【生活污水處理】流動(dòng)床生物膜處理技術(shù)在市政污水處理中的應(yīng)用
1. 前言
廢水的生物處理法自19世紀(jì)末發(fā)展至今，已成為世界各國(guó)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(jù)主要的地位。
根據(jù)曝氣池內(nèi)微生物生長(zhǎng)環(huán)境、集結(jié)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(tǒng)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(qiáng)吸附分解有機(jī)物能力的絮狀體顆粒。第二類(lèi)方法為生物膜法（或稱(chēng)附著污泥法），如生物濾池、塔式生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、接觸氧化法等。該方法生物或固定生長(zhǎng)，或附著生長(zhǎng)于固體填料（或稱(chēng)載體）表面。其中接觸氧化法因具有BOD負(fù)荷高、處理時(shí)間短、耐負(fù)荷沖擊等有點(diǎn)近年來(lái)有了很多工程應(yīng)用。
流動(dòng)床生物膜（內(nèi)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(jié)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(yīng)，可以有很高的BOD負(fù)荷。近年來(lái)，關(guān)于生物流化床國(guó)內(nèi)做了很多實(shí)驗(yàn)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(yīng)用當(dāng)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(dú)特載體的具有獨(dú)特構(gòu)筑結(jié)構(gòu)的生物反應(yīng)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(yīng)池內(nèi)的合并，提高了氧利用率，并且反應(yīng)池的獨(dú)特構(gòu)造能有效防止載體流失。
生物反應(yīng)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(guó)內(nèi)常規(guī)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(wěn)定性，由于其密度較小，所以流化床能耗較小。
在生物反應(yīng)池內(nèi)，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(zhǎng)期的微生物，生物膜表面為長(zhǎng)生長(zhǎng)期的微生物。微生物對(duì)有機(jī)物的分解可以分為如下幾種形式：
易降解有機(jī)物－MLSS中的生物（活性污泥）；
不易降解有機(jī)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(yīng)器的結(jié)構(gòu)。
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(dú)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(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)，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(yīng)器內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流裝置和防止填料流失的裝置，載體、污泥和污水在池內(nèi)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，占地面積小：由于在生物反應(yīng)池內(nèi)，混合液中的微生物污泥和載體表面的生物膜一般可達(dá)20000mg/L以上，使BOD處理量達(dá)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(jié)構(gòu)緊湊，使生物反應(yīng)設(shè)備的占地面積僅為傳統(tǒng)活性污泥法的1/4~1/8，從而也節(jié)省了基建投資。
基本不需要預(yù)處理：進(jìn)水懸浮固體濃度可以達(dá)到5000mg/L,油濃度可以達(dá)到50mg/L。
生物反應(yīng)池內(nèi)好氧、厭氧和兼氧微生物共同存在分解有機(jī)物，使處理效率更高，并且耐負(fù)荷沖擊的性能特別好。
在某縣城區(qū)污水處理中型實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)CODCr在200mg/L到600mg/L之間變化時(shí)，出水CODCr=30mg/L～45mg/L，均滿足出水≤60mg/L的要求。
電廠生活污水同市政污水相比，一般CODCr的濃度都不超過(guò)100mg/L，有些廠生活污水與廠前區(qū)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。有些電廠采用活性污泥法系統(tǒng)進(jìn)行處理，系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。采用該系統(tǒng)后，出水CODCr的濃度一直低于15mg/L。
污泥泥齡長(zhǎng)，剩余污泥排放量小，減小了污泥處理系統(tǒng)的投資和占地面積。
硝化反應(yīng)能在短時(shí)間內(nèi)完成， NH3-N的去除率>95％。
5. 山東莒南城區(qū)污水處理工程實(shí)例
5.1 項(xiàng)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)，隨著莒南縣社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城區(qū)人口的不斷增加，城區(qū)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(qū)排水系統(tǒng)不完善，全縣尚無(wú)一座污水處理廠；同時(shí)莒南縣作為淮河流域的上游地區(qū)，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(duì)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(jí)政府領(lǐng)導(dǎo)高度的重視，為此特指定縣有關(guān)部門(mén)就建設(shè)城市污水處理廠進(jìn)行了大量的前期調(diào)研工作，最終確定采用生物流化床生物處理技術(shù)建設(shè)該工程，該工程處理規(guī)模為2萬(wàn)噸/天，出水要求達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放要求。
5.2 工程規(guī)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(yùn)行結(jié)果
污水在流動(dòng)床生物膜反應(yīng)器的停留時(shí)間為2.5h。實(shí)際運(yùn)行的典型水質(zhì)見(jiàn)下表。
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5.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
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