生物膜的增長(zhǎng)及動(dòng)力學(xué).doc

原理 5.2 生物膜的增長(zhǎng)及動(dòng)力學(xué) 5.3 生物濾池 5.4 生物轉(zhuǎn)盤 工藝 5.5 生物接觸氧化法及應(yīng) 5.6 生物流化床 用 5.7 其他新型生物膜反應(yīng)器和聯(lián)合處理工藝 5.8 生物膜法的運(yùn)行管理No. 1潛伏期或適應(yīng)期線形增長(zhǎng)期生物膜穩(wěn)定期脫落期No. 2活性污泥微生物的增長(zhǎng)對(duì)數(shù)增殖期 減衰增殖期 內(nèi)源呼吸期微生物增殖曲線cd b S(BOD)降解曲線 aXO活性污泥微生物活性污泥微生物增殖分為以下 四個(gè)階段（期）:適應(yīng)期 對(duì)數(shù)增殖期減衰增殖期內(nèi)源呼吸期No. 6潛伏期或適應(yīng)期這一階段的持續(xù)時(shí)間取決于進(jìn)水底物濃度以及載體表面特性。No. 7對(duì)數(shù)期或動(dòng)力學(xué)增長(zhǎng)期生物膜多聚糖及蛋白質(zhì)產(chǎn)率增加；底物濃度迅速降低，即有機(jī)污染物降解速率很高；大量的溶解氧被消耗，No. 8線性增長(zhǎng)期No. 9減速增長(zhǎng)期生物膜增長(zhǎng)開始與水力剪切作用形成動(dòng)態(tài)平衡No. 10減速增長(zhǎng)期No. 11生物穩(wěn)定期No. 12脫落期No. 13重要結(jié)論在動(dòng)力學(xué)增長(zhǎng)末期，活性生物量達(dá)到其最大值，此時(shí)在生物膜反應(yīng)器中液相達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)生物膜較薄，一般不超過50微米；在生物膜穩(wěn)定期末，生物膜相達(dá)到其穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)生物膜可達(dá)到數(shù)百微米。No. 151. 生物膜的比增長(zhǎng)速率No. 16最大比增長(zhǎng)速率平均比增長(zhǎng)速率No. 172. 底物比去除速率 (q0bs)No. 18No. 19高負(fù)荷生物濾池。No. 20流動(dòng)水層著水層生物膜。因而污 水在通過生物濾池時(shí)能得 到凈化No. 21No. 22No. 23No. 24水力負(fù)荷有機(jī)負(fù)荷No. 25一般認(rèn)為下述情況時(shí)考慮出水回流：進(jìn)水有機(jī)物濃度較 高；水量很小，無法維持水力負(fù)荷在最小經(jīng)驗(yàn)值以上時(shí)；廢 水中某種有機(jī)污染物在高濃度時(shí)有可能抑制微生物生長(zhǎng)。No. 26No. 27No. 28造，No. 29No. 30No. 31No. 32No. 33No. 34No. 35No. 364、 塔式生物濾池（1）. 工藝特征高負(fù)荷率2)濾層內(nèi)部的分層生分5（2）. 構(gòu)造特征塔身 濾料3布水裝臵 通風(fēng)系統(tǒng)121-塔身；2-濾料；3-格柵4-檢修口；5-布水器；46-通風(fēng)口；7-集水槽67塔式生物濾池構(gòu)造示意圖（3）.適用條件與優(yōu)缺點(diǎn) 塔式生物濾池適用于量 塔式生物濾池的優(yōu)點(diǎn) 其主要不足之處5、曝氣生物濾池n 曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter，簡(jiǎn)稱 BAF)，是20世紀(jì)80年代末和90年代初在歐美興 起的一種污水生物處理技術(shù)，起初用作三級(jí)處理， 后發(fā)展成直接用于二級(jí)處理。該工藝處理負(fù)荷高， BOD的容積負(fù)荷可以達(dá)到56kg/(m3d)。 n 曝氣生物濾池從單一的工藝逐漸發(fā)展成系列綜合 工藝。有去除SS、COD、BOD以及硝化、脫氮、 除磷、去除AOX（有害物質(zhì)）的作用。 原污水流 溢流堰反沖洗水排水管入中間排水管填料層承托層曝氣用空氣管處理水排水管反沖用空氣管反沖洗水進(jìn)水管曝氣生物濾池構(gòu)造示意圖（1）.工作原理及特征n 采用曝氣生物濾池時(shí)為了減少污水中的懸浮 物，進(jìn)入生物濾床的污水要求進(jìn)行充分的預(yù) 處理。一般要求生物濾床進(jìn)水懸浮物（SS） 濃度在5060mg/L。 n 對(duì)于用于三級(jí)處理的曝氣生物濾池工藝，進(jìn) 水懸浮物濃度一般不會(huì)影響生物濾床的效率。 n 如果把生物濾床作為主要生物處理段，那么 采用常規(guī)的初沉池處理很難保證生物濾床進(jìn) 水懸浮物濃度在50mg/L以下，需要采用初沉 池的預(yù)處理，最好與一級(jí)強(qiáng)化處理相結(jié)合。 n 在曝氣生物濾池工藝中進(jìn)水水流向下， 空氣從距濾料底部30cm處通入，空氣流 向上，兩者形成逆流，增大了氣/水接觸 時(shí)間，有利于氧的轉(zhuǎn)移，發(fā)揮下層濾料 表面生物膜的氧化降解作用，提高整個(gè) 曝氣生物濾池的儲(chǔ)污能力，延長(zhǎng)反沖周 期。 n 由于濾料粒徑小，比表面積大，使池中 容納著大量微生物，從而體現(xiàn)出容積負(fù) 荷高、停留時(shí)間短的特點(diǎn)，又能保證濾 池在較低的污泥負(fù)荷下運(yùn)行，為進(jìn)一步 降解污水中的有機(jī)污染物提供了可靠的 保證，進(jìn)而獲得優(yōu)良的處理效果，保證 了出水穩(wěn)定。 n 處理水由底部出水系統(tǒng)收集到出水渠， 進(jìn)入集水池。當(dāng)濾池運(yùn)行到一定時(shí)期， 隨著生物量和濾料中截留雜質(zhì)的增加， 濾料中水頭損失增大，水位上升，需對(duì) 濾料進(jìn)行反沖洗，反沖洗廢水通過排水 管回流到一級(jí)處理設(shè)施 n 曝氣生物濾池具有以下特征： n 1)、用粒狀填料作為生物載體，如陶粒、焦炭、 石英砂、活性炭等； n 2)、區(qū)別于一般生物濾池及生物濾塔，在去除 BOD、氨氮時(shí)需進(jìn)行曝氣； n 3)、高水力負(fù)荷、高容積負(fù)荷、水力停留時(shí)間 短及高的生物膜活性； n 4)、具有生物氧化降解和截留SS的雙重功能， 生物處理單元之后不需要再設(shè)二次沉淀池； n 5)、需定期進(jìn)行反沖洗，清洗濾池中截留的 SS，同時(shí)更新生物膜。 （2）、曝氣生物濾池的主要優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)n 1)、主要優(yōu)點(diǎn) n a)占地面積小，基建投資省。曝氣生物濾 池之后不設(shè)二次沉淀池。曝氣生物濾池水 力負(fù)荷、容積負(fù)荷大大高于傳統(tǒng)污水處理 工藝，停留時(shí)間短(每級(jí)0.50.66)，因此 所需生物處理面積和體積都很小，節(jié)約了 占地和投資。 n b)、出水水質(zhì)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，一般不超過10mg/l；因周期性 的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生 物膜較薄(一般為10um左右)，活性很高。若 采用全套BIOFOR工藝，則可除磷脫氮。 n c)氧的傳輸效率很高，曝氣量小，供氧 動(dòng)力消耗低。在BIOFOR中，氧的利用 效率可達(dá)20%30%，曝氣量明顯低于 一般生物處理法。 n d)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，耐低溫。國(guó)外運(yùn) 行經(jīng)驗(yàn)表明，曝氣生物濾池可在正常負(fù) 荷23倍的短期沖擊負(fù)荷下運(yùn)行，而其出水水質(zhì)變化很小。此外，根據(jù)國(guó)外的 報(bào)道，生物曝氣濾池一旦掛膜成功，可 在610水溫下運(yùn)行，并具有良好的運(yùn) 行效果。n e）掛膜，啟動(dòng)快。根據(jù)國(guó)外的運(yùn)行， 曝氣生物濾池在水溫1015時(shí)，23 周即可完成掛膜過程。曝氣生物濾池在 暫時(shí)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行，此時(shí) 濾料表面的生物膜并未死亡，而是以孢 子的形式存在，一旦通水曝氣，可在很 短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常。 2)主要缺點(diǎn)n a)曝氣生物濾池對(duì)進(jìn)水的SS要求較高。 n b)采用曝氣生物濾池，水頭損失較大，水的總 提升高度大。 n c)采用曝氣生物濾池工藝，在反沖洗操作中， 短時(shí)間內(nèi)水力負(fù)荷較大，反沖出水直接回流 入初沉池會(huì)對(duì)初沉池造成較大的沖擊負(fù)荷。 n d)因設(shè)計(jì)或運(yùn)行管理不當(dāng)還會(huì)造成濾料隨水流 失等問題。 5.4 生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤源于原聯(lián)邦德國(guó)，第一套半生產(chǎn)性的生物 轉(zhuǎn)盤試驗(yàn)裝臵是于1954年在西德海爾布隆(Heilbronn)污 水處理廠建成。原聯(lián)邦德國(guó)斯圖加特工業(yè)大學(xué)勃?jiǎng)e爾 (Popel)教授和哈特曼(Hartman)教授對(duì)生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究和理論探討工作，并于1964年發(fā)表了題為生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)、計(jì)算與性能的論文， 就此奠定了生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。 5.4.1 生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造特征盤片接觸反應(yīng)槽 轉(zhuǎn)軸 驅(qū)動(dòng)裝臵圖 14-19 生物轉(zhuǎn)盤構(gòu)造圖生物轉(zhuǎn)盤構(gòu)造圖 盤片耐 接觸反應(yīng)槽和 轉(zhuǎn)軸徑b 取D 驅(qū)動(dòng)裝臵5.4.2 生物轉(zhuǎn)盤的凈化機(jī)理內(nèi)地圖 14-20 生物轉(zhuǎn)盤凈化反應(yīng)過程與物質(zhì)傳遞過程5.4.3 工藝流程與組合初沉池 二沉池 污泥處理5.4.4 生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的工藝特征據(jù)一些一級(jí)，本， 水 條便于的 象 完5.4.5 生物轉(zhuǎn)盤處理技術(shù)的進(jìn)展1) 空氣驅(qū)動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤空氣驅(qū)動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤是利用空氣的浮力使轉(zhuǎn) 盤旋轉(zhuǎn)( 見右圖)。在轉(zhuǎn)盤的外周設(shè)空氣罩在轉(zhuǎn)盤下側(cè)設(shè)曝氣管在管上均等地安裝擴(kuò)散器，空氣從擴(kuò)散器均勻地吹向空氣罩，產(chǎn)生浮力使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)圖 14-26 空氣驅(qū)動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤剖面特點(diǎn)如下：2) 生物轉(zhuǎn)盤與其它處理設(shè)備相組合 與沉淀池相組合的生物轉(zhuǎn)盤 （如下圖所示） 圖 14-27 與平流式沉淀池(作為二次沉淀池)相組合的生物轉(zhuǎn)盤與平流式沉淀池(作為二次沉淀池)相組合的生物轉(zhuǎn)盤 與曝氣池相組合的生物轉(zhuǎn)盤 右圖所示為剖面示 意圖。這是提高曝 氣池處理效率的一 種新措施。在曝氣 池上側(cè)設(shè)生物轉(zhuǎn)盤， 轉(zhuǎn)盤用空氣驅(qū)動(dòng)， 盤片40的面積浸 沒于水中。 特點(diǎn)如下：14-29 與曝氣池相組合的生物轉(zhuǎn)盤物3) 藻類生物轉(zhuǎn)盤系為藻5.5生物接觸氧化法生物接觸氧化法亦稱淹沒式生物濾池，1971 年在日本首創(chuàng)，近20余年來，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都 得到了廣泛的研究與應(yīng)用，用于處理生活污水和 某些工業(yè)的有機(jī)污水，取得了良好的處理效果。5.5.1 生物接觸氧化法的特征5.5.1.1 在工藝方面的特征氧生構(gòu)過濾作5.5.1.2. 在運(yùn)行方面的特征 仍泥5.5.1.3. 在功能方面的特征有以缺點(diǎn)5.5.2 生物接觸氧化處理技術(shù)的工藝流程5.5.2.1.一段(級(jí))處理流程污水出水初沉池 接觸氧化池 二沉池排泥5.5.2.2.二段(級(jí))處理流程污水一段接二段接出水初沉池中沉池二沉池觸氧化池觸氧化池排泥5.5.3 生物接觸氧化池的構(gòu)造及形式穩(wěn)定水層5.5.3.1.構(gòu)造空氣出水渠 池體出水填料支架填料池體曝氣裝臵進(jìn)水格棚支架進(jìn)出水裝臵進(jìn)氣裝置如圖所示進(jìn)水裝置排泥v 填料的要求v 填料的種類5.5.3.2. 接觸氧化池的形式中心曝氣型按曝氣裝分流式單側(cè)曝氣型臵的位臵直流式按水流循填料內(nèi)循環(huán)式環(huán)方式分填料外循環(huán)式5.5.4 生物接觸氧化處理技術(shù)的應(yīng)用 印染廢水 石油化工廢水 含酚廢水 啤酒廢水 乳品加工廢水 粘膠纖維廢水 5.6 生物流化床所謂生物流化床，就是以砂、活性炭、焦炭一類的 較小的惰性顆粒為載體充填在床內(nèi)，因載體表面被覆著 生物膜而使其質(zhì)變輕，污水以一定流速從下向上流動(dòng)， 使載體處于流化狀態(tài)。它利用流態(tài)化的概念進(jìn)行傳質(zhì)或傳熱操作，是一種強(qiáng)化生物處理、提高微生物降解有機(jī)物能力的高效工藝。5.6.1 生物流化床的特點(diǎn)微生物活性高 ；傳質(zhì)效果好 ； 具有較強(qiáng)的抵抗沖擊負(fù)荷的能力，不存在污泥膨脹問題； 較高的生物量和良好的傳質(zhì)條件使生物流化床可以在維 持相同的處理效果的同時(shí)，減小反應(yīng)器容積及占地面積， 節(jié)省投資。 5.6.2 生物流化床的工藝類型方式風(fēng)曝加氣 5.6.2.1.液流動(dòng)力流化床高脫除的生物膜脫膜設(shè)備脫膜后載體充氧二次沉淀池設(shè)處理水備原廢生水物硫化回流水床泵空氣R =(S0- Se )D-1(14-7)O0- Oe5.6.2.2.氣流動(dòng)力流化床 及化，高圖 14-47 氣流動(dòng)力流化床(三相流化床)5.6.2.3.機(jī)械攪拌流化床積圖 14-48 機(jī)械攪拌流化床(懸浮粒子生物膜處理工藝)5.6.3 生物流化床的構(gòu)造 床體 載體，是生物流化床的核心部件； 布水裝臵； 脫膜裝臵。 5.7其他好氧生物膜法Hibrid bio-reactors Membrane Biofilm Reactor Air-liftsMoving Bed Biofilm Reactor (Hybrid Activated Sludge-BiofilmReactorSequencing Batch Biofilm Reactor Upflow Anaerobic SludgeBlanketAnaerobic FiltersAttached-growth Ponds生物膜反應(yīng)器5.8 5.8.