十一讲好氧生物膜法生物流化床技术省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,第十一讲 好氧生物膜法生物流化床技术,生物流化床技术开发始于20世纪70年代，源于一些科学家欲改进废水生物处理构筑物净化效率，以使容积更小，占地面积更少；,以比重大于1,细小惰性颗粒,如,砂,、焦碳、,陶粒,、活性炭等为载体，能够提升BTS（biomass total solid,生物质总固体，相当于活性污泥MLSS）；,反应器内上升流速很高，可使载体处于,流化状态,；,生物,浓度很高,，,传质效率也很高,，是一个高效好氧生物反应器。,第1页,一、生物流化床基本原理与特征,1、,载体颗粒流化原理,载体颗粒流化，是因为上升水流(或水流与气流)所造成。,三种状态：1)固定状态；2)流化状态；3)流失状态,第2页,2、生物膜与生物膜技术,一些微生物群体固着、吸附于固体颗粒介质表面，它们由菌胶团和一些丝状菌组成，其中有是繁殖较快速异养性细菌，有是增殖迟缓自养性细菌（如硝化菌），形成由各种微生物组合群体，它们在固体颗粒介质表面生长与脱落，不停更新，对有机污染物进行代谢降解反应，对氨氮进行硝化与反硝化反应。这种生长在固体介质表面微生物群体即为,生物膜;,近百年来，在利用生物膜净化废水方面发展了许多构筑物型式，如洒滴滤池、生物滤塔、生物转盘、生物接触氧化池、生物土壤进化床、生物曝气滤池等，利用它们技术统称为,生物膜法技术;,将生物膜法技术与流态化技术结合在一起就产生一个新型高效废水处理技术，这就是生物流化床技术。生物流化床技术分为,好氧生物流化床技术,和,厌氧生物流化床技术,。,第3页,3、好氧生物流化床基本原理与特征,在悬浮固体颗粒生物膜反应器内，悬浮固体颗粒载体（通常粒径为0.2-0.5mm)上生长微生物形成生物膜。,（1）在好氧生物流化床反应器中进行着复杂反应过程，包含：,基质从液相转移至生物膜表面；,基质在膜内传递；,氧扩散与传输；,膜内进行好氧生物化学反应。,第4页,（2）生物膜形成与生长,好氧生物流化床反应器内生物膜形成过程包含固体介质表面微生物吸附、成长及脱落等过程，这是一个动态水动力学与生化代谢综合过程。,载体体积和有机负荷越高，越轻易生成较厚生物膜，但不一定比较薄生物膜其活性就高。,载体性质与浓度对挂膜作用也十分主要。载体颗粒表面粗糙比表面光滑更轻易形成生物膜。有仅20载体上生长有生物膜，却仍含有较稳定净化能力。,反应器内猛烈水力运动使膜生长密度增加，使膜变得致密。,生物膜内部往往生长着世代周期长、生长迟缓细菌，如自养型细菌、硝化细菌等，而膜外层往往生长着生长快速异养型细菌。,液体pH值与温度等原因与膜形成及生长也有亲密关系。,第5页,（3）生物膜脱落,生物膜形成、生长、成熟与脱落，在流化床稳态运行过程中会自动到达平衡。,膜脱落对膜厚度、膜扩散梯度、膜组分、膜中微生物分布规律及不一样类型微生物增加起主要作用。,流化床内生物膜脱落现有物理过程又有生物、生化过程。,第6页,包括物理过程有：,水力剪切引发剥蚀，使生物膜连续地从载体表面脱落并去除；,载体颗粒之间碰撞与摩擦，使覆盖生物膜脱落；,因为生物膜老化、矿化而使老膜掉皮而脱落。,第7页,属于生物、生化过程有：,原生动物吞食细菌，使生物量不停降低；,快速生长微生物往往在膜外层占优势，而慢速生长微生物往往处于膜深处，这类微生物受供氧限制比外层微生物更为显著。,膜脱落为膜内微生物进行不一样代谢过程创造了条件，有利含碳、氮污染物去除。,第8页,二、生物流化床工艺类型,依据供氧和脱膜方式及床体结构等不一样，可分为：,两相生物流化床（体外充氧流化床）,三相生物流化床（传统三相好氧流化床、外循环三相好氧流化床、内循环三相好氧生物流化床）,第9页,1、两相生物流化床,在生物流化床外设充氧设备和脱膜设备，在床体内只有液、固两相；,进入反应器之前，废水中,DO,可达89,mg/l,(以纯氧为气源时，可达3040,mg/l,)。,第10页,2、三相生物流化床,直接向反应器内充氧，床体内有气、固、液三相共存；,气体搅动猛烈，载体颗粒之间摩擦猛烈，可使表层生物膜自行脱落，所以，普通无需体外脱膜装置。,第11页,2、三相生物流化床,第12页,2、三相生物流化床,第13页,工程实例,高效内循环流化床（4组）,高效内循环流化床（2组）,第14页,三、生物流化床结构,反应器,载体,布水装置,充氧装置,脱膜装置,第15页,1、反应器：,普通呈圆柱状；,高径比普通采取34:1；,若采取内循环三相生物流化床时，升流区截面积与降流区面积之比应在1左右。,第16页,2、载体,主要性能：,比重略大于1；,表面比较粗糙；,对微生物无毒性；,不会与废水中物质发生反应；,价廉易得。,惯用载体有：砂粒、无烟煤、焦炭、活性炭、陶粒及聚苯乙烯颗粒；,生物固体浓度与载体投加量有直接关系。,第17页,3、布水设备,对两相生物流化床，布水均匀十分关键；,对三相生物流化床，因为有气体搅拌，布水设备不十分主要。第18页,4、脱膜装置,普通三相生物流化床不需设置专门脱膜装置,在两相生物流化床系统中常设脱膜装置有：,振动筛 叶轮脱膜装置 刷式脱膜装置,第19页,优点及问题：,1）生物浓度高(1020g/l)，容积负荷高(78kgBOD,5,/m,3,.d以上)，水力停留时间可大大缩短，基建费用较小；,2）传质性能良好。流化态载体颗粒和巨大气液固相传质面积使速率大大提升，甚至可赶上生化反应速率，从而使后者成为限速因子。尤其当采取高效充氧时，可使流化床含有很高处理效率；,3）无污泥膨胀或堵塞，气、固、液相猛烈翻滚，促进生物膜形成、生长、成熟与脱落过程加剧，使膜更新快、活性强；,4）液、固、气相分离轻易、快速,5）能适应不一样浓度范围废水和较大冲击负荷；,6）因为容积负荷和床体高度较大，占地面积较小，可节约基建投资。,第20页,不足之处,1）能耗较高（为维持床内流化）；,2）载体颗粒粒径不均匀，易出现分层现象；,3）管理要细微；,4）技术要求较高，工程设计和实际运行有一定难度。,第21页,三、设计方法,1、选择载体种类、确定技术参数,（1）载体种类 石英砂、人工载体（聚苯乙烯小球等）；,（2）载体颗粒粒径。轻易流化，运行能耗省；,（3）载体级配 为使床内载体分布均匀，使水动力学情况良好，床内生物量分布均匀，合理，要求高度级配一致。最大粒径与最小粒径之比小于2；,（4）载体颗粒性状。尽可能靠近球形表面粗糙；,（5）载体颗粒质量。确保不易随出水外逸，又要节约运行能耗，有利于传质；,（6）载体强度 载体应含有足够强度，承受摩擦、侵蚀、碰撞能力强，不易磨损；,（7）载体生物膜厚 最好控制在100200,m,以120140 m为佳。,第22页,2、反应器计算,因为流化床结构，尤其是三相分离装置，对一些企业和开发研究者均属专利，其设计方法及型式结构各家迥异，远未规范化、定型化。,介绍一下它计算次序和相关概念。,第23页,计算次序,（1）计算进入流化床反应器有机负荷；,（2）初选反应器容积负荷；,（3）求得反应器容积；,（4）选择、确定水力停留时间HRT；,（5）计算降流区液体循环流量；,（6）计算循环比，它是降流区流量与废水总流量；,（7）求出降流区容积；,（8）计算反应器横截面及直径；,（9）从液体上升流速求得升流区横截面积；,（10）求得降流区横截面积。,第24页,3、若干技术参数推荐值,有机负荷,荷兰生物流化床生产性装置对高浓度工业废水实际负荷可达18.8-23.5kgCOD/(m,3,.d)，其生物量可达2040g/L；,国内对一些较复杂工业废水有机负荷普通为811kgCOD/(m,3,.d).慎重选取。,对于生活污水，国内外试验结果显示有机负荷为5 11kgCOD/(m,3,.d）。,第25页,3,、若干技术参数推荐值,床内生物量 最大达40g/L，普通620g/L为易；载体量 最大达200/L，普通为50100g/L.,污泥产率 0.24-0.38kgVSS/(去除kgCOD);,污泥龄 1.3-2.7d；,澄清区上升流速 0.3mm/s;,氧利用率 1030；,出水DO 2.0mg/L;,冲击负荷 COD mg/L,最大达9000mg/L，流化床均能忍受，并很快恢复正常运行;,能耗 改变较大，有废水达4.8-9.6kW.h/(去除kgBOD,5,);,HRT 30-40min；,气水比 约10：1,第26页,四、生物流化床科研结果与工程应用实例,1、生产性规模应用实例,北京市环科院于1993年设计，建造了生产性射流曝气型三相生物流化床，处理废水量600m3,/d，处理对象为度假村生活废水。设计有两座流化床。载体为石英砂。膜厚137,m时，BOD,5,去除率达90，COD去除率为75%.,荷兰Gist-brocades N.V.企业生产性内循环三相好氧生物流化床工程,在3L容积反应器试验室基础上放大成生产性规模流程。反应器总容积为300m,3,分为两座。,辽宁锦州炼油厂废水处理工程,抚顺石油化工研究院在三相好氧生物流化床试验基础上，在锦州炼油厂进行了工业装置试验研究（19821984年）。以砂为载体，床BOD,5,容积去除负荷达3.86-15.3kgBOD,5,/(m,3,.d),HRT为28.8-64.8min，去除负荷为活性污泥法58倍。空气中氧利用率为活性污泥法68倍。,第27页,2、生物流化床试验室及半生产性试验研究实例与研究结果,清华大学环境系采取内循环三相好氧生物流化床工艺处理丙烯酸废水、石油废水、抗生素制药废水中试研究。,采取内循环三相生物流化床直径0.30m,高5.35m,反应区体积0.35m,3,，分离区0.06m,3,沉淀区0.21m,3,。载体采取陶粒，粒径为0.8-1.6mm.,对丙烯酸废水处理，净化率达79.0%.,对燕山石化废水处理，对COD净化率达7080，能高效地去除酚.,对庆大霉素和金霉素混合工业废水处理，进化率达9798。,第28页,谢谢！,第29页,