水污染控制技术二 生物膜法.pptx

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1、1 生物膜法的基本原理1.1 1.1 生物膜的构造与净化机理 膜的表面吸取营养和溶解氧容易，微生物生长繁殖迅速，形成了好氧微生物和兼性微生物组成的好氧层（12mm）。内部营养和溶解氧的供应条件差，生长繁殖受到限制，好氧微生物难以生活，形成了厌氧微生物和兼性微生物组成的厌氧层。生物滤池滤料上生物膜的构造（剖面图）第1页/共98页1.2 1.2 生物膜法的主要特性法的主要特性1.微生物相方面的特征(1)参与净化反应微生物多样化 生物膜固着在滤料或填料上，其污泥龄较长，因此在生物膜上能够生长世代时间较长、比增殖速度很小的微生物，如硝化菌等。在生物膜上还可能大量出现丝状菌，而且没有污泥膨胀之虞。线虫类

2、、轮虫类以及寡毛虫类的微型动物出现的频率也较高。在日光照射到的部位能够出现藻类，在生物滤池上，能够出现象苍蝇(滤池蝇)这样的昆虫类动物。在生物膜上生长繁育的生物、类型广泛，种属繁多，食物链长且较为复杂。第2页/共98页1.2 1.2 生物膜生物膜法的主要特性法的主要特性1.1.微生物相方面的特征微生物相方面的特征(1)参与净化反应微生物多样化(2)生物的食物链长 生物膜上形成的食物链要长于活性污泥上的食物链。污泥产量低，一般说来，生物膜处理法产生的污泥量较活性污泥处理系统少1/4左右。第3页/共98页1.2 1.2 生物膜生物膜法的主要特性法的主要特性1.1.微生物相方面的特征微生物相方面的特

3、征(1)参与净化反应微生物多样化(2)生物的食物链长(3)能够存活世代时间较长的微生物在生物膜处理法中，生物污泥的生物固体平均停留时间与污水的停留时间无关。硝化菌和亚硝化菌得以繁衍、增殖。因此，生物膜处理法的各项处理工艺都具有一定的硝化功能，采取适当的运行方式，还可能具有反硝化脱氮的功能。第4页/共98页1.2 1.2 生物膜生物膜法的主要特性法的主要特性1.1.微生物相方面的特征微生物相方面的特征(1)参与净化反应微生物多样化(2)生物的食物链长(3)能够存活世代时间较长的微生物生物膜处理法多分段进行，在正常运行的条件下，每段都繁衍与进入本段污水水质相适应的微生物，并形成优占种属，这种现象非

4、常有利于微生物新陈代谢功能的充分发挥和有机污染物的降解。(4)(4)分段运行与优占种属第5页/共98页1.2 1.2 生物膜生物膜法的主要特性法的主要特性1.1.微生物相方面的特征微生物相方面的特征(1)参与净化反应微生物多样化(2)生物的食物链长(3)能够存活世代时间较长的微生物(4)(4)分段运行与优占种属第6页/共98页1.2 1.2 生物膜生物膜法的主要特性法的主要特性(1(1）对水质、水量变动有较强的适应性1.1.微生物相方面的特征微生物相方面的特征 2 2处理工艺方面的特征处理工艺方面的特征 生物膜处理法的各种工艺，对流人污水水质、水量的变化都具有较强的适应性，这种现象已为多数运行

5、的实际设备所证实，即或有一段时间中断进水，对生物膜的净化功能也不会造成致命的影响，通水后能够较快地得到恢复。第7页/共98页1.2 1.2 生物膜生物膜法的主要特性法的主要特性(1(1）对水质、水量变动有较强的适应性1.1.微生物相方面的特征微生物相方面的特征 2 2处理工艺方面的特征处理工艺方面的特征（2）污泥沉降性能良好，宜于固液分离 由生物膜上脱落下来的生物污泥，所含动物成分较多，比重较大，而且污泥颗粒个体较大，沉降性能良好，宜于固液分离。但是，如果生物膜内部形成的厌氧层过厚，在其脱落后，会有大量的非活性的细小悬浮物分散于水中，使处理水的澄清度降低。第8页/共98页1.2 1.2 生物膜

6、法的主要特性法的主要特性(1）对水质、水量变动有较强的适应性1.微生物相方面的特征 2处理工艺方面的特征（2）污泥沉降性能良好，宜于固液分离（3）能处理低浓度的污水 活性污污法处理系统，不适宜处理低浓度的污水，如原污水的BOD值长期低于5060mg/Lmg/L，将影响活性污泥絮凝体的形成和增长，净化功能降低，处理水水质低下。但是，生物膜处理法对低浓度污水，也能够取得较好的处理效果，使BODBOD5 5=20=2030mg/L30mg/L的污水降至5 510mg/L 10mg/L 第9页/共98页1.2 1.2 生物膜生物膜法的主要特性法的主要特性(1(1）对水质、水量变动有较强的适应性1.1.

7、微生物相方面的特征微生物相方面的特征 2 2处理工艺方面的特征处理工艺方面的特征（2）污泥沉降性能良好，宜于固液分离（3 3）能处理低浓度的污水（4 4）易于维护运行、节能 与活性污泥处理系统相较，生物膜处理法中的各种工艺都是比较易于维护管理的，而且像生物滤池、生物转盘等工艺，还都是节省能源的，动力费用较低。去除单位重量BOD的耗电量较少。第10页/共98页1.2 1.2 生物膜生物膜法的主要特性法的主要特性1 1）对水质、水量变动有较强的适应性；2 2）污泥沉降性能良好，宜于固液分离；3 3）能处理低浓度的污水4 4）易于维护运行、节能 。1.1.微生物相方面的特征微生物相方面的特征(1)参

8、与净化反应微生物多样化(2)(2)生物的食物链长(3)(3)能够存活世代时间较长的微生物(4)(4)分段运行与优占种属 2 2处理工艺方面的特征处理工艺方面的特征第11页/共98页1.3生物膜法的流程第12页/共98页2.1 普 通 生 物 滤 池第一代工艺2 生 物 滤 池第13页/共98页主要组成部分是滤料、池壁、排水系统和布水系统。2.1.1 2.1.1 构造构造平面：方形、矩形。池壁：砖石筑造，孔、不带孔洞，围护滤料，承受滤料压力。为了防止风力对池表面均匀布水的影响，池壁一般应高出滤料表面0.50.9m(1)池体第14页/共98页2.1.1 2.1.1 构造构造(1)(1)池体(2)(

9、2)滤料1)质坚、高强、耐腐蚀、抗冰冻滤料是生物滤池的主体，它对生物滤池的净化功能有直接影响，应慎重选用。滤料表面是生物膜形成、固着的部位，高额的表面积是保持高额生物量的必要条件，而生物量则是控制生物处理技术净化功能的重要参数之一。滤料表面应是宜于生物膜固着，也应宜于使污水均匀流动。2)较高的比表面积(单位容积滤料所具有的表面积)第15页/共98页2.1.1 2.1.1 构造构造(1)池体(2)滤料1)质坚、高强、耐腐蚀、抗冰冻 2)较高的比表面积 滤料之间的空间是生物膜、污水和空气三相接触的部位，是供氧和氧的传递的重要部位。空隙率45左右、比表面积约为65100m2。3)较大的空隙率第16页

10、/共98页2.1.1 2.1.1 构造构造(1)池体(2)滤料1)质坚、高强、耐腐蚀、抗冰冻 2)较高的比表面积3)较大的空隙率 实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣和焦炭等。一般分工作层和承托层两层充填，总厚度约为1.52m工作层厚1.31.8m粒径介于2540mm；承托层厚0.2m，粒径介于70100mm。滤料在充填前应加以仔细筛分、洗净，各层中的滤料应均匀一致，以保证较高的空隙率，不合格者不得超过5。4)就地取材，便于加工、运输第17页/共98页2.1.1 2.1.1 构造构造(1)池体(2)滤料1)质坚、高强、耐腐蚀、抗冰冻 2)较高的比表面积3)较大的空隙率4)就地取材，便于加工、运输第

11、18页/共98页2.1.1 2.1.1 构造构造(1)(1)池体(2)(2)滤料均匀污水，能适应水量的变化；不易堵塞和易于清通以及不受风、雪的影响等特征。(3)(3)布水装置 固定喷嘴式布水装置系统：投配池，布水管道和喷嘴 投配池设于滤池的一端或两座滤池的中间，在投配池内设虹吸装置。布水管道敷设在滤池表面下0.50.8m，在其上装有一系列排列规矩、伸出池面0.150.20m的竖管，在竖管顶端安装喷嘴。喷嘴的作用是均匀布水。第19页/共98页第20页/共98页第21页/共98页第22页/共98页第23页/共98页2.1.1 2.1.1 构造构造(1)(1)池体(2)(2)滤料(3)(3)布水装置

12、 作用：是排除处理后的污水；二为保证滤池的良好通风。包括渗水装置，汇水沟和总排水沟等。底部空间的高度不应小于0.6m0.6m。(4)(4)排水系统在滤池底部四周设通风孔，其总面积不得小于滤池表面积的1。第24页/共98页 渗水装置的作用是支撑滤料，排出滤过的污水，进入空气。为了保证滤池通风良好，渗水装置上的排水孔隙的总面积不得低于滤池总表面积的20；渗水装置与池底之间的距离不得小于0.4m，池底以12的坡度坡向汇水沟，汇水沟宽0.15m，间距2.54.0m，并以0.510的坡度坡向总排水沟，总排水沟的坡度不应小于0.5，也是为了通风良好，总排水沟的过水断面积应小于其总断面的50，沟内流速应大于

13、0.7m/s，以免发生沉积和堵塞现象。第25页/共98页2.1.1 2.1.1 构造构造(1)池体(2)滤料(3)布水装置(4)排水系统第26页/共98页2.1.2 普通生物滤池的运行参数 BOD BOD容积负荷率：在保证处理水达到要求质量的前提下，每m m3 3滤料在1d1d内所能接受的BODBOD量，其表示单位为gBODgBOD5 5/(m/(m3 3滤料d)d)。水力负荷率：在保证处理水达到要求质量的前提下，每m m3 3滤料或每m m2 2滤池表面在1 1日内所能够接受的污水水量(m(m3 3)，其表示单位为m m3 3(m(m3 3滤料d)d)或m m3 3(m(m2 2滤池表面d)

14、d)。第27页/共98页 处理生活污水或以生活污水为主体的城市污水时，水力负荷值可取1 13m3m3 3(m(m2 2d)d)BODBOD容积负荷为0.150.150.30kg0.30kg(m(m3 3d)d)。第28页/共98页2.1.3 普通生物滤池的适用范围与优缺点(1)占地面积大、不适于处理量大的污水；(2)滤料易于堵塞；(3)产生滤池蝇，恶化环境卫生；(4)喷嘴喷洒污水，散发臭味。(1)处理效果良好，BOD5的去除率可达95以上(2)运行稳定、易于管理、节省能源。Q1000m3的小城镇污水或有机性工业废水。主要优点是：主要缺点是：普通生物滤池适用于:第29页/共98页2.2 高 负

15、荷 生 物 滤 池第二代工艺第30页/共98页处理水回流：（1 1）可以均化与稳定进水水质；（2 2）加大水力负荷及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制厌氧层发育，使生物膜保持较高的活性；（3 3）抑制滤池蝇的过度滋长，减轻臭味。通过限制进水通过限制进水BODBOD5 5（200mg/L)200mg/L)和采取处理水回流等技术和采取处理水回流等技术措施，大幅度地提高滤池的措施，大幅度地提高滤池的BODBOD负荷率负荷率(6(68)8)倍，水力负荷率倍，水力负荷率1010倍。倍。2.2.1 2.2.1 高负荷生物滤池的特征高负荷生物滤池的特征第31页/共98页2.2.2高负荷生物滤池

16、典型流程系统 高负荷生物滤池典型流程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泥。这种系统有助于生物膜的接种。促进生物膜的更新。此外，初次沉淀池的沉淀效果由于生物污泥的注入而有所提高。第32页/共98页高负荷生物滤池典型流程2.2.2高负荷生物滤池典型流程系统处理水回流滤池前，可避免加大初次沉淀池的容积，生物污泥由二次沉淀池回流初次沉淀池，以提高初次沉淀他的沉淀效果。第33页/共98页高负荷生物滤池典型流程2.2.2高负荷生物滤池典型流程系统处理水和生物污泥同步从二次沉淀池回流初次沉淀池，这样，提高了初次沉淀池的沉淀效果，也加大了滤池的水力负荷。提高初次沉淀池的负荷是本系统

17、的弊端。第34页/共98页高负荷生物滤池典型流程2.2.2高负荷生物滤池典型流程系统不设二次沉淀池为本系统的主要特征，滤池出水(含生物污泥)直接回流初沉池，这样能够提高初沉池的效果，并使其兼行二沉池的功能。第35页/共98页高负荷生物滤池典型流程2.2.2高负荷生物滤池典型流程系统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。第36页/共98页 原污水浓度较高，或对处理水质要求较高时，可以考虑二段(级)滤池处理系统。二段滤池有多种组合方式，下图是其中主要的几种。二段（级）生物滤池典型流程第37页/共98页交替配水二段生物滤池系统第38页/共98页 (1)圆形

18、、如使用粒状滤料，其粒径也较大，一般为40100mm，空隙率较高。滤料层高一般为2.0m，滤料粒径和相应的层厚度为：工作层：层厚1.80m，滤料粒径4070mm；承托层：层厚0.2m，粒径70100mm。当滤层厚度超过2.0m时，一般应采用人工通风措施。2.2.3高负荷生物滤池的构造特点 滤料：聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等材料制成的呈波形板状、列管状和蜂窝状等人工滤料。这种滤料质轻、高强、耐蚀，每m3滤料重量约43kg左右，表面积可达200m2，空隙率可高达95。第39页/共98页几种常见滤料 比表面积在98340m2/m3，孔隙率为9395 比表面积在81195m2/m3，孔隙率为9395比

19、表面积65100m2/m3，孔隙率4550第40页/共98页第41页/共98页(2)高负荷生物滤池多使用旋转式的布水装置即旋转布水器第42页/共98页第43页/共98页2.3 塔 式 生 物 滤 池第三代工艺第44页/共98页工艺特点：高度达20m之多，采用回流措施；塑料滤料。（1）内部形成较强的拔风状态，通风良好，污水、空气、滤料接触充分，充氧效果良好，传质速度快；（2）高负荷率，水力负荷为高负荷生物滤池210倍，生物膜活性高，净化效率也较高；（3）滤层内部的分层，能够承受较高的有机污染物的冲击负荷。第45页/共98页2.4 曝 气 生 物 滤 池（Biological Aerated Fi

20、lter，BAF）第46页/共98页集生物氧化和截留悬浮固体于一体，并节省了后续二次沉淀池。第47页/共98页工程实例工程实例 广东省肇庆市蓝带啤酒厂，年产20万T蓝带啤酒。蓝带啤酒厂污水处理站设计污水处理量为6000m3/d，设计污水水质为：COD=3000mg/L，BOD5=800 mg/L，SS=300 mg/L，色度=100，pH=69，温度40。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。COD110 mg/L，BOD550 mg/L，SS100 mg/L，色度80，pH=69。第48页/共98页3.1生物转盘的构造3 生 物 转 盘第49页/共98页第50页/共98页第

21、51页/共98页去除废水中有机物的机理和生物滤池基本相同。3.2 生物转盘的工作原理第52页/共98页生物转盘第53页/共98页 1 1）微生物浓度高，达404060g/L60g/L，F/M=0.05F/M=0.050.10.1，处理效率高。2 2）生物相分级。3 3）污泥龄长，具有硝化、反硝化功能。4 4）能处理高浓度有机废水，耐冲击负荷。Sa=10000mg/L10mg/LSa=10000mg/L10mg/L，效果好。5 5）食物链长，污泥量少，为活性污泥法的 1/21/2左右，约0.25Kg/KgBOD0.25Kg/KgBOD5 5。6 6）能耗小，不需曝气与污泥回流，0.7kwh/Kg

22、 BOD0.7kwh/Kg BOD5 5。7 7）便于维护管理。8 8）不会发生二次污染现象。9 9）流态：完全混合推流式。3.3 生物转盘系统的特征第54页/共98页3.4 生物转盘的组合形式及处理流程第55页/共98页第56页/共98页4 生 物 接 触 氧 化第57页/共98页4.1 4.1 生物接触氧化的工作原理生物接触氧化的工作原理池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物供氧，并起到搅拌与混合作用。生物

23、接触氧化的实质生物接触氧化是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术，兼具两者的优点，也可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法。第58页/共98页 生物接触氧化处理技术，在工艺、功能以及运行等方面的主要特征。1在工艺方面的特征 (1)本工艺使用多种型式的填料，由于曝气，在池内形成液、固、气三相共存体系，有利于氧的转移，溶解氧充沛，适于微生物存活增殖。在生物膜上微生物是丰富的除细菌和多种种属原生动物和后生动物外，还能够生长氧化能力较强的球衣菌属的丝状菌，而无污泥膨胀之虑。在生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链。第59页/共98页 (2)填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，

24、由于丝状菌的大量滋生，有可能形成一个呈立体结构的密集的生物网，污水在其中通过起到类似”过滤”的作用，能够有效地提高净化效果。(3)由于进行曝气，生物膜表面不断地接受曝气吹脱，这样有利于保持生物膜的活性，抑制厌氧膜的增殖也宜于提高氧的利用率，因此，能够保持较高浓度的活性生物量。据实验资料，每m2填料表面上的活性生物膜量可达125g，如折算成MLSS，则达13gL，正因为如此，生物接触氧化处理技术能够接受较高的有机负荷率，处理效率较高，有利于缩小池容，减少占地面积。第60页/共98页2在运行方面的特征 (1)对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍能够保持良好的处理效果对排水不均匀的企业，

25、更具有实际意义。(2)操作简单、运行方便、易于维护管理，勿需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇。(3)污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。第61页/共98页 生物接触氧化处理技术具有多种净化功能，除有效地去除有机污染物外，如运行得当还能够用以脱氮，因此，可以作为三级处理技术。3在功能方面的特征 生物接触氧化处理技术的主要缺点是：如设计或运行不当，填料可能堵塞，此外，布水、曝气不易均匀，可能在局部部位出现死角。第62页/共98页4.2 4.2 生物接触氧化操作系统 生物接触氧化处理技术的工艺流程一般分为：一段处理流程、二段处理流程和多段处理流程。1.一段处理流程 生物接触氧化处理技术

26、的一段处理流程第63页/共98页2.2.二段处理流程第64页/共98页3.多段处理流程第65页/共98页4.3 生物接触氧化池的构造及形式第66页/共98页 接触氧化池是由池体、填料、支架及曝气装置、进出水装置以及排泥管道等部件所组成(1)池体 1生物接触氧化池的构造 接触氧化池的池体在平面上多呈圆形和矩形或方形，用钢板焊接制成或用钢筋混凝土浇灌砌成。各部位的尺寸为：池内填料高度为3.03.5m；底部布气层高为0.6O.7m；顶部稳定水层0.50.6m，总高度约为4.55.0m。第67页/共98页 1)在水力特性方面，比表面积大、空隙率高、水流通畅、良好、阻力小、流速均一。2)在生物膜附着性方

27、面，应当有一定的生物膜附着性，主要是填料的外观形状、形状规则、尺寸均一，表面粗糙度较大等。3）生物膜附着性还与微生物和填料表面的静电作用有关，微生物多带负电，填料表面电位愈高，附着性也愈强；此外，微生物为亲水的极性物质，因此，在亲水性填料表面易于附着生物膜。(2)(2)填料第68页/共98页 4)化学与生物稳定性较强，经久耐用，不溶出有害物质，不导致产生二次污染。5)在经济方面要考虑货源、价格，也要考虑便于运输与安装等。种类：填料可按形状、性状及材质等方面进行区分。形状，可分为蜂窝状、束状、筒状、列管状、波纹状、板状、网状、盾状、圆环辐射状以及不规则粒状以及球状等。性状，硬性、半软性、软性等。

28、材质，塑料、玻璃钢、纤维等。第69页/共98页框框架架与与生生物物填填料料第70页/共98页框架与生物填料框架与生物填料第71页/共98页反应区曝气系统的布置反应区曝气系统的布置第72页/共98页第73页/共98页曝气装置安装 第74页/共98页酚醛树脂蜂窝填料酚醛树脂蜂窝填料常用填料的类型聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料第75页/共98页正六角行蜂窝状斜管正六角行蜂窝状斜管聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料第76页/共98页半软性填料半软性填料第77页/共98页弹性立体填料弹性立体填料YHT型弹性生物的环填料型弹性生物的环填料第78页/共98页软性、复合填料软性、复合填料组合填料组合填料软性纤维填料软

29、性纤维填料第79页/共98页生物接触氧化法填料第80页/共98页立体弹性填料立体弹性填料第81页/共98页漂浮填料漂浮填料第82页/共98页新型的纤维网状填料新型的纤维网状填料第83页/共98页新型的三维立体网状填料新型的三维立体网状填料第84页/共98页按曝气装置与填料的位置，分为分流式与直流式；按水流循环方式，又分为填料内循环与外循环式。2接触氧化池的形式第85页/共98页三、池型的构造1)1)1)1)直流式生物接触氧化池（国内多采用）直流式生物接触氧化池（国内多采用）第86页/共98页2)直流式生物接触氧化池（国内多采用）特点：直接在填料部曝气，在填料上产生上向流，生物膜受到气流的冲击、

30、搅动，加速脱落、更新，使生物膜经常保持较高的活性，而且能够避免堵塞现象的产生。上升气流不断地与填料撞击，使气泡反复切割，粒径减小，增加了气泡与污水的接触面积，提高了氧的转移率。第87页/共98页3 3）多段串联射生物接触氧化池：居民小区，实质上为混合-推流式。第88页/共98页第89页/共98页5 生物流化床生物流化床 第90页/共98页 流化床是以砂、活性炭、焦炭一类的较小的惰性颗粒为载体充填在床内，载体表面被覆着生物膜，其质变轻，污水以一定流速从下向上流动，使载体处于流化状态。5.1 5.1 5.1 5.1 生物流化床工作原理生物流化床工作原理第91页/共98页二、流化床的类型二、流化床的类型 根据生物流化床的供氧、脱膜和床体结构的不同，好氧生物流化床主要有两种类型：第92页/共98页1、两相生物流化床第93页/共98页2、三相生物流化床第94页/共98页第95页/共98页 三相流化床设备较简单，操作亦较容易，此外，能耗也较二相流化床低。三相生物流化床是气、液、固三相直接在流化床体内进行生化反应，不另设充氧设备和脱膜设备，载体表面的生物膜依靠气体的搅动作用，使颗粒之间剧烈摩擦而脱落。三相生物流化床的设计应注意防止气泡在床内合并成大气泡而影响充氧效率。充氧方式减压释放空气充氧射流曝气充氧第96页/共98页第97页/共98页感谢您的观看！第98页/共98页