水污染控制工程第五章生物膜法.ppt

第五章第五章 生物膜法生物膜法第一节第一节 基本原理基本原理第二节第二节 生物滤池生物滤池第三节第三节 生物转盘法生物转盘法第四节第四节 生物接触氧化法生物接触氧化法第五节第五节 生物膜法的进展生物膜法的进展(自学）自学）第一节第一节 基本原理基本原理1 1、生物膜的形成、结构、生物膜的形成、结构一、生物膜结构及净化机理一、生物膜结构及净化机理(P191)(P191)（1 1）形成过程）形成过程 污水在填料表面流动，微生物在填料表面生长繁污水在填料表面流动，微生物在填料表面生长繁殖，一段时间后，细胞胞外多聚物使微生物细胞形殖，一段时间后，细胞胞外多聚物使微生物细胞形成的纤维状缠结结构，称为生物膜。成的纤维状缠结结构，称为生物膜。生物膜以微生物为主，包含微生物及其产生的胞生物膜以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和微生物吸附的无机物、有机物外多聚物和微生物吸附的无机物、有机物,具有较强具有较强的吸附和生物降解性能。的吸附和生物降解性能。形成条件：形成条件：营养物质；营养物质；微生物微生物;起支撑的载起支撑的载体体填料或滤料；填料或滤料；（2 2）结构（）结构（P191)P191)由由好氧层和厌氧好氧层和厌氧层组成层组成，厚度，厚度2mm2mm左右。左右。图图13-1 13-1 生物滤池滤料上生物膜基本结构生物滤池滤料上生物膜基本结构2 2、生物膜组成、生物膜组成细菌与真菌：细菌与真菌：对有机物的氧化分解起主要作用；对有机物的氧化分解起主要作用；原生动物与后生动物原生动物与后生动物：作为指示生物；：作为指示生物；滤池蝇滤池蝇：以微生物及生物膜为食料，可抑制生物膜：以微生物及生物膜为食料，可抑制生物膜的过度增长，使生物膜保持活性的过度增长，使生物膜保持活性；藻类：藻类：仅限于生物膜表层的很小部分，对污水净化仅限于生物膜表层的很小部分，对污水净化作用不大。作用不大。3 3、净化过程、净化过程 去除污染物是一个去除污染物是一个吸附吸附、稳定稳定的复杂过程。的复杂过程。二、影响生物膜法处理效果的主要因素（二、影响生物膜法处理效果的主要因素（P194)P194)o进水底物组分和浓度：进水底物组分和浓度：o营养物质：营养物质：BODBOD5 5:N:P=100:5:1:N:P=100:5:1。o有机负荷及水力负荷：有机负荷及水力负荷：有机负荷，有机负荷，kgBODkgBOD5 5/m/m3 3(滤床滤床).d).d；水力负荷，水力负荷，m m3 3/m/m2 2(滤床滤床).d).d，m/dm/d，又称滤率；，又称滤率；o溶解氧：溶解氧：2.0mg/L2.0mg/L左右左右o生物膜量生物膜量:生物膜厚度与密度生物膜厚度与密度 opHpH值：值：6 69 9o温度：温度：5 540 40 o有毒物质：如有毒物质：如酸、碱、重金属、有毒有机物。酸、碱、重金属、有毒有机物。三、生物膜法污水处理特征三、生物膜法污水处理特征(P196)(P196)1 1、微生物方面的特征、微生物方面的特征（1 1）微生物种类丰富，食物链长。）微生物种类丰富，食物链长。（2 2）存活世代时间较长的微生物，有利于不同）存活世代时间较长的微生物，有利于不同功能的优势菌群功能的优势菌群分段运行分段运行。2 2、工艺方面特征、工艺方面特征(1)(1)耐冲击负荷耐冲击负荷；(2)(2)适合低浓度污水的处理；适合低浓度污水的处理；(3)(3)剩余污泥量少；剩余污泥量少；(4)(4)管理简单，运行费用少。管理简单，运行费用少。一、概述一、概述第二节第二节 生物滤池生物滤池1.1.滤床及池体：滤床及池体：滤床由滤床由滤料组成滤料组成，滤料是滤料是微生物生长的载体。微生物生长的载体。滤料性能要求：滤料性能要求：比表面积大比表面积大；使污水以；使污水以液液膜状态膜状态流过生物膜；流过生物膜；足够足够的空隙率的空隙率；生物化学稳定；生物化学稳定好性；机械强度高、价格好性；机械强度高、价格低廉。低廉。二、生物滤池构造二、生物滤池构造各种滤料各种滤料b.b.环状填料环状填料d.d.塑料球填料塑料球填料c.c.蜂窝填料蜂窝填料a.a.石质填料石质填料2.2.布水设备：布水设备：o作用：使污水均匀分布在整个滤床表面。作用：使污水均匀分布在整个滤床表面。o类型：旋转布水器和固定布水器系统类型：旋转布水器和固定布水器系统固定式布水系统固定式布水系统组成组成：排水假底、集：排水假底、集水沟。水沟。作用作用：收集出水和生：收集出水和生物膜、保证通风、支物膜、保证通风、支撑滤料。撑滤料。3.3.排水系统排水系统图图13-713-7生物滤池排水系统示意图生物滤池排水系统示意图三、生物滤池法工艺流程三、生物滤池法工艺流程初沉池初沉池生物生物滤池滤池二沉池二沉池进水进水出水出水1 1、基本流程（普通生物滤池）、基本流程（普通生物滤池）特点：处理效果好，但水力负荷低，特点：处理效果好，但水力负荷低，滤料易堵滤料易堵塞塞，占地面积大；，占地面积大；适用于水量适用于水量1000m1000m3 3/d/d的城镇污水。的城镇污水。（1 1）交替式二级生物滤池）交替式二级生物滤池2 2、高负荷高负荷生物滤池生物滤池 运行中每个运行中每个生物滤池交替生物滤池交替作为一级和二作为一级和二级滤池使用。级滤池使用。（2 2）回流式生物滤池）回流式生物滤池(处理水回流处理水回流,P207,P207）初沉池初沉池生物生物滤池滤池二沉池二沉池生物生物滤池滤池初沉池初沉池二沉池二沉池单级回流生物滤池流程图单级回流生物滤池流程图初沉池初沉池一级一级滤池滤池二级二级滤池滤池二沉池二沉池二级回流生物滤池流程图二级回流生物滤池流程图加强初沉池生物絮凝作用。加强初沉池生物絮凝作用。增大生物滤池水力负增大生物滤池水力负荷，促进生物膜更新。荷，促进生物膜更新。3 3、塔式生物滤池、塔式生物滤池 第三代生物滤池第三代生物滤池高度达高度达20m20m之多，采之多，采用回流措施、塑料滤用回流措施、塑料滤料。料。有机负荷、水力负荷有机负荷、水力负荷高，生物相分层明显；高，生物相分层明显；滤池不易堵塞，占地滤池不易堵塞，占地面积小。面积小。四四.影响生物滤池性能主要因素（影响生物滤池性能主要因素（P207)P207)1 1、滤池高度：随着滤床深度增加，微生物种类增多，、滤池高度：随着滤床深度增加，微生物种类增多，个体数量减少。个体数量减少。处理效率随滤床高度增加处理效率随滤床高度增加。2 2、负荷、负荷o水力负荷：水力负荷：m m3 3/m/m2 2dd，又称滤率，又称滤率，m/dm/d；o有机负荷：有机负荷：kgBODkgBOD5 5/m/m3 3dd。3 3、回流（、回流（P210)P210)提提高高滤滤率率;防防止止滤滤池池蝇蝇产产生生；降降低低滤滤池池进进水水污污染染物物浓浓度；调节和稳定进水。度；调节和稳定进水。塔式滤池进水塔式滤池进水BODBOD5 5500mg/L500mg/L，出水需回流。，出水需回流。4 4、供氧、供氧 依靠自然通风供氧；主要影响因素是依靠自然通风供氧；主要影响因素是滤床自然拨风滤床自然拨风和风速和风速。池内外温度差越大，通风条件越好。池内外温度差越大，通风条件越好。1 1、设计计算内容、设计计算内容滤池类型选择：现多采用滤池类型选择：现多采用高负荷滤池高负荷滤池。滤池流程选择：滤池流程选择：是否设初沉池；是否设初沉池；采用几级滤采用几级滤池；池；如采用回流，确定回流方式、回流比。如采用回流，确定回流方式、回流比。下述情况应回流：下述情况应回流：人流污水人流污水bCODbCOD400mg/L400mg/L；水量很小，无法维持水力负荷率在最小经验值以下水量很小，无法维持水力负荷率在最小经验值以下时；时；污水中含抑制微生物生长的污染物。污水中含抑制微生物生长的污染物。确定滤池个数和滤池尺寸；确定滤池个数和滤池尺寸；二沉池设计；二沉池设计；布水设备计算。布水设备计算。五、生物滤池设计计算五、生物滤池设计计算（P215)P215)2 2、滤池尺寸、个数确定（、滤池尺寸、个数确定（P215)P215)（1 1）滤床总体积）滤床总体积(书上公式错误书上公式错误)S S0 0污水进滤池前污水进滤池前的的BODBOD5 5，mg/Lmg/L；L LV V容积负荷，容积负荷，kgBODkgBOD5 5/m/m3 3dd。（表。（表13-413-4，P215)P215)进入滤池的流量进入滤池的流量，m m3 3/d/d；回流式生物滤池，流量为回流式生物滤池，流量为，R R根据经验确定；根据经验确定；（2 2）滤床高度）滤床高度低负荷滤池：低负荷滤池：h=2mh=2m；回流滤池：回流滤池：h=1.0h=1.01.8m1.8m；塔式生物滤池：塔式生物滤池：h=8mh=8m12m12m，每层高，每层高2m2m。核算水力负荷。核算水力负荷。城镇污水滤池负荷取值，表城镇污水滤池负荷取值，表13134 4，P215P215书；书；回流式滤池水力负荷，表回流式滤池水力负荷，表13135 5，P216P216书；书；(4)(4)其他构造要求其他构造要求(P216)(P216)底部空间高度底部空间高度0.6m0.6m；自然通风孔总面积大于滤池；自然通风孔总面积大于滤池表面积的表面积的1 1。池底有集水沟、总排水沟，冲洗底部。池底有集水沟、总排水沟，冲洗底部排水渠措施。排水渠措施。（3 3）滤床面积和个数）滤床面积和个数AA滤池表面积，滤池表面积，m m2 2；hh滤床高度，滤床高度，m m。根据滤池总面积和滤池个数，计算单池面积，确根据滤池总面积和滤池个数，计算单池面积，确定滤池直径或边长。定滤池直径或边长。例某城镇人口例某城镇人口8000080000人，排水定额人，排水定额100L/100L/人人dd，BODBOD5 5为为20g/20g/人人 d d。某工厂排水量。某工厂排水量2000m2000m3 3/d/d，BODBOD5 5=2200mg/L=2200mg/L。拟。拟混合混合后采用后采用回流式生物滤池回流式生物滤池处理，处理，要求出水要求出水BODBOD5 530mg/L30mg/L。混合后混合后BODBOD5 5解：（解：（1 1）基本设计参数计算）基本设计参数计算设回流后进水设回流后进水BODBOD5 5=200mg/L,=200mg/L,（2 2）滤池个数和尺寸计算）滤池个数和尺寸计算设设L LV V=2.0kgBOD=2.0kgBOD5 5/m/m3 3dd，（，（P215P215，表，表13134 4）设设h=1.5m,h=1.5m,采用采用5 5个滤池个滤池（3 3）核算滤率）核算滤率 满足要求满足要求 3 3、旋转布水器计算（自学）、旋转布水器计算（自学）包括：（包括：（1 1）布水横管数量（一般）布水横管数量（一般2 2或或4 4根）和直根）和直径；（径；（2 2）布水管上的孔口数和孔在布水管上的）布水管上的孔口数和孔在布水管上的位置；（位置；（3 3）布水器的转速。）布水器的转速。六、生物滤池的运行六、生物滤池的运行1.1.挂膜挂膜方法方法异步异步培养驯化培养驯化：先培养出生物膜，再驯化。：先培养出生物膜，再驯化。接种同步培养驯化接种同步培养驯化：生物膜的培养和驯化同步进行。：生物膜的培养和驯化同步进行。2.2.适用范围：小城镇、边远地区；工业废水。适用范围：小城镇、边远地区；工业废水。工程实例 广东省肇庆市蓝带啤酒厂，年产广东省肇庆市蓝带啤酒厂，年产2020万万T T蓝带啤酒。蓝蓝带啤酒。蓝带啤酒厂污水处理站设计污水处理量为带啤酒厂污水处理站设计污水处理量为6000m6000m3 3/d/d，设计，设计污水水质为：污水水质为：COD COD3000mg/L3000mg/L，BODBOD5 5=800 mg/L=800 mg/L，SSSS300mg/L300mg/L，色度色度100100，pHpH6 69 9，温度，温度4040。要求处理后出水水质达到广东省污水排放标准的二要求处理后出水水质达到广东省污水排放标准的二级二类标准。级二类标准。COD110 mg/LCOD110 mg/L，BODBOD5 550 mg/L50 mg/L，SS100 mg/LSS100 mg/L，色度色度8080，pHpH6 69 9。习题与思考题：习题与思考题：P245P245书：书：1 1、2 2、3 3、4 4、7 7、8 8、10(10(交作业）交作业）一、概述一、概述1 1、净化原理、净化原理（P221P221）第三节第三节 生物转盘生物转盘 净化机理与生物滤池相同净化机理与生物滤池相同。2 2、特点：无堵塞，净化效果好；能耗低；占地面、特点：无堵塞，净化效果好；能耗低；占地面积较大；有气味产生，对环境有一定影响；积较大；有气味产生，对环境有一定影响；二、生物转盘构造二、生物转盘构造（1 1）转盘）转盘 由盘片组成，直径由盘片组成，直径2 23m3m，当盘片总面积，当盘片总面积较大时，分组安装，一组称一级。较大时，分组安装，一组称一级。（2 2）氧化槽）氧化槽 断面直径比转盘略大；断面直径比转盘略大；（3 3）转轴和驱动装置）转轴和驱动装置轴长轴长7.6m,7.6m,转轴中心在水面转轴中心在水面150mm150mm以上；以上；通常采用有减速装置的电动机，也可采用水轮驱通常采用有减速装置的电动机，也可采用水轮驱动或空气驱动。动或空气驱动。三、生物转盘法工艺流程三、生物转盘法工艺流程 1 1、基本流程、基本流程 初沉池初沉池生物转盘生物转盘二沉池二沉池出水出水废水废水2 2、根据转盘和盘片布置形式，分为单轴单级、单、根据转盘和盘片布置形式，分为单轴单级、单轴多级和多轴多级式。轴多级和多轴多级式。(P223)(P223)级数级数44。转盘分级转盘分级串联运行串联运行能显著提能显著提高出水水高出水水质和水中质和水中溶解氧的溶解氧的含量。含量。四、生物转盘设计计算四、生物转盘设计计算(P224)(P224)1 1、转盘总面积、转盘总面积A A S S0 0进水进水BODBOD5 5，mg/Lmg/L；处理水量，处理水量，m m3 3/d/d，L LA A转盘转盘BODBOD5 5面积负荷，面积负荷，g/(mg/(m2 2dd）。）。2 2、盘片数、盘片数(m)(m)DD转盘直径，转盘直径，m m；3 3、污水处理槽有效长度、污水处理槽有效长度L Laa盘片盘片净间距净间距，m m；进水端；进水端252535mm35mm，出水端，出水端101020mm20mm；bb盘片厚度，盘片厚度，m m；（视材料强度确定。（视材料强度确定。硬聚氯乙稀板：硬聚氯乙稀板：3 35mm,5mm,玻璃钢：玻璃钢：1 12.5mm2.5mm，金属板：金属板：1mm1mm）KK系数，取系数，取1.21.2。4 4、废水处理槽有效容积（、废水处理槽有效容积（V V）净有效容积净有效容积V V1 1r/Dr/D0.10.1时，取时，取0.2940.294；r/Dr/D0.060.06时，取时，取0.3350.335。rr中心轴与槽内水面距离，中心轴与槽内水面距离，m m，r150mmr150mm；盘片边缘与处理槽内盘片边缘与处理槽内壁的间距，壁的间距，m m，200200400mm400mm。5 5、转轴转速、转轴转速n n0 0 例：某小区例：某小区Q=600mQ=600m3 3/d,BOD/d,BOD5 5=150mg/L=150mg/L，水温，水温1616，要求出水要求出水BODBOD5 520mg/L20mg/L，设计生物转盘相关参数。，设计生物转盘相关参数。每个处理槽的设计水量，每个处理槽的设计水量，m m3 3/d/d，V V1 1每个处理槽容积，每个处理槽容积，m m3 3；（1 1）L LA A=15gBOD=15gBOD5 5/m/m2 2dd。P224P224（2 2）D D2.5m2.5m 取取620620片片采用采用4 4轴轴4 4级生物转盘，平均级生物转盘，平均每轴每轴155155片。片。（3 3）取取a=0.02ma=0.02m，b=0.005mb=0.005m硬聚氯乙稀板，硬聚氯乙稀板，K=1.2K=1.2(4)(4)净有效容积净有效容积V V1 10.2m0.2m(6)(6)(5)(5)三、生物转盘应用和研究进展三、生物转盘应用和研究进展（P226)P226)1.1.应用：工业废水和小城镇污水的处理。应用：工业废水和小城镇污水的处理。2 2、研究进展、研究进展（1 1）空气驱动式生物转盘）空气驱动式生物转盘 (2)(2)与沉淀池合建的生物转盘与沉淀池合建的生物转盘 (3)(3)与曝气池组合的生物转盘与曝气池组合的生物转盘 作业：作业：P245P245书第书第1111题。题。一、概述一、概述(P228)(P228)第四节第四节 生物接触氧化法生物接触氧化法又称又称淹没式曝气生淹没式曝气生物滤池物滤池。填料浸没。填料浸没在水中，污水与生在水中，污水与生物膜接触过程中，物膜接触过程中，污染物质被吸附、污染物质被吸附、氧化分解。氧化分解。兼有兼有活性污泥法和生物膜活性污泥法和生物膜法的特点。法的特点。图图13-3413-34接触氧化池构造图接触氧化池构造图二、生物接触氧化池构造二、生物接触氧化池构造图图13-34 13-34 接触氧化池构造示意图接触氧化池构造示意图稳定水层稳定水层排泥排泥 空气空气进水进水进水装置进水装置布气装置布气装置格栅支架格栅支架填料填料出水出水出水渠出水渠 池体池体 1 1、池体、池体:设设置填料、布水置填料、布水布气装置和支布气装置和支承填料的支架。承填料的支架。2 2、填料、填料 蜂窝状填料蜂窝状填料 板板状状填填料料 球球状状填填料料对微生物无毒害、易挂对微生物无毒害、易挂膜、质轻、强度高、抗膜、质轻、强度高、抗老化、比表面积大、孔老化、比表面积大、孔隙率高。隙率高。立体弹性填料立体弹性填料 框框架架与与生生物物填填料料框架与生物填料框架与生物填料3 3、曝气装置、曝气装置 三、工艺流程三、工艺流程(P232)(P232)1 1、单级处理流程、单级处理流程 2 2、二级处理流程（、二级处理流程（P232)P232)3 3、多级处理流程、多级处理流程 由由3 3座或座或3 3座以上座以上的接触氧化池串联组成。的接触氧化池串联组成。出水出水初沉池初沉池污泥污泥污水污水 一级接一级接触氧化池触氧化池二沉池二沉池 二级接二级接触氧化池触氧化池图图13-40二级生物接触氧化法流程二级生物接触氧化法流程出水出水初沉池初沉池污泥污泥污水污水 一级接一级接触氧化池触氧化池二沉池二沉池 二级接二级接触氧化池触氧化池 中间中间沉淀池沉淀池图图13-41二级生物接触氧化法流程（设二级生物接触氧化法流程（设中沉池）中沉池）四、生物接触氧化法设计计算四、生物接触氧化法设计计算（P233)P233)1 1、池有效容积（填料体积）、池有效容积（填料体积）S S0 0、S Se e-进水、出水进水、出水BODBOD5 5，mg/Lmg/L；污水流量，污水流量，m m3 3/d/d，L LV V填料容积负荷，填料容积负荷，kgBODkgBOD5 5/m/m3 3（填料）（填料）dd2 2、池总面积（、池总面积（A A）和池数（）和池数（N N）h h0 0-填料高度，填料高度，h h0 0=3.0m=3.0m；A A1 1-每池面积，每池面积，m m2 2，A A1 1 25m25m2 2。3 3、池深、池深h h h h1 1超高，超高，0.50.50.6m0.6m；h h2 2填料层上水深，填料层上水深，0.40.40.5m0.5m；h h3 3填料至池底高度，填料至池底高度，0.5m0.5m。4 4、有效停留时间、有效停留时间t t5.5.空气量空气量D DD D0 01m1m3 3污水需气量，污水需气量，m m3 3（空气）（空气）/m/m3 3（污水）。（污水）。供供气量要同时满足微生物降解污染物需氧量和氧化池气量要同时满足微生物降解污染物需氧量和氧化池的混合搅拌强度；的混合搅拌强度；例例：某工业废水某工业废水Q=1000mQ=1000m3 3/d/d，S S0 0=170mg/L=170mg/L，平均水，平均水温温1616，出水，出水BODBOD5 520mg/L20mg/L，设计生物接触氧化池。，设计生物接触氧化池。（1 1）L LV V1.5kgBOD1.5kgBOD5 5/m/m3 3dd（P233)P233)（2 2）h h0 0=3.0m=3.0m；（3 3）池深）池深h hh h1 10.5m0.5m；h h2 20.5m0.5m；h h3 30.5m0.5m。（4 4）（5 5）作业：作业：P245P245书第书第1212题。题。