第17章生物膜法

1、 教學(xué)目的與要求教學(xué)目的與要求 實(shí)質(zhì)是實(shí)質(zhì)是使細(xì)菌類微生物和原生動(dòng)物、后生動(dòng)物類的微型動(dòng)物附著使細(xì)菌類微生物和原生動(dòng)物、后生動(dòng)物類的微型動(dòng)物附著在濾料或某些載體上，并在其上形成膜狀生物污泥在濾料或某些載體上，并在其上形成膜狀生物污泥-生物膜生物膜 生物膜法的歷史及發(fā)展生物膜法的歷史及發(fā)展：1865年德國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生物過濾作年德國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生物過濾作 用；用；1893年英國(guó)將污水噴灑在粗濾料上，作為膜生物反應(yīng)器的生年英國(guó)將污水噴灑在粗濾料上，作為膜生物反應(yīng)器的生 物濾池問世；物濾池問世；20世紀(jì)世紀(jì)2030年代建造了許多生物膜反應(yīng)器；年代建造了許多生物膜反應(yīng)器；40 50年代生物濾池逐漸被活性污

2、泥取代的趨勢(shì)；年代生物濾池逐漸被活性污泥取代的趨勢(shì)；70年代新的反應(yīng)器年代新的反應(yīng)器 以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)受關(guān)注。以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)受關(guān)注。 活性污泥法中的微生物是呈懸浮狀態(tài)的，屬于懸浮生長(zhǎng)體系；而生活性污泥法中的微生物是呈懸浮狀態(tài)的，屬于懸浮生長(zhǎng)體系；而生 物膜法中的生物呈附著膜狀，屬于附著生長(zhǎng)系統(tǒng)或固定膜工藝物膜法中的生物呈附著膜狀，屬于附著生長(zhǎng)系統(tǒng)或固定膜工藝(2) (2) 生物膜的形成：生物膜的形成：含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和接種微生物的污水在填料的表面流動(dòng)，含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和接種微生物的污水在填料的表面流動(dòng)，一定時(shí)間后，微生物會(huì)附著在填料表面而增殖和生長(zhǎng)，一定時(shí)間后，微生物會(huì)附著在填料表面而增殖和生長(zhǎng)，形成形成一

3、層薄的生物膜一層薄的生物膜。(3) (3) 生物膜的成熟：生物膜的成熟：在生物膜上由細(xì)菌及其它在生物膜上由細(xì)菌及其它各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)以及生物膜對(duì)有機(jī)物的降解功能都達(dá)到了以及生物膜對(duì)有機(jī)物的降解功能都達(dá)到了平衡和穩(wěn)定平衡和穩(wěn)定。生物膜從開始形成到成熟，一般需要生物膜從開始形成到成熟，一般需要3030天天左右左右( (城市污城市污水，水，2020 C)C)生物膜結(jié)構(gòu)示意圖生物膜結(jié)構(gòu)示意圖原廢水處理水二沉池生物膜反應(yīng)器初沉池回流污泥污泥17.1.6 生物膜法的特征與發(fā)展趨勢(shì)生物膜法的特征與發(fā)展趨勢(shì)微微生生物物種種類類 活活性性污污泥泥 生生物物膜膜法法 微微生生物物種

4、種類類 活活性性污污泥泥法法 生生物物膜膜法法 細(xì)菌 + + 輪蟲 + + 真菌 + + 線蟲 + + 藻類 - + 寡毛蟲 - + 鞭毛蟲 + + 其它后生動(dòng)物 - + 肉足蟲 + + 昆蟲類 - + 纖毛蟲 + + 17.2 生物濾池生物濾池17.2.1普通生物濾池普通生物濾池 又名滴濾池，是第一代的生物濾池。又名滴濾池，是第一代的生物濾池。1.普通生物濾池的構(gòu)造與特征普通生物濾池的構(gòu)造與特征(a) 波紋狀 (b) 管狀 （c）蜂窩狀 主要由投配池、布水管道和噴嘴等所組成。主要由投配池、布水管道和噴嘴等所組成。 投配池設(shè)于濾池的一端或兩座濾池的中間，投配池設(shè)于濾池的一端或兩座濾池的中間，在

5、投配池內(nèi)設(shè)置虹吸裝置。在投配池內(nèi)設(shè)置虹吸裝置。 布水管道敷設(shè)在濾池濾料表面下布水管道敷設(shè)在濾池濾料表面下0.50.8m，在其上裝有均勻排列、伸出濾料表面，在其上裝有均勻排列、伸出濾料表面0.150.20m的豎管，在豎管頂端安裝噴嘴。的豎管，在豎管頂端安裝噴嘴。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行方便，宜于管理和受氣候優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行方便，宜于管理和受氣候影響較小，影響較小，缺點(diǎn)：需要的水頭較大，約缺點(diǎn)：需要的水頭較大，約20m。噴水周期一般為噴水周期一般為58min，小型污水處理廠，小型污水處理廠不應(yīng)大于不應(yīng)大于15min。0SSaSe優(yōu)點(diǎn)：處理效果好，BOD5去除率可達(dá)90%以上，出水BOD5可下降到25mg/L以下，硝酸

6、鹽含量在10mg/L左右，出水水質(zhì)穩(wěn)定。缺點(diǎn)：占地面積大，易于堵塞，影響環(huán)境衛(wèi)生。2. 2. 普通生物濾池的設(shè)計(jì)與計(jì)算普通生物濾池的設(shè)計(jì)與計(jì)算 濾料容積濾料容積 ： 按負(fù)荷率計(jì)算按負(fù)荷率計(jì)算 BODBOD負(fù)荷率（負(fù)荷率（gBOD/m.dgBOD/m.d） 水力負(fù)荷率水力負(fù)荷率 (m/m(m/m濾料濾料.d).d) 濾料選定、容積與濾池結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)，布水裝置系濾料選定、容積與濾池結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)，布水裝置系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì) 1. 1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)內(nèi)容： 工作層填料的粒徑為工作層填料的粒徑為2525 40mm40mm，厚度為，厚度為1.31.3 1.8m1.8m；承托；承托層填料的

7、粒徑為層填料的粒徑為7070 100mm100mm，厚度為，厚度為0.2m0.2m。 正常氣溫條件處理城市廢水時(shí)，表面水力負(fù)荷為正常氣溫條件處理城市廢水時(shí)，表面水力負(fù)荷為1 1 3 3 m m3 3/m/m2 2.d.d，BODBOD5 5容積負(fù)荷為容積負(fù)荷為0.150.15 0.30kgBOD0.30kgBOD5 5/m/m3 3.d.d，BOD5BOD5的去的去除率一般為除率一般為8585 95%95%； 池壁四周通風(fēng)口的面積不應(yīng)小于濾池表面積的池壁四周通風(fēng)口的面積不應(yīng)小于濾池表面積的1%1%； 濾池?cái)?shù)不應(yīng)小于濾池?cái)?shù)不應(yīng)小于2 2座。座。2. 2. 設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)參數(shù)：3. 3. 設(shè)計(jì)公式

8、：設(shè)計(jì)公式：1 1）單池系統(tǒng)）單池系統(tǒng)2.2.流程系統(tǒng)流程系統(tǒng) 2 2） 二段處理系統(tǒng)二段處理系統(tǒng) 兩級(jí)串聯(lián)兩級(jí)串聯(lián) 交替式交替式兩級(jí)串聯(lián)兩級(jí)串聯(lián)1 1）設(shè)計(jì)內(nèi)容：）設(shè)計(jì)內(nèi)容：3. 3. 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 濾池池體的工藝計(jì)算使用廣泛的是負(fù)荷率法，按日平均濾池池體的工藝計(jì)算使用廣泛的是負(fù)荷率法，按日平均污水量計(jì)算，進(jìn)水污水量計(jì)算，進(jìn)水BODBOD5 5必須低于必須低于200 mg/l200 mg/l，常用的負(fù)荷率，常用的負(fù)荷率有：有： BOD-BOD-容積負(fù)荷率：一般小于容積負(fù)荷率：一般小于1200gBOD1200gBOD5 5/m.d/m.d BOD- BOD-面積負(fù)荷率：一般取面

9、積負(fù)荷率：一般取1100-2200gBOD1100-2200gBOD5 5/m/m2 2.d.d2 2）濾池運(yùn)行技術(shù)參數(shù)的計(jì)算）濾池運(yùn)行技術(shù)參數(shù)的計(jì)算 其中：其中： n n 回流稀釋倍數(shù)回流稀釋倍數(shù) S S0 0原污水的原污水的BODBOD值值 1.1.SaSa和和n n值的計(jì)算值的計(jì)算Sa=aSe 其中：其中：Sa Sa 稀釋后進(jìn)入濾池的稀釋后進(jìn)入濾池的BODBOD5 5值值 Se Se 濾池處理后的出水濾池處理后的出水(mg/l )(mg/l ) a a 系數(shù)，按濾層高度和污水冬季平均溫度及年平均系數(shù)，按濾層高度和污水冬季平均溫度及年平均 氣溫查表選取氣溫查表選取S Sa aS Se eS

10、 So oS Sa an n 3 3） 濾料濾池計(jì)算濾料濾池計(jì)算n n4 4F FD D n nq qH HK Ki ie ee eC CC Ce eC Ci iC C高負(fù)荷單級(jí)生物濾池的出水水質(zhì)與濾池高度以及水力負(fù)荷高負(fù)荷單級(jí)生物濾池的出水水質(zhì)與濾池高度以及水力負(fù)荷之間存在如下的關(guān)系：之間存在如下的關(guān)系：式中：式中：出水出水BODBOD5 5濃度，濃度，mg/lmg/l； 進(jìn)水濃度；進(jìn)水濃度；mg/lmg/l； H H 濾池高度，濾池高度，m m； q q 水力負(fù)荷，水力負(fù)荷，m m3 3/m/m2 2.d;.d; K K 常數(shù)，常數(shù)，minmin-1-1； n n 常數(shù)。常數(shù)。出水水質(zhì)與濾

11、池高度和水力負(fù)荷之間的關(guān)系出水水質(zhì)與濾池高度和水力負(fù)荷之間的關(guān)系 需氧量與供氧量的計(jì)算需氧量與供氧量的計(jì)算式中：式中： a a 每公斤每公斤BODBOD完全降解所需要的氧量（完全降解所需要的氧量（kgkg） BODrBODr 去除的去除的BODBOD的量的量 b b 單位重量活性生物膜的需氧量單位重量活性生物膜的需氧量 p p 每每mm濾料上的活性生物膜量（濾料上的活性生物膜量（kg/mkg/m3 3濾料）濾料）供氧量供氧量：氧是在自然條件下，通過池內(nèi)外空氣的流通：氧是在自然條件下，通過池內(nèi)外空氣的流通轉(zhuǎn)移到水轉(zhuǎn)移到水 中，進(jìn)而通過擴(kuò)散傳遞到生物膜內(nèi)部的。中，進(jìn)而通過擴(kuò)散傳遞到生物膜內(nèi)部的。O

12、2=aBODr+bp（kg/m3濾料）濾料）需氧量需氧量17.2.3 塔式生物濾池塔式生物濾池aaNQSV 進(jìn)水進(jìn)水BODu/（mg/L）250250300300350350450450500500濾塔高度（濾塔高度（m m）8 81010121214141616表表18-1 進(jìn)水進(jìn)水BODu與塔濾高度的關(guān)系與塔濾高度的關(guān)系HVA AQq 填料層WL反沖洗用空氣管曝氣用空氣管反沖洗水進(jìn)水管處理水排水管承托層中間排水管反沖洗水排放管溢流槽原污水流入圖18-7 曝氣生物濾池構(gòu)造示意圖集生物氧化和截留懸浮固體于一體，并節(jié)省了后續(xù)二次沉淀池。 國(guó)內(nèi)上萬(wàn)噸規(guī)模的曝氣生物濾池工藝的污水處理廠約30家左右。

13、 曝氣生物濾池的建設(shè)難度比較大，建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本也不算太低，反沖洗也比較麻煩，對(duì)自控要求較高，但該工藝對(duì)低濃度廢水、污水深度處理適用性很好，硝化效果特別好。 馬欄河模型 出水排放混凝沉淀池塔式生物濾池反應(yīng)器調(diào)節(jié)池原污水UASB 轉(zhuǎn)軸高于水面轉(zhuǎn)軸高于水面10-25cm 生物膜厚度生物膜厚度0.5-2.0mm 工程實(shí)例工程實(shí)例出水接觸消毒池濾池二沉池生物轉(zhuǎn)盤調(diào)節(jié)沉淀池格柵原污水PAC原污水水質(zhì)：原污水水質(zhì)：COD133.2178 mg/L,BOD5=6789.2 mg/L,SS4592 mg/L。 出水水質(zhì)：出水水質(zhì)：CODcr50mg/L,BOD510mg/L,SS10mg/L，濁度濁度10度

14、，總大腸桿菌度，總大腸桿菌3個(gè)個(gè)/L.處理后出水達(dá)到處理后出水達(dá)到CJ25.189生活雜用水水質(zhì)生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，作為賓館人工湖補(bǔ)給水和澆灌果樹、綠地及，作為賓館人工湖補(bǔ)給水和澆灌果樹、綠地及洗車等用途。洗車等用途。gA0NQANQLA或QVta接觸氧化池構(gòu)造接觸氧化池構(gòu)造示例示例酚醛樹脂蜂窩填料酚醛樹脂蜂窩填料聚乙烯蜂窩填料聚乙烯蜂窩填料正六角行蜂窩狀斜管正六角行蜂窩狀斜管聚乙烯蜂窩填料聚乙烯蜂窩填料半軟性填料半軟性填料彈性立體填料彈性立體填料YHT型彈性生物的環(huán)填料型彈性生物的環(huán)填料軟性、復(fù)合填料軟性、復(fù)合填料組合填料組合填料軟性纖維填料軟性纖維填料生物接觸氧化法填料立體彈性填料立體

15、彈性填料漂浮填料漂浮填料新型的纖維網(wǎng)狀填料新型的纖維網(wǎng)狀填料新型的三維立體網(wǎng)狀填料新型的三維立體網(wǎng)狀填料 分流式接觸氧化池有分流式接觸氧化池有利于微生物的生長(zhǎng)繁殖，利于微生物的生長(zhǎng)繁殖，供氧狀況良好。但水流對(duì)供氧狀況良好。但水流對(duì)生物膜沖刷力小，膜更新生物膜沖刷力小，膜更新慢，易堵塞。慢，易堵塞。 曝氣管處理水空氣空氣原水氧化區(qū)回流區(qū)圖 18-10 外循環(huán)直流式接觸氧化池調(diào)節(jié)池水解酸化原污水處理水污泥排放 消毒接觸池 二次沉淀池 二段接觸氧化污泥 一段接觸氧化圖18-11 以多段（二段）串聯(lián)生物氧化為主體的生活污水處理設(shè)備系統(tǒng)17.4.3 生物接觸氧化法的特點(diǎn) (1)具有較高的微生物濃度，一般

16、可達(dá)1020g/L； (2)不需污泥回流，沒有污泥膨脹的問題； (3)具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力； (4)生物膜具有豐富的生物相，污泥產(chǎn)量低。 缺點(diǎn)：填料易堵塞和更換，運(yùn)行費(fèi)用較高。 初次沉淀池接觸氧化池 二次沉淀池原污水處理水污泥圖18-14 生物接觸氧化技術(shù)一段處理流程 初次沉淀池一段接觸氧化 中間沉淀池二段接觸氧化 二次沉淀池原污水處理水污泥圖18-15 生物接觸氧化技術(shù)二段處理流程 初次沉淀池一段接觸氧化 最終沉淀池原污水處理水污泥二段接觸氧化n段接觸氧化圖18-16 多段生物接觸氧化技術(shù)處理流程出水氣浮池二段生物接觸氧化池中間沉淀池觸氧化池斜管初沉池一段生物接調(diào)節(jié)池原污水壓空 PAC

17、w0NQLW w0NQLW QHnftHAf 三相流化床設(shè)備較簡(jiǎn)單，操作亦較容易，此外，能耗也較二相流化床低。 三相生物流化床是氣、液、固三相直接在流化床體內(nèi)進(jìn)行生化反應(yīng)，不另設(shè)充氧設(shè)備和脫膜設(shè)備，載體表面的生物膜依靠氣體的攪動(dòng)作用，使顆粒之間劇烈摩擦而脫落。 三相生物流化床的設(shè)計(jì)應(yīng)注意防止氣泡在床內(nèi)合并成大氣泡而影響充氧效率。充氧方式減壓釋放空氣充氧射流曝氣充氧出水氧化塘生物碳濾池二沉池生物接觸氧化生物流化床氣浮池隔油與調(diào)節(jié)池酸化隔油池車間污水其他污水加堿加酸 該工藝采用生物流化床為三相氣提生物流化床，該工藝采用生物流化床為三相氣提生物流化床，床體直徑床體直徑1.8m,高高6.0m，2座。生物載體是座。生物載體是0.20.4mm陶粒，水力停留時(shí)間陶粒，水力停留時(shí)間HRT1h，氣，氣水比為（水比為（1018）：）：1。該生物流化床對(duì)。該生物流化床對(duì)COD、BOD5、SS、油的去除率分別為、油的去除率分別為63、70、45、34。 1、試述生物膜法凈化污水的原理。、試述生物膜法凈化污水的原理。2、什么條件下宜采用活性污泥法，什么條件下宜、什么條件下宜采用活性污泥法，什么條件下宜采用生物膜法？采用生物膜法？3、高負(fù)荷生物濾池因何得名？與傳統(tǒng)的普通濾池、高負(fù)荷生物濾池因何得