污水的生物处理方法(二)生物膜法gtkd.docx

第五章 污水的的生物处处理方法法（二）生物膜法教学要求求：1) 掌握生物物膜法的的微生物物学特征征和工艺艺特征2) 掌握高负负荷生物物滤池、曝曝气生物物滤池、塔塔式生物物滤池以以及生物物转盘三三相传质质和工艺艺运行特特点。3) 掌握生物物接触氧氧化特点点及其工工艺设计计第一节 概述生物膜是使使细菌、放放线菌、蓝蓝绿细菌菌一类的的微生物物和原生生动物、后后生动物物、藻类类、真菌菌一类的的真核微微生物附附着在滤滤料或某某些载体体上生长长繁殖，并并在其上上形成膜膜状生物物污泥。生物膜法法：污水水经过从从前往后后具有细细菌原生动动物后生动动物、从从表至里里具好氧氧兼氧厌氧的的生物处处理系统统而得到到净化的的生物处处理技术术。一、生物物构造及及其对有有机物的的降解1 生生物膜的的构造特特征H2SNH3O2H2OO2BODBOD···················· ·· · ··· ··· ·· ·CO2流动水层好氧厌氧滤料生物膜附着水层空气（6分）生物膜(好氧层层兼氧氧层厌厌氧层)附着着水层(高亲水水性)。2 降降解有机机物的机机理1) 微生物：沿水流流方向为为细菌原生生动物后生生动物的的食物链链或生态态系统。具具体生物物以菌胶胶团为主主、辅以以球衣菌菌、藻类类等，含含有大量量固着型型纤毛虫虫（钟虫虫、等枝枝虫、独独缩虫等等）和游游泳型纤纤毛虫（楯楯纤虫、豆豆形虫、斜斜管虫等等），它它们起到到了污染染物净化化和清除除池内生生物（防防堵塞）作作用。2) 污染物：重轻(相相当多污污带中污带带中污污带寡污带带).3) 供氧：借借助流动动水层厚厚薄变化化以及气气水逆向向流动，向向生物膜膜表面供供氧。4) 传质与降降解：有有机物降降解主要要是在好好氧层进进行，部部分难降降解有机机物经兼兼氧层和和厌氧层层分解，分分解后产产生的HH2S，NNH3等以及及代谢产产物由内内向外传传递而进进入空气气中，好好氧层形形成的NNO3N、NNO2N等等经厌氧氧层发生生反硝化化，产生生的N22也向外外而散入入大气中中。5) 生物膜更更新：经经水力冲冲刷，使使膜表面面不断更更新（DDO及污污染物），维维持生物物活性（老老化膜固固着不紧紧）。二、生物物膜的主主要特征征1 微微生物相相方面的的特征1) 参与净化化反应微微生物多多样化；2) 食物链长长，污泥泥产率低低；3) 能够存活活世代较较长的微微生物；4) 可分段运运行，形形成优势势微生物物种群，提提高降解解能力。2 工工艺方面面的特征征1) 对水质水水量变动动有较强强适应性性；2) 污泥沉降降性能好好，宜于于固液分分离；3) 能处理低低浓度污污水；4) 易于维护护管理、节节能。3 与与活性污污泥法相相比1) 活性污泥泥法系人人工强化化生物处处理系统统，生物物量大，处处理能力力强，而而生物膜法法更趋于于自然净净化原理理。2) 活性污泥泥法为人人工强化化三相传传质，生生物膜法法趋向浓浓度差扩扩散传质质，传质质效果较较活性污污泥差，处处理效率率较活性性污泥差差。3) 适于工业业废水处处理站和和小规模模生活污污理厂。第二节 生物滤滤池一、普通通生物滤滤池(现在少少见，只只需要了了解）1 构构造池体、滤滤料、布布水装置置和排水水系统(P2004 图图5-22)。1) 池体：一一般深222.55m，池池壁超高高0.550.99m(防防风)，其底部部为承托托层(排排水系统统和大块块滤料(起支撑撑、排水水以及通通水)中中部为工工作层（掛掛膜），上上部为配配水系统统，壁可可设孔也也可不开开孔，开开孔在冬冬季有影影响。2) 滤料：碎碎石、卵卵石、炉炉渣、焦焦炭等，总总厚度11.52.00m，其中工工作层11.3-1.88m，粒径220-440mmm;承托托层0.2m，粒径7701000mm。这这种滤料料比表面面积较大大，且较粗粗糙，易掛膜膜，孔隙率率一般，利于供供氧与传传质，且易就就地取材材，但材料料比重大大，荷载重重，工作层层不厚，工作效效率不变变，占地大大。3) 布水装置置：固定定喷咀式式布水系系统即投配配池、布布水管、喷喷咀组成成。污水水流入投投配池是是连续的的，但布布水是间间歇式，喷喷水周期期58miin。4) 投配池内内设虹吸吸装置(间歇供供水，使使滤料排排水后间间歇充氧氧，生物物膜再生生)。排排水干管管布设在在滤池表表面下00.50.88m，支支(竖)管依据据喷咀服服务半径径设置，高出滤滤料之上上0.1150.22m，竖竖管上安安装喷咀咀，通过过喷咀均均匀布水水。5) 排水系统统：包括括渗水装装置、汇汇水沟、总总排水沟沟(或集集水槽),见图图5-22，汇水水沟i=0.0010.002(横横向)、集集水槽ii=0.050.001(纵纵向书书中出错错)。作作用：排排放处理理后出水水，保证证间歇阶阶段的通通风(底底部h0.66m)；汇水沟沟宽0.15mm，间距距2.554.00m(与与布水间间距一致致)；排排水沟内内流速0.77m/ss；6) 渗水装置置可以是是大块滤滤料，也可以以是图55-4混混凝土板板，渗水装装置排水水口面积积占滤池池总面积积的200%以上上。二、高负负荷生物物滤池1 特特征通过限制制进水BBOD值值(2000mg/L)或或采用处处理水回回流，均均化水质质，提高高或加大大水力负负荷(110倍)，及时时冲刷和和更新过过厚生物物膜，保保持较高高生物活活性，改改善处理理环境状状况（抑抑制厌氧氧、减少少臭味散散发）。2 工工艺流程程（1）一一段法部分污泥泥回流。（见见P2007图55-5共共5种典典型流程程）1) 工艺1：污泥回回流初沉沉池，滤滤池出水水回流滤滤池，利利于改善善水力负负荷，减减轻二沉沉池负荷荷。 2) 工艺2：污泥回回流初沉沉池，二二沉池出出水回流流过滤池池，（较较工艺11比，二二沉池负负荷略重重）。3) 工艺3：污泥与与二沉池池出水同同时回流流初沉池池，加大大初沉池池负荷（二二者回流流量大）。4) 工艺4：具有吸吸附再生生工艺特特点，但但出水水水质差，初初沉水力力负荷大大。5) 工艺5：滤池出出水与污污泥均回回流到初初沉池，初初沉水力力负荷大大（2）二二段法当污水浓浓度较高高时或对对处理出出水要求求较高时时，建议议考虑。（见PP2088图5-6、77）。二段法强强化了优优势生物物种群，但但第二段段因污染染物少或或负荷率率低，生生物膜生生长差，其其容积负负荷未充充分发挥挥。但二二段法能能很好解解决一段段法生物物膜积存存与堵塞塞现象。为为充分发发挥二段段法工艺艺效果与与作用，建建议采用用图5-7的交交替出水水工艺。 3 构构造特点点 构构造与普普通生物物滤池同同（池体体、滤料料、出水水与排水水系统），不不同之处处如下：1) 池形.圆圆形（PP2100图5-9）2) 滤料：聚聚氯乙烯烯、聚苯苯乙烯和和聚酰胺胺等制成成的人工工滤料，滤滤料质轻轻、耐蚀蚀、高强强，呈波波状、管管状和蜂蜂窝状，使使滤料表表面积大大，空隙隙率高（具具体见PP2099表5-4）。当当采用自自然通风风时，滤滤层厚度度2m，其其中工作作层1.8m，承承托层00.2mm；当采采用人工工通风时时，滤层层厚度224mm。3) 施转式排排水器（见见P2116图55-100），在在横管的的同一侧侧开有一一系列间间距不等等的孔口口，中心心疏，二二头密，使使污水从从孔口喷喷出时产产生反作作用力，从从而反向向自由旋旋转布水水（间歇歇或周期期）。竖竖管连接接装置具具体见PP2100图5-8。4 装装置的需需氧与供供氧（1）生生物膜量量由于在不不同厚度度的污水水浓度不不一样，其其微生物物量不一一样，进进水端生生物膜厚厚，出水水端生物物膜薄，故故生物量量计算困困难。生物膜量量计算有有二种方方法：一种是是测膜的的厚度（不不同深度度）一种种是称重重法（2）需需氧量O2aaBODDrbPaaSabPaa（S0Se）bbP其中：aa为降解11KgBBOD55所需氧氧量。对对城市污污水取11.466b为单单位重量量生物膜膜的所需需氧量，取取值：对对城市污污水0.18kkg/kkgP为每mm3滤料上上的生物物膜量。（3）滤滤池供氧氧：影响因素素有：滤滤池内外外的温差差、风力力、滤料料类型、水水力负荷荷（布水水量），温差与空空气流速速的关系系为：V0.0755×T-0.115(mm/miin)5 池池体设计计计算一般采用用负荷法法计算。进水浓度度（BOOD）SaSe （SSe为出水水浓度）见表55-5的的取值，它它反映了了其可降降解的能能力。回流稀释释倍数 n（SS0Sa）/(Sa-Se)滤料容积积V=Q(n+11)Saa/NV滤池表面面积A=V/D （D为为滤料层层高度）或按表面面负荷计计算A= QQ(n+1)SSa/NA（NA面积负负荷）或按水力力负荷计计算A= QQ(n+1)/ Nqq（Nq 水力力负荷）第三节 生物转转盘一、基本本构造由盘片、转转轴与驱驱动装置置、接触触反应槽槽三部分分组成。1 盘盘片1) 材质：要要求轻质质高强、耐耐腐不变变形、取取材加工工方便，一一般采用用聚氯乙乙烯或聚聚脂玻璃璃钢制作作。=37mmm（=100155）2) 形状、大大小：圆圆形、正正多角形形，为波波纹状盘盘片，此此时表面面积可提提高一倍倍。直径径：23.6m，最最大5.00m3) 盘片间距距：一般般为300mm，多多级转盘盘前级数数为255355mm，后后级数110220mmm。2接触触反应槽槽半圆形，盘盘片直径径40%浸没于于污水中中，盘片片边缘与与槽内面面间距1500mm，进进出水采采用锯齿齿形溢流流堰，槽槽底设放放空管。对对于多级级生物转转盘在级级与级之之间设导导流槽。3转轴轴与驱动动装置1) 转轴：实实心钢轴轴或无缝缝钢管，长长L=00.57.00m，否否则易扰扰曲变形形，发生生折断或或扭断，直直径d=5080mmm。2) 驱动装置置：电机机减速器器转动链链条轴，转转速0.833.0rr/miin，线线速度110220m/minn。不能能过高或或过低。二、生物物转盘的的工作原原理盘片交替替与污水水和空气气相接触触，在盘盘片上产产生一层层滋生着着大量微微生物的的生物膜膜。当生生物膜与与反应槽槽内污水水接触时时，污水水中有机机物被生生物膜所所吸附降降解，当当生物膜膜与空气气接触时时，一方方面继续续降解生生物膜表表面吸附附水层中中的有机机物，一一方面吸吸附水层层吸收空空气中的的氧使之之成为溶溶解氧而而进入生生物膜中中，同时时也使槽槽内的DDO达到到一定浓浓度。而而老化了了的生物物膜在剪剪切力作作用下而而脱落，然然后进入入二沉池池。三、生物物转盘系系统的特特征1) 微生物浓浓度高，达达4060gg/l，F/MM=0.050.11，处理效效率高。2) 生物相分分级：第第一级异异养菌；第二级级原、后后生动物物；第三三四级丝丝状性藻藻类。3) 污泥龄长长，具有有硝化、反反硝化功功能。4) 能处理高高浓度有有机废水水，耐冲冲击负荷荷。Saa=1000000mg/l10mmg/ll，效果果好。5) 食物链长长，污泥泥量少，为为活性污污泥法的的 1/2左右右，约00.255Kg/KgBBOD55。6) 能耗小，不不需曝气气与污泥泥回流，0.7Kw·h/Kg BOD5。7) 便于维护护管理。8) 不会发生生二次污污染现象象。9) 流态：完完全混合合推流式式第四节 生物接接触氧化化一、生物物接触氧氧化的工工作原理理生物接触触氧化处处理技术术的实质质之一是是在池内内充填填填料，已已经充氧氧的污水水浸没全全部填料料，并以以一定的的流速流流经填料料。在填填料上布布满生物物膜，污污水与生生物膜广广泛接触触，在生生物膜上上微生物物的新陈陈代谢功功能的作作用下，污污水中有有机污染染物得到到去除，污污水得到到净化。生物接触触氧化处处理技术术的另一一项技术术实质是是采用与与曝气池池相通的的曝气方方法，向向微生物物提供气气所需要要的氧，并并起到搅搅拌与混混合作用用。二、基本本构造1构造由池体、填填料、进进水装置置、曝气气系统组组成池体：圆圆形、矩矩形、方方形。填填料高333.5m，底底部布气气层高为为0.660.7m，顶顶部稳定定水层00.50.66m，H总=4.555.0mm填料：蜂蜂窝式填填料，波纹板板状填料料，半软性性填料，弹性立立体填料料，不规则则粒状填填料，球状填填料2形式按曝气装装置的位位置分为为：分流流式和直直流式按水流循循环方式式分为：填料内内循环与与外循环环式三、生物物接触氧氧化操作作系统第五节 生物流流化床一、工作作原理流化床是是以砂、活活性炭、焦焦炭一类类的较小小的惰性性颗粒为为载体充充填在床床内，载载体表面面被覆着着生物膜膜，其质质变轻，污污水以一一定流速速从下向向上流动动，使载载体处于于流化状状态。二、基本本构造床体：平平面多呈呈圆形，多多有钢板板焊制，也也可以由由钢筋混混凝土浇浇灌砌制制。载体：是是生物流流化床的的核心部部件。布水装置置：对生生物流化化床能够够发挥正正常的净净化功能能的重要要环节，又又是填料料的承托托层。充氧装置置脱膜装置置三、操作作系统1 液液流动力力流化床床二相流化化床，污污水（液液相）与与载体（固固相）相相接触。而而由单独独的充氧氧设备对对污水进进行充氧氧。2 气气流动力力流化床床三相生物物流化床床，污水水（液）、载载体（固固）及空空气（气气）三相相同步进进入床体体。3 机机械搅拌拌流化床床悬浮粒子子生物膜膜处理工工艺。