將污泥和污水與外部氣體混合純水設(shè)備。這是一種完全混合的方法，稱為氣體萃取生物膜反應(yīng)器(BAS)。主要由上升帶、下降區(qū)和污泥沉降區(qū)組成。根據(jù)不同的氣源，可分為好氧型和厭氧型。其中好氧型氣源為空氣，厭氧型氣源一般為惰性氣體或循環(huán)空氣。由于它既可用于好氧處理系統(tǒng)，又可用于厭氧處理系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
2。氫旋轉(zhuǎn)傳質(zhì)填料生物膜反應(yīng)器
2.1常規(guī)包裝主要缺陷:
包裝是生物反應(yīng)器的重要組成部分，但目前在應(yīng)用中使用的填料只起一個(gè)作用。它們只作為生物的載體，提供了反應(yīng)的場(chǎng)所，為生物反應(yīng)器提供了高的微生物量，但不能為生物反應(yīng)創(chuàng)造良好的傳質(zhì)和擴(kuò)散條件。由于不合理的結(jié)構(gòu)形式,現(xiàn)有的生物反應(yīng)填料混合流規(guī)則,所述的流量控制在生物反應(yīng)過(guò)程中不符合多相流體力學(xué)系統(tǒng)的傳質(zhì)機(jī)理,多相系統(tǒng),在生物細(xì)胞和有機(jī)基質(zhì)之間的傳質(zhì)擴(kuò)散效率不高,導(dǎo)致底物的生物利用率低,生物響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng),能耗大，效率低的現(xiàn)象出現(xiàn)。
SCMT(自圓傳質(zhì))自旋傳質(zhì)生物材料載體填料是為了在反應(yīng)器的形狀、結(jié)構(gòu)等方面創(chuàng)造和滿足理想的傳質(zhì)條件而開發(fā)的。
2.2SCMT的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：
(1)SCMT型自旋傳質(zhì)填料與常規(guī)聚丙烯階梯環(huán)填料相比，具有相近的技術(shù)參數(shù)，但卻能夠在保持出水水質(zhì)的前提下，有效地減少反應(yīng)時(shí)間和降低能耗，通過(guò)對(duì)對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析認(rèn)為，其原因在于SCMT型自旋傳質(zhì)填料能夠在反應(yīng)器內(nèi)創(chuàng)造更為理想的傳質(zhì)條件，提高傳質(zhì)速率，從而減少反應(yīng)時(shí)間，并降低能耗。
(2)SCMT型自旋傳質(zhì)填料在氣流作用下的無(wú)規(guī)則旋轉(zhuǎn)，提高了整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的水流、氣流的紊流程度。SCMT型自旋傳質(zhì)填料可將水中的氣泡剪切成更加微小的氣泡，增大了傳質(zhì)接觸表面，使物相接觸表面不斷更新，并減小傳質(zhì)接觸表面的氣膜、液膜厚度，從而提高了傳質(zhì)速度。
(3)使用SCMT型自旋傳質(zhì)填料生物反應(yīng)器處理城市污水，可以在停留時(shí)間為1h，氣水比為4：1的情況下純水設(shè)備，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》中規(guī)定的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
3活性污泥一生物膜一體化反應(yīng)器：
活性污泥一生物膜復(fù)合一體化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)是基于傳統(tǒng)的A／O工藝。反應(yīng)器為同心圓結(jié)構(gòu)，由內(nèi)到外依次分為厭氧區(qū)、曝氣區(qū)和沉淀區(qū)，其結(jié)構(gòu)及水力運(yùn)作形式如圖1-3所示。
該反應(yīng)器的主要特點(diǎn)是：
(1)反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)在立體空間上的巧妙結(jié)合實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的一體化。結(jié)構(gòu)一體化是針對(duì)傳統(tǒng)污水處理方法通常是由多個(gè)單元操作組成的復(fù)雜工藝程的弊端而提出和發(fā)展起來(lái)的。傳統(tǒng)的污水處理工藝各處理單元分設(shè)，必然增加基建投資、污水污泥回流管路設(shè)備投資以及占地面積，而結(jié)構(gòu)一體化裝置具有工藝簡(jiǎn)捷、結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、管理簡(jiǎn)便、投資省等優(yōu)點(diǎn)。
(2)反應(yīng)器厭氧區(qū)采用活性污泥法，曝氣區(qū)內(nèi)安裝填料，將活性污泥工藝和生物膜工藝有機(jī)地融合在同一反應(yīng)器內(nèi)來(lái)穩(wěn)定和強(qiáng)化處理效果，實(shí)現(xiàn)了兩種常規(guī)生物處理工藝的一體化。厭氧區(qū)采用活性污泥法純水設(shè)備，便于對(duì)泥齡進(jìn)行控制，有利于除磷菌的生長(zhǎng)繁殖。
(3)混合液回流和污泥回流合并為一個(gè)系統(tǒng)，節(jié)省了一套回流設(shè)施，可降低基建投資和運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)參與回流的污泥均經(jīng)歷了完整的厭氧、好氧過(guò)程，具有一種"群體效應(yīng)"，有利于生物除磷。
4無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器
4.1工藝原理：
無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器(MembraneAerationBioiflmReactor)，簡(jiǎn)稱為MABR，由中空纖維膜填料部分和水流部分組成。生物膜所需要的氧氣是通過(guò)纖維束填料供給的，中空纖維膜不僅起著供氧作用，同時(shí)又是固著生物膜的載體。圖4為無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器處理污水原理圖。即，純氧或空氣通過(guò)中空纖維膜的微孔為生物膜進(jìn)行無(wú)泡曝氣，在中空纖維膜的外側(cè)形成的生物膜與污水充分接觸，污水中所含的有機(jī)物被生物膜吸附和氧化分解，從而使污水得到凈化。
4.2無(wú)泡曝氣的特點(diǎn)：
與常規(guī)曝氣相比，采用中空纖維膜進(jìn)行無(wú)泡曝氣具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①由于曝氣不產(chǎn)生氣泡，氧直接以分子狀態(tài)擴(kuò)散進(jìn)入生物膜，幾乎百分之百地被吸收，傳質(zhì)效率可高達(dá)100％，因此溶解氧不再是限制微生物生長(zhǎng)的決定因素。
②由于生物膜生長(zhǎng)在中空纖維膜的外表面，所以在供氧過(guò)程中，生物膜不會(huì)受到氣體摩擦，不易脫落。
③氧在傳遞到生物膜的過(guò)程中不經(jīng)過(guò)液相邊界層，因此，傳質(zhì)阻力比常規(guī)曝氣法小得多，能耗大大降低。根據(jù)PierreCote等的實(shí)驗(yàn)，單位處理水量的能耗可比常規(guī)生物膜法減少30％左右。
④曝氣過(guò)程不產(chǎn)生氣泡，避免了傳統(tǒng)曝氣時(shí)污水中易揮發(fā)性物質(zhì)如甲苯、苯酚隨氣泡進(jìn)入大氣而對(duì)環(huán)境造成的污染：同時(shí)不會(huì)由于表面活性劑的存在而產(chǎn)生泡沫。
⑤曝氣過(guò)程中氣液兩相分離，溶液的混合與供氧互不干擾，因此可以各自獨(dú)立設(shè)計(jì)，反應(yīng)器的形式更加靈活多變。
⑥中空纖維膜的比表面積可高達(dá)50l8m2/m3，為氧的傳遞和生物膜的生長(zhǎng)提供了巨大的表面積，有利于反應(yīng)器向小型化發(fā)展。
⑦MABR反應(yīng)器中氣液兩相分離，氣體壓力不受容器內(nèi)混合狀態(tài)的影響。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)氣體壓力的辦法來(lái)控制氧的供應(yīng)。對(duì)于一般廢水通過(guò)供氧控制，在保證生物膜生長(zhǎng)需氧的同時(shí)工業(yè)純水設(shè)備，可以避免因過(guò)量曝氣而使污水中DO濃度過(guò)高，大幅度降低運(yùn)行費(fèi)用。對(duì)于含氮廢水，通過(guò)供氧控制只使靠近纖維膜的內(nèi)層生物膜獲得氧，從而達(dá)到同時(shí)硝化、反硝化和COD去除的效果Timberlak指出此時(shí)的生物膜結(jié)構(gòu)如圖5。實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備，西安水處理設(shè)備，西安去離子水設(shè)備。 醫(yī)用GMP純化水設(shè)備 。
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