07生物制藥工程-陳萍-2號(hào)

泡沫陶瓷填料在曝氣生物濾池的應(yīng)用07生物制藥工程陳萍背景介紹全球尤其是我國(guó)都將面臨著水資源短缺的危機(jī)，而水資源的污染卻日益加劇。因此，通過對(duì)廢水的處理，既可以緩解我國(guó)水資源緊缺的壓力，同時(shí)對(duì)于減少環(huán)境污染，保護(hù)自然環(huán)境方面都具有十分重要的意義。生物膜法水處理技術(shù)作為一種有效的處理水污染的一種新型技術(shù)受到了廣泛關(guān)注曝氣生物濾池是一種發(fā)展較快的新型生物處理技術(shù)，具有占地面積小、出水水質(zhì)高、投資省、運(yùn)行靈活方便、易于管理、抗沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可用于受污染水源水預(yù)處理、污水的二級(jí)和三級(jí)處理等。曝氣生物濾池技術(shù)將污水生物處理與深層過濾集于一身，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代水處理工藝的特點(diǎn)。主要內(nèi)容介紹曝氣生物濾池機(jī)理與其填料核心要求泡沫陶瓷填料對(duì)曝氣生物濾池效能的影響泡沫陶瓷填料應(yīng)用于曝氣生物濾池存在的不足

展望與結(jié)論一、曝氣生物濾池機(jī)理與填料核心要求1曝氣生物濾池生物膜凈化機(jī)理2曝氣生物濾池的優(yōu)點(diǎn)3曝氣生物濾池的核心——填料4泡沫陶瓷填料1曝氣生物濾池生物膜凈化機(jī)理

工藝原理為：在濾池中裝填一定量的粒狀填料，填料表面生長(zhǎng)著生物膜，在濾池內(nèi)部進(jìn)行曝氣，污水流經(jīng)填料層時(shí)，利用填料上高濃度生物膜量的強(qiáng)氧化降解能力對(duì)污水進(jìn)行快速凈化，此為生物氧化降解過程；同時(shí)，因污水流經(jīng)時(shí)填料層呈壓實(shí)狀態(tài)，利用粒狀填料粒徑較小的特點(diǎn)及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量懸浮物，并保證脫落的生物膜不會(huì)被水帶走，此為截留作用；運(yùn)行一定時(shí)間后，囚水頭損失的增加，需要對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜，此為反沖洗過程。2曝氣生物濾池的優(yōu)點(diǎn)(1)占地面積小，基建投資省(2)高質(zhì)量的處理出水(3)工藝流程短，氧的傳輸效率高(4)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，沒有污泥膨脹問題3曝氣生物濾池的核心——填料生物濾料是曝氣生物濾池的核心組成部分，直接影響著工藝的處理效果和運(yùn)行控制，故選擇合適的濾料對(duì)曝氣生物濾池工藝的推廣和應(yīng)用意義非常大。填料的主要作用表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：填料的主要作用(1)提供微生物生長(zhǎng)的場(chǎng)所(2)提高布水、布?xì)庑室约叭芙庋醯睦寐?3)提高了反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度，使微生物保持較高的活性(4)截留水中的懸浮物，減少了污泥產(chǎn)量，可省去污泥回流設(shè)備4泡沫陶瓷填料泡沫陶瓷復(fù)雜的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和由表到里相貫通的微孔結(jié)構(gòu)使其具有比表面積大，孔隙率高、表面粗糙等特性。這些特性都有利于微生物的附著與生長(zhǎng)。根據(jù)泡沫陶瓷填料的上述特性，將泡沫陶瓷填料應(yīng)用于廢水生物處理中，這對(duì)于進(jìn)一步拓寬泡沫陶瓷填料的應(yīng)用范圍，為廢水生物處理提供性能優(yōu)良的新型材料都具有十分重要的意義。二、泡沫陶瓷填料對(duì)曝氣生物濾池效能的影響1、泡沫陶瓷填料類型的影響2、泡沫陶瓷填料粒徑的影響3、泡沫陶瓷填料的密度4、泡沫陶瓷填料層高度1、泡沫陶瓷填料類型的影響根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)條件以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備，針對(duì)具體選擇的填料，如環(huán)形、柱形、弧形泡沫陶瓷填料，選擇與填料對(duì)應(yīng)的曝氣生物濾池形式，以及曝氣生物濾池的運(yùn)行和反沖洗方式。2、泡沫陶瓷填料粒徑的影響填料粒徑也是影響濾池運(yùn)行周期的重要參數(shù)。OTV公司研究了填料粒徑與固體容重的關(guān)系，表明粒徑越大，濾層的含污能力就越大，且大顆粒易與水分離，可加快反沖洗過程，并減少填料損失。填料粒徑對(duì)曝氣生物濾池的處理效能和運(yùn)行周期都有重要影響，填料粒徑越小時(shí)處理效果越好，但填料粒徑較小時(shí)，濾池容易堵塞，運(yùn)行周期相對(duì)較短，需頻繁反沖洗，且不易發(fā)揮填料深層的作用。因此曝氣生物濾池選用填料需要同時(shí)考慮濾池的處理效能和運(yùn)行周期，根據(jù)濾池進(jìn)水水質(zhì)和處理要求進(jìn)行優(yōu)化選擇。3、泡沫陶瓷填料的密度生物濾池填料的密度大小關(guān)系到生物濾池反沖洗強(qiáng)度的大小，密度越大，反沖洗強(qiáng)度越大，則需要的能量消耗越大；而填料的密度越小，用于反沖洗所消耗的能量也隨之減小。因此在選擇生物濾池填料時(shí)，需測(cè)定各種泡沫陶瓷填料的密度，并根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳密度的填料。4、泡沫陶瓷填料層高度濾層高度與出水水質(zhì)有關(guān)，在一定范圍內(nèi)，增加濾層高度可提高濾池的處理效果保證出水水質(zhì)，但同時(shí)增加的污水提升揚(yáng)程和反沖洗強(qiáng)度，將導(dǎo)致能耗升高。因此必須選擇合適的泡沫陶瓷填料的高度，以達(dá)到最佳的效果。三、泡沫陶瓷填料應(yīng)用于曝氣生物濾池存在的不足由于生物膜極易附著在填料層表面，且一旦附著就難以被水沖走，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，填料層容易被生物膜堵塞，從而使填料層的部分區(qū)域出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，進(jìn)一步影響處理效果；泡沫陶瓷填料的密度較大，給反沖洗造成很大的困難；泡沫陶瓷填料的尺寸較大，因此在填料顆粒之間形成較大的空隙，廢水體系中的污染物質(zhì)容易從填料空隙之間隨水流走，而不能與填料表面的生物膜充分接觸，另外由空壓機(jī)鼓氣產(chǎn)生的氣泡也易于從填料空隙之間流走，影響對(duì)體系中溶解氧的利用效率；曝氣生物濾池的直徑較小，而填料的顆粒較大，濾池壁面與填料之問易于產(chǎn)生邊壁效應(yīng)。結(jié)論與展望填料是曝氣生物濾池的關(guān)鍵，為提高曝氣生物濾池的效能須對(duì)填料進(jìn)行選擇，對(duì)填料粒徑和高度進(jìn)行優(yōu)化；研究開發(fā)新型填料和與之相適應(yīng)的濾池。根據(jù)泡沫陶瓷填料在研究巾存在的不足，應(yīng)在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步研究：(1)減小泡沫陶瓷填料的密度，使其密度與水的密度接近，略大于1．Og／cm3，提高反沖洗效率，使多余的生物膜易于隨水流走，避免填料層被生物膜堵塞；(2)減小泡沫陶瓷填料的尺寸大小，使其直徑與高度均不超過lOmm，以減少填料顆粒之間造成的空隙，提高對(duì)污染物質(zhì)的去除效率與溶解氧的利用效率：(3)適當(dāng)加大曝氣生物濾池的直徑，減小邊壁效應(yīng)；(4)提高泡沫陶瓷填料的機(jī)械強(qiáng)度，保證填料在運(yùn)行時(shí)的完整性，避免填料碎屑堵塞填料。(5)研究泡沫陶瓷填料對(duì)污染物去除的影響及污染物去除機(jī)制。(6)尋求改善泡沫陶瓷填料性能的工藝和方法。填料加工過程中的工藝非常重要，為了獲得優(yōu)質(zhì)泡沫陶瓷填料，生產(chǎn)工藝和方法需要不斷改進(jìn)。(7)制定適于曝氣生物濾池的泡沫陶瓷填料標(biāo)準(zhǔn)。參考文獻(xiàn)：【1】鄭俊，吳浩汀，程寒飛．曝氣生物濾池污水處理新技術(shù)及工程實(shí)例[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，2002，5：1-2，14．17，29，35【2】朱樂輝．污水處理新工藝——曝氣生物濾池[J】'世界環(huán)境．2000，1：34—37【3】fi}華奉，周琪．曝氣生物濾池工藝的現(xiàn)狀與展望[J]西南給排水，2003，25(3)：24—25【4】PujolP，LemmelH，GoudsillesM．Akeypointofnitrificationinanupflowbiofiltrationreactor[J]．WatSciTech，l998，38(3)：43—49【5】WijeyekoonS，MinoT’SatohH．Fixedbedbiologicalaeratedfiltrationforsecondaryeffluentpolishing—effectoffiltrationrateonnitrilyingbiologicalactivitydistribution[J]．WatSciTech，2000，4l(1)：187·195．【6】S69uretF，RacaultYHydrodynamicbehaviorofafull-scalesubmergedbiofilteranditspossibleinfluenceonperformance[J]．WatSeiTech，1998，38(8—9)：249—256．【7】薛玉琴．缺氧一好氧工藝處理高濃度廢水的應(yīng)用[J1．化工給排水設(shè)計(jì)，1998，1：3—8【8】BruceW，YvesC，LeonardA．InnovativenitrificmiontechniqueintroducedtreatmentplantinFrance[J]．WaterEnvironment&Technology，1993，9：54—60【9】SigrunJ．，JukkaA．，Hallvard，Anaerobicthermophilic(55℃)treatmentofTMPwhitewaterinreactorsbasedonbiomassaRachmentanentrapment[J]．Wat．Sci．Tech．1999，40(1l-12)：67—75【10】鄭元景．生物膜法處理污水[Mj．北京，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1983：250【11】SmithAJeta1．High—ratesewagetreatmentusingbiologicalaeratedfilters．【J】J．1wen．1992．6：112【12】YanzhenYu，YanFeng，LipingQiu，etal．Effectofgrain-slagmediaforthetreatmentofwastewaterinabiologicalaeratedflter[J]．BioresourceTechnology，2008，99：4120-4123．【13】Sheng-BingHe，GangXue，Hai-NanKong，TheperformanceofBAFusingnaturalzeoliteasfiltermediaunderconditionsoflowtemperatureandammonshockload[J]．JournalofHazardousMaterials，2007，143：291-295．【14】SHENYing-jie，WUGuang-xia，F(xiàn)ANYao-bo，etal．Performancesofbiologicalaeratedfilteremployinghollowfibermembranesegmentsofsurface-improvedpoly(sulfone)asbiofilmcarriers[J]．JournalofEnvironmentalSciences，2007，19：811-817．【15】T.D.Kent，C.S.B.Fitzpatrick，S.C.Williams．Testingofbiologicalfilter(BAF)Media[J]．MediaWatSciTech，1996，34(3-4)：1008-1113．【16】張優(yōu)茂、邱學(xué)青、棱宏銘、楊東杰、龐煜霞：泡沫陶瓷環(huán)形填料處理微污染原水的研究。(華南理工大學(xué)化工與能源學(xué)院，廣東廣州510640)【17】齊兵強(qiáng)，王占生．曝氣生物濾池在污水處理中的應(yīng)用[J]．給水排水，2000，26(10)：4—8．【18】張忠波，陳呂軍，胡紀(jì)萃．新型曝氣生物濾池一Bio．styr[J]．給水排水，2000，26(6)．【19】王飛際．一種新的污水處理技術(shù)一BIOPUR法[J]．給水排水，2001，27(1)：11—14．【20】鄒偉國(guó)，孫群，王國(guó)華，等．新型BIOSMEDI濾池的開發(fā)研究[J]．中國(guó)給水排水，2001，17(1)：1—4．【2l】Hirai，MKamamoto，MTani，eta1．ComparisonofthebiologicalNH3removalcharacteristicsamongfourinorganicpackingmaterials[J]．J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