水污染控制工程第六章.ppt
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1、污污水水的的生生物物膜膜法法处处理理第第六六章章基本内容基本内容基本内容基本内容生物膜法的基本原理生物膜法的基本原理1 生物膜法的特征生物膜法的特征2生物滤池生物滤池 3生物转盘生物转盘 4 生物接触氧化池生物接触氧化池5生物流化床生物流化床 6生物膜处理新工艺生物膜处理新工艺 7水污染控水污染控制工程制工程一一一一 生物膜法的基本原理生物膜法的基本原理生物膜法的基本原理生物膜法的基本原理 v污水的生物膜处理法它是与活性污泥污水的生物膜处理法它是与活性污泥法并列的法并列的,也是一种污水好氧生物处理也是一种污水好氧生物处理技术技术.v使细菌和菌类一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着
2、在滤料或某些载体上生长繁育,并在其上形成膜状生物污泥,这种膜状生物污泥就是生物膜 本质水污染控水污染控制工程制工程生物膜处理生物膜处理法法 生物滤池生物滤池 生生物物转转盘盘 生生物物流流化化床床 生物接触氧化设备生物接触氧化设备 普通生物滤池 高负荷生物滤池 塔式生物滤池 水污染控水污染控制工程制工程在生物膜内、外,生物膜与水层之间进行着多种物质的传递过程 生物滤池滤料上生物膜的构造(剖面图)污水与滤料或某种载体流动接触,在经过一段时间后,载体的表面将会为一种膜状污泥所覆盖,这种膜状污泥就是生物膜。代谢产物传递物质传递空气中的氧溶解在流动水层中,供微生物用于呼吸的氧从那里通过附着水层传递给生
3、物膜,污水中的有机污染物则由流动水层传递给附着水层,然后进人生物膜,并通过细菌的代谢活动而被降解 微生物的代谢产物如H2O等则通过附着水层进人流动水层,并随流动水层排走,而CO2及厌氧层分解产物如H2S、NH3、CH4等气态代谢产物则从水层逸出进人空气中 水污染控水污染控制工程制工程 固定喷嘴式布水装置所使用的喷嘴 混凝土板式渗水装置 水污染控水污染控制工程制工程生物膜也是微生物高度密集的物质,大量的各种类型的微生物和微型动物在膜的表面和一定深度的内部生长繁殖着,并形成有机污染物-细菌-原生动物(后生动物)的食物链 生物膜是高度亲水的物质,污水在其表面不断更新,在其外侧总是存在着一层附着水层
4、形成与成形成与成形成与成形成与成熟后熟后熟后熟后 生物膜的厚度由于微生物不断增殖而不断增加,在增厚到一定程度后,在氧不能透入的里侧深部就会转变为厌氧状态,形成厌氧性膜。这样,生物膜便由两层组成,即好氧层和厌氧层。好氧层的厚度一般为2mm左右,有机物的降解主要是在好氧层内进行。水污染控水污染控制工程制工程当厌氧层还不厚时 厌氧层与好氧层平衡与稳定的关系能够保持,此时,好氧层能够维持正常的净化功能 当厌氧层逐渐加厚到一定程度后 其代谢产物逐渐增多,这些产物会向外侧逸出,透过好氧层。这时候,好氧层的生态系统的稳定状态就会遭到破坏,这两种膜层之间的平衡关系被打破 另一反面,由于气态代谢产物的不断逸出,
5、生物膜在滤料另一反面,由于气态代谢产物的不断逸出,生物膜在滤料另一反面,由于气态代谢产物的不断逸出,生物膜在滤料另一反面,由于气态代谢产物的不断逸出,生物膜在滤料(载体、填料载体、填料载体、填料载体、填料)上的固着力被减弱,这种状态下的生物膜叫做老化生物膜。上的固着力被减弱,这种状态下的生物膜叫做老化生物膜。上的固着力被减弱,这种状态下的生物膜叫做老化生物膜。上的固着力被减弱,这种状态下的生物膜叫做老化生物膜。综上所述,减缓生物膜的老化进程,不使厌氧层过分增长,加快好氧膜的更新,综上所述,减缓生物膜的老化进程,不使厌氧层过分增长,加快好氧膜的更新,并且尽量使生物膜不集中脱落是提高生物膜法污水处
6、理技术的有效途径。并且尽量使生物膜不集中脱落是提高生物膜法污水处理技术的有效途径。水污染控水污染控制工程制工程 二二二二 生物滤池生物滤池生物滤池生物滤池污水长时间的以滴状喷洒在块状滤料层的表面上,在污水流经的表面上就会形成生物膜,待生物膜成熟以后,栖息在生物膜上的微生物就会摄取流经污水中的有机物作为营养,污水从而得到净化。为了去除原污水中的悬浮物等能够堵塞滤料的污染物,进人生物滤池的污水,必须通过预处理,并使水质均化。处理城市污水的生物滤池前需设置初次沉淀池。滤料上的生物膜,不断脱落更新,因此,生物滤池后也应设二次沉淀池以截留脱落的生物膜。水污染控水污染控制工程制工程生物膜法特征(一)参与净
7、化反应微生物具有多样性(一)参与净化反应微生物具有多样性(二)生物的食物链比较长(二)生物的食物链比较长(三)世代时间较长的微生物能够存活(三)世代时间较长的微生物能够存活(四)分段运行与优占种属(四)分段运行与优占种属(一)对水质、水量变动适应性强(二)能够处理低浓度的污水(三)具有硝化反硝化脱氮的功能工艺特征(一)污泥沉降性好,宜于固液分离(二)易于维护运行、节能低耗运行特征 生物相特征 (一)生物滤池特征(一)生物滤池特征(一)生物滤池特征(一)生物滤池特征水污染控水污染控制工程制工程水污染控水污染控制工程制工程(二)(二)(二)(二)普通生物滤池普通生物滤池普通生物滤池普通生物滤池1
8、普通生物滤池构造图 由池体、滤料、布水装置和排水系统等四部分所组成 2 2 普通生物滤池普通生物滤池普通生物滤池普通生物滤池设计与计算设计与计算设计与计算设计与计算(1)滤料的选定,滤料容积的计算以及滤池各部位如池壁、排水系统的设计(2)布水装置系统的计算与设计 普通生物滤池的滤料容积一般按负荷率进行计算。负荷率有两种:BOD5容积负荷率,水力负荷率。适用范围与优缺点 处理效果好,BOD5的去除率可达95%以上 运行稳定、管理简单、节能低耗主要缺点占地面积过大,污水量大时不宜采用 滤料容易堵塞,当预处理不充分或生物膜季节性大规模脱落时,滤料都可能堵塞;滋生滤池蝇,环境卫生恶化。滤池蝇是一种体型
9、比家蝇小的苍蝇,它的飞行能力较弱,只在滤池周围飞行,她的产卵、幼虫、成蛹、成虫等生殖过程都在滤池内进行 喷嘴喷洒污水,散发臭味 水污染控水污染控制工程制工程(二)高负荷(二)高负荷(二)高负荷(二)高负荷生物滤池生物滤池生物滤池生物滤池1 1 高负荷高负荷高负荷高负荷生物滤池生物滤池生物滤池生物滤池基本特征基本特征基本特征基本特征处理水回流可以产生以下各项效应 进水水质得到均化与稳定 生物膜经常保持较高的活性,这是因为加大水力负荷,过厚和老化的生物膜及时地被冲刷,生物膜更新加速,厌氧层发育得到抑制 臭味散发得到减轻 高负荷生物滤池通过限制进水BOD5值和在运行上采取处理水回流等技术措施,使滤池
10、的负荷率大幅度地提高,其BOD5容积负荷率高于普通生物滤池6-8倍,水力负荷率则高达10倍。进人高负荷生物滤池的BOD5值必须低于200mg/L,否则用处理水回流加以稀释 抑制滤池蝇的过度滋长 水污染控水污染控制工程制工程回流水量(QR)与原污水量(Q)之比称为回流比(R):喷洒在滤池表面上的总水量(QT)为:总水量旧(QT)与原污水量(Q)的比值称为循环比:水污染控水污染控制工程制工程采取处理水回流措施,原污水的采取处理水回流措施,原污水的BODBOD值值(或或CODCOD值值)被稀释,被稀释,进入滤池污水的进入滤池污水的BODBOD浓度可根据如下关系式计算浓度可根据如下关系式计算:Sa向滤
11、池喷洒污水的向滤池喷洒污水的BOD值,值,mg/L;S0原污水的原污水的BOD值,值,mg/L;Se滤池处理水的滤池处理水的BOD值,值,mg/L;R 回流比。回流比。水污染控水污染控制工程制工程2 2 高负荷高负荷高负荷高负荷生物滤池生物滤池生物滤池生物滤池的流程系统的流程系统的流程系统的流程系统高负荷生物滤池典型流程 系统(1)是应用比较广泛的高负荷生物滤池处理系统,这种系统有利于生物膜的接种。促进生物膜的更新。生物滤池出水直接向滤池回流;由二次沉淀池向初次沉淀池回流生物污沉。此外,初沉池的沉淀效果由于生物污泥的注人而有所提高。系统(2)的高负荷生物滤池系统应用也比较广泛。处理水回流滤池前
12、,可避免加大初沉池的容积,初次沉淀池的沉淀效果由于生物污泥由二次沉淀池回流初沉池而提高。系统(3),处理水和生物污泥同时从二沉池回流初沉池,初沉池的沉淀效果得到提高,滤池的水力负荷也随之加大。但初沉池的负荷加大了,这是这种系统的不利之处。系统(4),此系统不需二沉池,初沉池兼行二次沉淀池的功能,滤池出水(含生物污泥)直接回流至初次沉淀池,提高了初沉池的效果。系统(5),处理水直接由滤池出水回流,生物污泥则从二次沉淀池回流,然后两者同步回流初次沉淀池。水污染控水污染控制工程制工程水污染控水污染控制工程制工程3 3 高负荷高负荷高负荷高负荷生物滤池生物滤池生物滤池生物滤池的构造特点的构造特点的构造
13、特点的构造特点(1 1)高负荷生物滤池在表面上多为圆形)高负荷生物滤池在表面上多为圆形)高负荷生物滤池在表面上多为圆形)高负荷生物滤池在表面上多为圆形 (2 2)滤料)滤料)滤料)滤料 形状种类特性和排列比表面积(m2/m3)孔隙率%)波纹塑料薄板制成110.6m8598聚苯乙烯薄片做成紧密装填110.55m18794管式塑料管状连续,长度方向与水平成直角排列22094蜂窝聚笨乙烯薄片110.55m8294 (3 3)布水器布水器布水器布水器 4 4 高负荷高负荷高负荷高负荷生物滤池生物滤池生物滤池生物滤池的的的的需氧与供氧需氧与供氧需氧与供氧需氧与供氧 (1)生物膜量生物滤池滤料表面生成的生
14、物膜污泥,相当于活性污泥法曝气池中的活性污泥。相对于曝气池内混合液浓度,单位容积滤料的生物膜重量,能够用以表示生物滤池内的生物量。生物膜污泥量,是难于精确计算的 关于生物膜好氧层的厚度,多数专家认为是在2mm左右,含水率按98%考虑。(2)生物滤池的需氧量(kg/m3滤料)其中,a每kgBOD5完全降解所需的氧(kg),对城市污水,此值在1.46左右;BODr在生物滤池上去除的BOD5值;b单位重量活性生物膜的需氧量,此 值大致是0.18kg/kg活性生物膜;P每m3滤料上覆盖着的活性生物膜量(kg/m3滤料)。水污染控水污染控制工程制工程(3)、生物滤池的供氧池内、外温差与空气流速的关系,可
15、按下面的经验公式确定 其中,v 空气流速m/min;T滤池内、外温差;这里0.075及0.15均为经验数值水污染控水污染控制工程制工程5 5 高负荷高负荷高负荷高负荷生物滤池生物滤池生物滤池生物滤池的的的的工艺计算与设计工艺计算与设计工艺计算与设计工艺计算与设计滤池池体的工艺计算与设计:滤池池体的负荷率计算法,按日平均污水量进行。高负荷生物滤池池体的工艺计算以处理水水质达到一定要求为前提,常用的负荷率有BOD容积负荷率、BOD-面积负荷率及水力负荷率。经处理水稀释后,进人滤池污水的BOD5值为:其中,Sa向滤池喷洒污水的BOD 值,mg/LSe滤池处理水的BOD值,mg/L 系数。水污染控水污
16、染控制工程制工程进人的污水,要求其BOD5值必须低于200mg/L,否则应采取处理水回流措施。回流比可通过计算确定。在进行工艺计算前,首先应当确定进入滤池的污水经回流水稀释后的稀释倍数。按按BOD-BOD-容积负容积负荷率计算荷率计算按按按按BOD-BOD-面积负面积负面积负面积负荷率计算荷率计算荷率计算荷率计算按水力负荷率计按水力负荷率计按水力负荷率计按水力负荷率计算算算算回流稀释倍数n:其中S0原水的BOD5值,mg/L。其中,NVBOD容积负荷率,g BOD5/(m2滤料d);Q原污水日平均流量,m3/d。D滤料层高度,m。其中,Nq滤池表面水力负荷,m3污水/(m2滤池面积d)水污染控
17、水污染控制工程制工程旋转布水器的计算与设计确定旋转布水器的直径(D)的确定:布水横管的数目及其管径(D)的确定:布水横管参数的确定:旋转布水器每分钟的旋转周数:布水器工作水头的计算:水污染控水污染控制工程制工程水污染控水污染控制工程制工程 (三)三)三)三)塔式生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池 1 1 塔式生物滤池特征塔式生物滤池特征塔式生物滤池特征塔式生物滤池特征在构造方面塔式生物滤池构造示意图1-塔身;2-滤料;3-格栅;4-检修口;5-布水器;6-通风孔;7-集水槽 2 2 塔式生物滤池的计算与设计塔式生物滤池的计算与设计塔式生物滤池的计算与设计塔式生物滤池的计算与设计塔滤的
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