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高效率曝气系統与绳状滤材于生物膜式反应器的应用
主讲 上海川源機械工程有限公司顧問 蔡高荣 绿色● 安全● 永续经营 GREEN● SAFE● DEVELOPMENT
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前言 在石化业及生物科技发达的今日，所排放之废水性质复杂，浓度极高。一般的完全悬浮生物处理系统，恐难以达到经济的处理规模。
利用各种手段提高曝气槽生物质量的处理程序，则蓬勃发展。但在生物固定膜法（FFR)，在生物质量大時，容易造成濾材堵塞。但唯加大与有机物的接触面积，才是提升处理效率的方式。
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前言
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前言
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前言 废水处理的形态 附着生长 厌氧 悬浮生长 废水生物处理 附着生长 好氧 悬浮生长
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前言 废水生物处理基本程序
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前言 高生物质量的处理程序 种类 生物膜法 完全悬浮 处理程序 滴滤池 RBC 接触曝气 MBR 生物质量 曝气 ○ ㄨ/○ ㄨ
1~5 g/m2 4000~6000 mg/L 8000~40000 mg/L 曝气 ㄨ/○ ㄨ ○ ※采用绳状滤材质量可达15000mg/L
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内容 膜式反应器的原理 高效率生物滤材的特性 绳状生物滤材的特点 高效率曝气器介绍 工程实绩 Q & A 8
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膜式反应器的原理 利用生物附着材料，提供之表面积使微生物（活性污泥）附着生长于上形成一生物膜。藉生物膜之吸附作用形成局部高密度生物处理系统，再进行污染物之分解。 生物膜内又有氧化、无氧化、厌氧的反应机制
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生物膜的代谢机制
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膜式反应器的原理
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膜式反应器的原理 其有机物的去除机制乃取决于其经扩散而至液膜附着，之后再扩散进入细胞质量中。 传输的过程决定因子为”质传”及”扩散阻抑”。
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膜式反应器的原理 固定化生物质量乃藉由微生物细胞生长分裂的过程，产生并释放胞外之聚合醣胶体（Polysaccharide gels）。
此胶体媒介之捕捉及吸附污染物之能力，为分解代谢之必要条件。
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膜式反应器的原理 代谢的过程 -水体中基质与代谢反应物扩散至生物膜表面 -生物膜的基质扩散 -生物膜内生物反应形成基质代谢
-代谢产生由生物膜排出 Williamson & Mc carty(1976)
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膜式反应器的原理 生物膜之生长周期 吸附期 period of adsorption 成长期 period of growth
分裂繁殖 clastic reproducing 自呼吸期分裂繁殖 stationary phase 脱落 peel 生物膜之生长周期
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生物膜生长及剥落过程
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膜式反应器的原理 当废水中有机碳的浓度高于84mg/L时，溶氧的扩散将成为限制因子。 Andrew 1968
※固定膜法的净化效果與生物膜之构造及厚度、有机质、溶氧的膜内扩散有关。
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内容 膜式反应器的原理 高效率生物滤材的特性 绳状生物滤材的特点 高效率曝气器介绍 工程实绩 Q & A 18
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高效率生物滤材的特点 质量轻 比重与水接近 高孔隙率 高比表面积 具一定的机械强度
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生物膜的代谢模式
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膜式反应器的优点 微生物量多，生物丰富。相当于MLVSS 5000~6000 mg/L。 食物链长，末段常见后生生物，故廢棄之污泥量少。
较能承受基质负荷变化 具有好氧、兼气及厌氧的处理效果 对水温的容受力大 操作简单
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于难分解及高浓度废水采用膜式反应器的优点
生物处理技术在常温、常壓下处理设备费较低 生物处理系统能自我维持，操作管理费低 有害化学物质为BETX、phenol可完成矿化成二氧化碳跟水。 微生物具多用途具易取得及大量培养 更符合EPA之之自然降解无二次公害
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影响膜式反应器处理效果的因素 接触滤材：微生物附着的速率与接触滤材表面积大小、电性及亲水性。 曝气方式：全面曝气、中央曝气及单侧曝气
反应器的数量：以多段为佳 有机负荷 温度：在13℃以上即有良好的效果 溶氧：≧2mg/L pH值
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高效率生物滤材的特点
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内容 膜式反应器的原理 高效率生物滤材的特性 绳状生物滤材的特点 高效率曝气器介绍 工程实绩 Q & A 25
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柏而可德绳状滤材的特点 (1)通过生物绳的内芯与外侧纤维构成环状纤维束。
(2)生物绳的材料是一种或多种材料构成,通过材质的变化来调整比表面积。主要使用的化学纤维材料有：最具亲水性的化学合成纤维―聚丙烯纤维,即使附着大量微生物也能够保持稳定结构的维尼纶和尼龙,以及弹性恢复效果最好的聚偏二氯乙烯等材料。 (3) 生物绳有从20mm 到45mm 的各种外径,通用标准尺寸为45mm, 从以往实验数据可以看出45mm 直径生物绳的微生物附着效果最好。随着生物绳的直径增加,附着的微生物量也增加,但是,单位横截面积所附着的微生物有减少的趋势。 (4) 生物绳的强度张力标准为74kg, 完全可以应付反应槽内的水流冲击以及附着的污泥重量,不会轻易断裂。 (5) 通过使用经过特殊加工的化学纤维使其使用效果发挥到最大。
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柏而可德绳状滤材的特点 (6) 运用各种制造方法和多种化学纤维制造出品种齐全的生物接触材料,
以此来对应处理不同浓度和水质的废水,已广泛应用于河流生态修复 、化工、纺织、电子、食品等行业废水的处理。 (7) 能够稳定保持增殖速度缓慢的微生物如硝化菌和反硝化菌。同时,附 着微生物的剥离是持续而非集中脱落,不会出现因生物膜脱落而影响 出水水质的现象。 (8) 利用附着在生物绳上的高效率食物链来减少剩余污泥的发生量。 (9) 处理水质稳定良好。 (10) 维护管理简单。 (11) 完全可以对应负荷变动大的废水处理。 (12) 可以长期稳定使用 (一般在十年以上),高效的处理效果使其达到最 佳的性价比。
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于绳状滤材所配用之曝气系統 绳状滤材具高的生物质量，对于氧的需求也大，故高效率的曝气系統的搭配是需要的。 常見的曝气系統的建置：
1.全面曝气 2.单側曝气 3.中央曝气
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中央曝氣 全面曝氣 單側曝氣
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高效率曝氣器的特點 具高溶氧效率 高的攪拌能力（單位通氣量大） 膜片具有抗生物膜之功能（防止生物膜附著堵塞）
FFR的特點活性污泥會分泌膠體，易使生物膜附著於膜片造成堵塞 本公司所代理之SSI微孔曝氣器，可達到降低生物膜附著的情形
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川源公司曝气产品介绍 SAR系列 AR系列 JA系列 -JA -JAX（高效率细气泡） JAS系列（柱塞流曝气槽专用） SSI微孔曝气器
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SAR系列介绍 属表面曝气系统。 原理：将水打入空气中，利用薄液膜造成氧之传输。 用途：养殖业曝气 调匀池搅拌 污泥槽之搅拌 氧化槽之曝气
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AR系列介绍 属水中曝气系统。 原理利用特殊設計之葉輪同時達成吸水及吸氣，在泵室中形成氣液混合體，向曝氣水體曝氣。 用途： 调匀池曝气搅拌
曝气槽之曝气
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JA系列曝气系统 本公司之JA系列有： -JA系列 -JAX系列 -JAS系列
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JA系列曝气机 利用文氏管原理，将高速之流体通过狭小管时产生负压区。将空气吸入混气室中混合，经由喷流管喷出。 用途：污水厂之调匀槽曝气搅拌。
生物池之曝气。 深槽节能曝气应用。 不要求槽体之几何形状。
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JAX系列曝气机 原理同JA系列。但由喷流管之特殊设计，使气泡细化，提高氧传输效率。 用途：同JA系列。 高效率节能之产品。 专利。
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JAS系列曝气系统 亦为文氏管之应用，但空气由鼓风机将空气压入水中，由循环水与空气混合喷出。 高效率。 高混合率，低沉积物。
生物曝气、調勻池专用。 可視攪拌或曝氣需求整合设计。
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JET射流曝气器
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覆PTFE涂层的微孔曝气器 开发于2004年，并取得美国专利。专利号 、 。将PTFE（聚四氟乙烯）涂覆于EPDM膜片表面，保护EPDM不受水中化学物质的侵害。 PTFE摩擦系数低至0.09，动摩擦系数和静摩擦系数几乎相等，可减少生物附着及其它物质积垢。耐各种化学品、溶剂、油脂、润滑脂、高浓度金属盐。 降低清洗频率 减少维修 减少更换次数 减少出水不达标次数 降低生命周期成本
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内容 膜式反应器的原理 高效率生物滤材的特性 绳状生物滤材的特点 高效率曝气器介绍 工程实绩 Q & A 43
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北京三药厂（JA） 北京师范大学污水处理厂(JA) 44
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广州番禹垃圾填埋厂（JA） 45
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广州番禹垃圾填埋厂（JA） 46
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建德市新安江污水处埋厂（AR） 无锡奥丰洗毛厂（JET） 建德市新安江污水处埋厂（AR）
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Q & A
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万川皆原色,无水不清流 Thank You
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