《生物膜法》PPT课件.ppt
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1、13 生物膜法生物膜法1.微生物物的形态微生物物的形态 好氧生物处理法分类:好氧生物处理法分类:1.活性污泥法活性污泥法:微生物悬浮生长型微生物悬浮生长型2.生物膜法:微生物生物膜法:微生物附着生长型附着生长型,微生物固着生长在载体,微生物固着生长在载体的表面形成生物膜。的表面形成生物膜。2.构筑物:生物膜反应器。构筑物:生物膜反应器。按照废水与生物接触形式的不同,有:按照废水与生物接触形式的不同,有:生物滤池生物滤池、生物转、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池、生物流化床;盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池、生物流化床;3.载体:载体:填料或滤料。塑料滤料:密度小、比表面积大、孔填料或滤料
2、。塑料滤料:密度小、比表面积大、孔隙率大、强度高;纤维。隙率大、强度高;纤维。4.生物膜法:生物膜法:好氧法、厌氧法(厌氧滤池好氧法、厌氧法(厌氧滤池/UASB)13 生物膜法生物膜法13-1 基本原理基本原理13-2 生物滤池生物滤池 13-3 生物转盘生物转盘13-4 生物接触氧化法生物接触氧化法13-5 生物膜法的进展生物膜法的进展13-1 基本原理基本原理一一.生物膜生物膜:附着生长在滤料上充满微生物的立体网状结构,具有较强的附着生长在滤料上充满微生物的立体网状结构,具有较强的吸附和生物降解性能。(图吸附和生物降解性能。(图13-1 生物膜的基本生物膜的基本结构结构)结结 构构:好氧层
3、:好氧层(0.51mm):好氧和兼性微生物,其中异养微好氧和兼性微生物,其中异养微生物位于上层,自养微生物底层;厌氧层:厌氧分解;附着生物位于上层,自养微生物底层;厌氧层:厌氧分解;附着水层;流动水层水层;流动水层组组 成成:细菌(好氧、:细菌(好氧、厌氧、兼性厌氧、兼性)为主、真菌()为主、真菌(包括丝状包括丝状菌菌)、藻类、原生动物、后生动物、蠕虫、昆虫的幼虫;上藻类、原生动物、后生动物、蠕虫、昆虫的幼虫;上层为低级食物链,下层为高级食物链。层为低级食物链,下层为高级食物链。作用:吸附、氧化分解;作用:吸附、氧化分解;生物分层:随着水流方向,微生物从低级到高级分布,种类生物分层:随着水流方
4、向,微生物从低级到高级分布,种类逐渐逐渐增多,个体数量减少;上层厚,下层厚度减小;逐渐逐渐增多,个体数量减少;上层厚,下层厚度减小;载体:填料或滤料、介质载体:填料或滤料、介质生物膜培养:挂膜,过程为几天至几十天生物膜培养:挂膜,过程为几天至几十天生物膜生长速度的影响因素:有机负荷、水力负荷(滤率)生物膜生长速度的影响因素:有机负荷、水力负荷(滤率)生物膜脱落:老化;昆虫活动;水力冲刷。生物膜脱落:老化;昆虫活动;水力冲刷。图图13-1 生物膜的基本生物膜的基本结构结构净化有机物的过程(图净化有机物的过程(图13-1)有机物的扩散、氧的扩散(传质);有机物的扩散、氧的扩散(传质);有机物的吸附
5、;有机物的氧化分解有机物的吸附;有机物的氧化分解(好氧分解好氧分解);好氧代谢产物扩散;好氧代谢产物扩散;厌氧层的厌氧代谢厌氧层的厌氧代谢(厌氧分解厌氧分解);厌氧代谢的产物如有机酸的扩散;厌氧代谢的产物如有机酸的扩散;生物膜的生长和脱落生物膜的生长和脱落活性污泥和生物膜的比较活性污泥和生物膜的比较 相同点:相同点:1.主要利用好氧微生物吸附、氧化降解有机物;主要利用好氧微生物吸附、氧化降解有机物;2.微生物以细菌为主;微生物以细菌为主;3.微生物中原生动物和后生动物的存在说明系统运行正常,能微生物中原生动物和后生动物的存在说明系统运行正常,能改善出水水质;改善出水水质;不同点不同点:1.丝状
6、菌的大量繁殖丝状菌的大量繁殖使生物膜具有立体结构,能疏松生物膜,使生物膜具有立体结构,能疏松生物膜,有利于提高污染物的去除效果;而在活性污泥中则会对系有利于提高污染物的去除效果;而在活性污泥中则会对系统构成威胁,统构成威胁,2.生物膜中生物膜中原生动物和后生动物原生动物和后生动物比活性污泥数量多,种类更丰比活性污泥数量多,种类更丰富;富;且分层聚居,在水流的下层出现。且分层聚居,在水流的下层出现。二、影响生物膜法污水处理效果的主要因素二、影响生物膜法污水处理效果的主要因素进水底物的组分和浓度及其变化规律进水底物的组分和浓度及其变化规律营养物质营养物质有机负荷和水力负荷有机负荷和水力负荷 有机负
7、荷:有机负荷:kgBOD5/m3(滤料滤料)d 水力负荷水力负荷(滤率滤率):m3(污水污水)/m2(滤料滤料)d有机负荷受到滤床性质的影响,即受到滤料性能的影响;有机负荷受到滤床性质的影响,即受到滤料性能的影响;高的有机负荷,需要高的水力负荷;高的有机负荷,需要高的水力负荷;在高负荷生物滤池中,提高滤率是改善生物滤池堵塞的常用措施;在高负荷生物滤池中,提高滤率是改善生物滤池堵塞的常用措施;(表(表13-1)DO生物膜量生物膜量:厚度和密度与进水有机物浓度影响;:厚度和密度与进水有机物浓度影响;pH温度温度有毒物质有毒物质表表13-1 几种生物膜法工艺的负荷几种生物膜法工艺的负荷比较对象比较对
8、象普通生普通生物滤池物滤池高负荷高负荷生物滤生物滤池池塔式生塔式生物滤池物滤池生物接触生物接触氧化池氧化池生物转生物转盘盘滤率滤率(m/d)15940901501001600.10.2有机负荷有机负荷(kgBOD5/m3 d)-10.10.3 0.51.51.02.52.54.0BOD去除效率去除效率 85958090809085908590三、生物膜法污水处理工艺特征三、生物膜法污水处理工艺特征与传统活性污泥法相比较,生物膜法的特点:抗冲击负荷、剩余与传统活性污泥法相比较,生物膜法的特点:抗冲击负荷、剩余污泥量少、操作方便;污泥量少、操作方便;适合中小型污水处理厂采用适合中小型污水处理厂采用
9、。微生物特征:微生物特征:微生物种类丰富、量多、食物链长;微生物种类丰富、量多、食物链长;微生物中存在世代时间较长的菌种,有利于不同功能的优势菌微生物中存在世代时间较长的菌种,有利于不同功能的优势菌群分段运行;群分段运行;处理工艺特征:处理工艺特征:对水质、水量的变化有较强的适应性;对水质、水量的变化有较强的适应性;可用于低浓度污水的处理;可用于低浓度污水的处理;剩余污泥量少;剩余污泥量少;运行管理方便:无污泥回流、无需调节反应器内污泥浓度、无运行管理方便:无污泥回流、无需调节反应器内污泥浓度、无丝状菌膨胀的危险;丝状菌膨胀的危险;需预处理:设初沉等为了需预处理:设初沉等为了去除原水中悬浮物以
10、免堵塞滤料;去除原水中悬浮物以免堵塞滤料;水质均化。水质均化。需设二沉池截留脱落的生物膜需设二沉池截留脱落的生物膜四、生物膜法反应动力学介绍四、生物膜法反应动力学介绍13-2 生物滤池生物滤池一、概述一、概述生物滤池是生物膜法的传统工艺。生物滤池是生物膜法的传统工艺。分分 类类 负荷不同:负荷不同:低负荷生物滤池低负荷生物滤池:滤料为碎石、卵石、炉渣、焦炭;:滤料为碎石、卵石、炉渣、焦炭;高负荷生物滤池高负荷生物滤池:采用处理水回流;:采用处理水回流;塔式生物滤池塔式生物滤池:采用性能改善的滤料;营养物、氧气和微生物:采用性能改善的滤料;营养物、氧气和微生物三者充分接触、水流紊动剧烈、通风条件
11、好;三者充分接触、水流紊动剧烈、通风条件好;布水方式不同:布水方式不同:回转式布水;(图回转式布水;(图13-3 a)固定喷嘴式布水;(图固定喷嘴式布水;(图13-3 b)二二、(图图13-4)1.滤床及池体滤床及池体(1)滤料:)滤料:主要参数:比表面积主要参数:比表面积A、孔隙率、孔隙率P、密度、机械强度、密度、机械强度、生物化学稳定性生物化学稳定性(不能被微生物分解、不能抑制微生物不能被微生物分解、不能抑制微生物生长生长);早期滤料:碎石、卵石、焦炭、炉渣等颗粒滤料;早期滤料:碎石、卵石、焦炭、炉渣等颗粒滤料;d为为38cm(拳状);孔隙率为(拳状);孔隙率为45%50%;比表面积为比表
12、面积为65100m2/m3;材料:塑料、玻璃钢、树脂;形状:波纹状、蜂窝管、材料:塑料、玻璃钢、树脂;形状:波纹状、蜂窝管、环状、空心浮球、多孔颗粒。图环状、空心浮球、多孔颗粒。图13-5 环状环状 图图13-6波纹波纹状状滤料高度:石质拳状滤料滤料高度:石质拳状滤料12.5m高;塔式滤池高高;塔式滤池高10m;(2)池壁:砖石、钢筋混凝土;高度高出滤池表面)池壁:砖石、钢筋混凝土;高度高出滤池表面0.40.5m;蜂窝斜管和蜂窝斜板蜂窝斜管和蜂窝斜板浮球填料陶粒滤料立体弹性填料聚丙烯半软性填料2.布水系统布水系统:要求布水均匀;:要求布水均匀;有固定式喷嘴布水系统(现基本不用)和旋转式布水有固
13、定式喷嘴布水系统(现基本不用)和旋转式布水器器(图图13-3 a);布水中心管,布水横管;布水横管的一侧开于小孔,布水中心管,布水横管;布水横管的一侧开于小孔,小孔直径小孔直径1015mm;间距不等,愈近池心间距愈;间距不等,愈近池心间距愈大,保证单位面积的滤池面积接受的水量相等;大,保证单位面积的滤池面积接受的水量相等;3.排水系统排水系统:渗水装置、集水沟、排水渠;收集并:渗水装置、集水沟、排水渠;收集并排出污水和生物膜,保证滤池通风,支承滤料;排出污水和生物膜,保证滤池通风,支承滤料;几种滤料主要参数的比较几种滤料主要参数的比较滤料种类滤料种类38cm的的s石质滤料石质滤料环状塑料环状塑
14、料滤料滤料波纹板塑波纹板塑料滤料料滤料玻璃钢蜂窝玻璃钢蜂窝板(板(f=20)比表面积比表面积A(m2/m3)651009834081195200空隙滤空隙滤P45509395939595-密度密度(kg/m3)11001400100三、生物滤池法的工艺流程三、生物滤池法的工艺流程初沉池生物滤池二沉池初沉池生物滤池二沉池a.普通生物滤池普通生物滤池(低负荷生物滤池、滴滤池低负荷生物滤池、滴滤池)水力负荷水力负荷q低:低:15m3(m2滤料滤料d)-1 有机物滤料负荷有机物滤料负荷qF低:低:100300mgBOD5(m3滤料滤料d)-1 BOD5去除率高:去除率高:8590;出水水质好;出水水质
15、好,BOD5 2030mgL-1;采用拳状颗粒滤料,采用拳状颗粒滤料,d38cm;工作工作H1.21.8m;承脱层颗粒承脱层颗粒h0.2m;滤料的总滤料的总H1.52.0m30mgL-1;卵石或石英石滤料;卵石或石英石滤料;H24m;布水系统:旋转式布水系统;布水系统:旋转式布水系统;出水无出水无DO和硝酸盐;二沉池的污泥稳定性差,泥量大;和硝酸盐;二沉池的污泥稳定性差,泥量大;生物膜经常性地脱落:主要由于水力冲刷生物膜经常性地脱落:主要由于水力冲刷为保证高负荷、出水水质好,采用为保证高负荷、出水水质好,采用回流回流的运行方式的运行方式(一般回流一般回流后的进水后的进水BOD5200g L-1
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