制革废水综合二级处理

• 生物膜法的基本原理?
  生物膜法是使微生物群体附着在固体填料的表面，形成一层生物膜，并让它与废水接触，使碱式氯化铝废水净化的方法。根据废水与生物膜接触的形式不同，将生物膜反应器分为生物滤池、生物转盘和其他生物接触氧化设备等。虽然设备构造有所差异，但作用原理基本相同。
• 生物膜的形成及特点?
  生活在废水中的有机物有两种形式。一是游离于废水中存在；另一种是粘附在悬浮固体上存在。当废水流经滤料表面时，附着于悬浮固体的微生物随着悬浮物的沉积和阻留，也被截留在滤料表面，滤料表面的这些微生物和悬浮物就是生物膜的原始构成物。这层生物膜具有生物化学活性，当废水流经生物膜时，其中呈悬浮态、胶体态和溶解态的污染物又被进一步地吸附和聚合氯化铝分解。图2-26所示为生物膜的净化作用原理。
  
  从图2-26可以看到，在滤料表面附着着生物膜，膜内层是厌氧层，外层是好氧层，膜的外面是流动的废水层。当废水流经生物膜时，有机物经附着水层向膜内扩散，膜内微生物在氧的参与下进行对有机物的分解和机体新陈代谢，代谢产物沿底物扩散相反的方向，从生物膜传递返回水相和空气中。
  在废水处理的运行过程中，生物膜不断地增长繁殖而变厚，一般认为生物膜的厚度以2mm-3mm为宜。随着废水生化处理的继续，生物膜将不断变厚，废水底物和氧的传递阻力也就逐渐加大，膜表层有充足的营养和氧供给，而膜的深层将会因营养和氧供给不足而变得老化，生物菌在载体上的附着力降低，并由于水流的冲刷而脱落。载体表面又可以进行新的一次微生物菌体的吸附、生长、增厚直至脱落的微生物的代谢。
  生物膜法聚合氯化铝净化水的作用必须是使空气中的氧气通过气相、液相的扩散作用以及生物膜的生化作用才能实现。为了实现生物膜对废水的连续不断的净化作用，去除废水中的有机污染负荷，废水中的有机物和空气中的氧就必须源源不断地向生物膜方向移动，这样就形成了气-液相之间的连续不断的物质扩散传质过程。生物膜净化水的速率取决于空气中的氧向液相和生物膜的扩散速率、有机物在废水中的扩散速率和生物膜生化作用的速率。
  空气中的氧向液相和生物膜扩散，首先是氧通过气液两相界面进入废水中，再由废水向固体膜扩散。氧微溶于水，气相阻力大，溶解氧的速率与气相阻力有直接关系，温度低、压力大，有利于氧的溶解。
  废水中的污染物向生物膜中的扩散是通过两种途径实现：①溶解的污染物和胶体状的污染物通过分子扩散和对流扩散接近生物膜；②悬浮的污染物通过重力沉积而附着于生物膜上。污染物扩散速率取决于废水中有机污染物的浓度梯度。
  由于生物膜同时存在有好氧层和厌氧层，因此，好氧微生物在好氧层氧化分解和转化有机污染物，产生水、Co2和无机盐；厌氧微生物在厌氧层分解转化有机污染物，产生H2S，有机酸和其他有机物。
  由此可见，生物膜法处理废水的过程是当废水进入滤池后，在滤料表面流动时，有机物会从废水中转移到滤料表面的附着水中，并被生物膜所吸附；空气中的氧将通过废水进入生物膜，生物膜上的微生物在氧的参与下对废水中的有机污染物进行分解，在自身机体内进行新陈代谢，最后达到净化废水的目的。这个过程是一个十分复杂的生化处理过程，它包括废水的湍流流动，氧的扩散，有机物的扩散、吸附、分解和微生物自身的新陈代谢作用等。
• 生物转盘的工作原理和工艺流程
  生物转盘是一种半淹没式的生物处理设备，用于处理废水中有机物的生物膜附着在连续转动的圆盘上，见图2-27。
  
  生物转盘由半浸没在废水槽中的一组圆盘组成，圆盘由轻质的防腐材料(如聚氯乙烯、聚乙烯、玻璃钢等)制成，并等距离安装在转轴上。转轴将带动圆盘缓慢地旋转，使盘面不断地交替通过废水和空气。浸没于废水中的转盘，有机物污染物和其他营养物将被吸附并附着于转盘上；暴露于空气中的转盘，氧气就溶于盘面水中，一方面供给微生物使其生长繁殖形成生物膜，另一方面通过不断的生物吸附和氧化分解，去除废水中的有机污染物。此外，废水槽中脱落的悬浮生物膜也对污水进行进一步的净化。转盘上的生物膜也要经历生长、增厚、老化、脱落等过程。生物膜的脱落主要是由于废水对生物盘的剪切作用造成的。当生物转盘上生物膜过厚时，可以加大转盘的转速，使生物膜提早脱落。
• 生物转盘构造如何
  生物转盘主要由以下三部分组成：
  (1)转盘(或盘片)。盘片是生物转盘的主体，也是生物膜的载体，其作用是吸附水中有机物、传递氧和使废水槽充氧。盘片一般由轻质材料制成，有圆形、正多边形结构。盘片直径一般为1m-4m，厚度为1mm-5mm(泡沫塑料厚度可达10mm-20mm)，一组生物转盘盘片有可能多达100片-200片，盘片间距离为15mm-25mm，若废水浓度高时，取上限，以免生物膜被堵塞。生物转盘的转速一般控制在0.8r/min-3.Or/min，边缘线速度以lOm/min-20m/min为宜。
  (2)废水槽。废水槽可以用钢板制成，也可以用砖或钢筋混凝土建成，断面为半圆形，槽壁与盘片间的距离一般为20mm-50mm，槽内水面应在转轴以下15mm。
  (3)转轴。通常为钢制转轴，并经防腐处理，轴长一般不宜超过8m，转轴速度应使轴上转盘转速为0.8r/min-3.0r/min。
  常见的生物转盘多采用多级转盘串联，以延长废水在废水槽和转盘上的处理时间，提高处理效果。多级处理时，废水从槽的一侧流入，平行于盘面流动，从槽的另一侧流出并进入后一级处理，见图2-28。
  
  
• 生物转盘方法处理废水的优缺点
  (1)优点:
  ①盘面生物膜工作稳定可靠，一般不会发生堵塞和污泥膨胀等问题。
  ②吸氧条件好。
  ③耐冲击负荷，能处理高浓度的有机废水。
  ④生物膜比活性污泥易于聚合氯化铝沉淀，易脱水，易处置。
  ⑤动力运行费用较活性污泥低。
  (2)缺点:
  ①占地面积大。
  ②转盘受寒冷地区温度影响，需安置于室内。
  ③由于有H2S等有刺激性气体的产生，气味难闻。
• 生物滤池的构成?
  生物滤池主要由滤料、池壁、布水器、排水装置及通风装置构成。
  (1)滤料。滤料作为生物膜的载体，是生物滤池的重要部分。通常情况下，滤料的粒径在25mm-100mm，滤料层的厚度在0.9m-2.5m。生物滤料多采用塑料滤料，主要由聚氯乙烯、聚乙烯等加工而成。滤料的形状有球形、环形、波纹形、多孔筛状和蜂窝状等。这些滤料的特点是表面积大(高达100m2/m3-400m2/m3)，孔隙率可以达到90%以上。
  (2)池壁。生物滤池池壁主要起阻挡滤料的作用。一般池壁顶应距滤料高处0.4m-0.5m。
  (3)布水器。布水器设置在滤池顶部，用于均匀喷洒废水。
  (4)排水和通风设备。生物滤池的排水和通风设备用于排放处理后的废水、支撑滤料和保证通风。
• 生物滤池的基本流程与构造?
  (1)工艺流程。生物滤池的基本流程与活性污泥法相似，生物滤池由初沉池、生物滤池和聚合氯化铝二沉池组成。生物滤池中的微生物附着在固体填料上，不需要回流接种，因此生物滤池法无需二沉池污泥回流，但为了稀释原污水和冲刷滤料层，需将处理后的出水回流，工艺流程如图2-29所示。
  (2)生物滤池的构造。塔式生物滤池的构造如图2-30所示。它由塔身、滤料、布水器等构成。
  
  被处理的废水由泵送入塔顶的布水器，将废水均匀地洒落在滤料(填料)表面，滤料表面的生物膜吸附有机污染物，空气从通气孔进入塔底，徐徐上升供给氧气，使有机物被氧化分解，废水得以净化。生物滤池法的气液两相是逆流操作的。
  滤塔的形状一般为圆形，直径为1m-4m，高度为8m-24m。
  滤塔直径与高度之比为D:H=1:6-1:8。由于塔身高，故所使用的填料应采用坚固、耐压、耐腐蚀、质轻、表面积大、阻力小的滤料。
  在塔式生物滤池中布水器设备十分重要，只有在滤料表面均匀地布水，才能充分发挥每一部分滤料的作用，提高滤池的工作效率。布水器设备按其运动形式可以分为固定式和旋转式两种。
  固定式布水设备由配水管及喷水头组成。其优点是设备简单、安装方便，适用于各种形状的滤池，不受滤池面积的限制。缺点是布水不均匀，水流不能连续地在滤床中流动，以成必要的冲刷作用，阻力较大。
  旋转式布水器如图2-31所示。
  
  旋转式布水器在滤池中央设固定的进水竖管1，其四周有数根能绕竖管旋转的布水横管4，横管上开有布水小孔5，当布水横管旋转时，废水即可通过小孔向滤料表面布水。布水小孔5的直径一般为10mm-15mm，间距应随着与池中心距离的增大而减小，使布水量逐渐加大，具体尺寸应通过计算确定。布水横管距滤料表面的高度为0.15m-0.25m，喷水旋转所需的水头为0.25m-1.0m。
  旋转布水器的优点是布水比较均匀，淋水周期短，水力冲刷作用强，通风好。缺点是只适用于圆形滤池，喷水小孔易堵塞，气温低时需采取保暖措施。
  塔式生物滤池的主要优点是水力负荷较高，对水质、水量突变的适应性强，占地面积小，设备简单，易加工，操作维修方便；缺点是污水在塔内停留时间短，污水净化程度低，因此多作为废水的预处理或前期处理手段。
• 什么是生物接触氧化法？
  生物接触氧化法目前在制革废水处理中也比较多地得到应用，它是生物滤池法(生物膜法)和活性污泥法的结合产物。与活性污泥法不同的是生物接触氧化法在氧化池中，微生物是附着在固体填料表面上的，不需要回流污泥；而与生物滤池法不同的是在氧化池内的填料及附着在其表面上的微生物都是淹没在污水中的。
• 生物接触氧化法工艺流程；
  生物接触氧化法用于工业废水处理，一般采用二段法流程，如图2-32所示。
  
  二段法流程对于水量、水质的冲击负荷具有很强的耐受能力。由于制革废水排放的瞬间性和负荷变化较大，因此采用二段法，在第一段氧化池中的微生物遭受毒害时，导致处理能力降低，而对第二段氧化池影响较小，这时出水水质仍相对稳定。
  二段接触氧化法主要设备由池体、填料、布水设备和曝气设备等组成。氧化池一般呈矩形，第一氧化池头部多为淹没孔进水，水流自下而上通过填料，与空气同向。填料高度一般在2m-3m。填料顶部距水面设稳定层，高度一般为40cm-50cm，填料下部留有60cm的安装高度。设置在填料下面的布气设备通常采用多孔管曝气，孔眼直径为4mm-5mm，孔口向下呈45°交错排列。布气管的安装要考虑在运行中检修和调整方便。
• 二段法氧化法的技术特点
  采用此工艺技术处理废水，主要有以下一些技术特点：
  (1)处理时间短。
  (2)空气用量小。总水气比为1:3，其中第一氧化池为1:2，第二氧化池为1:1，耗电量低，运行费用低。
  (3)体积负荷高。
  (4)抗冲击负荷能力强。
  (5)污泥产量少。
  (6)操作管理简便。
  (7)接触沉淀池效率高。