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溫州陶粒在曝氣生物濾池中的應用
2020-11-25
來(lái)源:燦安建材
點(diǎn)擊數:  3718        作者:未知
  • 自20世紀80年代以來(lái)，曝氣生物濾池（BAF）受到人們的廣泛關(guān)注，現已成為國內外研究的熱點(diǎn)。它作為一種新型高效的生物膜污水處理技術(shù)，在污水有機物去除、脫氮除磷及工業(yè)廢水處理等方面都有很好的應用。
    一、曝氣生物濾池（BAF）
    1、曝氣生物濾池（BAF）——基本原理
    BAF基本原理在于以顆粒填料為介質(zhì)，通過(guò)附著(zhù)在填料上生物膜及胞外聚合物吸附截留作用、微生物氧化分解作用及沿水流方向形成的食物鏈分級捕食作用，實(shí)現去除水中污染物的目的，同時(shí)利用反應器內好氧、缺氧區域的存在，實(shí)現脫氮除磷的功能。
    2、曝氣生物濾池（BAF）——特點(diǎn)
    BAF特點(diǎn)：該技術(shù)具有出水水質(zhì)好、水力停留時(shí)間短、占地面積小、投資及運行費用低、抗沖擊負荷能力強和管理方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種環(huán)保、經(jīng)濟、高效、節能的污水處理新技術(shù)，能實(shí)現水資源可再生及持續利用，非常適合于我國污水處理方面所面臨的水資源短缺、資金不足、技術(shù)相對落后的現狀，應對其加大研究和開(kāi)發(fā)力度。同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。
    3、曝氣生物濾池（BAF）——填料
    在曝氣生物濾池中，填料是核心組成部分，其對曝氣生物濾池處理效果和運行控制極為重要。首先，填料作為微生物的載體，影響著(zhù)生物膜的生長(cháng)、繁殖、脫落、形態(tài)及空間結構，為微生物提供棲息和繁殖的穩定環(huán)境，并能保持較多的微生物量；其次，填料是反應器中生物膜與廢水接觸的場(chǎng)所，且能對水流有強制性的紊動(dòng)作用，使廢水能夠再分布；另外，填料作為去除懸浮物的介質(zhì)，其過(guò)濾性能又影響著(zhù)曝氣生物濾池對懸浮物的去除效果。
    二、生物濾料的種類(lèi)及特點(diǎn)
    1、生物濾料的種類(lèi)
    曝氣生物濾池所用填料，根據其采用原料的不同，可分為無(wú)機填料、有機高分子填料。
    常用的無(wú)機填料有：溫州陶粒、焦炭、石英砂、活性炭、膨脹硅鋁酸鹽等)；
    有機高分子填料有：聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯PE 、各類(lèi)樹(shù)脂，塑料(包括各類(lèi)泡沫材料），纖維
    2. 生物填料的特點(diǎn)
    ①粒狀填料：這是最早出現沿用至今的填料，材質(zhì)為無(wú)機的陶?；蚴⑸?。這類(lèi)填料的主要特點(diǎn)是表面粗糙，易于附著(zhù)生物，截留懸浮污染物的能力強，缺點(diǎn)是阻力大，容易堵塞。
    ②不規則粒狀填料：早期有拉西環(huán)(RaschingRing) 鮑爾環(huán)(PallRing)，目前常用的有哈凱登球(Hacketten)和多面空心球等，可用陶瓷石墨、塑料或金屬制成，特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但流體分布不均；
    ③玻璃鋼或塑料填料：表面光滑，生物膜附著(zhù)力差，易老化，在實(shí)際使用中往往容易產(chǎn)生堵塞。軟性填料中的水流流態(tài)不理想，易產(chǎn)生結球現象，使其表面積大為減小，進(jìn)而在結球的內部產(chǎn)生厭氧作用，影響處理效果；
    ④活性炭粒：比表面積大，孔隙多，但價(jià)格昂貴，且由于表面孔隙尺寸太小，大多數微孔微生物不能利用；
    ⑤塑料纖維類(lèi)填料：質(zhì)輕，堅硬，但表面光滑，空隙率小，不易掛膜；纖維類(lèi)填料一般都存在易結塊及裝填困難等不足；
    ⑥蜂窩狀或波紋板狀填料：材質(zhì)通常為玻璃鋼或塑料(聚乙烯 聚苯乙烯和聚丙烯等)，其主要的優(yōu)點(diǎn)是空隙率高，結構簡(jiǎn)單，質(zhì)輕但強度高，防腐性能好，衰老生物易于脫落等主要的缺點(diǎn)是生物在填料表面的生長(cháng)與脫落平衡不易控制，填料內難以得到均一的流速球形輕質(zhì)陶粒；
    ⑦球形輕質(zhì)陶粒：是采用粘土為原材料，加入適當的化工原料作為膨脹劑，經(jīng)高溫燒制而成。它具有其它傳統填料所不具有的諸多優(yōu)點(diǎn)：強度大孔隙率大 比表面積大、化學(xué)穩定性好、密度適宜、生物附著(zhù)性強。
    三、填料對曝氣生物濾池效能的影響
    1、填料粒徑的影響
    填料粒徑對曝氣生物濾池的處理效能和運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，運行周期相對較短，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行周期，根據濾池進(jìn)水水質(zhì)和處理要求進(jìn)行優(yōu)化選擇。
    2、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度的大小，密度越大，反沖洗強度越大，則需要的能量消耗越大；因此在選擇生物濾池填料時(shí)，需測定各種填料的密度。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢(xún)具備類(lèi)似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。
    3、填料層高度
    濾層高度與出水水質(zhì)有關(guān)，在一定范圍內，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)增加的污水提升揚程和反沖洗強度，將導致能耗升高。
    四、新型填料——生物溫州陶粒
    1、生物陶粒的種類(lèi)
    ① 球形輕質(zhì)陶粒：采用粘土(主要成分為偏鋁硅酸鹽)為主要原料，加入適當化工原料作為膨脹劑，經(jīng)高溫燒制而成。此陶粒易于微生物生長(cháng)，掛膜快，與廢水中營(yíng)養物質(zhì)接觸后，傳遞速率高，吸附氧化速度快，處理效率高。
    ② 粉煤灰陶粒：粉煤灰陶粒一般呈球形，表面粗糙堅硬，內有許多微孔，呈蜂窩狀。粉煤灰陶粒及制品的優(yōu)勢主要在于性能優(yōu)良、經(jīng)濟效益好、施工適應性強和應用范圍廣等四個(gè)方面。
    ③ 納米改性陶粒：納米粉末顆粒分散相具有大的比表面積和強的界面效應，附著(zhù)于陶粒填料表面和內部孔隙表面，為反應器的掛膜和啟動(dòng)提供高的粗糙度，從而提高細菌的增殖速度和生物膜的形成速度。
    ④ 韓國EPP填料：該填料是通過(guò)把聚丙烯樹(shù)脂粉和粉末活性炭按照一定的比例混合之后形成含活性炭的母料，再將該母料經(jīng)過(guò)擠壓膨脹制造出膨脹聚丙烯填料。由于填料中含有粉末活性炭，因此具有較強的有機物吸附能力以及適合微生物生長(cháng)的多孔性。
    ⑤ 污水廠(chǎng)污泥及河道底泥類(lèi)填料：以污水廠(chǎng)污泥或河道底泥為主要原料，以粘土、水玻璃為添加劑，制備的新型污泥填料。其對氨氮、COD、濁度等去除效果均優(yōu)于普通陶粒，符合生物膜載體的要求，并開(kāi)創(chuàng )了污泥資源化的又一途徑。
    2、適用于生物濾池填料的性能指標
    一般應用于BAFs的陶粒，選擇的依據是：
    1、粒徑5mm以上（粒徑越小，越產(chǎn)生堵塞）；
    2、堆積密度一般在500~800kg/m3之間（不可漂浮在水面上，并且取決于BAFs的上流速度）；
    3、吸水率越高越好；
    4、有一定的抗壓強度（2.5Mpa以上即可）；
    5、球度系數在0.95以上；
    6、顏色不是確定陶粒質(zhì)量好壞的標準；
    7、比表面積最好是8.0㎡/g(越大越好)；
    8、掉渣率小于0.5%；
    9、鹽酸可溶率小于1%。
    五、生物污泥陶粒
    我國研發(fā)出了“污泥生物陶?！鄙a(chǎn)技術(shù)，成功地制備出了新型曝氣生物濾池填料——污泥生物陶粒。在研究中發(fā)現，污泥生物陶粒同商業(yè)陶粒相比具有空隙率高、比表面積高、對廢水的處理效率高的特點(diǎn)。另外，由于在污泥中含有多種微量元素，對微生物的生長(cháng)具有很好的促進(jìn)作用，因此易于掛膜，對工業(yè)廢水和生活污水等具有更高的脫氮除磷和COD的去除效率。

    污泥生物陶粒內部孔隙異常發(fā)達，同時(shí)存在骨架之間的300~600μm的大孔和骨架內部的30 ~50μm的小孔。骨架之間的大孔可以為厭氧或者兼氧微生物的生長(cháng)提供環(huán)境，并且提高陶粒的比表面積，骨架內部的小孔與外部大空基本上沒(méi)有連通，主要起到降低陶粒自重的作用。此種污泥生物溫州陶粒在微觀(guān)結構上進(jìn)一步證明了符合BAF的填料的要求。

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