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生物膜法污水处理设备生物膜法污水处理设备 曝气生物滤池与生物转盘曝气生物滤池与生物转盘一一.生物膜法的基本原理生物膜法的基本原理1.1 1.1 有机物降解机理有机物降解机理1 1生物膜的构造及其对有机物的降解生物膜的构造及其对有机物的降解1 1）构造（图）构造（图1 1）u好氧层：好氧层：2mm2mm土厚土厚有机物的降解有机物的降解u厌氧层：厌氧层：2 2）有机物降解过程）有机物降解过程u 空气中氧溶解于流动水层中；空气中氧溶解于流动水层中；u 污水中有机物由流动水层传递到附着水层，污水中有机物由流动水层传递到附着水层，在进入生物膜；在进入生物膜；u 微生物代谢有机物。微生物代谢有机物。2.2.生物膜的生长与脱落生物膜的生长与脱落1)1)生物膜的生长生物膜的生长u 生物膜的形成生物膜的形成u 生物膜的成熟生物膜的成熟2)2)生物膜的脱落生物膜的脱落3)3)生物膜脱落的原因生物膜脱落的原因u内因内因 厌氧菌营养耗尽而死亡，其附着力降低，很快脱落厌氧菌营养耗尽而死亡，其附着力降低，很快脱落 气态代谢产物（气态代谢产物（COCO2 2）不断逸出，破坏了好氧层生态）不断逸出，破坏了好氧层生态的稳定，使二者失去了平衡，生物膜老化，气态产物的稳定，使二者失去了平衡，生物膜老化，气态产物的积累，将膜顶起。的积累，将膜顶起。u外因外因 水流的冲刷作用，加大水量，则冲刷力增大水流的冲刷作用，加大水量，则冲刷力增大1.2 1.2 微生物学特性微生物学特性生物的食物链长；生物的食物链长；参与净化反应微生物多样化参与净化反应微生物多样化能够存活世代时间较长的微生物；能够存活世代时间较长的微生物；分段运行与优势菌种。分段运行与优势菌种。1.3 微生物膜法技术特征对水质、水量变动有较强的适应性；污泥沉降性能良好，宜于固液分离；能处理低浓度的污水，使BOD5=2030mg的污水降至510mg/l；易于维护运行、节能。自然条件下自然条件下自然条件下自然条件下 水体自净天然水体和氧化塘水体自净天然水体和氧化塘水体自净天然水体和氧化塘水体自净天然水体和氧化塘;土壤净化污水灌溉土壤净化污水灌溉土壤净化污水灌溉土壤净化污水灌溉好氧生物法好氧生物法好氧生物法好氧生物法 人工条件下人工条件下人工条件下人工条件下 悬浮生物法悬浮生物法悬浮生物法悬浮生物法活性污泥法活性污泥法活性污泥法活性污泥法及其变种、及其变种、及其变种、及其变种、氧化塘、氧化沟氧化塘、氧化沟氧化塘、氧化沟氧化塘、氧化沟 固着生物法固着生物法固着生物法固着生物法生物滤池、生物转盘、生物滤池、生物转盘、生物滤池、生物转盘、生物滤池、生物转盘、接触氧化、好氧生物流化床接触氧化、好氧生物流化床接触氧化、好氧生物流化床接触氧化、好氧生物流化床 自然条件下自然条件下自然条件下自然条件下 高温堆肥、厌氧塘高温堆肥、厌氧塘高温堆肥、厌氧塘高温堆肥、厌氧塘厌氧生物法厌氧生物法厌氧生物法厌氧生物法 人工条件下人工条件下人工条件下人工条件下 悬浮生物法厌氧消化、高温堆肥、悬浮生物法厌氧消化、高温堆肥、悬浮生物法厌氧消化、高温堆肥、悬浮生物法厌氧消化、高温堆肥、化粪池、上流式厌氧污泥床化粪池、上流式厌氧污泥床化粪池、上流式厌氧污泥床化粪池、上流式厌氧污泥床 固着生物法厌氧滤池、厌氧流化床固着生物法厌氧滤池、厌氧流化床固着生物法厌氧滤池、厌氧流化床固着生物法厌氧滤池、厌氧流化床二二.污水生化处理的基本类型污水生化处理的基本类型2.1 2.1 生物滤池的构造生物滤池的构造 生物滤池由滤床、布水装置和排水系统三部分组成。生物滤池由滤床、布水装置和排水系统三部分组成。n池壁n滤料n布水系统n排水系统滤滤 床床 滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：理想的滤料应具备下述特性：单位体积滤料的表面积要大；单位体积滤料的表面积要大；能为微生物附着提能为微生物附着提供大量的表面积：供大量的表面积：使污水以液膜状态流过生物膜；使污水以液膜状态流过生物膜；有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；和使脱落的生物膜能随水流出滤池；物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危害作用物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危害作用不被微生物分解，也不抑制微生物生长不被微生物分解，也不抑制微生物生长 ；有一定机械强度；有一定机械强度；价格低廉。价格低廉。早期主要以早期主要以早期主要以早期主要以拳状碎石拳状碎石拳状碎石拳状碎石为滤料，此外，为滤料，此外，为滤料，此外，为滤料，此外，碎钢渣、焦炭等碎钢渣、焦炭等碎钢渣、焦炭等碎钢渣、焦炭等也可作为滤料，其粒径在也可作为滤料，其粒径在也可作为滤料，其粒径在也可作为滤料，其粒径在3 3 3 38 8 8 8cmcmcmcm左右，空隙率在左右，空隙率在左右，空隙率在左右，空隙率在45%45%45%45%50%50%50%50%左右，比表面积（可附着面积）在左右，比表面积（可附着面积）在左右，比表面积（可附着面积）在左右，比表面积（可附着面积）在65656565100 100 100 100 mmmm2 2 2 2/m/m/m/m3 3 3 3之间。之间。之间。之间。从理论上，这类滤料粒径愈小，滤床的可附着面积愈从理论上，这类滤料粒径愈小，滤床的可附着面积愈从理论上，这类滤料粒径愈小，滤床的可附着面积愈从理论上，这类滤料粒径愈小，滤床的可附着面积愈大，则生物膜的面积将愈大，滤床的工作能力也愈大。大，则生物膜的面积将愈大，滤床的工作能力也愈大。大，则生物膜的面积将愈大，滤床的工作能力也愈大。大，则生物膜的面积将愈大，滤床的工作能力也愈大。但粒径愈小，孔隙就愈小，滤床愈易被生物膜堵塞，但粒径愈小，孔隙就愈小，滤床愈易被生物膜堵塞，但粒径愈小，孔隙就愈小，滤床愈易被生物膜堵塞，但粒径愈小，孔隙就愈小，滤床愈易被生物膜堵塞，滤床的通风也愈差，滤床的通风也愈差，滤床的通风也愈差，滤床的通风也愈差，可见滤料的粒径不宜太小。经验可见滤料的粒径不宜太小。经验可见滤料的粒径不宜太小。经验可见滤料的粒径不宜太小。经验表明在常用粒径范围内，粒径略大或略小些，对滤池表明在常用粒径范围内，粒径略大或略小些，对滤池表明在常用粒径范围内，粒径略大或略小些，对滤池表明在常用粒径范围内，粒径略大或略小些，对滤池的工作没有明显的影响。的工作没有明显的影响。的工作没有明显的影响。的工作没有明显的影响。60 60 60 60年代中期塑料工业发展起来以后，塑料滤料开始被年代中期塑料工业发展起来以后，塑料滤料开始被年代中期塑料工业发展起来以后，塑料滤料开始被年代中期塑料工业发展起来以后，塑料滤料开始被广泛采用。广泛采用。广泛采用。广泛采用。(图图1)1)和和(图图2)2)是两种常见的塑料滤料。图是两种常见的塑料滤料。图2 2所示滤料。所示滤料。国内目前采用的玻璃钢蜂窝状块状滤料，孔心间距在国内目前采用的玻璃钢蜂窝状块状滤料，孔心间距在2020mmmm左右，孔隙率左右，孔隙率95%95%左右，比表面积在左右，比表面积在200 200 mm2 2/m/m3 3左右。左右。环状滤料环状滤料比表面积在比表面积在98-340 98-340 m m2 2/m/m3 3之间，空隙率为之间，空隙率为93%93%95%95%波纹板状滤料波纹板状滤料比表面积在比表面积在8181195 195 m m2 2/m/m3 3之间，空隙率之间，空隙率为为93%93%一一95%95%旋转布水器三.曝气生物滤池简介工艺原理BAF也叫淹没式曝气生物滤池。滤料 生物膜 曝气 降解 截流悬浮物 反冲洗 更新生物膜 曝气生物滤池先进的三种工艺 BIOCARBONE BIOFOR BIOSTYRBIOCARBONE污水从滤池上部流入，下向流流出滤池。在滤池中下部设曝气管，曝气管上部起生物降解作用，下部主要起截留SS及脱落的生物膜的作用。运行中，因截留了SS及生物膜的生长，水头损失逐渐增加，达到设计值后，开始反冲洗。该工艺是早期的曝气生物滤池工艺其缺点是负荷仍不够高，且大量被截留的集中在滤池上端几十厘米处，此处水头损失占了整个滤池水头损失的绝大多数,滤池纳污率不高，容易堵塞，运行周期短Biofor 运行时一般采用上向流，在此进行BOD、COD、氨氮、SS的去除。反冲洗时,气、水同时进入气水混合室，经长柄滤头配水、气后进入滤料，反冲洗出水回流入初沉池，与原污水合并处理。BioforBIOFOR采用上向流的主要原因有:(1)同向流可促使布气、布水均匀；(2)若采用下向流，则截留的SS主要集中在填料的上部。运行时间一长,滤池内会出现负水头现象，进而引起沟流，采用上向流可避免这一点；(3)采用上向流，截留在底部的SS可在气泡的上升过程中被带入滤池中上部，加大填料的纳污率，延长了反冲洗间隔时间。BiostyrBiostyr采用密度小于水的滤料，一般为聚苯乙烯小球。运行时采用上向流，在滤池顶部设格网或滤板以阻止滤料流出，正常运行时滤料呈压实状态，反冲时采用气水联合反冲，反冲出水从滤池底部流出。Biostyr的优点：由于出水高出滤池，其水头足以反冲洗滤池，这就不需要用单独的反冲洗水和反冲泵。曝气管可置于滤床的中部，这样 在其下面为非曝气区（缺氧区），上部为曝气区（好氧区）。可实现单池中的硝化-反硝化。周围的空气仅与含有饱和溶解氧的水接触，避免了污水中挥发物质的散发。采用密度比水小的滤料，易于反冲洗。三级联合工艺完整的工艺流程需要污水的预处理阶段。污水经格栅、沉完整的工艺流程需要污水的预处理阶段。污水经格栅、沉砂池后，进入初沉池进行初步沉降，出水从底部进入一级砂池后，进入初沉池进行初步沉降，出水从底部进入一级处理处理(Biofor/N)(Biofor/N)，进行，进行BOD BOD、CODCOD的降解以及部分氨氮的降解以及部分氨氮的氧化的氧化;从底部进入二级从底部进入二级BioforN,BioforN,进行剩余进行剩余BOD BOD、CODCOD的的降解及氨氮的完全氧化；接着再从底部进入三级降解及氨氮的完全氧化；接着再从底部进入三级BioforNBioforN，通过在进水端投加外加碳源，通过在进水端投加外加碳源(如甲醇等如甲醇等)和化学除磷剂，和化学除磷剂，进行反硝化脱氮和化学除磷，最终排出。进行反硝化脱氮和化学除磷，最终排出。曝气生物滤池有时与活性污泥（高负荷）串联应用。高负荷活性污泥法作为第一段生物处理。曝气生物滤池产生的剩余污泥量少，定量反冲洗将反冲洗废水送至初沉池进行处理即可。因此这种联合工艺具有简短，高效的特点。主要优点主要优点1)占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池之后可省去二次沉淀池的占地和投资。2)出水水质高。在BIOFOR中，由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低。采用一级BIOFOR出水可达到国家二级处理出水标准；若采用两级BIOFOR出水可达生活杂用水标准；若采用全套BIOFOR工艺，则可除磷脱氮。3)3)氧的传输效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。氧利氧的传输效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。氧利用率高因为：用率高因为：因填料粒径很小，气泡在上升过程中因填料粒径很小，气泡在上升过程中,不断被切割成小气不断被切割成小气泡，加大了气液接触面积，提高了氧气的利用率泡，加大了气液接触面积，提高了氧气的利用率;气泡在上升过程中受到了填料的阻力，延长了停留时间，气泡在上升过程中受到了填料的阻力，延长了停留时间，同样有利于氧气的传质同样有利于氧气的传质;在在BioforBiofor中氧可直接渗透入生物膜，因而加快了氧气的中氧可直接渗透入生物膜，因而加快了氧气的传质速度，减少了供氧量。传质速度，减少了供氧量。4)4)抗冲击负荷能力强，耐低温。这主要依赖于滤料的高比抗冲击负荷能力强，耐低温。这主要依赖于滤料的高比表面积；另一方面依赖于整体曝气生物滤池的缓冲能力。表面积；另一方面依赖于整体曝气生物滤池的缓冲能力。5)5)易挂膜，启动快。暂时不使用的情况下关闭时，此时滤易挂膜，启动快。暂时不使用的情况下关闭时，此时滤料表面的生物膜并未死亡。料表面的生物膜并未死亡。6)6)曝气生物滤池采用模块化结构，便于后期改建、扩建。曝气生物滤池采用模块化结构，便于后期改建、扩建。曝气生物滤池的缺点：1)曝气生物滤池对进水的SS要求较高。2)采用曝气生物滤池，水头损失较大，水的总提升高度大。3)在反冲洗操作中，短时间内水力负荷较大，反冲出水直接回流入初沉池会对初沉池造成较大的冲击负荷。应用各种处理方法均有其优缺点，应根据处理水水质和经济条件选择合适的处理工艺。首先在滤料方面，根据污水的水质情况和所采用的 经济情况选择滤料。曝气生物滤池一般作为二级处理，效果较好。在处理啤酒厂及印刷厂一些难处理的废水方面有较好的处理效果。