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污水处理中活性污泥法与生物膜法的比较分析

2018-06-13 14:25:22来源:山西水利 陈燕飞浏览:评论:0

  1活性污泥法处理污水

  1.1活性污泥法处理污水的发展进程  活性污泥法处理污水1912年由英国人发明,1916年正式在美国建立第一座活性污泥污水处理厂,1941年在英国曼彻斯特建立试验场。在90余年的史中,随着在实际生产中的广泛应用和技术上的不断革新,特别是近几十年来,在对其生物反应和净化处理深入研究探讨的基础上,活性污泥法在生物学、反应动力学的理论方面和工艺方面都有了长足的发展,出现了能适应各种条件的工艺流程。目前,活性污泥法是生活污水、城市污水和机械工业废水处理中最常用的工艺。就目前形势来看,活性污泥法的发展方向正向着大型、超大型化和微型化、高效节能化、多功能化、运行自动化和智能化的方向发展。

  1.2活性污泥法在污水处理中的作用

  活性污泥法是去除有机污染物最有效的方法之一,目前国内外95%以上的城市污水处理和50%左右的工业废水处理都采用活性污泥法。具有很强的净化功能,去除BOD(生化需氧量)及混合液中活性污泥浓度的效率高,均可达到95%以上。适合于各种有机废水,大中小型污水处理厂,高中低负荷。由于是依靠微生物处理,运行费用较低。可实现生物脱氮除磷[2]。

  1.3活性污泥及活性污泥法的概念

  向生活污水中注入空气进行曝气,并持续一段时间后,污水中即生成一种絮凝体,是一种黄褐色的絮绒颗粒状,主要是有大量繁殖的微生物群体构成,它易于沉淀分离,并使污水得到澄清,这就是活性污泥。利用污水中的有机质为基质,在DO(溶氧)存在的条件下,即人工充氧条件下,对污水和各种微生物群体进行连续混合培养,形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用,以分解去除污水中的有机污染物,然后使污泥与水分离,大部分污泥再回流到曝气池,多余部分则排出活性污泥系统。该方法的运行条件要求具有良好的活性污泥和充足的氧,具有较大的比表面积20~100cm2/mL,99%以上含水率。

  1.4活性污泥法处理污水的原理及流程

  活性污泥法的基本原理:向生活污水中不断注入空气,维持水中足够的溶解氧,一段时间后污水中形成一种絮凝体-活性污泥,其由大量繁殖的微生物构成,易于沉淀分离,使污水澄清。活性污泥法就是以悬浮在水中的活性污泥为主体,在微生物生长有利的环境条件下和污水充分接触,使污水净化。其主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。需处理的污水和回流性污泥一起进入曝气池,成为悬浮混合液,沿曝气池注入压缩空气曝气,使污水与活性污泥充分混合,并供给混合液足够的溶解氧。这时污水中的有机物被活性污泥中的好氧微生物分解,然后混合液进入二沉池,活性污泥与水澄清分离,部分活性污泥回到曝气池,继续进行净化过程,澄清的水排放。由于处理过程中活性污泥不断增长,部分剩余污泥从系统中排出,以维持系统稳定[3-4]。

  2生物膜法处理污水

  2.1生物膜法处理污水的发展进程

  生物膜法是一种古老又在不断发展中的处理技术,年德国科学家发现生物过滤作用,1865-1893年英国将污水喷洒在粗滤料上,作为膜生物反应器的生物滤池问世,20世纪二三十年代建造了许多生物膜反应器,四五十年代生物滤池逐渐被活性污泥取代的趋势,70年代新的反应器以独特的优势受关注。

  2.2生物膜法的概念

  生物膜法模拟了自然界中土壤自净的一种污水处理法,使游离态的微型动物,通过吸附作用附着在滤料或某些载体上,如天然材料(如卵石)、合成材料(如纤维),在那里生长繁育,并形成膜状生物污泥生物膜。污水与生物膜接触,污水中的有机污染物作为营养物质,为生物膜生的微生物所摄取,污水得到净化,微生物自身也得到繁殖增殖。生物膜表面积增大,可为微生物提供较大的附着表面,有利于加强对污染物的降解。

  2.3生物膜法中的微生物

  生物膜中微生物群体包括好氧菌、厌氧菌和兼性菌,其中有真菌、藻类、原生菌以及蚊蝇的幼虫等较高等的动物,在生物滤池中兼性菌常占优势。无色杆菌属、假单孢菌属、产黄菌属以及产碱杆菌属等是生物膜中常见的细菌。在生物黏层内,微生物生长条件差,常会出现丝状浮游球衣细菌和白硫菌属,在滤池较低部位还存在着硝化菌,如亚硝化单孢菌属和硝化菌属。若生物滤池中pH值较低,则真菌起到重要的作用。在滤池顶部有阳光照射处常有藻类生物。藻类一般不直接参与废物降解,只是通过光合作用向生物膜提供氧,但若太多则会堵塞滤池,不利于操作。在生物膜滤池中原生动物和一些较高等的动物均以细菌为食物,它们起着控制细菌群体数量的作用,能促使细菌群体以较高速率产生新细胞,有利于污水净化。

  2.4生物膜结构及处理污水的原理

  生物膜法是模拟了自然界中土壤自净的一种污水处理法,它使微生物群体附着于固体填料的表面,形成生物膜。当废水流经新设置的滤料表面,游离态的微生物及悬浮物通过吸附作用附着在滤料表面,构成了生物膜。随着污水的流入,微生物不断生长繁殖从而使生物膜逐步增厚,经过10~30d左右,就可形成成熟的工作正常的生物膜。生物膜一般呈蓬松的絮状结构,微孔较多,表面积很大,因此具有很强的吸附作用,有利于微生物进一步对这些被吸附的有机物的分解和利用。当生物膜增厚到一定程度,将受到水力的流涮作用而发生剥落。适当的剥落可使生物膜得到更新。生物膜的外表层的微生物一般为好气菌,因而称好气层。内层因受氧扩散的影响而供氧不足,因而使厌氧菌大量繁殖形成厌氧层。

  生物膜微生物以吸附和沉积于膜上的有机物为营养物质,将一部分物质转化为细胞物质进行繁殖生长,成为生物膜中新的活性物质,另一部分物质转化

  为排泄物,在转化过程中释放能量,满足微生物生长的需要。增殖的生物膜脱落后进入废水,在二次沉淀池中被截留下来,成为污泥。如果有机物负荷比较高,生物膜对吸附的有机物来不及氧化分解时,能形成不稳定的污泥,这类污泥需要进行再处理[7]。

  3污水处理中活性污泥法与生物膜法的比较

  3.1活性污泥法与生物膜法具有不同的工艺特点

  固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性,操作稳定性好;而活性污泥法常用于特定水质、低浓度的污水处理,而且污水中含有足够的可溶性、易分解的有机物,但处理废水中的胶状污染物较为理想。

  生物膜法不会发生污泥膨胀,产生的污泥量少,运行管理较方便,且节能,易于维护管理,动力费用低;而活性污泥法在第一步中要搅动,导致曝气池会产生大量泡沫,污泥膨胀,而且还需要空气压缩、搅动、污泥回流等耗费动力设备的过程,所以在动力方面则花费较大。

  活性污泥法需要人为地从空气压缩机站送入压缩空气,通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置,以细小气泡的形式进入污水中;生物膜法则采用自然通风供氧。

  活性污泥法对污水的冲击负荷比较敏感;生物膜法有一定的抗冲击负荷能力。

  活性污泥法污水与污泥一直处在接触混合状态,而且是絮凝状态,导致污泥沉降性能较差,有时会出现污泥上浮;生物膜法的污泥沉降性能良好,宜于固液分离。

  活性污泥法需要水温在15~20℃;生物膜法在低水温条件下能保持一定的净化功能。

  活性污泥法具有很好的脱氮除磷功能,生物膜法则具有较好的硝化与脱氮功能。

  生物膜法有膜,有固体滤料存在,时间长了就存在污水腐蚀问题,而活性污泥法就不存在此问题。

  3.2活性污泥法与生物膜法中的生物相不同

  生物膜法参与净化反应微生物多样化,生物的食物链长;而活性污泥法则相对较少,但微生物和污水中的物质也可以形成相对复杂的生物链。

  由于微生物附着于固体表面,即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖。而在活性污泥法中,世代期比停留时间长的微生物被排出曝气池,因此,生物膜中的生物相更为丰富,且沿水流方向膜中生物种群具有一定分布。

  在,有机物代谢较多的转移为能量,合成新细胞即剩余污泥量较少;经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出,其中大部分作为接种污泥回流至曝气池,以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度都是同营养级的微生物,而且污染物在很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中,所以活性污泥法的剩余污泥量则较多。

  活性污泥中的微生物可事先人为培养控制其生长,运行灵活性较强。生物膜法中的微生物难以人为控制,运行灵活性较差。

 

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