污水的生物处理生物膜法公开课获奖课件.pptx

第第5 5章章 污水生物处理污水生物处理 生物膜法生物膜法第1页5.1 5.1 概述概述生物膜法与活性污泥法平行发展一种污水处理技术。生物膜法与活性污泥法平行发展一种污水处理技术。措施实质：微生物附着在滤料或某些载体上，并在其上措施实质：微生物附着在滤料或某些载体上，并在其上 形成膜状生物污泥形成膜状生物污泥-生物膜。生物膜。生物膜法与活性污泥法同样，同属于好氧生物处理技术。生物膜法与活性污泥法同样，同属于好氧生物处理技术。第2页生物膜法历史及发展：生物膜法历史及发展：古老又在不停发展中处理技术，古老又在不停发展中处理技术，18651865年德国科学年德国科学 家发现生物过滤作用；家发现生物过滤作用；18931893年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为膜生物反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；应器生物滤池问世；2020世纪世纪20302030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；40504050年代生物滤池逐渐被活性污泥取代趋势；年代生物滤池逐渐被活性污泥取代趋势；7070年代新反应器以独特优势受关注。年代新反应器以独特优势受关注。第3页 生物膜法类型及重要技术现实状况：分固定床、流动床。生物滤池：最早出现，分一般、高负荷、塔式生物滤池。生物转盘：用于硝化、反硝化研究获得进展；生物接触氧化：1971年日本首创，进得到广泛应用；生物流化床：70年代初期在美国和日本得到研究与应用；微孔膜生物反应器：近几年人们关注革新生物膜反应器；复合式生物膜反应器：序批式膜生物反应器。其中，生物滤池和生物转盘属于其中，生物滤池和生物转盘属于润壁型生物膜法润壁型生物膜法；生物接触氧化法属于生物接触氧化法属于浸没型浸没型生物膜法；生物流化床属于生物膜法；生物流化床属于流化床型流化床型生物膜法。生物膜法。第4页（1 1 1 1）挂膜）挂膜）挂膜）挂膜污水流经滤料，污水和细菌附着在有机物被分解形成污水流经滤料，污水和细菌附着在有机物被分解形成污水流经滤料，污水和细菌附着在有机物被分解形成污水流经滤料，污水和细菌附着在有机物被分解形成生物膜并逐渐成熟，这一起始阶段常称为挂膜。膜体为蓬松絮状生物膜并逐渐成熟，这一起始阶段常称为挂膜。膜体为蓬松絮状生物膜并逐渐成熟，这一起始阶段常称为挂膜。膜体为蓬松絮状生物膜并逐渐成熟，这一起始阶段常称为挂膜。膜体为蓬松絮状构造，对废水中有机污染物物具有较强吸附与氧化降解能力，厚构造，对废水中有机污染物物具有较强吸附与氧化降解能力，厚构造，对废水中有机污染物物具有较强吸附与氧化降解能力，厚构造，对废水中有机污染物物具有较强吸附与氧化降解能力，厚约为约为约为约为2mm2mm2mm2mm。5.1.1 5.1.1 生物膜构造与净化机理生物膜构造与净化机理 1.1.生物膜构造生物膜构造第5页（3 3）生物膜成熟标志）生物膜成熟标志真正生态系构成及对有机物真正生态系构成及对有机物 降解功能都抵达了平衡状态；降解功能都抵达了平衡状态；（4 4）生物膜生长阶段）生物膜生长阶段潜伏期、生长期；潜伏期、生长期；（5 5）形成厌氧、好氧层（一般为）形成厌氧、好氧层（一般为2mm2mm左右）。左右）。（6 6）一般都市污水在）一般都市污水在2020挂膜需挂膜需30d30d。（2 2）生物膜特性）生物膜特性高度亲水物质，同步也是微生高度亲水物质，同步也是微生 物高度密集物质；物高度密集物质；第6页（1 1）废水进入滤池并在滤料表面流动时，在生物）废水进入滤池并在滤料表面流动时，在生物膜吸附作用下，其所具有机物透过生物膜表面膜吸附作用下，其所具有机物透过生物膜表面附着水层，从废水主体向生物膜内部迁移；与附着水层，从废水主体向生物膜内部迁移；与此同步，空气中氧亦通过此同步，空气中氧亦通过;流动水层和附着水流动水层和附着水层进入生物膜；层进入生物膜；（2 2）生物膜中微生物在有氧条件下进行新陈代谢生命活）生物膜中微生物在有氧条件下进行新陈代谢生命活动，对有机物进行氧化降解，降解产物沿着相反方向从动，对有机物进行氧化降解，降解产物沿着相反方向从生物膜通过附着水层排泄到流动废水或空气中去；生物膜通过附着水层排泄到流动废水或空气中去；2.2.净化机理净化机理第7页（3 3）当生物膜厚度增）当生物膜厚度增长到一定程度或有长到一定程度或有机物浓度较大时，机物浓度较大时，迁移到生物膜分子迁移到生物膜分子氧重要为膜表层氧重要为膜表层（好氧层）微生物（好氧层）微生物所消耗，导致生物所消耗，导致生物膜内部供氧局限性，膜内部供氧局限性，出现厌氧层；出现厌氧层；第8页（4 4）伴随生物膜增厚，内层微生物不停死亡并解）伴随生物膜增厚，内层微生物不停死亡并解体，大大减少了膜与滤料粘附力。老化生物膜体，大大减少了膜与滤料粘附力。老化生物膜在自重和过流废水冲刷共同作用下自行脱落，在自重和过流废水冲刷共同作用下自行脱落，膜脱落后滤料表面又重新开始新生物膜生长，膜脱落后滤料表面又重新开始新生物膜生长，这一过程称作生物膜更新。这一过程称作生物膜更新。（5 5）生物膜对废水中有机物净化包括如下过程：）生物膜对废水中有机物净化包括如下过程：污染物迁移；污染物迁移；氧扩散与吸取；氧扩散与吸取；有机物分解和微生物新陈代谢；有机物分解和微生物新陈代谢；代谢产物迁移；代谢产物迁移；生物膜更新。生物膜更新。第9页空气空气 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由流动水层由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 H H2 2O O附着水层附着水层流动水层流动水层 O O2 2 、H H2 2S S、NHNH3 3水层水层溢入空气中溢入空气中净化机理总结：净化机理总结：（1 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 2）有机物降解是在生物膜表层）有机物降解是在生物膜表层0.1-2mm0.1-2mm好氧生物膜内进行；好氧生物膜内进行；（3 3）多种物质传递过程：）多种物质传递过程：微生物代谢产物微生物代谢产物第10页5.1.2 5.1.2 生物膜处理法重要特性生物膜处理法重要特性1 1、微生物相方面特性、微生物相方面特性（1 1）微生物多样化）微生物多样化 （2 2）生物食物链长）生物食物链长 （3 3）可以存活世代时间长微生物）可以存活世代时间长微生物（4 4）分段运行与优势菌种）分段运行与优势菌种 第11页2 2、处理工艺方面特性、处理工艺方面特性 （1 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 一段时间中断进水，对生物膜也不会有致命影响，一段时间中断进水，对生物膜也不会有致命影响，通水后易恢复通水后易恢复（2 2）污泥沉淀性良好）污泥沉淀性良好 无机成分高，比重较大无机成分高，比重较大 厌氧层过厚时，水澄清度下降厌氧层过厚时，水澄清度下降（3 3）可以处理低浓度废水）可以处理低浓度废水 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BODBOD长期长期50-50-60mg/L60mg/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：BOD=20-30mg/L20-30mg/L时，能降解到时，能降解到5-10mg/L5-10mg/L。（4 4）易于维护运行，节能，动力费用低。）易于维护运行，节能，动力费用低。第12页5.2 5.2 生物滤池生物滤池5.2.1 5.2.1 概述概述l初期生物滤池（一般生物滤池）初期生物滤池（一般生物滤池）l高负荷生物滤池高负荷生物滤池l塔式生物滤池塔式生物滤池第13页5.2.2 5.2.2 一般生物滤池一般生物滤池 1 1、构造、构造（1 1）池体）池体 池壁有孔和无孔之分池壁有孔和无孔之分 高出滤池高出滤池（2 2）滤料）滤料 质坚，稳定性好质坚，稳定性好 适于生物膜附着适于生物膜附着 适于污水流动适于污水流动 有较高比表面积有较高比表面积 有较大孔隙比有较大孔隙比 就地取材就地取材第14页第15页（3 3）布水装置）布水装置 首要任务首要任务向滤池表面均匀布水向滤池表面均匀布水 布水装置布水装置 投配池（调整作用）长处：运行以便投配池（调整作用）长处：运行以便 布水管道（间歇工作）缺陷：需要水头较大，布水管道（间歇工作）缺陷：需要水头较大，2m2m，进水流量，进水流量 喷嘴：喷水周期喷嘴：喷水周期5-8min5-8min固定喷嘴式固定喷嘴式布水系统布水系统第16页（4 4）排水系统）排水系统 生物滤池排水系统设于池底排除处理后水生物滤池排水系统设于池底排除处理后水 作用；保证通风、冲洗滤料作用；保证通风、冲洗滤料 高度及坡度高度及坡度 底部高度不少于底部高度不少于0.6m0.6m 冲水装置于池底距离冲水装置于池底距离0.4m0.4m 不淤流速不淤流速0.7m/s 0.7m/s 渗水装置：与池底距离渗水装置：与池底距离0.4m0.4m第17页2 2、合用范围与优缺陷、合用范围与优缺陷 （1 1）合用范围）合用范围 水量：不高于水量：不高于1000m3/d1000m3/d小城镇小城镇（2 2）长处：）长处：BODBOD清除率高，运行稳定，节省能源清除率高，运行稳定，节省能源 缺陷：占地面积大，易堵塞，有滤池蝇，气缺陷：占地面积大，易堵塞，有滤池蝇，气 味问题味问题第18页1 1、构造、构造基本与一般相似，特殊之处：基本与一般相似，特殊之处：是用轻质、高强、耐腐蚀滤料，滤层高一般为是用轻质、高强、耐腐蚀滤料，滤层高一般为2.0m2.0m 多使用旋转布水器多使用旋转布水器5.2.3 5.2.3 高负荷生物滤池高负荷生物滤池第19页按日平均污水量计算，进水按日平均污水量计算，进水BOD5BOD5必须低于必须低于200 mg/L200 mg/L，常，常用负荷率有：用负荷率有：BOD-BOD-容积负荷率：一般不不小于容积负荷率：一般不不小于1200gBOD5/m.d1200gBOD5/m.dBOD-BOD-面积负荷率：一般取面积负荷率：一般取1100-2200gBOD5/m2.d1100-2200gBOD5/m2.d水力负荷率：一般取水力负荷率：一般取3050m/m2.d3050m/m2.d第20页（2 2）旋转布水器计算与设计）旋转布水器计算与设计设计计算：设计计算：（1 1）滤池池体工艺计算与设计）滤池池体工艺计算与设计（3 3）需氧量与供氧量计算）需氧量与供氧量计算第21页3 3、工艺特性、工艺特性(1)(1)进水进水BOD200mg/LBOD200mg/LBOD200mg/L）(3)(3)匀化水质，加大水力负荷，减轻臭味，克制滤池蝇匀化水质，加大水力负荷，减轻臭味，克制滤池蝇(4)(4)流程系统流程系统 根据回流水回流方式，负荷，有多种形式根据回流水回流方式，负荷，有多种形式 第22页5.2.4 5.2.4 塔式生物滤池塔式生物滤池1 1、构造、构造（2 2）滤料：玻璃纸蜂窝滤料）滤料：玻璃纸蜂窝滤料（3 3）布水装置：固定式与旋转式）布水装置：固定式与旋转式（4 4）通风：自然风空间）通风：自然风空间)机械通风（上部吸风，下部鼓风）机械通风（上部吸风，下部鼓风）（1 1）塔身：）塔身：8-24m8-24m，直径，直径1-3.5m1-3.5m，径高比：径高比：1 1：6-16-1：8 8 分层建造：每层高度不不小于分层建造：每层高度不不小于2.5m2.5m BODu BODu与塔高之间关系与塔高之间关系:滤塔高度可以根据进水浓度确定。滤塔高度可以根据进水浓度确定。第23页2 2、塔滤设计与计算、塔滤设计与计算按按BOD-BOD-容积负荷率计算容积负荷率计算（1 1）塔滤滤料容积）塔滤滤料容积:（2 2）滤塔面积）滤塔面积:（3 3）塔滤水力负荷）塔滤水力负荷:第24页3 3、工艺特性、工艺特性（1 1）高负荷率）高负荷率:Na:1000gBOD5/md,BOD5 Na:1000gBOD5/md,BOD5在在500mg/L500mg/L如下。如下。（2 2）滤层内部分层：微生物优势菌种）滤层内部分层：微生物优势菌种（3 3）可以抵御较高冲击负荷）可以抵御较高冲击负荷（4 4）一般规模上不超过）一般规模上不超过10000m3/d10000m3/d（工业、生活污水均（工业、生活污水均可）可）第25页 5.2.5 5.2.5 曝气生物滤池曝气生物滤池(Biological Aerated Filter(Biological Aerated Filter即即BAFBAF）1 1、构造、构造布气系统：布气系统：正常运行曝气和反冲洗时曝气；正常运行曝气和反冲洗时曝气；20 20世纪世纪8080年代末在一般生物年代末在一般生物滤池基础上，借鉴给水滤池开发滤池基础上，借鉴给水滤池开发污水处理新工艺。污水处理新工艺。第26页2 2、工艺流程与原理、工艺流程与原理 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、厌氧微环境，使得硝化、反硝化作用同步进行。内部为缺氧、厌氧微环境，使得硝化、反硝化作用同步进行。第27页3 3、影响原因、影响原因（1 1）负荷）负荷（2 2）水温）水温（3 3）进水）进水SSSS和和BODBOD浓度浓度（4 4）pHpH值值6.59.56.59.5第28页5.3 5.3 生物转盘生物转盘5.3.1 5.3.1 概述概述l6060年代来源于德国，我国年代来源于德国，我国l7070年代引进，能耗低，效年代引进，能耗低，效l 果好技术果好技术l合用范围广合用范围广l （都市污水、各类工业水）（都市污水、各类工业水）第29页1 1、生物转盘构造、生物转盘构造盘片盘片接触反应槽接触反应槽转轴转轴驱动装置驱动装置4 4部分构成部分构成（1 1）盘片）盘片形状形状一般为圆形平板，一般为圆形平板，近年来为提高表面积发展了近年来为提高表面积发展了 正多角形，同心圆，放射形正多角形，同心圆，放射形直径直径2-5.0m2-5.0m间距间距原则值原则值30mm30mm，（不堵塞及通风）（不堵塞及通风）材质材质平板（聚氯乙烯）平板（聚氯乙烯）波纹板（聚酯玻璃管）波纹板（聚酯玻璃管）第30页第31页第32页 （2 2）接触反应槽）接触反应槽 盘片边缘与槽内面盘片边缘与槽内面100mm100mm间距间距槽两侧进出水，锯齿形堰槽两侧进出水，锯齿形堰槽地放空管槽地放空管多极槽，格与格设导流槽多极槽，格与格设导流槽（3 3）转轴）转轴长度：，长度：，其直径其直径 50-80mm 50-80mm 轴中心高于槽液面轴中心高于槽液面150mm150mm，b b为轴心与液面距离为轴心与液面距离 （4 4）驱动装置）驱动装置驱动方式驱动方式 电力，空气，水力驱动电力，空气，水力驱动 转速，转速，外缘线速度外缘线速度15-18m/min15-18m/min第33页2 2、生物转盘净化机理、生物转盘净化机理（1 1）当转盘浸没水中时，有机物被生物膜吸附；）当转盘浸没水中时，有机物被生物膜吸附；（2 2）当转盘离开水面时，固着水层从空气中吸取氧，固）当转盘离开水面时，固着水层从空气中吸取氧，固着水层氧过饱和，转移到生物膜和污水中；着水层氧过饱和，转移到生物膜和污水中；（3 3）圆盘搅动也使大气中）圆盘搅动也使大气中O2O2进入水中进入水中 （O2O2有两部分来源）；有两部分来源）；（4 4）盘上）盘上“生物膜生物膜”，与，与“水水”及及“空气空气”间，交替接间，交替接触，进而清除触，进而清除BODBOD、CODCOD，也有，也有COCO、NH3NH3等传递。等传递。第34页5.3.2 5.3.2 生物转盘特性生物转盘特性1 1、工艺特性、工艺特性（1 1）微生物浓度高，折成）微生物浓度高，折成MLVSSMLVSS可达可达40000-60000mg/L40000-60000mg/L F/M F/M：系数，效率高重要原因；：系数，效率高重要原因；（2 2）耐冲击负荷）耐冲击负荷BODBOD值值10000mg/L10mg/L10000mg/L10mg/L 均可适应；均可适应；（3 3）不需要曝气，污泥回流，及调整污泥量；）不需要曝气，污泥回流，及调整污泥量；不存在污泥膨胀，节能，易于管理；不存在污泥膨胀，节能，易于管理；（4 4）生物有分级，污泥龄长，食物链长；）生物有分级，污泥龄长，食物链长；（5 5）流态：完全混合）流态：完全混合推流式。推流式。第35页第36页5.4 5.4 生物接触氧化生物接触氧化 5.4.1 5.4.1 概述概述生物接触氧化法生物接触氧化法19711971年开始于日本；年开始于日本；污水浸没所有滤料污水浸没所有滤料 沉没式生物滤池，或叫做沉没式生物滤池，或叫做“接触曝气法接触曝气法”；接触氧化法接触氧化法 介于活性污泥与生物滤池之间生物处理技术；介于活性污泥与生物滤池之间生物处理技术；应用领域十分广泛，深受重视。应用领域十分广泛，深受重视。第37页1 1、生物接触氧化池构造、生物接触氧化池构造（1 1）池型）池型 方形、园形，顶部稳定水层方形、园形，顶部稳定水层 第38页 2 2、接触氧化池形式、接触氧化池形式（1 1）按曝气位置）按曝气位置 分流式分流式国外多用国外多用 直流式直流式国内用国内用（2 2）按水流循环形式）按水流循环形式 填料内循环填料内循环 填料外循环填料外循环 水力特性方面：比表面积大水力特性方面：比表面积大 填料规定填料规定 生物膜附着性方面：粗糙，轻易挂膜生物膜附着性方面：粗糙，轻易挂膜 化学、生物稳定性好，价格低化学、生物稳定性好，价格低 填料种类填料种类球形填料：蜂窝状，波纹状球形填料：蜂窝状，波纹状软性填料：半软性软性填料：半软性不规则填料：无烟煤等不规则填料：无烟煤等分分流流式式中中心心曝曝气气型型第39页第40页第41页（2 2）填料表面形成生物膜立体构造）填料表面形成生物膜立体构造（3 3）有助于保持膜活性，克制厌氧膜增殖）有助于保持膜活性，克制厌氧膜增殖（4 4）负荷高）负荷高处理时间短处理时间短5.4.2 5.4.2 生物接触氧化法特性生物接触氧化法特性1 1、工艺方面、工艺方面（1 1）采用多种形式填料，形成气、液、固三相共存，）采用多种形式填料，形成气、液、固三相共存，有助于氧转移有助于氧转移第42页2 2、运行方面、运行方面（1 1）耐冲击负荷）耐冲击负荷有一定间歇运行功能有一定间歇运行功能（2 2）操作简朴）操作简朴勿需污泥回流，不产生污泥膨胀、勿需污泥回流，不产生污泥膨胀、滤池蝇；滤池蝇；（3 3）生成污泥量少，易沉淀）生成污泥量少，易沉淀（4 4）动力消耗低）动力消耗低第43页3 3、高效原理、高效原理（1 1）生物活性高）生物活性高污泥龄长；污泥龄长；（2 2）传质条件好）传质条件好微生物代谢多，微生物代谢多，“细菌表面介质细菌表面介质 更新速度更新速度”，影响，传质起决定作用；，影响，传质起决定作用；（3 3）充氧效率高）充氧效率高3kgO3kgO2 2/kw.h/kw.h，比无填料高，比无填料高30%30%（4 4）有丝状菌存在）有丝状菌存在（5 5）有较高生物膜浓度（）有较高生物膜浓度（10-20g/L10-20g/L），），而活性污泥（而活性污泥（2-3g/L2-3g/L）第44页5.4.4 5.4.4 生物接触氧化池计算生物接触氧化池计算 1 1、计算措施、计算措施 （1 1）填料体积）填料体积BODBOD容积负荷率法（容积负荷率法（NwNw）都市污水二级处理：都市污水二级处理：1.2-2.0kgBOD/m1.2-2.0kgBOD/m.d.d(国外国外)3.0-4.0 kgBOD/m 3.0-4.0 kgBOD/m.d.d(国内国内)第45页1 1、提高单位容积内生物量；强化传质，加速有机物从、提高单位容积内生物量；强化传质，加速有机物从污水中向微生物细胞传递过程；污水中向微生物细胞传递过程；2 2、7070年代初期来源于化工领域一项技术；年代初期来源于化工领域一项技术；3 3、构造、构造床体、载体布水装置、脱膜装置。床体、载体布水装置、脱膜装置。5.5 5.5 生物流化床生物流化床5.5.1 5.5.1 概述概述第46页5.5.2 5.5.2 工艺类型工艺类型1 1、液流动力流化床（二相流化床）、液流动力流化床（二相流化床）第47页2、气流动力流化床（三相流化床）、气流动力流化床（三相流化床）第48页3、机械搅拌流化床、机械搅拌流化床第49页工业废水处理经典工艺流程工业废水处理经典工艺流程 第50页肉类食品加工废水处理工艺流程肉类食品加工废水处理工艺流程第51页经典都市污水处理厂工艺流程经典都市污水处理厂工艺流程第52页