污水的好氧生物处理生物膜法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第10章 污水好氧生物处理（二）生物膜法10.1 概述和基本原理10.2 生物滤池10.3 生物转盘10.4 生物接触氧化法第1页第10章 污水好氧生物处理（二）生物膜法第2页10.1 概述和基本原理生物膜法生物膜法是依靠固着于固体介质表面微生物来净化有机物，因而这种方是依靠固着于固体介质表面微生物来净化有机物，因而这种方法亦称为法亦称为生物过滤法生物过滤法。生物膜法含有以下几个特点生物膜法含有以下几个特点：固着于固体表面上微生物对废水水质、：固着于固体表面上微生物对废水水质、水量改变有较强适应性；和活性污泥法相比，管理较方便；因为微生物固着水量改变有较强适应性；和活性污泥法相比，管理较方便；因为微生物固着于固体表面，即使增殖速度较慢微生物也能生息，从而组成了稳定生态系统；于固体表面，即使增殖速度较慢微生物也能生息，从而组成了稳定生态系统；生物过滤法比活性污泥法剩下污泥量要少。生物过滤法比活性污泥法剩下污泥量要少。生物膜法缺点：生物膜法缺点：因为固着于固体表面微生物量较难控制，因而在运转操因为固着于固体表面微生物量较难控制，因而在运转操作上伸缩性差；滤料表面积小，作上伸缩性差；滤料表面积小，BOD容积负荷有限，因而空间效果差；采取容积负荷有限，因而空间效果差；采取自然通风供养，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了含有净化功效有自然通风供养，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了含有净化功效有效容积。然而因为新工艺新滤料研制成功，生物膜法作为良好好氧生物处理效容积。然而因为新工艺新滤料研制成功，生物膜法作为良好好氧生物处理技术仍被广泛应用着。技术仍被广泛应用着。第3页10.1 概述和基本原理生物膜法类型：生物膜法类型：（1）润壁型生物膜法）润壁型生物膜法废水和空气沿固定或转动接触介质表面生物膜流废水和空气沿固定或转动接触介质表面生物膜流过，如生物滤池和生物转盘等；过，如生物滤池和生物转盘等；（2）浸没型生物膜法）浸没型生物膜法生物膜载体完全浸没在水中，经过鼓风曝气供氧。生物膜载体完全浸没在水中，经过鼓风曝气供氧。如载体固定，称为如载体固定，称为接触氧化法接触氧化法；如载体流化则称为；如载体流化则称为生物流化床生物流化床生物膜法生物膜法润壁型生物膜法润壁型生物膜法浸没型生物膜法浸没型生物膜法生物滤池生物滤池生物转盘生物转盘接触氧化法接触氧化法生物流化床生物流化床第4页第5页10.1 概述和基本原理一、一、生物膜形成及特点生物膜形成及特点1.挂膜挂膜2.好氧层和厌氧层好氧层和厌氧层3.生物膜脱落和厚度生物膜脱落和厚度第6页10.1 概述和基本原理二、生物膜中物质迁移二、生物膜中物质迁移有机物有机物供氧供氧三、生物膜净化废水原理三、生物膜净化废水原理第7页10.1 概述和基本原理生物膜法基本流程生物膜法基本流程第8页10.2 生物滤池一、生物滤池结构二、生物滤池机理三、生物滤池类型及运行系统四、生物滤池计算第9页一、生物滤池结构生物滤池由生物滤池由滤床、布水设备和排水系统滤床、布水设备和排水系统等三部分组成。等三部分组成。第10页一、生物滤池结构第11页一、生物滤池结构1、滤床、滤床滤床由滤床由滤料滤料组成。滤料是挂膜介质，对生物滤池工作效能影响极大。组成。滤料是挂膜介质，对生物滤池工作效能影响极大。对滤料基本要求是对滤料基本要求是：（：（1）单位体积滤料表面积要大；（）单位体积滤料表面积要大；（2）孔隙率要高；）孔隙率要高；（3）材质轻而强度高；（）材质轻而强度高；（4）物理化学性质稳定，对微生物增殖无危害作用；）物理化学性质稳定，对微生物增殖无危害作用；（5）价廉，取材方便。）价廉，取材方便。滤滤料形状料形状块状块状板状板状天然块状滤料天然块状滤料人工块状滤料人工块状滤料木板、纸板和塑料板木板、纸板和塑料板纤维状纤维状碎石、矿渣、碎砖、焦碳等碎石、矿渣、碎砖、焦碳等陶瓷环陶瓷环软性塑料填料软性塑料填料第12页滤料粒径滤料粒径滤料粒径越小，表面积越大，所能挂生物膜就越多，不过会因滤料粒径越小，表面积越大，所能挂生物膜就越多，不过会因污泥沉积而造成堵塞，影响通风。通常采取滤料粒径以下：污泥沉积而造成堵塞，影响通风。通常采取滤料粒径以下：普通生物滤池为普通生物滤池为2550mm；高负荷生物滤池为高负荷生物滤池为5060mm。另外，在滤池底部集水孔板以上设另外，在滤池底部集水孔板以上设垫料层垫料层高高2030cm，粒径为，粒径为100150mm。一、生物滤池结构塑料滤料塑料滤料表面积可达表面积可达100200m2/m3，孔隙率高达，孔隙率高达8095%，空气流，空气流通好，所以在布水均匀时可承受高负荷。通好，所以在布水均匀时可承受高负荷。（早期使用碎石滤料，比表面积比表面积65100m2/m3，孔隙率孔隙率在45%50%左右，其粒径在38cm左右）滤床高度滤床高度同滤料密度亲密相关。石质滤料组成滤床高度普通在同滤料密度亲密相关。石质滤料组成滤床高度普通在12.5之间（之间（1.11.4t/m3）；塑料滤料（）；塑料滤料（100kg/m3）滤床普通采取双层）滤床普通采取双层滤床，高滤床，高7m左右；或采取多层左右；或采取多层“塔式塔式”结构，高度结构，高度10m以上。以上。第13页一、生物滤池结构第14页一、生物滤池结构2、布水设备、布水设备旋转布水器优点是布水比较均匀，淋水周期短，水旋转布水器优点是布水比较均匀，淋水周期短，水力冲刷作用强；缺点时喷水孔易堵，低温时要采取防冻力冲刷作用强；缺点时喷水孔易堵，低温时要采取防冻办法，仅适合用于圆形池。办法，仅适合用于圆形池。设置布水设备目标是为了使污水能均匀地分布在整个设置布水设备目标是为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面。滤床表面。固定式布水装置间断布水，所以固定式布水装置间断布水，所以布水不均匀，配水水头要高（配水面布水不均匀，配水水头要高（配水面高高0.92.1m），当前应用较少。），当前应用较少。第15页一、生物滤池结构3、排水系统、排水系统池底排水系统由池底、排水假底和集水沟组成。池底排水系统由池底、排水假底和集水沟组成。池底排水系统作用是池底排水系统作用是（1）搜集滤床流出污水与生物膜；（）搜集滤床流出污水与生物膜；（2）确保通风；（）确保通风；（3）支撑滤料。）支撑滤料。第16页二、生物滤池机理生物滤池中有机物降解过程复杂，同时发生以下过程生物滤池中有机物降解过程复杂，同时发生以下过程：有机物在污水和：有机物在污水和生物膜中传质过程；有机物好氧和厌氧代谢；氧在污水和生物膜中传质过程生物膜中传质过程；有机物好氧和厌氧代谢；氧在污水和生物膜中传质过程和生物膜生长和脱落等。和生物膜生长和脱落等。影响这些过程主要原因有影响这些过程主要原因有：滤池高度、负荷率、回：滤池高度、负荷率、回流、供氧。流、供氧。1、滤池高度、滤池高度伴随滤床深度增加，微生物种属从低级趋向高级，种类增多，生物膜伴随滤床深度增加，微生物种属从低级趋向高级，种类增多，生物膜量从多到少，有机物浓度和去除速率有高到低。量从多到少，有机物浓度和去除速率有高到低。第17页二、生物滤池机理2、负荷率、负荷率(1)水力负荷水力负荷n单位面积滤池天天处理废水量称单位面积滤池天天处理废水量称水力表面负荷水力表面负荷，以，以qF表示，单位是表示，单位是m3(废废水水)m2(滤池滤池)d；n单位体积滤料天天处理废水量称单位体积滤料天天处理废水量称水力体积负荷水力体积负荷，以，以qV表示，单位是表示，单位是m3(废废水水)m3(滤料滤料)d。水力表面负荷又称。水力表面负荷又称平均滤率平均滤率(md)。显然，表面负荷与体积负荷之比值为滤料层高度H(m)，即qF：qVH。普通而言，水力负荷是依据洒水强度和BOD负荷确定。普通生物滤池水力负荷范围为14m3m2d，高负荷生物滤池为528m3m2d。(2)有机负荷有机负荷有机负荷有机负荷即单位时间供给单位体积滤料即单位时间供给单位体积滤料BOD量，单位是量，单位是kg(BOD5)m3(滤料滤料)d。普通生物滤池有机负荷范围为0.150.3kg(BOD5)m3d，高负荷生物滤池在1.1kg(BOD5)m3d。据日本城市污水试验结果，BOD负荷极限值大致是1.2kgm3d。第18页二、生物滤池机理水力负荷、水力负荷、BOD负荷负荷和和净化效率净化效率是全方面衡量生物滤池工作性能三个主要是全方面衡量生物滤池工作性能三个主要指标。它们之间关系是：指标。它们之间关系是：式中E以分数表示，由此式可得以下绪论：(1)当进水浓度S0和净化效率E一定时，Se也一定，则水力体积负荷(qV)与BOD负荷(N)成正比。BOD负荷由滤料造成表面积、孔隙率、通风能力以及温度等一系列原因所决定。滤料允许承受BOD负荷愈大，单位体积滤料所能处理废水量也愈多。(2)当出水浓度Se和体积负荷qV一定时，净化效率E越高意味着BOD负荷N越高。由此可知，BOD负荷是生物滤池中起决定性工作指标。滤料允许承受BOD负荷高时，既能增大处理水量，又能提升净化效率。第19页第20页二、生物滤池机理3、回流、回流回流对生物滤池性能有下述影响：回流对生物滤池性能有下述影响：（1）增大水利负荷，促进生物膜脱）增大水利负荷，促进生物膜脱落，预防滤池堵塞；（落，预防滤池堵塞；（2）稀释进水，降低有机负荷，预防浓度冲击；）稀释进水，降低有机负荷，预防浓度冲击；（3）可向滤池连续接种，促进生物膜生长；（）可向滤池连续接种，促进生物膜生长；（4）增加进水溶解氧，降低）增加进水溶解氧，降低臭味；（臭味；（5）有利于预防产生灰蝇和恶臭。）有利于预防产生灰蝇和恶臭。缺点是：缩短废水在滤池中停留时间；洒水量大，将降低生物膜吸附缺点是：缩短废水在滤池中停留时间；洒水量大，将降低生物膜吸附有机物速度；回流水中难降解物质会产生积累，以及冬天使池中水温降低有机物速度；回流水中难降解物质会产生积累，以及冬天使池中水温降低等。等。第21页4、供氧、供氧生物滤池通常采取生物滤池通常采取自然通风自然通风方式供氧，特方式供氧，特殊情况下也能够采取殊情况下也能够采取机械通风机械通风方式供氧。池内方式供氧。池内外温度差愈大、滤池气流阻力愈小外温度差愈大、滤池气流阻力愈小(亦即滤料亦即滤料粒径大，孔隙率大粒径大，孔隙率大)，通气量也就愈大。，通气量也就愈大。生物膜内氧和有机物浓度示意图生物膜内氧和有机物浓度示意图入流废水有机物浓度较高时，供氧条件可能入流废水有机物浓度较高时，供氧条件可能成为影响生物滤池工作主要原因。当有机物浓度成为影响生物滤池工作主要原因。当有机物浓度CODCOD大于大于400400500mg500mgL L时，生物滤池供氧不足，时，生物滤池供氧不足，生物好氧层厚度较小，故普通认为进水生物好氧层厚度较小，故普通认为进水CODCOD应小应小于于400mg400mgL L，不然宜采取回流方法降低有机物浓，不然宜采取回流方法降低有机物浓度以确保供氧充分。度以确保供氧充分。第22页三、生物滤池类型及运行系统生物滤池分类生物滤池分类普通生物滤池普通生物滤池优点是处理效果好，优点是处理效果好，BOD5去除率可达去除率可达90%以上，出水以上，出水BOD5可下降到可下降到25mg/L以下，硝酸盐含量在以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳定。缺点是占地面积大，易于堵塞左右，出水水质稳定。缺点是占地面积大，易于堵塞（滤率在（滤率在12md左右左右），影响环境卫生。影响环境卫生。生物滤池法生物滤池法低负荷生物滤池低负荷生物滤池高负荷生物滤池高负荷生物滤池普通生物滤池普通生物滤池回流式生物滤池回流式生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池第23页三、生物滤池类型及运行系统n普通生物滤池和高负荷生物滤池比较项项目目名名称称普通生物普通生物滤滤池池高高负负荷生物荷生物滤滤池池水力负荷(m3/m2.d)BOD负荷(kg/m3.d)滤层深度(m)回流二次污泥布水周期BOD去除率（%）悬浮物去除率（%）硝化作用n150.150.31.83.0无普通黑色，氧化良好5min以下85957080完全硝化n10300.81.20.92.41：11：4普通褐色，氧化不充分15s以下75906575负荷较低时有硝化塔式生物滤池塔式生物滤池是一个超负荷生物滤池，其水力负荷可达是一个超负荷生物滤池，其水力负荷可达80200m3m2d，BOD负负荷可达荷可达23kgm3d，净化效率也较高。，净化效率也较高。第24页三、生物滤池类型及运行系统因为因为BOD负荷不一样，三种滤池不一样之处：负荷不一样，三种滤池不一样之处：(1)BOD负荷高滤池，生物膜增加快，对水力冲刷要求也就迫切负荷高滤池，生物膜增加快，对水力冲刷要求也就迫切。增大水力冲刷主要路。增大水力冲刷主要路径是加大表面负荷，其方法有二：一是增加滤料层高度，二是将处理后废水回流到生径是加大表面负荷，其方法有二：一是增加滤料层高度，二是将处理后废水回流到生物滤池进水中去。所以，低负荷生物滤池滤料层高度通常只有物滤池进水中去。所以，低负荷生物滤池滤料层高度通常只有23m左右，而且多不左右，而且多不采取回流方法；塔式滤池高度达采取回流方法；塔式滤池高度达20m之多，而且常采取回流方法。之多，而且常采取回流方法。(2)BOD负荷高滤池，要求通风条件好，在采取自然通风条件下，就要求滤料孔隙率大负荷高滤池，要求通风条件好，在采取自然通风条件下，就要求滤料孔隙率大和阻力小。和阻力小。所以，低负荷滤池滤料粒径较小所以，低负荷滤池滤料粒径较小(2570mm)，高负荷滤池滤料粒径较大，高负荷滤池滤料粒径较大(40100mm)，对于塔式生物滤池，最好采取塑料滤料。，对于塔式生物滤池，最好采取塑料滤料。(3)BOD负荷低生物滤池氧化分解程度就高，污泥量少而稳定，出水中有较高溶解氧，负荷低生物滤池氧化分解程度就高，污泥量少而稳定，出水中有较高溶解氧，有硝酸盐，有硝酸盐，BOD5浓度可低于浓度可低于20mg/L；高负荷生物滤池氧化分解程度低，污泥量多高负荷生物滤池氧化分解程度低，污泥量多而不稳定，出水中溶解氧低，没有或极少有硝酸盐，而不稳定，出水中溶解氧低，没有或极少有硝酸盐，BOD5浓度高于浓度高于30mgL，塔式，塔式生物滤池情况可能更差些。生物滤池情况可能更差些。第25页三、生物滤池类型及运行系统生物过滤法系统基本上由生物过滤法系统基本上由初沉池、生物滤池、二次沉淀池初沉池、生物滤池、二次沉淀池组合而成，其组合而成，其组合型式有组合型式有单级运行系统和多级运行系统单级运行系统和多级运行系统。单级运行系统单级运行系统第26页多级运行系统多级运行系统第27页三、生物滤池类型及运行系统多级运行系统多级运行系统第28页三、生物滤池类型及运行系统采取生物滤池处理废水时，应该做好滤池类型和运行系统选择。采取生物滤池处理废水时，应该做好滤池类型和运行系统选择。确定流程时，应该决定是否用首次沉淀池，采取几级过滤，采取回流确定流程时，应该决定是否用首次沉淀池，采取几级过滤，采取回流是否、选择回流方式及回流比等问题。是否、选择回流方式及回流比等问题。塔式生物滤池普通是单级，能够是多级进水。回流式生物滤池能够是塔式生物滤池普通是单级，能够是多级进水。回流式生物滤池能够是单级，也能够是两级。两级回流式生物滤池处理效率较高，运行上比较灵单级，也能够是两级。两级回流式生物滤池处理效率较高，运行上比较灵活，但运行费及建设费都比较高。在国内，塔式生物滤池已被很好地用于活，但运行费及建设费都比较高。在国内，塔式生物滤池已被很好地用于工业有机废水处理。工业有机废水处理。生物滤池与活性污泥法比较和应用选择生物滤池与活性污泥法比较和应用选择生物滤池一个主要优点是运行简单，所以，适合用于小城镇和边远地生物滤池一个主要优点是运行简单，所以，适合用于小城镇和边远地域。普通认为，它对入流水质水量改变承受能力较强，脱落生物膜密实，域。普通认为，它对入流水质水量改变承受能力较强，脱落生物膜密实，较轻易在二沉池中被分离。但生物滤池处理效率比活性污泥法略低，改变较轻易在二沉池中被分离。但生物滤池处理效率比活性污泥法略低，改变范围略大些。范围略大些。第29页第30页四、生物滤池计算1、计算公式、计算公式第31页四、生物滤池计算（无回流滤池计算式）（无回流滤池计算式）第32页当采取回流滤池时，应考虑回流影响。当采取回流滤池时，应考虑回流影响。整理上式，并代入整理上式，并代入r=qvr/qv，得，得物料衡算式物料衡算式其中，其中，SiSi滤池入流污水污染物浓度滤池入流污水污染物浓度(A)(B)考虑回流影响，滤池进水流量为考虑回流影响，滤池进水流量为(1+r)qv，并将，并将(B)代入代入(A)式，得式，得第33页2、系数确定(2)求求n(3)求求m(4)求求K(A)由由(A)式求得式求得第34页四、生物滤池计算3、耗氧量和供氧量计算、耗氧量和供氧量计算(1)生物膜量生物膜量普通生物滤池生物膜污泥量为普通生物滤池生物膜污泥量为4.5-7kgm3(滤料滤料)，高负荷生，高负荷生物滤池为物滤池为3.36.5kgm3(滤料滤料)。好氧层厚度约。好氧层厚度约2mm，2mm以上内层为以上内层为厌氧层。厌氧层。(2)生物膜耗氧量生物膜耗氧量生物滤池耗氧量生物滤池耗氧量可按下式估算：可按下式估算：BODr每立方米滤料天天去除每立方米滤料天天去除BOD5量，量，kgm3d；a系数，表示每千克系数，表示每千克BOD5完全降解所需要氧量，普通城市污水及多数有机废水完全降解所需要氧量，普通城市污水及多数有机废水a值在值在1.46左右。左右。Pf单位体积滤料上活性生物膜量，单位体积滤料上活性生物膜量，kgm3；b单位重量活性生物膜本身氧化需氧量系数，其值为单位重量活性生物膜本身氧化需氧量系数，其值为0.18kgkg(Pf)d。第35页4、生物滤池系统功效设计、生物滤池系统功效设计（1）滤池类型选择）滤池类型选择（2）流程选择）流程选择是否用首次沉淀池，采取几级过滤，是否采取回流、回流方式和回流比确实定等问题是否用首次沉淀池，采取几级过滤，是否采取回流、回流方式和回流比确实定等问题。下述三种情况应考虑用二次沉淀池出水回流：下述三种情况应考虑用二次沉淀池出水回流：a.入流有机物浓度高（入流有机物浓度高（COD400mg/L）；）；b.水量小，无法维持水力负荷率在在最小经验值以上时；水量小，无法维持水力负荷率在在最小经验值以上时；c.污水中某种污染物在高浓度时可能抑污水中某种污染物在高浓度时可能抑制微生物生长时。制微生物生长时。（3）滤池个数和滤床尺寸确实定）滤池个数和滤床尺寸确实定a)滤床总体积滤床总体积第36页4、生物滤池系统功效设计、生物滤池系统功效设计b)滤床高度确实定滤床高度确实定普通是依据经验或试验结果确定。比如低负荷率滤池用普通是依据经验或试验结果确定。比如低负荷率滤池用2m左右，两级回流左右，两级回流滤池用滤池用1.01.8m，塔式生物滤池用，塔式生物滤池用8m以上。以上。c)核实滤率核实滤率第37页第38页第39页第40页第41页第42页例例普通生物滤池水力面积负荷普通生物滤池水力面积负荷qF5m3m2d，进水，进水BOD浓度浓度S0220mgL，二沉池出水，二沉池出水BOD浓度浓度Se20mgL，滤池氧利用率，滤池氧利用率n7%，设生物滤池，设生物滤池直径为直径为10m，深度为，深度为2m，求需要空气量。，求需要空气量。解依据已知条件，水力体积负荷为：解依据已知条件，水力体积负荷为：qVqFH522.5m3(废水废水)m3(滤料滤料)d。又依据测定，滤池表层生物膜量为。又依据测定，滤池表层生物膜量为3.2kgm3(滤料滤料)，深层滤料生，深层滤料生物膜量为物膜量为0.8kgm3(滤料滤料)，则滤料层生物膜平均含量为：，则滤料层生物膜平均含量为：(3.2+0.8)22kgm3(滤料滤料)，所以单位体积滤料每日需氧量：，所以单位体积滤料每日需氧量：QO21.46(0.220.02)2.5+0.182=0.73+0.361.09kgm3(滤料滤料)d供氧量为供氧量为:设温度为设温度为10，在此温度下每，在此温度下每m3空气重量为空气重量为1.25kgm3(空气空气)，则每立方，则每立方米空气中氧重量为：米空气中氧重量为：1.250.2l0.26(kg)，所以需供给空气量为：，所以需供给空气量为：15.570.2659.9(m3(空气空气)m3(滤料滤料)d)第43页10.3 生物转盘一、结构一、结构第44页10.3 生物转盘制作圆盘材料有塑料板、玻璃钢板、铝板等，普通要求质轻、坚固、抗蚀制作圆盘材料有塑料板、玻璃钢板、铝板等，普通要求质轻、坚固、抗蚀和无毒。圆盘直径多为和无毒。圆盘直径多为l3m，厚度为，厚度为0.720mm。圆盘组平行安装于轴上，。圆盘组平行安装于轴上，盘间净距采取盘间净距采取1525mm。圆盘转速采取。圆盘转速采取0.83rpm，最正确线速以不超出，最正确线速以不超出20mmin为宜为宜。二、工作过程二、工作过程三、组合型式及处理流程三、组合型式及处理流程组合型式有：单轴单级、单轴多级和多轴多级。单轴单级处理时，废水从组合型式有：单轴单级、单轴多级和多轴多级。单轴单级处理时，废水从槽一侧流入，平行于盘面流动，从槽另一侧流出槽一侧流入，平行于盘面流动，从槽另一侧流出。生物转盘处理废水流程：首次沉淀池生物转盘处理废水流程：首次沉淀池生物转盘生物转盘二次沉淀池，其中二次沉淀池，其中无需污泥回流。无需污泥回流。处理高浓度废水时：首次沉淀池处理高浓度废水时：首次沉淀池一级转盘池一级转盘池中间沉淀池中间沉淀池二级二级转盘池转盘池二次沉淀池。处理结果可使二次沉淀池。处理结果可使BOD5由由30004000mgL降至降至10mgL。第45页10.3 生物转盘四、处理特点四、处理特点转盘上生长微生物量很大，处理城市污水时，单位面积转盘上微生物转盘上生长微生物量很大，处理城市污水时，单位面积转盘上微生物量最高可达量最高可达5mgcm2，折算成氧化槽，折算成氧化槽(废水槽废水槽)混和液浓度大致为混和液浓度大致为100000mgL。所以所以BOD5负荷可达负荷可达1020gm2(盘面盘面)d，转盘水槽容积，转盘水槽容积负荷达负荷达1.53.0kg/m3d，高出活性污泥法一倍多。另外，因为微生物浓，高出活性污泥法一倍多。另外，因为微生物浓度高，所以度高，所以FM值低，普通在值低，普通在0.0020.5左右。微生物基本处于内源呼左右。微生物基本处于内源呼吸期，脱落污泥量少。吸期，脱落污泥量少。生物转盘对冲击负荷适应力也强。可适应生物转盘对冲击负荷适应力也强。可适应pH值在值在4.89.5范围内改变，范围内改变，但但pH值若急剧改变，则会破坏转盘工作。温度在值若急剧改变，则会破坏转盘工作。温度在1323范围内时，对范围内时，对处理效果影响不大；在此温度范围之外，若按正常条件设计，则盘片面积处理效果影响不大；在此温度范围之外，若按正常条件设计，则盘片面积应乘以温度校正系数应乘以温度校正系数f。另外，生物转盘还有工作可靠、不易堵塞、污泥不易膨胀、氧利用率另外，生物转盘还有工作可靠、不易堵塞、污泥不易膨胀、氧利用率高等特点，适于处理流量小工业废水。高等特点，适于处理流量小工业废水。第46页10.3 生物转盘五、设计五、设计表示生物转盘处理能力指标是水力负荷和有机负荷。表示生物转盘处理能力指标是水力负荷和有机负荷。水力负荷水力负荷：每单位体积水槽天天处理水量：每单位体积水槽天天处理水量m3水水/m3槽槽d，或每单位面积转盘天，或每单位面积转盘天天处理水量，天处理水量，m3水水/m2盘片盘片d有机负荷有机负荷：kgBOD5/m3槽槽d，kgBOD5/m2盘片盘片d1、转盘面积（、转盘面积（F）Sr每平方米盘面上天天所能去除每平方米盘面上天天所能去除BOD量，量，gm2d。当当Nl30gm2d时时，当当N13080gm2d时，时，2、转盘片数、转盘片数(m)3、废水槽有效长度、废水槽有效长度(L)第47页10.3 生物转盘例例8-2今有一废水今有一废水BOD含量为含量为200mgL，水量为，水量为500m3d，决定用生，决定用生物转盘处理，盘片面积物转盘处理，盘片面积5000m2，浸水面积，浸水面积40%，试求处理水，试求处理水BOD浓度和浓度和BOD降解率。降解率。解解：(1)生物转盘生物转盘BOD负荷量：负荷量：(2)单位面积盘片去除单位面积盘片去除BOD量量(Sr)：因为因为Nl20g(BOD)m2(盘片盘片)d30g(BOD)m2d，所以，所以Sr1.146200.9043=1.14615.0117.2(g(BOD)m2(盘片盘片)d)(3)单位面积盘片上残留单位面积盘片上残留BOD负荷负荷(Ne)为：为：2017.22.8(g(BOD)m2(盘片盘片)d)(4)处理水处理水BOD浓度：浓度：(5)BOD降解率：降解率：第48页10.4 生物接触氧化法接触氧化法优点是：接触氧化法优点是：轻易管理，轻易管理，耐负荷、水温变动冲击力强；剩耐负荷、水温变动冲击力强；剩下污泥量少；比较轻易去除难分下污泥量少；比较轻易去除难分解和分解速度怪物质。解和分解速度怪物质。接触氧化法缺点是：接触氧化法缺点是：滤料间水滤料间水流迟缓，接触时间长，水力冲刷流迟缓，接触时间长，水力冲刷力小，生物膜只能自行脱落；剩力小，生物膜只能自行脱落；剩下污泥往往恶化处理水质；动力下污泥往往恶化处理水质；动力费高。费高。第49页10.4 生物接触氧化法为了预防堵塞，可采取集中布气接触氧化池，使生物膜直接收上升气流为了预防堵塞，可采取集中布气接触氧化池，使生物膜直接收上升气流强烈搅动，以加速生物膜更新。因为微生物栖息填料上，所以，不需回流污强烈搅动，以加速生物膜更新。因为微生物栖息填料上，所以，不需回流污泥，不产生污泥膨胀问题。泥，不产生污泥膨胀问题。第50页10.4 生物接触氧化法填料材料填料材料：要求比表面积大、：要求比表面积大、空隙率大、水力阻力小、强空隙率大、水力阻力小、强度大、化学和生物稳定性好、度大、化学和生物稳定性好、能经久耐用。当前常采取填能经久耐用。当前常采取填料是料是聚氯乙烯塑料、聚丙烯聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料和环氧玻璃钢塑料和环氧玻璃钢等做成蜂等做成蜂窝状和波纹板状填料。窝状和波纹板状填料。这些填料缺点是：在局部平这些填料缺点是：在局部平滑面上生物膜附着较慢，稍滑面上生物膜附着较慢，稍有冲击即剥离，填料之间不有冲击即剥离，填料之间不具备通道，使水流单调。具备通道，使水流单调。第51页10.4 生物接触氧化法把接触填料做成网状塑料组件，把接触填料做成网状塑料组件，采取正向排列，即可预防堵塞，采取正向排列，即可预防堵塞，又可提升接触效率又可提升接触效率。第52页10.4 生物接触氧化法第53页第11章 厌氧生物处理法11.1 厌氧法基本原理11.2 厌氧法影响原因11.3 厌氧法工艺和设备11.4 厌氧消化过程动力学11.5 厌氧产气量计算第54页11.1 厌氧法基本原理在断绝与空气接触条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌生物化学作在断绝与空气接触条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌生物化学作用，对有机物进行生化降解过程，称为用，对有机物进行生化降解过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法厌氧生物处理法或厌氧消化法。若有机物降解产物主要是有机酸，则此过程称为若有机物降解产物主要是有机酸，则此过程称为不完全厌氧消化不完全厌氧消化，简，简称为称为酸发酵或酸化酸发酵或酸化。若深入将有机酸转化为以甲烷为主生物气，此全过。若深入将有机酸转化为以甲烷为主生物气，此全过程称为程称为完全厌氧消化完全厌氧消化，简称为，简称为甲烷发酵或沼气发酵甲烷发酵或沼气发酵。厌氧生物处理法处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水污泥、厌氧生物处理法处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水污泥、动植物残体等。厌氧生物处理方法和基本功效有二：动植物残体等。厌氧生物处理方法和基本功效有二：（1 1）酸发酵目标是为深入进行生物处理提供生物降解基质；）酸发酵目标是为深入进行生物处理提供生物降解基质；（2 2）甲烷发酵目标是深入降解有机物和生产气体燃料。完全厌氧生）甲烷发酵目标是深入降解有机物和生产气体燃料。完全厌氧生物处理工艺因兼有降解有机物和生产气体燃料双重功效，因而得到了广物处理工艺因兼有降解有机物和生产气体燃料双重功效，因而得到了广泛发展和应用。泛发展和应用。第55页11.1 厌氧法基本原理第56页11.1 厌氧法基本原理1、水解酸化阶段（产酸或酸化细菌）、水解酸化阶段（产酸或酸化细菌）第57页11.1 厌氧法基本原理2、产气阶段（甲烷细菌）、产气阶段（甲烷细菌）乙酸化阶段乙酸化阶段甲烷化阶段甲烷化阶段第58页11.2 厌氧法影响原因一、温度条件一、温度条件第59页11.2 厌氧法影响原因二、二、pH值值普通认为，实测值应普通认为，实测值应7.27.4之间为好。低于之间为好。低于7.0时，时，pH值并不稳定，值并不稳定，有继续下降趋势。低于有继续下降趋势。低于6.5时，将使正常处理系统遭到破坏。时，将使正常处理系统遭到破坏。假如有机物负荷太大，水解和产酸过程生化速率大大超出气化速率，假如有机物负荷太大，水解和产酸过程生化速率大大超出气化速率，将造成挥发性脂肪酸积累和将造成挥发性脂肪酸积累和pH值下降，抑制甲烷细菌生理机能。最终使值下降，抑制甲烷细菌生理机能。最终使气化速率锐减，甚止停顿。气化速率锐减，甚止停顿。普通原液普通原液pH值为值为68。系统中挥发性脂肪酸浓度（以乙酸记）以不超。系统中挥发性脂肪酸浓度（以乙酸记）以不超出出3000mg/L为佳为佳。重碳酸盐及氨氮重碳酸盐及氨氮等物质是形成厌氧处理系统等物质是形成厌氧处理系统碱度碱度主要物质。普通要求主要物质。普通要求系统中碱度在系统中碱度在mg/L以上，氨氮浓度以介于以上，氨氮浓度以介于50200ng/L为佳。为佳。第60页11.2 厌氧法影响原因三、氧化还原电位三、氧化还原电位厌氧环境是厌氧消化过程赖以正常进行最主要条件。厌氧环境主要以体系厌氧环境是厌氧消化过程赖以正常进行最主要条件。厌氧环境主要以体系中氧化还原电位反应。中氧化还原电位反应。引发发酵系统氧化还原电位升高原因引发发酵系统氧化还原电位升高原因：氧和其它一些氧化剂或氧化态物质：氧和其它一些氧化剂或氧化态物质存在存在(如一些工业废水中含有如一些工业废水中含有Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性废水中以及酸性废水中H+等等)高温厌氧消化系统高温厌氧消化系统适宜氧化还原电位为适宜氧化还原电位为-500-600mV；中温厌氧消化系中温厌氧消化系统统及浮动温度厌氧消化系统要求氧化还原电位应低于及浮动温度厌氧消化系统要求氧化还原电位应低于-300-380mV。产酸细菌对氧化还原电位要求不甚严格，甚至可在产酸细菌对氧化还原电位要求不甚严格，甚至可在+100-100mV兼性条兼性条件下生长繁殖；而件下生长繁殖；而甲烷细菌甲烷细菌最适宜氧化还原电位为最适宜氧化还原电位为-350mV或更低。或更低。就大多数生活污水污泥及性质相近高浓度有机废水而言，只要严密隔断于就大多数生活污水污泥及性质相近高浓度有机废水而言，只要严密隔断于空气接触，即可确保必要空气接触，即可确保必要ORP值。值。第61页11.2 厌氧法影响原因四、负荷率四、负荷率n容积负荷率：容积负荷率：反应器单位有效容积在单位时间内接纳有机物量，单位为反应器单位有效容积在单位时间内接纳有机物量，单位为kg/m3d或或g/Ld。有机物量可用。有机物量可用COD.BOD.S和和VSS表示。表示。n污泥负荷率：污泥负荷率：反应器内单位重量污泥在单位时间内接纳有机物量，单位为反应器内单位重量污泥在单位时间内接纳有机物量，单位为kg/kgd或或g/gd。n投配率：投配率：天天向单位有效容积投加新料体积，单位为天天向单位有效容积投加新料体积，单位为m3/m3d。投配率倒数为平均停留。投配率倒数为平均停留时间或消化时间，单位为时间或消化时间，单位为d。投配率有时也可用百分数表示，比如，。投配率有时也可用百分数表示，比如，0.07m3/m3d投配率投配率也可表示为也可表示为7%。确定厌氧消化装置负荷率标准是确定厌氧消化装置负荷率标准是：在两个转化（酸化和气化）速率保持稳定平衡条件在两个转化（酸化和气化）速率保持稳定平衡条件下，求得最大处理目标（最大处理量或最大产气量）。下，求得最大处理目标（最大处理量或最大产气量）。三种发酵状态三种发酵状态n当有机物负荷率很高时，消化液显酸性（当有机物负荷率很高时，消化液显酸性（pH7），称为），称为酸性发酵状态酸性发酵状态，它是一个低，它是一个低效而又不稳定发酵状态，应尽可能防止。效而又不稳定发酵状态，应尽可能防止。n当有机物负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中有机酸基本上能被甲烷细菌及时地吸收当有机物负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中有机酸基本上能被甲烷细菌及时地吸收利用，并转化为沼气，溶液中残余有机酸量普通为每升数百毫克。此时消化液中利用，并转化为沼气，溶液中残余有机酸量普通为每升数百毫克。此时消化液中pH值维持值维持在在77.5之间，称为之间，称为弱碱性发酵状态弱碱性发酵状态，它是一个高效而由稳定发酵状态，最正确负荷率应，它是一个高效而由稳定发酵状态，最正确负荷率应达此状态。达此状态。n当有机物负荷率偏小时，消化液中有机酸残余量极少，当有机物负荷率偏小时，消化液中有机酸残余量极少，pH值偏高（大于值偏高（大于7.5）称为）称为碱碱性发酵状态性发酵状态。因为负荷偏低，是一个虽稳定但低效厌氧消化状态。因为负荷偏低，是一个虽稳定但低效厌氧消化状态。第62页11.2 厌氧法影响原因五、污泥浓度五、污泥浓度各种反应器要求污泥浓度各种反应器要求污泥浓度不尽相同，普通介于不尽相同，普通介于1030gVSS/L之间。之间。为了保持反应器生物量不为了保持反应器生物量不致因流失而降低，可采取各种致因流失而降低，可采取各种办法，如安装三相分离器、设办法，如安装三相分离器、设置挂膜介质、降低水流速度和置挂膜介质、降低水流速度和回流污泥量等。回流污泥量等。第63页11.3 厌氧法工艺和设备一、普通厌氧消化池一、普通厌氧消化池在一个消化池内进行酸化，甲烷化和固液分离。设备简单。反应时间长，池容在一个消化池内进行酸化，甲烷化和固液分离。设备简单。反应时间长，池容积大。污泥易随水流带走，消化器内难以保持大量微生物细胞。搅拌方式有三种：积大。污泥易随水流带走，消化器内难以保持大量微生物细胞。搅拌方式有三种：池内机械搅拌；沼气搅拌；循环消化液搅拌。容积负荷为池内机械搅拌；沼气搅拌；循环消化液搅拌。容积负荷为26kgCOD/m3d第64页11.3 厌氧法工艺和设备二、厌氧接触法二、厌氧接触法用沉淀池分离污泥并进行回流。消化池中进行适当搅拌，池内呈完全混合。用沉淀池分离污泥并进行回流。消化池中进行适当搅拌，池内呈完全混合。能适应高有机物浓度和高悬浮物废水。有一定抗冲击负荷能力，运行较稳定，不能适应高有机物浓度和高悬浮物废水。有一定抗冲击负荷能力，运行较稳定，不受进水悬浮物影响。负荷高时污泥会流失。设备较多，操作上要求较高。污泥浓受进水悬浮物影响。负荷高时污泥会流失。设备较多，操作上要求较高。污泥浓度度1015g/L，容积负荷，容积负荷210kgCOD/m3d。第65页11.3 厌氧法工艺和设备三、三、厌氧生物滤池和厌氧生物转盘厌氧生物滤池和厌氧生物转盘微生物固着生长在滤料表面。适合用于悬浮物量微生物固着生长在滤料表面。适合用于悬浮物量低废水。设备简单，能承受较高负荷。出水悬浮固体低废水。设备简单，能承受较高负荷。出水悬浮固体低。底部易发生堵塞，填料费用较贵。容积负荷低。底部易发生堵塞，填料费用较贵。容积负荷216kgCOD/m3d。第66页11.3 厌氧法工艺和设备四、上流试厌氧污泥床反应器四、上流试厌氧污泥床反应器消化和固液分离在一个池内。微生物量消化和固液分离在一个池内。微生物量特高。负荷率高特高。负荷率高(1020kgCOD/m3d)。总容。总容积小。能耗低，不需搅拌。污泥浓度可达积