生物膜法在市政污水处理中的应用前景

时间：2007-06-05 来源： 作者：

　　生物膜法60年代末期开始出现，在工业废水处理方面曾研究了高负荷生物滤池、塔式生物滤池等，后来则主要研究了接触氧化法，并在纺织、印染、化纤等行业废水中广泛应用。接触氧化工艺由于缺乏经久耐用和价格低廉的填料、大型池的均匀布水布气尚有困难等原因，在市政污水处理上特别是在大中型污水处理厂中没有得到应用。80年代中期在研究A/O、AA/O、AB法、SBR工艺、新型氧化沟等悬浮生长工艺技术的同时，也开展了高负荷生物滤池/固体接触(TF/SC)和生物曝气滤池(BAF)等附着生长技术方面的试验研究。研究结果表明生物膜法在市政污水处理方面前景良好。

1 高负荷生物滤池/固体接触(TF/SC)工艺

　　高负荷生物滤池/固体接触(TF/SC)是美国在80年代初根据其城市污水处理厂70%为高负荷生物滤池，其出水达不到提高后的出水水质标准而开发出来的新工艺。我国于1990年由中国市政工程西北设计研究院和兰州铁道学院合作进行试验室、中间试验和工程生产试验，获得了完整的设计参数。国内设计公司据此成果进行了两座污水量为10×10⁴m³/d规模处理厂设计建设。TF/SC的典型工艺流程如图1。

　　生物滤池可以是卵石填料高负荷生物滤池，也可以是塑料填料的深式或塔式滤池。TF/SC工艺中生物滤池系按不完全处理设计，采用了较一般高负荷生物滤池还要高的负荷，美国采用的负荷为0.4～1.4 kgBOD₅/(m³·d)(填料体积)，最终出水BOD₅可达10 mg/L以下。我国的研究结果是卵石填料的负荷在3.5 kgBOD₅/(m³·d)时最终出水BOD_５可在30 mg/L以下。生物滤池设计的BOD_５去除率以50%左右较为经济，其主要功能是去除溶解性BOD_５和将大分子等难降解的物质降解为易降解物质。在我国采用卵石填料比较经济，因塑料填料的价格要高20倍以上。
　　固体接触池是TF/SC工艺高效的关键之一，它是将回流污泥与生物滤池出水混合曝气，进行生物絮凝和生物吸附，将废水中细小颗粒和凝聚性差的生物膜絮凝成易于沉淀的絮体，同时吸附和降解污水中的有机污染物，因而污水在固体接触池中的停留时间一般都较短(美国典型TF/SC处理厂最短的仅2.0min，一般为30min左右)，我国设计的停留时间较长，多在45min左右，因滤池负荷较美国高。固体接触池的污泥负荷比一般活性污泥法高1倍，若出水BOD_５要求低于30mg/L，污泥负荷为0.4～0.8kgBOD_５/(kgMLSS·d)。
　　絮凝沉淀池与一般二沉池最大的不同之处是设有进水絮凝区，借助于外力进行再絮凝。它是根据生物可以再絮凝原理设计的，从而较大幅度提高了表面负荷并使细小不易絮凝沉淀的生物膜得以去除，出水悬浮物可达10mg/L。
　　从以上TF/SC工艺的单元特性讨论中说明了TF/SC工艺具有以下优点：
　　①出水水质好。美国的数处工程实例和我国示范工程都说明出水悬浮物和BOD_５均可达到10mg/L以下。一般活性污泥法出水悬浮物和BOD_５达到20 mg/L已是高水准，尤其是悬浮物达到20 mg/L以下是很困难的。所以，有人称之为“二级处理工艺，三级出水标准”。
　　②TF/SC的工艺单元--生物滤池、固体接触池和絮凝沉淀池均是高效设施，负荷高、停留时间短，因而工程造价低，运行能耗少。研究结果说明TF/SC工艺污水处理厂工程总投资和运行费用均较传统活性污泥法低约20%(未包括污泥处理，TF/SC工艺污泥量少1/4)。美国Corvallis市政污水处理厂(Oregon州)改造为TF/SC工艺后，节约用电20%，鼓风机所需动力由186.4kW降至44.7kW，尤为重要的是污泥量减少了24%，大幅度减少了污泥处理费用。
　　③具有生物膜法的特点，耐冲击、运行稳定、操作比较简单。

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