一種不一樣的水體凈化“膜術(shù)”EHBR工藝,稻王供微生物膜載體生物簾

來源：dpimyhv.cn   時間：2018-10-30   

技術(shù)交流 | 一種不一樣的水體凈化“膜術(shù)”EHBR工藝采用生物簾載體

上海稻王環(huán)?？萍加邢薰緦＠a(chǎn)品生物簾填料。應用在一種新的水處理工藝EHBR中，下文為摘要。

01基本介紹

強化耦合膜生物反應器（EHBR）是一種有機地融合了氣體分離膜技術(shù)和生物膜水處理技術(shù)的新型污水處理技術(shù)。

氣體分離膜是一種選擇性透氧的中空纖維復合膜，微生物膜附著生長在透氧中空纖維膜表面，污水在透氧膜周圍流動時，水體中的污染物在濃差驅(qū)動和微生物吸附等作用下進入生物膜內(nèi)，經(jīng)過生物代謝和增殖被微生物利用，使水體中的污染物同化為微生物菌體固定在生物膜上或分解成無機代謝產(chǎn)物，從而實現(xiàn)對水體的凈化，是一種人工強化的生態(tài)水處理技術(shù)。該工藝凈化過程特別適應于河道、湖泊等流域治理以及污水處理廠生化處理環(huán)節(jié)，具有常規(guī)水處理技術(shù)無法比及的技術(shù)優(yōu)勢、工程優(yōu)勢、成本優(yōu)勢和運行管理優(yōu)勢。

EHBR即強化耦合生物膜反應器裝置主要由曝氣膜組件（圖1）和微生物膜（生物簾，見下圖）兩部分組成。

EHBR工藝利用中空纖維曝氣膜作為微生物膜附著載體并為生物膜微泡曝氣，污水在附著生物膜的曝氣膜周圍流動時，水體中的污染物在濃差驅(qū)動和微生物吸附等作用下進入生物膜內(nèi)，并經(jīng)過生物代謝和增殖被微生物利用，使水體中的污染物同化為微生物菌體固定在生物膜上或分解成無機代謝產(chǎn)物，從而達到對水體的凈化過程。圖2為EHBR工藝原理圖，可以看出氧氣和污染物分別在生物膜的兩側(cè)向生物膜內(nèi)傳遞并消耗，這使EHBR的生物膜內(nèi)具有特殊的分層結(jié)構(gòu)。

02技術(shù)優(yōu)勢

EHBR主要具有以下技術(shù)優(yōu)勢：

（1）微生物附著生長的優(yōu)勢
EHBR技術(shù)中的主要功能層是附著生長在曝氣膜表面的生物膜，主要由微生物及胞外多聚物組成，包含細菌、真菌、藻類、原生動物和后生動物等。作為附著生長型污水處理技術(shù)，生物膜具有特殊的生物層結(jié)構(gòu)、復雜的生物群落以及較長的食物鏈。
由于曝氣膜的比表面積大，以膜為載體可以在較小的空間內(nèi)為微生物的生長提供充足的附著面積，大大提高了單位空間內(nèi)的微生物濃度，提高單位體積處理能力，增強耐沖擊負荷能力。
由于微生物附著生長，水力停留時間和生物停留時間可實現(xiàn)獨立控制，生物膜上的微生物不會隨水流流失，污泥停留時間（SRT）長，這為生長世代時間較長、增殖速度較慢的微生物，如硝化菌、反硝化菌、聚磷菌以及厭氧氨氧化菌等提供了生長和富集的可能，為EHBR技術(shù)實現(xiàn)除磷脫氮創(chuàng)造了條件。同時，生物膜的分層結(jié)構(gòu)能夠創(chuàng)造好氧過程和厭氧過程的同時出現(xiàn)，為單一反應器內(nèi)實現(xiàn)同時硝化反硝化和生物強化除磷過程提供了可能。
EHBR技術(shù)的SRT較長，高等生物能夠生存繁衍，原生動物和后生動物通常以微生物為食，能夠有效控制生物膜厚度，減少活性污泥的產(chǎn)生，降低污泥產(chǎn)率。同時，生物膜胞外聚合物（EPS）含量較高可以避免絲狀菌的膨脹，污泥沉降性能好，易于固液分離。

（2）EHBR曝氣方式的優(yōu)勢
曝氣供氧時，氧氣透過膜絲直接被生物膜利用，不必經(jīng)過液相邊界層，大大減小了氧氣的傳質(zhì)阻力，有利于供氧速度和氧氣利用率的提高.
氧氣與底物以相反的方向傳遞，通過控制供氧可使生物膜產(chǎn)生明顯的分層，從而達到同時硝化反硝化和去除有機物的效果；
根據(jù)污水處理要求，可通過調(diào)節(jié)曝氣壓力控制氧氣供應量，在滿足反應器的需氧量同時，避免氣體的揮發(fā)和浪費。

（3）氧氣與底物逆向傳遞與生物多樣性的優(yōu)勢
EHBR中氧氣與底物的反向傳遞使生物膜形成了與傳統(tǒng)生物反應器不同的氧氣和有機物濃度分布。由于EHBR特殊的氧氣與底物雙向傳遞機理和生物分層結(jié)構(gòu)，使許多習性迥異、生活環(huán)境差異極大的微生物能夠在EHBR中共存，同時發(fā)揮去除有機物及除磷脫氮作用。歸納起來，這些微生物包括普通異養(yǎng)好氧菌、硝化菌、亞硝化菌、反硝化菌和聚磷菌，特征如表1所示。

當EHBR處理含有機物及氨氮廢水時，緊靠透氣膜的生物膜底層溶解氧濃度最大，為好氧層，以亞硝化菌和硝化菌等自養(yǎng)菌為主。較高分子量的有機物由于擴散作用的限制以及外側(cè)生物膜的降解，到達生物膜深層時濃度大大降低，因此內(nèi)層適宜發(fā)生硝化作用。中間層DO較低，以好氧異養(yǎng)菌和反硝化菌為主，充足的有機碳源和硝化產(chǎn)物滿足了反硝化的需要。最外層為兼性好氧菌和厭氧菌。

生物膜結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：
硝化菌處在生物膜內(nèi)層，該區(qū)域DO濃度較高，有機物濃度最低，硝化速率達到最大。硝化菌受到生物膜的保護，不會隨水流流失，較長的SRT保證充分繁殖和富集。
NO3-和NO2-通過好氧層進入反硝化層，此層臨近水流主體，有機物濃度較高，同時最外層厭氧菌的代謝也會產(chǎn)生低分子有機物，形成較高的C/N比，有利于獲得高反硝化速率，節(jié)省外加碳源的投加。厭氧硝化層處在生物膜最外層，有利于控制生物膜厚度，可顯著減少污泥產(chǎn)量。

03應用特點

EHBR生物膜反應器技術(shù)應用于河道水治理具有以下特點：
1）直接將膜組件放置于河道內(nèi)，無需土建池體施工，可以根據(jù)水質(zhì)條件靈活調(diào)整；
2）曝氣效率高（氧氣利用率50%以上），單位體積曝氣膜面積大，能耗低；
3）同時具有厭氧和好氧作用，同時去除COD和氮；單一反應器內(nèi)實現(xiàn)硝化和反硝化，效率高，占地少；
4）微生物高度富集在膜表面，活性微生物不易流失，污泥產(chǎn)量少；
5）膜壽命較長，無污染問題、無需反沖等操作；
6）去除效率高，系統(tǒng)抗水質(zhì)沖擊負荷強；
7）綜合工程投資較少，動力能耗低，操作成本低；
8）操作簡單，自動化過程控制；
9）安裝簡單，無需抽水，施工影響較小。

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