生物膜法处理省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第第1414章章 生物膜法生物膜法重点重点：生物膜法基本概念与流程、生物接触生物膜法基本概念与流程、生物接触氧化法、生物流化床。氧化法、生物流化床。难点难点：生物接触氧化法。生物接触氧化法。第1页14.6生物流化床生物流化床14.7其它新型生物膜反应器和联合处其它新型生物膜反应器和联合处理工艺理工艺14.0概述概述14.1生物膜法基本概念生物膜法基本概念14.2生物膜增加及动力学生物膜增加及动力学14.3生物滤池生物滤池14.4生物转盘生物转盘14.5生物接触氧化法生物接触氧化法14.8生物膜法运行管理生物膜法运行管理第2页14.0概述概述生物膜法生物膜法是与活性污泥法平行发展一个污水处理技术方法；是与活性污泥法平行发展一个污水处理技术方法；实质是实质是使细菌类微生物和原生动物、后生动物类微型动物附使细菌类微生物和原生动物、后生动物类微型动物附着着在滤料或一些载体上，并在其上形成膜状生物污泥在滤料或一些载体上，并在其上形成膜状生物污泥-生物膜生物膜生物膜法历史及发展生物膜法历史及发展：1865年德国科学家发觉生物过滤作年德国科学家发觉生物过滤作用；用；1893年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为膜生物反应器生年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为膜生物反应器生物滤池问世；物滤池问世；20世纪世纪2030年代建造了许多生物膜反应器；年代建造了许多生物膜反应器；4050年代生物滤池逐步被活性污泥取代趋势；年代生物滤池逐步被活性污泥取代趋势；70年代新反应器年代新反应器以独特优势受关注。以独特优势受关注。活性污泥法中微生物是呈悬浮状态，属于悬浮生长体系；而生活性污泥法中微生物是呈悬浮状态，属于悬浮生长体系；而生物膜法中生物呈附着膜状，属于附着生长系统或固定膜工艺物膜法中生物呈附着膜状，属于附着生长系统或固定膜工艺第3页 生物膜法基本流程生物膜法基本流程初沉池初沉池初沉池作用：去除大部分悬浮固体物初沉池作用：去除大部分悬浮固体物质，预防生物膜反应器堵塞，尤其对质，预防生物膜反应器堵塞，尤其对空隙小填料是非常必要。空隙小填料是非常必要。二沉池二沉池二沉池作用：去除脱落生物膜，二沉池作用：去除脱落生物膜，提升出水水质提升出水水质出水回流出水回流出水回流作用：提升生物膜反应器水力负荷，出水回流作用：提升生物膜反应器水力负荷，加大水流对生物膜冲刷作用，更新生物膜，加大水流对生物膜冲刷作用，更新生物膜，防止生物膜过量累积，从而维持良好生物膜防止生物膜过量累积，从而维持良好生物膜活性和适当膜厚度。活性和适当膜厚度。生物膜反应器生物膜反应器处理水处理水原污水原污水返回返回第4页14.1生物膜法基本概念生物膜法基本概念14.1.1生物膜形成及其净化生物膜形成及其净化过程过程 生物膜结构生物膜结构挂膜：污水流经滤料，污水和细挂膜：污水流经滤料，污水和细挂膜：污水流经滤料，污水和细挂膜：污水流经滤料，污水和细 菌附着在滤料上，有机物被菌附着在滤料上，有机物被菌附着在滤料上，有机物被菌附着在滤料上，有机物被 分解形成生物膜并逐步成熟。分解形成生物膜并逐步成熟。分解形成生物膜并逐步成熟。分解形成生物膜并逐步成熟。结构：从外面到里面次序为污结构：从外面到里面次序为污结构：从外面到里面次序为污结构：从外面到里面次序为污 水、流动水层、附着水层、水、流动水层、附着水层、水、流动水层、附着水层、水、流动水层、附着水层、生物膜（分为好氧层和厌氧生物膜（分为好氧层和厌氧生物膜（分为好氧层和厌氧生物膜（分为好氧层和厌氧 层）、滤料。层）、滤料。层）、滤料。层）、滤料。生物膜法是经过生物膜来处理水，所以生物膜污水处理关键就是生物生物膜法是经过生物膜来处理水，所以生物膜污水处理关键就是生物膜质量，生物膜形成及其生长是实现污水有效处理前提。膜质量，生物膜形成及其生长是实现污水有效处理前提。第5页生物膜形成生物膜形成当污水均匀地淋洒在介质表面上，在充分供氧条件下，介质表面微生当污水均匀地淋洒在介质表面上，在充分供氧条件下，介质表面微生物吸附污水中有机物，快速进行降解有机物，逐步在介质表面形成黏液物吸附污水中有机物，快速进行降解有机物，逐步在介质表面形成黏液状生长有极多微生物膜，即称之为生物膜。状生长有极多微生物膜，即称之为生物膜。伴随微生物不停繁殖增加，使生物膜厚度不伴随微生物不停繁殖增加，使生物膜厚度不停增加，膜表面吸收营养和溶解氧比较轻易，停增加，膜表面吸收营养和溶解氧比较轻易，微生物生长繁殖快速，形成了好氧微生物和兼微生物生长繁殖快速，形成了好氧微生物和兼性微生物组成好氧层（性微生物组成好氧层（12mm）。在其内部）。在其内部因为营养料和溶解氧供给条件差，微生物生长因为营养料和溶解氧供给条件差，微生物生长繁殖受到限制，好氧微生物难以生活，厌氧微繁殖受到限制，好氧微生物难以生活，厌氧微生物恢复了活性，形成了厌氧微生物和兼性微生物恢复了活性，形成了厌氧微生物和兼性微生物组成厌氧层。厌氧层只有生物膜到达一定生物组成厌氧层。厌氧层只有生物膜到达一定厚度后才能出现，而且伴随生物膜增厚和外伸厚度后才能出现，而且伴随生物膜增厚和外伸变厚，不过有机物降解主要是在好氧层内进行。变厚，不过有机物降解主要是在好氧层内进行。第6页生物膜中物质迁移：生物膜中物质迁移：因为生物膜吸附作用，在其表面有一层很薄水层，称之为附着水层。因为生物膜吸附作用，在其表面有一层很薄水层，称之为附着水层。附着水层内有机物大多已被氧化，其浓度比滤池进水有机物浓度低得多。附着水层内有机物大多已被氧化，其浓度比滤池进水有机物浓度低得多。因为浓度差作用，有机物会从污水中转移到附着水层中去，进而被生物因为浓度差作用，有机物会从污水中转移到附着水层中去，进而被生物膜所吸附。空气中氧也会进入生物膜。在此条件下，微生物对有机物进膜所吸附。空气中氧也会进入生物膜。在此条件下，微生物对有机物进行氧化分解和同化合成，产生二氧化碳和其它代谢产物一部分溶入附着行氧化分解和同化合成，产生二氧化碳和其它代谢产物一部分溶入附着水层，一部分到空气中去，污水从而得到净化。水层，一部分到空气中去，污水从而得到净化。因为生物膜厚度增大，致使其深层因因为生物膜厚度增大，致使其深层因氧不足而发生厌氧分解，积蓄了硫化氢、氧不足而发生厌氧分解，积蓄了硫化氢、氨气、有机酸等代谢产物。会减弱生物膜氨气、有机酸等代谢产物。会减弱生物膜在惰性载体上固着力，处于这种状态生物在惰性载体上固着力，处于这种状态生物膜为老化生物膜，它不但轻易脱落净化功膜为老化生物膜，它不但轻易脱落净化功效也不好。但供氧充分时，能够加紧好氧效也不好。但供氧充分时，能够加紧好氧膜更新，使生物膜不集中脱落。膜更新，使生物膜不集中脱落。第7页生物膜特征生物膜特征高度亲水高度亲水:在污水不停更新条件下，外侧总是存在附着水层在污水不停更新条件下，外侧总是存在附着水层微生物高度密集：在膜表面和一定深度内部生长着微生物微生物高度密集：在膜表面和一定深度内部生长着微生物和微型动物，并形成有机污染物细菌原和微型动物，并形成有机污染物细菌原生动物（后生动物）食物链。生动物（后生动物）食物链。生物膜成熟标志生物膜成熟标志生物膜上由细菌和各种微生物组成生态系统、对有机物降解功效都到达了平衡生物膜上由细菌和各种微生物组成生态系统、对有机物降解功效都到达了平衡和稳定状态和稳定状态生物膜生长阶段生物膜生长阶段潜伏期、生长久。潜伏期、生长久。20条件下成熟普通要条件下成熟普通要20到到30天左右。天左右。第8页生物膜净化污水机理及优势生物膜净化污水机理及优势 1.生物膜表面积大，能大量吸附水中有机物生物膜表面积大，能大量吸附水中有机物 2.有机物降解主要是在生物膜表层有机物降解主要是在生物膜表层0.1-2mm好氧生物膜内进行好氧生物膜内进行 3.各种物质传递过程：各种物质传递过程：空气空气 流动水层流动水层附着水层附着水层生物膜生物膜微生物呼吸微生物呼吸污染物污染物流动水层流动水层附着水层附着水层生物膜生物膜生物降解生物降解 H2O附着水层附着水层流动水层流动水层 CO2、H2S、NH3水层水层溢入空气中溢入空气中微生物代谢产物微生物代谢产物4.4.厌氧层与好氧层关系厌氧层与好氧层关系 厌氧层与好氧层到达生态平衡厌氧层与好氧层到达生态平衡5.5.理想生物膜法情况理想生物膜法情况减缓老化，防止减缓老化，防止 厌氧层过分生长，加紧好氧层更新，不使膜厌氧层过分生长，加紧好氧层更新，不使膜集中脱落。集中脱落。6.6.与活性污泥法比，与活性污泥法比，单位池容内能维持生长生物量较大；单位池容内能维持生长生物量较大；蜕膜沉降性能好蜕膜沉降性能好 不产生污泥膨胀不产生污泥膨胀第9页14.1.2生物膜载体生物膜载体填料填料为生物膜提供附着生长固定材料。为生物膜提供附着生长固定材料。分类分类为无机类填料和有机类填料两大类为无机类填料和有机类填料两大类1.无机类载体无机类载体当前惯用无机类载体有砂子、碳酸盐类、各种玻璃材料、沸石类、当前惯用无机类载体有砂子、碳酸盐类、各种玻璃材料、沸石类、陶瓷材料、炭纤维、矿渣、活性炭、金属等。陶瓷材料、炭纤维、矿渣、活性炭、金属等。无机类载体含有机械强度较高、化学性质较稳定、比表面积较大优无机类载体含有机械强度较高、化学性质较稳定、比表面积较大优点。缺点为密度较大，不宜做流态化运动，点。缺点为密度较大，不宜做流态化运动，使其在悬浮生物膜反应器工艺中应用受到使其在悬浮生物膜反应器工艺中应用受到限制。限制。通常情况下，微生物以附着形式固定在通常情况下，微生物以附着形式固定在载体表面从而形成生物膜，特殊情况下，有载体表面从而形成生物膜，特殊情况下，有一些微生物是以包裹附着形式实现固定化。一些微生物是以包裹附着形式实现固定化。第10页2.有机类载体有机类载体有机类载体是生物膜技术发展中应用最广泛主要载体材料。这类载有机类载体是生物膜技术发展中应用最广泛主要载体材料。这类载体主要有体主要有PVC、PE、PS、PP、各类树脂、塑料、软性或半软性纤维、各类树脂、塑料、软性或半软性纤维等，其比表面积和孔隙率都很大，从而使有机负荷大为提升，也不易堵等，其比表面积和孔隙率都很大，从而使有机负荷大为提升，也不易堵塞，在生产实践中被广为采取，因为它便于沉淀分离，提升了活性污泥塞，在生产实践中被广为采取，因为它便于沉淀分离，提升了活性污泥处理厂性能。处理厂性能。其中其中,有机高分子类载体适合用于悬浮态完全混合工艺（如生物流化床）有机高分子类载体适合用于悬浮态完全混合工艺（如生物流化床）塑料载体适合用于固定床（如生物滤池）或混合型工艺塑料载体适合用于固定床（如生物滤池）或混合型工艺各种有机材料载体对比：各种有机材料载体对比：第11页合成纤维填料（软性填料）半软性填料（塑料）直管（斜管）蜂窝填料立体弹性填料（高分子合成纤维）立体弹性填料（高分子合成纤维）至接触氧化至接触氧化第12页选择生物膜载体基本标准选择生物膜载体基本标准选择载体时应该从以下方面考虑：选择载体时应该从以下方面考虑：1.足够机械强度，以抵抗强烈水流剪切力作用；足够机械强度，以抵抗强烈水流剪切力作用；2.优良稳定性即生物稳定性、化学稳定性、热力学稳定性。优良稳定性即生物稳定性、化学稳定性、热力学稳定性。3.亲疏水性及良好表面带电特征，微生物表面通常带负电荷，亲疏水性及良好表面带电特征，微生物表面通常带负电荷，载体带正电荷时，轻易结合。载体带正电荷时，轻易结合。4.无毒性或抑制性。无毒性或抑制性。5.良好物理性状，如载体形态、相对密度、孔隙率及比表面积良好物理性状，如载体形态、相对密度、孔隙率及比表面积6.就地取材，价格合理。就地取材，价格合理。简而言之，应满足以下条件：简而言之，应满足以下条件：1.易流化，但不易流失；易流化，但不易流失；2.易成膜，但无毒害作用；易成膜，但无毒害作用；3.能提供大比表面积，以增加生物附着量；能提供大比表面积，以增加生物附着量；4.价格低廉，轻易取材。价格低廉，轻易取材。第13页 2.生物食物链长生物食物链长 生物膜上食物链要长于活性污泥生物膜上食物链要长于活性污泥，所以，所以污泥量少于活性污泥系统污泥量少于活性污泥系统3.能够存活世代时间长微生物能够存活世代时间长微生物 SRTSRT与与HRTHRT无关，所以硝化菌和亚硝化菌也得以繁衍、增殖，所以生物无关，所以硝化菌和亚硝化菌也得以繁衍、增殖，所以生物膜法各种工艺都含有硝化功效，采取适当运行方式，可脱氮。膜法各种工艺都含有硝化功效，采取适当运行方式，可脱氮。4.分段运行与优势菌种分段运行与优势菌种 生物膜法多分多段运行，每段繁衍与本段水质相适应微生物生物膜法多分多段运行，每段繁衍与本段水质相适应微生物 1.微生物多样化微生物多样化生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见蠕虫、昆虫幼虫组成（滤池蝇含有抑制生物膜过速增加功可见蠕虫、昆虫幼虫组成（滤池蝇含有抑制生物膜过速增加功能）；能）；与活性污泥法生物相对比：增加了藻类，寡毛类、后生动物、昆与活性污泥法生物相对比：增加了藻类，寡毛类、后生动物、昆虫类等生物。而真菌，肉足虫，纤毛虫，轮虫，线虫含量都大大增虫类等生物。而真菌，肉足虫，纤毛虫，轮虫，线虫含量都大大增多。多。微生物相方面特征微生物相方面特征14.1.3生物膜法特征生物膜法特征第14页处理工艺方面特征处理工艺方面特征 1.对水质、水量变动有较强适应性对水质、水量变动有较强适应性 一段时间中止进水，对生物膜也不会有致命影响，通水后易恢复一段时间中止进水，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沉淀性良好 污泥比重较大污泥比重较大，且颗粒较大，易沉淀；但厌氧层过厚时，脱落细且颗粒较大，易沉淀；但厌氧层过厚时，脱落细 小非活性悬浮物分散于水中，使水澄清度下降小非活性悬浮物分散于水中，使水澄清度下降3 微生物量多，处理能力大、净化功效强微生物量多，处理能力大、净化功效强 附着生长，故生物膜含水率低，单位池容生物量是活性污泥法附着生长，故生物膜含水率低，单位池容生物量是活性污泥法5 20倍，因而含有较大处理能力，净化功效显著提升倍，因而含有较大处理能力，净化功效显著提升4.能够处理低浓度废水能够处理低浓度废水 活性污泥：不适合处理低浓度污水，若活性污泥：不适合处理低浓度污水，若BOD长久低于长久低于50-60mg/l，会影响污泥絮体形成会影响污泥絮体形成。生物膜：生物膜：20-30mg/L时，能降解到时，能降解到5-10mg/l5.易于维护运行，节能，动力费用低；如生物转盘、生物滤池等，去易于维护运行，节能，动力费用低；如生物转盘、生物滤池等，去 除单位除单位BOD耗电量较少耗电量较少返回返回第15页优点：优点：与活性污泥法相比，生物膜法含有以下优点：单位池容微生物量高、与活性污泥法相比，生物膜法含有以下优点：单位池容微生物量高、水力停留时间较短、生物相相对稳定、对毒物和冲击负荷抵抗性强、水力停留时间较短、生物相相对稳定、对毒物和冲击负荷抵抗性强、处理效果高、操作方便、剩下污泥少，适合用于小型污水处理厂处理效果高、操作方便、剩下污泥少，适合用于小型污水处理厂缺点：缺点：1.需要较多填料和支撑结构，基建投资高。需要较多填料和支撑结构，基建投资高。2.出水常携带较大脱落生物膜片，大量非活性细小悬浮物分散在水中使出水常携带较大脱落生物膜片，大量非活性细小悬浮物分散在水中使处理水澄清度降低处理水澄清度降低3.活性生物量难控制，在运行方面灵活性差活性生物量难控制，在运行方面灵活性差第16页14.1.4生物膜反应器发展变革及发展趋势（自学）生物膜反应器发展变革及发展趋势（自学）n生物膜法历史及发展：古老又在不停发展中处理技术，1865年德国科学家发觉生物过滤作用；1893年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为膜生物反应器生物滤池问世；20世纪2030年代建造了许多生物膜反应器；4050年代生物滤池逐步被活性污泥取代趋势；70年代新反应器以独特优势受关注。n生物膜法类型及主要技术现实状况；固定床、流动床n生物转盘：用于硝化、反硝化研究取得进展n生物接触氧化：1971年日本首创，近得到广泛应用n生物流化床：70年代早期在美国和日本得到研究与应用n微孔膜生物反应器：近几年人们关注革新生物膜反应器n复合式生物膜反应器：序批式膜生物反应器第17页14.2生物膜增加及动力学生物膜增加及动力学14.2.1生物膜增加过程生物膜增加过程潜伏期或适应期潜伏期或适应期微生物在经历不可逆附着过程后，开始逐步适应生存环境，并在载微生物在经历不可逆附着过程后，开始逐步适应生存环境，并在载体表面逐步形成小，分散微生物。这些初始菌落首先在载体表面体表面逐步形成小，分散微生物。这些初始菌落首先在载体表面不规则处形成。这一阶段连续时间取决于进水底物浓度以及载体表不规则处形成。这一阶段连续时间取决于进水底物浓度以及载体表面特征。在实际生物膜反应器开启时，要控制这一阶段是很困难。面特征。在实际生物膜反应器开启时，要控制这一阶段是很困难。生物膜增长过程与悬浮活性污泥增长过程相似，主要经历了适应期、对数增长久、稳定时及衰减期。但是又由生物膜法具体运行情况，在这四个阶段基础上划分成六个阶段：第18页n 对数期或动力学增长久n 在适应期形成分散菌落开始迅速增长，逐渐覆盖载体表面。生物膜厚度可以达到几十m。多聚糖及蛋白质产率增加，大量消耗溶解氧，后期氧成为限制因素，此阶段结束时，生物膜反应器出水底物浓度基本达到稳定值，这个阶段决定了生物膜反应器内底物去除效率（去除底物能力达到最大）及生物膜自身增长代谢功能。n 线性增长久n 生物膜在载体表面以恒速率增长，出水底物浓度不随生物量积累而显著变化；其好氧速率保持不变；生物膜生物量Mb可以表示为：n 此阶段生物膜总量积累主要源于非活性物质。此时生物膜活性生物量所占比例很小，且随生物膜总量增长呈下降趋势。原因是：可剩余有效载体表面饱和；随生物膜中细菌密度增长，禁锢作用明显；有毒或抑制性物质积累使活性物质丧失活性。这个阶段对底物去除没有明显贡献，但在流化床反应器内，这个阶段可以改变生物颗粒体积特征。MbMaMi第19页n 减速增长久n 由于生存环境质量改变以及水力学作用，出现了生物膜增长速率变慢，这一阶段是生物膜在某一质量和膜厚上达到稳定过渡期。此时生物膜对水力学剪切作用极为敏感。生物膜结构疏松，出水中悬浮物浓度明显增高，末期，生物膜质量及厚度都趋于稳定，运行系统也接近稳定。生物膜稳定时生物膜稳定时 生物膜新生细胞与因为各种物理力所造成生物膜损失到达平衡。此生物膜新生细胞与因为各种物理力所造成生物膜损失到达平衡。此阶段，生物膜相及液相均已到达稳定状态。在生物膜反应器运行中，阶段，生物膜相及液相均已到达稳定状态。在生物膜反应器运行中，生物膜稳定时维持一直认为是过程稳定性必要确保，而在三相流化床生物膜稳定时维持一直认为是过程稳定性必要确保，而在三相流化床等生物反应器中，在高底物浓度、高剪切力作用下，这一阶段时间很等生物反应器中，在高底物浓度、高剪切力作用下，这一阶段时间很短，甚至不出现。短，甚至不出现。第20页脱落期脱落期 伴随生物膜成熟，部分生物膜发生脱落。生物膜内微生物本身氧化、伴随生物膜成熟，部分生物膜发生脱落。生物膜内微生物本身氧化、内部厌氧层过厚以及生物膜与载体表面间相互作用等原因可加速生物内部厌氧层过厚以及生物膜与载体表面间相互作用等原因可加速生物膜脱落。另外，一些物理作用也能够造成生物膜脱落。此阶段特点：膜脱落。另外，一些物理作用也能够造成生物膜脱落。此阶段特点：出水悬浮物浓度增高，直接影响出水水质；底物降解过程受到影响，出水悬浮物浓度增高，直接影响出水水质；底物降解过程受到影响，其结果是底物去除率降低，而我们其结果是底物去除率降低，而我们在运行生物膜反应器时候应该尽可在运行生物膜反应器时候应该尽可能防止生物膜同时大量脱落。能防止生物膜同时大量脱落。以上是生物膜增加规律分析，能够帮助我们更加好控制生物膜反应以上是生物膜增加规律分析，能够帮助我们更加好控制生物膜反应器，同时也引出了生物膜法几个主要参数。器，同时也引出了生物膜法几个主要参数。第21页14.2.2生物膜理论中几个主要参数生物膜理论中几个主要参数生物膜比增加速率生物膜比增加速率描描述述生生物物膜膜增增加加繁繁殖殖特特征征最最惯惯用用参参数数之之一一。它它反反应应了了微微生生物物增增加加活活性性。微生物比增加速率定义式为微生物比增加速率定义式为 其中：其中：X-微生物浓度，【质量】【体积】微生物浓度，【质量】【体积】1微生物比增加速率。微生物比增加速率。1.生物膜最大比增加速率（生物膜最大比增加速率（0）2.生物膜平均比增加速率（生物膜平均比增加速率（）Mbs-生物膜稳态时对应生物膜量生物膜稳态时对应生物膜量【质量】【面积】【质量】【面积】1Mb0-初始生物膜量初始生物膜量积分第22页 底物去除速率底物去除速率反应了生物膜群体活性，底物去除速率越高，说明生物膜生化反反应了生物膜群体活性，底物去除速率越高，说明生物膜生化反应活性越高。应活性越高。式中式中qobs底物比去除速率底物比去除速率Q进水流量进水流量So进水底物浓度进水底物浓度S出水底物浓度出水底物浓度Ao载体表面积载体表面积Mb生物膜量【质量】【面积】生物膜量【质量】【面积】1返回返回第23页14.3生物滤池生物滤池 以土壤自净原理为依据，在污水浇灌实践基础上发展以土壤自净原理为依据，在污水浇灌实践基础上发展 需要有预处理及二沉池需要有预处理及二沉池 早期生物滤池（普通生物滤池）早期生物滤池（普通生物滤池）水量负荷低，（水量负荷低，（1-4m/m.d）；）；BOD负荷负荷0.1-0.4kg/m.d 高负荷生物滤池高负荷生物滤池水量负荷水量负荷5-40m/m.d；BOD容积负荷容积负荷0.5-2.5kg/m.d限制进水限制进水BOD浓度浓度200mg/l），经常采取回流水稀释。），经常采取回流水稀释。塔式生物滤池塔式生物滤池水量负荷提升至水量负荷提升至80 200m/m.d;BOD容积负荷上升至容积负荷上升至0.5-2.5kg/m.d。BOD负荷负荷2-3kg/m.d径高比径高比1：6 1：8，H=824米，通风良好，处理占地米，通风良好，处理占地14.3.0概述概述第24页14.3.1生物滤池概念生物滤池概念生物滤池工作原理生物滤池工作原理含有污染物废水从上而下从长有丰富生物膜滤料空隙间流过，与生物含有污染物废水从上而下从长有丰富生物膜滤料空隙间流过，与生物膜中微生物充分接触，其中有机污染物被微生物吸附并深入降解，使膜中微生物充分接触，其中有机污染物被微生物吸附并深入降解，使得废水得以净化；主要净化功效是依靠滤料表面生物膜对废水中有机得废水得以净化；主要净化功效是依靠滤料表面生物膜对废水中有机物吸附氧化作用。物吸附氧化作用。第25页影响生物滤池功效主要原因影响生物滤池功效主要原因1、滤滤床比表面床比表面积积和孔隙率和孔隙率 滤滤料表面料表面积积愈大，愈大，生物膜量就愈多，生物膜量就愈多，净净化功效就愈化功效就愈强强；且孔隙率大，；且孔隙率大，则滤则滤床不易堵塞，通床不易堵塞，通风风效果好，可效果好，可为为生物膜好氧代生物膜好氧代谢谢提供足提供足够够氧；氧；滤滤床比床比表面表面积积和孔隙率愈大，和孔隙率愈大，扩扩大了大了传质传质界面，促界面，促进进了水流紊了水流紊动动，利于提升，利于提升净净化化功效。功效。2、滤滤床高度床高度 滤滤床上床上层层，废废水中有机物水中有机物浓浓度高，微生物繁殖速度快，生物膜量多且度高，微生物繁殖速度快，生物膜量多且主要以主要以细细菌菌为为主，有机主，有机污污染物去除速度高；染物去除速度高；滤滤池下池下层层，废废水中有机物量少，水中有机物量少，生物膜量少，微生物从低生物膜量少，微生物从低级趋级趋向高向高级级，有机物去除速度降低；有机物去除，有机物去除速度降低；有机物去除效果随效果随滤滤床深度增加而提升，但去除速率却随深度增加而降低。床深度增加而提升，但去除速率却随深度增加而降低。第26页3、有机、有机负负荷与水力荷与水力负负荷荷 有机有机负负荷：荷：单单位位时间时间供供给单给单位体位体积滤积滤料有机物量，他料有机物量，他实际实际上表征上表征 是是F/M值值，有机物不能超出生物膜分解能力，不然出水，有机物不能超出生物膜分解能力，不然出水 水水质质下降。下降。单单位位为为kgBOD5/m3.d；水力水力负负荷：荷：单单位表面位表面积滤积滤池或池或单单位体位体积滤积滤料每日料每日处处理理废废水量。表水量。表 征征滤滤池接触池接触时间时间和水流冲刷和水流冲刷时间时间。水力表面水力表面负负荷荷单单位位为为m3/m2.d，或，或m/d；同；同滤滤速；速；水力容水力容积负积负荷荷单单位位为为 m3/m3.d 有机有机负负荷荷较较高，生物膜增加高，生物膜增加较较快，引快，引发滤发滤料堵塞，需要料堵塞，需要调调整水力整水力 负负荷。水力荷。水力负负荷增加，提升水力冲刷力荷增加，提升水力冲刷力，维维持生物膜厚度。普通是持生物膜厚度。普通是 经过经过出水回流来出水回流来处处理。理。第27页4、回流、回流 对对于高于高负负荷生物荷生物滤滤池与塔式生物池与塔式生物滤滤池，常采取回流。其池，常采取回流。其优优点：点：不不论论原原废废水流量怎水流量怎样样波波动动，滤滤池可得到池可得到连续连续投配投配废废水，因而其水，因而其 工作工作较稳较稳定；定；能能够够冲刷去除老化生物膜，降低膜厚度，并抑制冲刷去除老化生物膜，降低膜厚度，并抑制滤滤池池蝇蝇孳生；孳生；均衡均衡滤滤池池负负荷，提升荷，提升滤滤池效率；池效率；能能够够稀稀释释和降低有毒有害物和降低有毒有害物质浓质浓度以及度以及进进水有机物水有机物浓浓度。度。5、供氧、供氧 生物生物滤滤池普通池普通经过经过自然通自然通风风来确保供氧；影响生物来确保供氧；影响生物滤滤池自然通池自然通 风风主要原因有：主要原因有：池内温度与气温之差；池内温度与气温之差；滤滤池高度；池高度；滤滤料孔隙率及料孔隙率及风风力等；力等；滤滤池堵塞也会影响通池堵塞也会影响通风风。第28页14.3.2普通生物滤池普通生物滤池 结构结构 普通生物滤池又称滴滤池，水力负荷和普通生物滤池又称滴滤池，水力负荷和BOD负荷低。负荷低。第29页 在平面上多为方形、矩形或圆形，高出滤池在平面上多为方形、矩形或圆形，高出滤池1.50.9m。在严寒地在严寒地区，有时需要考虑防冻、采暖、或防蝇等办法区，有时需要考虑防冻、采暖、或防蝇等办法 池壁：围护填料，应该能承受压力，分为有孔池壁和无孔池壁池壁：围护填料，应该能承受压力，分为有孔池壁和无孔池壁。有孔洞池壁有利于滤料内部通风，但在冬季易受低气温有孔洞池壁有利于滤料内部通风，但在冬季易受低气温影响；影响；池底：支撑滤料和排除处理后水，池底四面设置通风口。池底：支撑滤料和排除处理后水，池底四面设置通风口。普通为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等；普通为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等；工作层滤料粒径为工作层滤料粒径为25 40mm，承托层滤料粒径为，承托层滤料粒径为70 100mm；同一层滤料要尽可能均匀，以提升孔隙率；同一层滤料要尽可能均匀，以提升孔隙率；滤料粒径愈小，比表面积滤料粒径愈小，比表面积就愈大，处理就愈大，处理能力能够提升；但粒径过能力能够提升；但粒径过小，孔隙率降低，小，孔隙率降低，则滤料层易被生物膜堵塞；则滤料层易被生物膜堵塞；普通当滤料孔隙率在普通当滤料孔隙率在45%左右时，滤料左右时，滤料比表面积约为比表面积约为65 100m2/m31.池体：池体：2.滤料：滤料：第30页3.布水装置：布水装置：布水装置目标是将废水均匀地喷洒在滤料上；主要有两种：固布水装置目标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；普通生物滤池多采取固定式布定式布水装置、旋转式布水装置；普通生物滤池多采取固定式布水装置；高负荷生物滤池和塔式生物滤池则惯用旋转布水装置：水装置；高负荷生物滤池和塔式生物滤池则惯用旋转布水装置：固定式布水装置固定式布水装置 旋转式布水系统旋转式布水系统 第31页4.排水系统排水系统排排水水系系统统处处于于滤滤床床底底部部，其其作作用用是是搜搜集集、排排出出处处理理后后废废水水和和确确保保良良好通风。好通风。普普通通由由渗渗水水顶顶板板、集集水水沟沟和和排排水水渠渠所所组组成成；渗渗水水顶顶板板用用于于支支撑撑滤滤料料，其其排排水水孔孔总总面面积积应应大大于于滤滤池池表表面面积积20%；渗渗水水顶顶板板下下底底与与池池底底之之间间净净空空高高度度普普通通应应在在0.6m以以上上，以以利利通通风风，普普通通在在出出水水区区四四面面池池壁壁均均匀布置进风孔。匀布置进风孔。不淤流速不淤流速 0.7m/s渗水装置：与池底渗水装置：与池底距离距离 0.4m第32页对于普通生物滤池n适用范围水量：不高于1000m3/d小城镇n优缺点优点：BOD去除率高，运行稳定，节约能源 缺点：占地面积大，易堵塞，有滤池蝇，气味问题 近年来逐步被淘汰第33页14.3.3高负荷生物滤池高负荷生物滤池 结构结构 高负荷生物滤池是生物滤池第二代工艺。高负荷生物滤池是生物滤池第二代工艺。1.高负荷生物滤池池体：高负荷生物滤池池体：平面上多为圆形。平面上多为圆形。滤料层高普通为滤料层高普通为2m。2.高负荷生物滤池布水：高负荷生物滤池布水：多使用旋转式布水器。多使用旋转式布水器。第34页3.高负荷生物滤池滤料：高负荷生物滤池滤料：滤料粒径较大，普通为滤料粒径较大，普通为40 100mm，工作层滤料粒径普通为，工作层滤料粒径普通为40 70mm，承托层则为，承托层则为70 100mm，孔隙率较高，能够预防堵，孔隙率较高，能够预防堵塞和提升通风能力；塞和提升通风能力；滤料常采取卵石、石英砂、花岗岩等，普通以表面光滑卵石为滤料常采取卵石、石英砂、花岗岩等，普通以表面光滑卵石为好；好；当前常采取塑料滤料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制当前常采取塑料滤料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形状有波纹板式、斜管式和蜂窝式等，特点有：质量轻、强成；形状有波纹板式、斜管式和蜂窝式等，特点有：质量轻、强度高、耐腐蚀、比表面积和孔隙率较大。主要缺点：造价较高，度高、耐腐蚀、比表面积和孔隙率较大。主要缺点：造价较高，早期投资较大。早期投资较大。第35页1.适用：适用：处理浓度和流量改变浓度比较大水。进水水质要求：处理浓度和流量改变浓度比较大水。进水水质要求：2.BOD52.1，对数增殖期，对数增殖期 二段，二段，F/M0.5，减速增殖期或内源呼吸期，减速增殖期或内源呼吸期第77页14.5.4生物接触氧化处理技术计算（自学）生物接触氧化处理技术计算（自学）1.填料体积填料体积BOD容积负荷率法（容积负荷率法（Nw）城市污水二级处理：城市污水二级处理：1.2-2.0kgBOD/m.d(国外国外)3.0-4.0 kgBOD/m.d(国内国内)2.接触时间计算方法接触时间计算方法 ds/dt=-ks t=kln(S0/Se)t：接触反应时间；：接触反应时间；k、k：百分比系数；：百分比系数；S0、Se：进、出水浓度：进、出水浓度 经验公式，经验公式，k=0.33S00.46 填料标准填充率为池容积填料标准填充率为池容积 75%，实际填充率为，实际填充率为P%k=0.33P/75S00.46 t=0.33(P/75)S00.46ln(S0/Se)计算方法计算方法注意事项注意事项1.平均日污水量计算平均日污水量计算2.每池面积不要大于每池面积不要大于25m，最少两座，同时工作考虑，最少两座，同时工作考虑3.填料普通为填料普通为3m；池内；池内DO：2.5-3.5mg/l;气水比：气水比：15-20:1，停留时间，停留时间 2h返回返回第78页14.6生物流化床生物流化床第79页14.6.2生物流化床特点生物固体浓度高生物固体浓度高(4050g/l)，所以容积负荷较高，所以容积负荷较高(36kgBOD5/m3.d以上以上)，水力停留时间可大大缩短，基建费用较小；，水力停留时间可大大缩短，基建费用较小；无污泥膨胀或其它生物膜法中滤料堵塞；无污泥膨胀或其它生物膜法中滤料堵塞；能适应不一样浓度范围废水，能适应较大冲击负荷；能适应不一样浓度范围废水，能适应较大冲击负荷；因为容积负荷和床体高度较大，占地面积较小；因为容积负荷和床体高度较大，占地面积较小；微生物活性高微生物活性高传质效果好传质效果好缺点：缺点：投资低，但运转费用高（载体流化动力消耗）投资低，但运转费用高（载体流化动力消耗）实际生产运行经验较少，对于床体内流动特征尚无适当模型描实际生产运行经验较少，对于床体内流动特征尚无适当模型描述，在进行放大设计时有一定不确定性。述，在进行放大设计时有一定不确定性。第80页14.7其它新型生物膜反应器和联合处理技术其它新型生物膜反应器和联合处理技术14.7.1其它新型生物膜反应器其它新型生物膜反应器移动床生物反应器移动床生物反应器第81页n在过去十几年研究中在过去十几年研究中,MBBR法已经作为一个成熟工艺广泛法已经作为一个成熟工艺广泛应用于造纸废水、食品工业废水、屠宰废水、炼油废水等应用于造纸废水、食品工业废水、屠宰废水、炼油废水等工业废水中，同时也能够处理城市生活污水以及城市废水工业废水中，同时也能够处理城市生活污水以及城市废水与工业废水混合污水。许多工程实例表明与工业废水混合污水。许多工程实例表明,用用MBBR处理污处理污水效果良好。水效果良好。nMBBR法技术关键在于比重靠近于水、轻微搅拌下易于随法技术关键在于比重靠近于水、轻微搅拌下易于随水自由运动生物填料。水自由运动生物填料。通常由聚乙烯塑料制成通常由聚乙烯塑料制成,每一个载每一个载体外形为直径体外形为直径10mm高高8mm小圆柱体小圆柱体,圆柱体中有十字支圆柱体中有十字支撑撑,外壁有突出竖条状鳍翅外壁有突出竖条状鳍翅,填料中空部分占整个体积填料中空部分占整个体积0.95,即在一个充满水和填料容器中每一个填料中即在一个充满水和填料容器中每一个填料中,水占体积为水占体积为95%第82页 微孔膜生物反应器微孔膜生物反应器 复合式生物膜反应器复合式生物膜反应器14.7.2生物膜生物膜/悬浮生长联合处理工艺悬浮生长联合处理工艺 活性生物滤池活性生物滤池(生物滤池活性污泥工艺生物滤池活性污泥工艺)普通生物滤池普通生物滤池/活性污泥工艺活性污泥工艺移动床生物膜移动床生物膜/活性污泥工艺活性污泥工艺第83页移动床生物膜移动床生物膜/活性污泥工艺活性污泥工艺该工艺可处理进水COD较高或营养物缺乏污水,占地省、运行稳定、污染物处理效率高、可大幅度降低生物污泥产量和降低出水营养物排放。第84页1.1.闭路循环法闭路循环法2.2.连续法连续法1.生物滤池运行与管理生物滤池运行与管理生物滤池挂膜阶段生物滤池挂膜阶段生物滤池日常运行与管理生物滤池日常运行与管理日常水质检测；日常水质检测；能量消耗统计；能量消耗统计；机电设备养护与维修机电设备养护与维修常见问题及对策常见问题及对策滤池积水；滤池积水；臭味；臭味；灰蝇；灰蝇；表面结冰；表面结冰；蜗牛，苔藓；蜗牛，苔藓；旋转布水器；旋转布水器；生物膜异常脱落；生物膜异常脱落；14.8生物膜法运行管理生物膜法运行管理14.8.1生物膜培养与驯化生物膜培养与驯化14.8.2生物膜处理系统运行管理生物膜处理系统运行管理第85页3.生物接触氧化池运行与管理生物接触氧化池运行与管理开启调试：开启调试：开启调试时须培养生物膜，其方式类似活性污泥培养，可间歇或连开启调试时须培养生物膜，其方式类似活性污泥培养，可间歇或连续进水；注意营养平衡续进水；注意营养平衡(C、N、P)、pH值、抑制物浓度等；应对生物膜值、抑制物浓度等；应对生物膜生长情况经常观察，并及时调整运行条件。生长情况经常观察，并及时调整运行条件。生物膜法日常运行管理生物膜法日常运行管理普通应控制溶解氧浓度为普通应控制溶解氧浓度为2.53.5mg/l；防止过大冲击负荷；预防；防止