07生物制药工程-陈萍-2号

泡沫陶瓷填料在曝气生物滤池的应用07生物制药工程陈萍背景介绍全球尤其是我国都将面临着水资源短缺的危机，而水资源的污染却日益加剧。因此，通过对废水的处理，既可以缓解我国水资源紧缺的压力，同时对于减少环境污染，保护自然环境方面都具有十分重要的意义。生物膜法水处理技术作为一种有效的处理水污染的一种新型技术受到了广泛关注曝气生物滤池是一种发展较快的新型生物处理技术，具有占地面积小、出水水质高、投资省、运行灵活方便、易于管理、抗冲击能力强等特点，可用于受污染水源水预处理、污水的二级和三级处理等。曝气生物滤池技术将污水生物处理与深层过滤集于一身，充分体现了现代水处理工艺的特点。主要内容介绍曝气生物滤池机理与其填料核心要求泡沫陶瓷填料对曝气生物滤池效能的影响泡沫陶瓷填料应用于曝气生物滤池存在的不足

展望与结论一、曝气生物滤池机理与填料核心要求1曝气生物滤池生物膜净化机理2曝气生物滤池的优点3曝气生物滤池的核心——填料4泡沫陶瓷填料1曝气生物滤池生物膜净化机理

工艺原理为：在滤池中装填一定量的粒状填料，填料表面生长着生物膜，在滤池内部进行曝气，污水流经填料层时，利用填料上高浓度生物膜量的强氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，因污水流经时填料层呈压实状态，利用粒状填料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，并保证脱落的生物膜不会被水带走，此为截留作用；运行一定时间后，囚水头损失的增加，需要对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程。2曝气生物滤池的优点(1)占地面积小，基建投资省(2)高质量的处理出水(3)工艺流程短，氧的传输效率高(4)抗冲击负荷能力强，没有污泥膨胀问题3曝气生物滤池的核心——填料生物滤料是曝气生物滤池的核心组成部分，直接影响着工艺的处理效果和运行控制，故选择合适的滤料对曝气生物滤池工艺的推广和应用意义非常大。填料的主要作用表现在如下几个方面：填料的主要作用(1)提供微生物生长的场所(2)提高布水、布气效率以及溶解氧的利用率(3)提高了反应器内的污泥浓度，使微生物保持较高的活性(4)截留水中的悬浮物，减少了污泥产量，可省去污泥回流设备4泡沫陶瓷填料泡沫陶瓷复杂的三维网状结构和由表到里相贯通的微孔结构使其具有比表面积大，孔隙率高、表面粗糙等特性。这些特性都有利于微生物的附着与生长。根据泡沫陶瓷填料的上述特性，将泡沫陶瓷填料应用于废水生物处理中，这对于进一步拓宽泡沫陶瓷填料的应用范围，为废水生物处理提供性能优良的新型材料都具有十分重要的意义。二、泡沫陶瓷填料对曝气生物滤池效能的影响1、泡沫陶瓷填料类型的影响2、泡沫陶瓷填料粒径的影响3、泡沫陶瓷填料的密度4、泡沫陶瓷填料层高度1、泡沫陶瓷填料类型的影响根据具体的实验条件以及实验设备，针对具体选择的填料，如环形、柱形、弧形泡沫陶瓷填料，选择与填料对应的曝气生物滤池形式，以及曝气生物滤池的运行和反冲洗方式。2、泡沫陶瓷填料粒径的影响填料粒径也是影响滤池运行周期的重要参数。OTV公司研究了填料粒径与固体容重的关系，表明粒径越大，滤层的含污能力就越大，且大颗粒易与水分离，可加快反冲洗过程，并减少填料损失。填料粒径对曝气生物滤池的处理效能和运行周期都有重要影响，填料粒径越小时处理效果越好，但填料粒径较小时，滤池容易堵塞，运行周期相对较短，需频繁反冲洗，且不易发挥填料深层的作用。因此曝气生物滤池选用填料需要同时考虑滤池的处理效能和运行周期，根据滤池进水水质和处理要求进行优化选择。3、泡沫陶瓷填料的密度生物滤池填料的密度大小关系到生物滤池反冲洗强度的大小，密度越大，反冲洗强度越大，则需要的能量消耗越大；而填料的密度越小，用于反冲洗所消耗的能量也随之减小。因此在选择生物滤池填料时，需测定各种泡沫陶瓷填料的密度，并根据实际情况选择最佳密度的填料。4、泡沫陶瓷填料层高度滤层高度与出水水质有关，在一定范围内，增加滤层高度可提高滤池的处理效果保证出水水质，但同时增加的污水提升扬程和反冲洗强度，将导致能耗升高。因此必须选择合适的泡沫陶瓷填料的高度，以达到最佳的效果。三、泡沫陶瓷填料应用于曝气生物滤池存在的不足由于生物膜极易附着在填料层表面，且一旦附着就难以被水冲走，随着运行时间的延长，填料层容易被生物膜堵塞，从而使填料层的部分区域出现厌氧状态，进一步影响处理效果；泡沫陶瓷填料的密度较大，给反冲洗造成很大的困难；泡沫陶瓷填料的尺寸较大，因此在填料颗粒之间形成较大的空隙，废水体系中的污染物质容易从填料空隙之间随水流走，而不能与填料表面的生物膜充分接触，另外由空压机鼓气产生的气泡也易于从填料空隙之间流走，影响对体系中溶解氧的利用效率；曝气生物滤池的直径较小，而填料的颗粒较大，滤池壁面与填料之问易于产生边壁效应。结论与展望填料是曝气生物滤池的关键，为提高曝气生物滤池的效能须对填料进行选择，对填料粒径和高度进行优化；研究开发新型填料和与之相适应的滤池。根据泡沫陶瓷填料在研究巾存在的不足，应在以下几个方面进一步研究：(1)减小泡沫陶瓷填料的密度，使其密度与水的密度接近，略大于1．Og／cm3，提高反冲洗效率，使多余的生物膜易于随水流走，避免填料层被生物膜堵塞；(2)减小泡沫陶瓷填料的尺寸大小，使其直径与高度均不超过lOmm，以减少填料颗粒之间造成的空隙，提高对污染物质的去除效率与溶解氧的利用效率：(3)适当加大曝气生物滤池的直径，减小边壁效应；(4)提高泡沫陶瓷填料的机械强度，保证填料在运行时的完整性，避免填料碎屑堵塞填料。(5)研究泡沫陶瓷填料对污染物去除的影响及污染物去除机制。(6)寻求改善泡沫陶瓷填料性能的工艺和方法。填料加工过程中的工艺非常重要，为了获得优质泡沫陶瓷填料，生产工艺和方法需要不断改进。(7)制定适于曝气生物滤池的泡沫陶瓷填料标准。参考文献：【1】郑俊，吴浩汀，程寒飞．曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例[M]．化学工业出版社，2002，5：1-2，14．17，29，35【2】朱乐辉．污水处理新工艺——曝气生物滤池[J】'世界环境．2000，1：34—37【3】fi}华奉，周琪．曝气生物滤池工艺的现状与展望[J]西南给排水，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．缺氧一好氧工艺处理高浓度废水的应用[J1．化工给排水设计，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】郑元景．生物膜法处理污水[Mj．北京，中国建筑工业出版社，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，FANYao-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】张优茂、邱学青、棱宏铭、杨东杰、庞煜霞：泡沫陶瓷环形填料处理微污染原水的研究。(华南理工大学化工与能源学院，广东广州510640)【17】齐兵强，王占生．曝气生物滤池在污水处理中的应用[J]．给水排水，2000，26(10)：4—8．【18】张忠波，陈吕军，胡纪萃．新型曝气生物滤池一Bio．styr[J]．给水排水，2000，26(6)．【19】王飞际．一种新的污水处理技术一BIOPUR法[J]．给水排水，2001，27(1)：11—14．【20】邹伟国，孙群，王国华，等．新型BIOSMEDI滤池的开发研究[J]．中国给水排水，2001，17(1)：1—4．【2l】Hirai，MKamamoto，MTani，eta1．ComparisonofthebiologicalNH3removalcharacteristicsamongfourinorganicpackingmaterials[J]．Journalofbioscienceandbioengineering，2001，91(4)：428-430．【22】AllantMann，eta1．Performanceoffloatingandsunkenmediabiologicalaeratedfiltersunderunsteadystateconditions[J]．WatRes，1999，33(4)：1108—1113．【23】TDKent，SCWillims，CSBFitzpatrick．Ammoniacalnitrogenremovalinbiologicalaeratedfilters：theeffectofmediasize[J]．J．CIWEM，2000，14：409—414．【24】FranciscoOsorio，EmesstoHontor