生活污水处理3生物膜法 47页

3.2生物膜法\n生物膜法是与活性污泥法平行发展的一种污水处理技术方法；实质是使细菌类微生物和原生动物、后生动物类的微型动物附着在滤料或某些载体上，并在其上形成膜状生物污泥-----生物膜生物膜法的历史及发展：1865年德国科学家发现生物过滤作用；1893年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为膜生物反应器的生物滤池问世；20世纪20—30年代建造了许多生物膜反应器；40-50年代生物滤池逐渐被活性污泥取代的趋势；70年代新的反应器以独特的优势受关注。活性污泥法中的微生物是呈悬浮状态的，属于悬浮生长体系；而生物膜法中的生物呈附着膜状，属于附着生长系统或固定膜工艺。1.概述\n一、生物膜法的基本流程初沉池初沉池作用：去除大部分悬浮固体物质，防止生物膜反应器堵塞，尤其对空隙小的填料是非常必要的。二沉池二沉池作用：去除脱落的生物膜，提高出水水质出水回流出水回流作用：提高生物膜反应器的水力负荷，加大水流对生物膜的冲刷作用，更新生物膜，避免生物膜的过量累积，从而维持良好的生物膜活性和合适膜厚度。生物膜反应器处理水原污水\n二、生物膜的构造及净化机理1、构造1）结构：从外面到里面的顺序为污水、流动水层、附着水层、生物膜（分为好氧层和厌氧层）、滤料。2）挂膜：污水流经滤料，污水和细菌附着在有机物被分解形成生物膜并逐渐成熟。3)生物膜特性:高度亲水的物质，同时也是微生物高度密集的物质。4)生物膜成熟标志：真正生态系组成及对有机物的降解功能都达到了平衡状态。5）生物膜生长阶段：潜伏期、生长期（20-30d）\n2、生物膜净化污水的机理及优势1）生物膜表面积大，能大量吸附水中有机物2）有机物降解是在生物膜表层0.1-2mm的好氧生物膜内进行3）多种物质的传递过程：空气流动水层附着水层生物膜微生物呼吸污染物流动水层附着水层生物膜生物降解H2O附着水层流动水层CO2、H2S、NH3水层溢入空气中微生物代谢产物4）厌氧层与好氧层的关系厌氧层与好氧层达到生态平衡5）理想生物膜法的状况减缓老化，避免厌氧层过分生长，加快好氧层更新，不使膜集中脱落。\n4）分段运行与优势菌种分多段运行，每段繁衍于本段水质相适应的微生物1、生物相方面的特征三、生物膜处理法的主要特征1）微生物的多样化生物相—生物膜上生物的种类，数量及其生活状态的概括。细菌、真菌||·微型动物||滤池蝇具有抑制生物膜的过速增长的功能线虫具有较好生物膜，促进其脱落的功能2）生物的食物链长生物膜上的食物链要长于活性污泥污泥量少于活性污泥系统3）能够存活世代时间长的微生物SRT与HRT无关\n2、处理工艺方面的特征1）对水质、水量变动有较强的适应性一段时间中断进水，对生物膜也不会有致命影响，通水后易恢复2）污泥沉淀性良好污泥比重较大3）能够处理低浓度废水活性污泥：不适合处理低浓度的污水，若BOD长期低于50-60mg/L，会影响污泥絮体的形成。生物膜：20-30mg/L时，能降解到5-10mg/L4）易于维护运行，节能，动力费用低\n以土壤自净原理为根据，在污水灌溉的实践基础上发展需要有预处理及二沉池早期生物滤池（普通生物滤池）水量负荷低，（1-4m³/m².d）；BOD负荷0.1-0.4kg/m³.d高负荷生物滤池塔式生物滤池限制进水BOD浓度〈200mg/l），常常采用回流水稀释。水量负荷提高3.0倍至40m³/m².d;BOD负荷上升至0.5-2.5kg/m³.d。径高比1：6～1：8，H=26米，通风良好，解决占地，水量80-200m³/m².d．BOD负荷2-3kg/m³.d2.生物滤池\n一、生物滤池的工作原理含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使得废水得以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。\n二、影响生物滤池功能的主要因素1、滤床的比表面积和孔隙率滤床的比表面积和孔隙率愈大，扩大传质的界面，促进水流的紊动，有利于提高净化功能。2、滤床的高度有机物的去除效果随滤床深度的增加而提高，但去除速率却随深度的增加而降低。3、有机负荷与水力负荷有机负荷较高，生物膜的增长较快，引起滤料堵塞，需要调整水力负荷，水力负荷增加，提高水力冲刷力，维持生物膜的厚度。4、回流5、供氧\n三、普通生物滤池1、构造普通生物滤池又称滴滤池，水力负荷和BOD负荷低。\n池壁：分为有孔池壁和无孔池壁。池底：支撑滤料和排除处理后的水，池底四周设置通风口。1）池体：2）滤料：质坚，稳定性好适于生物膜附着适于污水的流动有较高的比表面积有较大的孔隙比就地取材3）布水装置目的：是将废水均匀地喷洒在滤料上主要有两种：固定式布水装置、旋转式布水装置4）排水系统不淤流速≮0.7m/s渗水装置：与池底距离≮0.4m\n2、普通生物滤池的设计与计算工作层填料的粒径为2540mm，厚度为1.31.8m；承托层填料的粒径为70100mm，厚度为0.2m。正常气温条件处理城市废水时，表面水力负荷为13m3/m2.d，BOD5容积负荷为0.150.30kgBOD5/m3.d，BOD5的去除率一般为8595%；池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的1%；滤池数不应小于2座。滤料容积：按负荷率计算BOD负荷率（gBOD/m³.d）水力负荷率(m³/m³滤料.d)滤料选定、容积与滤池结构的工艺设计，布水装置系统的计算与设计1）设计内容：2）设计参数：\n四、高负荷生物滤池1、构造高负荷生物滤池是生物滤池的第二代工艺。1）高负荷生物滤池池体：平面上多为圆形。滤料层高一般为2m。2）高负荷生物滤池的布水：多使用旋转式布水器。3）高负荷生物滤池的滤料：轻质、高强、耐腐蚀\n1）适用：处理浓度和流量变化浓度比较大的水。进水水质要求：BOD5<200mg/L，否则原水需稀释。均化与稳定进水水质；加大水力负荷，及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜的更新，抑制厌氧层发育，保持生物膜较高的活性；抑制滤蝇的过度滋生；减轻散发的臭气。2、适用范围及特点2）高负荷生物滤池通常采用处理水回流稀释。其效果主要表现在：3）高负荷生物滤池的特点：滤料粒径比普通生物滤池大，有较高的空隙率。高负荷生物滤池选用旋转式的布水装置。\n3、高负荷生物滤池典型流程1）单池系统\n2）二段处理系统两级串联交替式两级串联\n五、塔式生物滤池1、构造塔式生物滤池是新型高负荷生物滤池。以加大滤层高度来增加处理能力。1）塔式生物滤池池体：塔身：8-24m，直径1-3.5m径高比：1：6-1：8。2）高负荷生物滤池的布水：旋转式布水器、固定式布水器3）塔式生物滤池的滤料：玻璃纸蜂窝滤料4）通风：自然风机械通风（上部吸风，下部鼓风）\n2、工艺特点1）塔身高，占地小，2）属于高负荷生物滤池:水力负荷高达80～200m2/m2(滤料)·d有机负荷可达2000～3000gBOD5/m3(滤料)·d3）高落差，使用旋转布水器，废水淋洗的冲力使老化的生物膜脱落更新快。4）滤层内部的分层：微生物的优势菌种。塔的高度使塔内生长不同种的微生物群。5）能够抵御较高的冲击负荷6）一般规模上不超过10000m3/d（工业、生活污水均可）7）供氧不如曝气池充足，易产生厌氧8）废水在塔内停留时间短，降解效率低。\n3、设计与计算按BOD---容积负荷率计算1）塔滤的滤料容积V=SaQ/Na，式中:Sa—进水BOD5；Q—污水流量（日平均）Na—容积负荷率；v—滤料体积2）滤塔面积A=V/H,H—工作高度，是由进水的BOD5值确定，查表P220A—表面面积3）塔滤的水力负荷q=Q/A,q—m³/m².d\n普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池对比普通生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池表面负荷(m3/m2.d)0.93.7936(包括回流)1697(不包括回流)BOD5负荷(kg/m3.d)0.110.370.371.084高达4.8深度(m)1.83.00.92.4812或更高回流比无14回流比较大滤料多用碎石等多用塑料滤料塑料滤料比表面积(m2/m3)4365436582115孔隙率(%)456045609395蝇多很少很少生物膜脱落情况间歇连续连续运行要求简单需要一定技术需要一定技术投配时间的间歇不超过5min一般连续投配连续投配剩余污泥黑色、高度氧化棕色、未充分氧化棕色、未充分氧化处理出水高度硝化,BOD520mg/l未充分硝化,BOD530mg/l未充分硝化,BOD530mg/lBOD5去除率(%)859575856585\n六、曝气生物滤池1、构造1）分区：2）滤池池体：缓冲配水区、承托层及滤料层、出水区圆形、方形、矩形。3）承托层及滤料层：5）配水室：缓冲配水区和滤板组成；6）布气系统：正常运行曝气和反冲洗时曝气；7）反冲洗系统：采用气水联合反冲洗；8）出水系统：周边出水和单侧堰出水等；9）管道和自控系统组成：采用PL控制系统。4）布水系统：配水室和滤板上的配水滤头，或者采用管式大阻力配水系统；滤料3-5mm，比表面积大，微生物吸着能力强（陶粒、焦炭等）\n2、工作原理曝气生物滤池是在生物接触工艺的基础上，以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂等)为载体，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢作用，生物絮凝作用，物理过滤作用，膜及填料的物理吸附和截留作用，以及反应器内沿水流方向实物链的生物多级捕食作用，实现污染物在任一单元反应器内高效去除3、曝气生物滤的池工艺优势1)负荷高，出水水质好：容积负荷可在6.0kgBOD/m3.d的负荷下，保持出水在20mg/L，出水可以达到硝化，出水达到或接近生活杂用水水标准；2)占地面积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的1/5-1/10；3)耐冲击负荷；4)投资省：BAF系统总水力停留时间短，所需基建投资少，同时该工艺出水水质高。\n1）负荷2）水温3）进水SS和BOD的浓度，4）pH值6.5-9.5包括：池体、供气系统、配水系统、反冲洗系统、污泥产量等1）BOD污泥负荷：根据水质定，0.2kg-1.4kgBOD/kgvss.dBOD容积负荷：0.12-0.18kgBOD/m³滤料.d；考虑氨氮硝化时小于2.0kgBOD/m³滤料.d；仅考虑BOD时4-6kgBOD/m³滤料.d2）反冲洗4、影响因素5、工艺设计主要参数\n六、工艺流程及原理过滤、生物吸附与生物氧化作用净化污水，滤料表面为好氧环境，内部为缺氧、厌氧的微环境，使得硝化、反硝化作用同时进行。\n七、几种曝气生物滤池1、BIOCARBONE2、BIOSTYR\n3.BIOFOR具有氧化降解、生物絮凝吸附、截留悬浮物的功能，集生物作用与固液分离作用于一身，不需后设二沉池。曝气装置设于整个滤料下面滤料在过滤时呈压实状态。气水同向流（上向流），并以较高的滤速过滤采用气水联合反冲洗，主要依赖气体的擦洗作用，反冲洗时滤料基本不膨胀。反冲污泥最终回流入初沉池。\n60年代起源于德国，我国70年代引进，能耗低，效果好的技术适用范围广（城市污水、各类工业水）3.生物转盘\n\n\n\n一、生物转盘的构造特点盘片、接触反应槽、转轴、驱动装置1、盘片①形状—一般为圆形平板，正多角形，同心圆，放射形.②直径—2-5.0m③间距—标准值30mm，（不堵塞及通风）④材质—平板（聚氯乙烯），波纹板（聚酯玻璃管）①盘片直径40%浸没于污水中，盘片边缘与槽内面间距≥100~150mm，②进出水采用锯齿形溢流堰，③槽底放空管④多极槽，格与格设导流槽2、接触反应槽\n3、转轴①长度：0.5-7.0m，其直径50-80mm②轴中心高于槽液面150mm，4、驱动装置①驱动方式——电力，空气，水力驱动②转速——0.8-3.0r/min，外缘线速度15-18m/min\n二、生物转盘的净化机理1）当转盘浸没水中时，有机物被生物膜吸附；2）当转盘离开水面时，固着水层从空气中吸收氧，固着水层氧过饱和，转移到生物膜和污水中；3）圆盘的搅动也使大气中的O2进入水中（O2有两部分来源）；4）盘上的“生物膜”，与“水”及“空气”间，交替接触，进而去除BOD、COD，也有利于CO2、NH3等的传递。\n三、生物转盘的特征1、工艺特征（1）微生物浓度高，折成MLVSS可达40-60g/l，F/M：0.05-0.1系数，效率高。（3）耐冲击负荷—BOD值10000-10mg/l，均可适应（4）不需曝气，污泥回流，调节污泥量；不存在污泥膨胀；节能，易于管理（5）食物链长，剩余污泥少，为活性污泥法的1/2左右（6）流态：完全混合----推流式（7）污泥龄长，存在硝化和反硝化，可以脱氮（2）生物相有分级，细菌和原生动物种类分级明显2、转盘的负荷与供氧量DO供给：转速上升，DO上升，去除率上升，但动力上升，应力上升∴不宜采用增加转速的方式来提高DO3、转盘分级与处理效果转盘分级—改进停留时间，防止短路，从而提高处理效果分级过多效果增加不多，一般每池不可小于2级，但不多于4级\n四、典型的工艺流程1、生物转盘的布置生物转盘的转速一般为18m/min；有一轴一段、一轴多段、以及多轴多段等形式；废水的流动方式，有轴直角流与轴平行流。多极布置：盘片面积不变，能提高处理水水质和DO含量\n2、生物转盘为主体的工艺流程需要有预处理，调节池可小点（与活性污泥相比），高浓度有机废水，中间设沉淀池\n较高浓度废水处理使用的生物转盘组合工艺\n生物转盘与沉淀相结合的一体化工艺\n生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法处理工艺；又称为淹没式生物滤池。生物接触氧化法——1971年开始于日本应用领域十分广泛，深受重视生物接触氧化法以高效的到亲睐，那么原因是：1.生物活性高—污泥龄长；2.传质条件好—微生物代谢多，“细菌表面的介质更新速度”，的影响，传质起决定作用；3.充氧效率高—3kgO2/kw.h，比无填料高30%4.有丝状菌存在5.有较高的生物膜浓度（10-20g/l），而活性污泥（2-3g/l）4.生物接触氧化滤池\n一、生物接触氧化池的构造及形式由池体、填料、布水系统和曝气系统等组成；填料高度一般为3.0m左右，填料层上部水层高约为0.5m，填料层下部布水区的高度一般为0.5-1.5m之间；池型：方形、园形，顶部稳定水层填料：其特性对接触氧化池中生物量、氧的利用率、水流条件和废水与生物膜的接触反应情况等有较大影响；分为硬性填料、软性填料、半软性填料、及球状悬浮型填料等：1、构造\n2、接触氧化池的分类1）按曝气位置分流式——国外多用填料区水流较稳定，有利于生物膜的生长，但冲刷力不够，生物膜不易脱落；可采用鼓风曝气或表面曝气装置；较适用于深度处理。直流式——国内用曝气装置多为鼓风曝气系统；可充分利用池容；填料间紊流激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞；检修较困难。2）按水流循环形式填料内循环填料外循环\n\n二、生物接触氧化法的特征1、工艺方面1）采用多种形式填料，形成气、液、固三相共存，有利于氧的转移2）填料表面形成生物膜立体结构3）有利于保持膜的活性，抑制厌氧膜的增殖4）负荷高—处理时间短2、运行方面1）耐冲击负荷—有一定的间歇运行功能2）操作简单—勿需污泥回流，不产生污泥膨胀、滤池蝇；3）生成污泥量少，易沉淀4）动力消耗低\n三、生物接触氧化处理技术的工艺流程1、一级处理流程——完全混合型流态，微生物处于对数增长期和减速增长期的前段2、二级处理流程——单级完全混合型流态、组合后为推流；一段，F/M>2.1，对数增殖期二段，F/M≈0.5，减速增殖期或内源呼吸期\n5.生物流化床流化床是以砂、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，污水以一定流速从下向上流动，使载体处于流化状态。一、构造1）床体：平面多呈圆形，多有钢板焊制，也可以由钢筋混凝土浇灌砌制。2）载体：是生物流化床的核心部件。3）布水装置：对生物流化床能够发挥正常的净化功能的重要环节，又是填料的承托层。\n二、工艺类型1、液流动力流化床（二相）2、气流动力流化床（三相流化床）3、机械搅拌流化床