62生物水處理設備

1、 生物膜法和活性污泥法一樣，都是利用微生物來去除廢水生物膜法和活性污泥法一樣，都是利用微生物來去除廢水中有機物的方法，兩者是平行發(fā)展起來的污水中有機物的方法，兩者是平行發(fā)展起來的污水好氧處理工藝好氧處理工藝。 生生物物膜膜法法和和活活性性污污泥泥法法的的區(qū)區(qū)別別 活性污泥法中的微生物在曝氣池內(nèi)以活性污活性污泥法中的微生物在曝氣池內(nèi)以活性污泥的形式呈懸浮狀態(tài)，泥的形式呈懸浮狀態(tài)，屬于懸浮生長系統(tǒng)；屬于懸浮生長系統(tǒng)； 生物膜法中的微生物附著生長在填料或載體生物膜法中的微生物附著生長在填料或載體上，形成膜狀的活性污泥，上，形成膜狀的活性污泥，屬于附著生長系統(tǒng)或?qū)儆诟街L系統(tǒng)或固定膜工藝。固定膜工藝

2、。 生物膜法的實質(zhì)生物膜法的實質(zhì) 是使細菌和菌是使細菌和菌類一類的微生物和類一類的微生物和原生動物、后生動原生動物、后生動物一類的微型動物物一類的微型動物附著在濾料或某些附著在濾料或某些載體上生長繁育，載體上生長繁育，并在其上形成并在其上形成膜狀膜狀生物污泥生物污泥生物生物膜膜。 污水與生物膜污水與生物膜接觸，污水中的有接觸，污水中的有機污染物作為營養(yǎng)機污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)，為生物膜上物質(zhì)，為生物膜上的微生物所攝取，的微生物所攝取，微生物自身得到繁微生物自身得到繁衍增殖，同時污水衍增殖，同時污水得到凈化。得到凈化。 凈化機理概述凈化機理概述1 1、生物膜的形成及其凈化過程、生物膜的形成及其凈化過

3、程 生物膜法處理污水就是使污水與生物膜接觸，生物膜法處理污水就是使污水與生物膜接觸，進行固、液相的物質(zhì)交換，利用膜內(nèi)微生物對有機進行固、液相的物質(zhì)交換，利用膜內(nèi)微生物對有機物進行降解，使污水得到凈化，同時生物膜內(nèi)的微物進行降解，使污水得到凈化，同時生物膜內(nèi)的微生物不斷生長與繁殖。因此，生物膜廢水處理技術生物不斷生長與繁殖。因此，生物膜廢水處理技術的關鍵是形成性能良好的生物膜，而生物膜的形成的關鍵是形成性能良好的生物膜，而生物膜的形成及其生長是實現(xiàn)廢水有效處理的前提。及其生長是實現(xiàn)廢水有效處理的前提。 當廢水中當廢水中含有足夠數(shù)量含有足夠數(shù)量的有機營養(yǎng)物、的有機營養(yǎng)物、微量元素及溶微量元素及溶解

4、氧時，微生解氧時，微生物在作為載體物在作為載體的填料表面生的填料表面生長繁殖。長繁殖。 微生物可微生物可以在其自身通以在其自身通過代謝途徑產(chǎn)過代謝途徑產(chǎn)生的膠質(zhì)粘膜生的膠質(zhì)粘膜內(nèi)活動，使微內(nèi)活動，使微生物的數(shù)量不生物的數(shù)量不斷增長，并使斷增長，并使其從載體表面其從載體表面向外伸展。向外伸展。好氧層的形成好氧層的形成 由于微生物的不斷由于微生物的不斷繁殖增長，生物膜的厚繁殖增長，生物膜的厚度不斷增加，當膜厚增度不斷增加，當膜厚增到一定程度后，在氧不到一定程度后，在氧不能透入的膜內(nèi)側深部即能透入的膜內(nèi)側深部即轉變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)。轉變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)。厭氧層的形成厭氧層的形成 由好氧微生物和兼性微生由好氧微生

5、物和兼性微生物組成，由于吸收營養(yǎng)和溶解物組成，由于吸收營養(yǎng)和溶解氧比較容易，微生物生長繁殖氧比較容易，微生物生長繁殖迅速，其厚度一般為迅速，其厚度一般為2mm2mm左右左右 。好氧層的特征好氧層的特征 內(nèi)部和載體接觸的部分，內(nèi)部和載體接觸的部分，由于營養(yǎng)物質(zhì)和溶解氧的不由于營養(yǎng)物質(zhì)和溶解氧的不足，微生物的生長繁殖受到足，微生物的生長繁殖受到限制，好氧微生物難以存活，限制，好氧微生物難以存活，兼性微生物轉為厭氧代謝方兼性微生物轉為厭氧代謝方式，而某些厭氧微生物卻恢式，而某些厭氧微生物卻恢復了活性，復了活性，厭氧層厭氧層在生物膜在生物膜達到一定厚度時才達到一定厚度時才出現(xiàn)。出現(xiàn)。 厭氧層的特征厭氧

6、層的特征液相中懸浮微生物液相中懸浮微生物微生物向載體表面運送微生物向載體表面運送固定微生物增長、形成生物膜固定微生物增長、形成生物膜不可逆附著不可逆附著可逆附著可逆附著生物膜的再生生物膜的再生厭氧膜的加厚：厭氧膜的加厚： 厭氧的代謝產(chǎn)物增多，導致厭氧膜與好氧膜之間的平衡被破壞；厭氧的代謝產(chǎn)物增多，導致厭氧膜與好氧膜之間的平衡被破壞； 氣態(tài)不斷逸出，減弱了生物膜在填料上的附著能力；氣態(tài)不斷逸出，減弱了生物膜在填料上的附著能力； 成為老化生物膜，其凈化功能較差，且易于脫落。成為老化生物膜，其凈化功能較差，且易于脫落。生物膜的更新：生物膜的更新： 老化膜脫落，新生生物膜又會生長起來；老化膜脫落，新生

7、生物膜又會生長起來； 新生生物膜的凈化功能較強。新生生物膜的凈化功能較強。產(chǎn)物的生物膜法的運行原則：產(chǎn)物的生物膜法的運行原則： 減緩生物膜的老化進程；減緩生物膜的老化進程； 控制厭氧膜的厚度；控制厭氧膜的厚度； 加快好氧膜的更新；加快好氧膜的更新； 盡量控制使生物膜不集中脫落。盡量控制使生物膜不集中脫落。生物膜成熟的標志生物膜成熟的標志 生物膜沿水流方向分布，在其上由細菌生物膜沿水流方向分布，在其上由細菌及各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)及其對有機物及各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)及其對有機物的降解功能都達到了平衡和穩(wěn)定的狀態(tài)。從的降解功能都達到了平衡和穩(wěn)定的狀態(tài)。從開始形成到成熟，生物膜要經(jīng)歷開始形成到成

8、熟，生物膜要經(jīng)歷潛伏和生長潛伏和生長兩個階段兩個階段，一般的城市污水，在，一般的城市污水，在2020左右的左右的條件下大致需要條件下大致需要30d30d的時間。的時間。2 2、生物膜的載體、生物膜的載體 為生物膜提供附著生長固定表面的材料稱為填料（或載體），為生物膜提供附著生長固定表面的材料稱為填料（或載體），在生物膜法的發(fā)展和性能特征方面填料有著重要的影響。在生物膜法的發(fā)展和性能特征方面填料有著重要的影響。 生產(chǎn)中最早采用的生物生產(chǎn)中最早采用的生物膜法構筑物是以膜法構筑物是以碎石為填料碎石為填料的滴濾池的滴濾池。碎石能夠為微生。碎石能夠為微生物附著生長的表面積小，因物附著生長的表面積小，因而

9、滴濾池的負荷不可能很大，而滴濾池的負荷不可能很大，使其占地面積較大，加之廢使其占地面積較大，加之廢水以噴灑方式在滴濾池表面水以噴灑方式在滴濾池表面布水，衛(wèi)生狀況也不好。所布水，衛(wèi)生狀況也不好。所以生物膜法一直未被重視。以生物膜法一直未被重視。 由于塑料工由于塑料工業(yè)的發(fā)展以及業(yè)的發(fā)展以及塑塑料填料料填料引入引入生物生物膜處理系統(tǒng)，有膜處理系統(tǒng)，有力地推動了生物力地推動了生物膜法的進一步發(fā)膜法的進一步發(fā)展。展。 廢水生物處理中所使用的載體材料有無機和有機兩大類廢水生物處理中所使用的載體材料有無機和有機兩大類 無無機機類類載載體體 無機類載體主要有沙子、碳酸鹽類、各種玻璃材料、無機類載體主要有沙子

10、、碳酸鹽類、各種玻璃材料、沸石類、陶瓷類、碳纖維、礦渣、活性炭等。無機類載沸石類、陶瓷類、碳纖維、礦渣、活性炭等。無機類載體普遍具有機械強度高，化學性質(zhì)相對穩(wěn)定的特點，可體普遍具有機械強度高，化學性質(zhì)相對穩(wěn)定的特點，可提供較大的比表面積。主要不足是密度較大，使其在懸提供較大的比表面積。主要不足是密度較大，使其在懸浮生物膜反應器中的應用受到限制。浮生物膜反應器中的應用受到限制。 有有機機類類載載體體 有機類載體是生物膜法中使用的主要載體材料。主有機類載體是生物膜法中使用的主要載體材料。主要有要有pvcpvc、pepe、psps、pppp、各類樹脂、塑料、纖維以及明膠等，各類樹脂、塑料、纖維以及明

11、膠等，其中有機高分子類載體適用于懸浮狀態(tài)完全混合反應器其中有機高分子類載體適用于懸浮狀態(tài)完全混合反應器工藝工藝（生物流化床、曝氣生物濾池等）（生物流化床、曝氣生物濾池等）的微生物固定化，而塑的微生物固定化，而塑料類載體多適用于固定床料類載體多適用于固定床（普通生物濾池）（普通生物濾池）或混合型或混合型（如流（如流化床）化床）工藝。工藝。選擇生物膜載體的基本原則選擇生物膜載體的基本原則 足夠的機械強度，以抵抗強烈的水流剪切力的作用；足夠的機械強度，以抵抗強烈的水流剪切力的作用； 優(yōu)良的穩(wěn)定性，主要包括生物穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和優(yōu)良的穩(wěn)定性，主要包括生物穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和熱力學穩(wěn)定性；熱力學穩(wěn)定性

12、； 親疏水性及良好的表面帶電特性，通常廢水親疏水性及良好的表面帶電特性，通常廢水phph在在7 7左左右時，微生物表面帶負電荷，而載體為帶正電荷的材料右時，微生物表面帶負電荷，而載體為帶正電荷的材料時，有利于生物體與載體之間的結合程度；時，有利于生物體與載體之間的結合程度； 無毒性或抑制性；無毒性或抑制性； 優(yōu)越的物理性狀，如載體的形態(tài)、相對密度、孔隙率優(yōu)越的物理性狀，如載體的形態(tài)、相對密度、孔隙率和比表面積等；和比表面積等； 就地取材、價格合理。就地取材、價格合理。biofilm on rough surfacebiofilm on smooth surface球形填料彈性填料組合填料蜂窩填

13、料 3 3、生物膜法的特征、生物膜法的特征微微生生物物相相方方面面的的特特征征 (1)(1)、生物膜中微生物的多樣化、生物膜中微生物的多樣化(2) (2) 、生物的食物鏈長污泥產(chǎn)量低，是生物膜、生物的食物鏈長污泥產(chǎn)量低，是生物膜法各種工藝的共同特征法各種工藝的共同特征。 生物膜和活性污泥上出現(xiàn)的微生物生物膜和活性污泥上出現(xiàn)的微生物在類型、種屬和數(shù)量上的比較在類型、種屬和數(shù)量上的比較 微微生生物物相相方方面面的的特特征征 (3)(3)、能夠繁殖世代時間較長的微生物、能夠繁殖世代時間較長的微生物(4)(4)、分段運行與優(yōu)勢菌屬、分段運行與優(yōu)勢菌屬 生物膜法多分段進行，在正常運行的條件下，每生物膜法

14、多分段進行，在正常運行的條件下，每段都繁衍與進入本段污水水質(zhì)相適應的微生物，并形段都繁衍與進入本段污水水質(zhì)相適應的微生物，并形成優(yōu)勢菌屬，這種現(xiàn)象非常有利于微生物新陳代謝功成優(yōu)勢菌屬，這種現(xiàn)象非常有利于微生物新陳代謝功能的充分發(fā)揮和有機污染物的降解能的充分發(fā)揮和有機污染物的降解。處處理理工工藝藝方方面面的的特特征征 生物膜法受污水水質(zhì)、水量變化而引起的有機生物膜法受污水水質(zhì)、水量變化而引起的有機負荷和水力負荷波動的影響較小，即或有一段時間負荷和水力負荷波動的影響較小，即或有一段時間中斷進水或工藝遭到破壞，對生物膜的凈化功能也中斷進水或工藝遭到破壞，對生物膜的凈化功能也不會造成致命的影響，通水后

15、恢復較快。不會造成致命的影響，通水后恢復較快。(1) (1) 、耐沖擊負荷，對水質(zhì)、水量變動有較強的適應性、耐沖擊負荷，對水質(zhì)、水量變動有較強的適應性(2) (2) 、微生物量多，處理能力大、凈化功能強、微生物量多，處理能力大、凈化功能強 微生物的附著生長使生物膜含水率低，單位反微生物的附著生長使生物膜含水率低，單位反應器容積內(nèi)的生物量可高達活性污泥法的應器容積內(nèi)的生物量可高達活性污泥法的5 52020倍，倍，因而生物膜反應器具有較大的處理能力，凈化功能因而生物膜反應器具有較大的處理能力，凈化功能顯著提高。顯著提高。 處處理理工工藝藝方方面面的的特特征征 由生物膜上脫落下來的污泥，因所含動物成

16、分較由生物膜上脫落下來的污泥，因所含動物成分較多，比重較大，而且污泥顆粒個體較大，沉降性能多，比重較大，而且污泥顆粒個體較大，沉降性能良好，易于固液分離。良好，易于固液分離。(3)(3)、污泥沉降性能良好，易于沉降分離、污泥沉降性能良好，易于沉降分離(4)(4)、能夠處理低濃度的污水、能夠處理低濃度的污水 生物膜法處理低濃度污水，能夠取得較好的處理生物膜法處理低濃度污水，能夠取得較好的處理效果，運行正常時可處理進水效果，運行正常時可處理進水bodbod5 5為為202030mg/l30mg/l的污水，的污水，使其出水使其出水bodbod5 5值降至值降至5 510mg/l10mg/l. .而活

17、性污泥法卻不適宜而活性污泥法卻不適宜處理低濃度的污水，若原污水的處理低濃度的污水，若原污水的bodbod5 5值長期低于值長期低于505060mg/l60mg/l，將影響活性污泥絮凝體的形成和增長，凈化，將影響活性污泥絮凝體的形成和增長，凈化功能降低，處理水水質(zhì)低下。功能降低，處理水水質(zhì)低下。 生物膜反應器由于具有較高的生物量，一般生物膜反應器由于具有較高的生物量，一般不需要不需要污泥回流污泥回流，因而不需要經(jīng)常調(diào)整反應器內(nèi)污泥量和剩余，因而不需要經(jīng)常調(diào)整反應器內(nèi)污泥量和剩余污泥排放量，易于運行、維護與管理。另外，在活性污污泥排放量，易于運行、維護與管理。另外，在活性污泥法中，因污泥膨脹問題而

18、導致的固液分離困難和處理泥法中，因污泥膨脹問題而導致的固液分離困難和處理效果降低一直困擾著操作管理者，而生物膜反應器由于效果降低一直困擾著操作管理者，而生物膜反應器由于微生物附著生長，即使絲狀菌大量繁殖，也不會導致污微生物附著生長，即使絲狀菌大量繁殖，也不會導致污泥膨脹，相反還可以利用絲狀菌較強的分解氧化能力，泥膨脹，相反還可以利用絲狀菌較強的分解氧化能力，提高處理效果。提高處理效果。（5 5）、易于運行管理、節(jié)能，無污泥膨脹問題）、易于運行管理、節(jié)能，無污泥膨脹問題處處理理工工藝藝方方面面的的特特征征 生物膜法的不足生物膜法的不足 （1 1）、需要較多的填料和支撐結構，在不少情況下基建投資）

19、、需要較多的填料和支撐結構，在不少情況下基建投資超過活性污泥法；超過活性污泥法； （2 2）、出水常常攜帶較大的脫落的生物膜片，大量非活性細）、出水常常攜帶較大的脫落的生物膜片，大量非活性細小懸浮物分散在水中使處理水的澄清度降低；小懸浮物分散在水中使處理水的澄清度降低； （3 3）、活性生物量較難控制，在運行方面靈活性差；）、活性生物量較難控制，在運行方面靈活性差； （4 4）、載體材料的比表面積小，）、載體材料的比表面積小，bodbod容積負荷有限；容積負荷有限； （5 5）、采用自然通風供氧，在生物膜內(nèi)層往往形成厭氧層，）、采用自然通風供氧，在生物膜內(nèi)層往往形成厭氧層，從而縮小了具有凈化功

20、能的有效容積。從而縮小了具有凈化功能的有效容積。 生物膜法分為以下三類：生物膜法分為以下三類： （1 1）、）、潤壁型生物膜法潤壁型生物膜法廢水和空氣沿固定的或轉動的接觸介質(zhì)廢水和空氣沿固定的或轉動的接觸介質(zhì)表面的生物膜流過，如表面的生物膜流過，如生物濾池和生物轉盤生物濾池和生物轉盤等。等。 （2 2）、）、浸沒型生物膜法浸沒型生物膜法接觸濾料固定在曝氣池內(nèi)，完全浸沒在接觸濾料固定在曝氣池內(nèi)，完全浸沒在水中，采用鼓風曝氣，如水中，采用鼓風曝氣，如生物接觸氧化生物接觸氧化。 （3 3）、）、流動床型生物膜法流動床型生物膜法使使附著流化床附著流化床。 有生物膜的活性炭、砂等小粒徑接觸介質(zhì)懸浮流動于

21、曝氣池中，有生物膜的活性炭、砂等小粒徑接觸介質(zhì)懸浮流動于曝氣池中，如如生物。生物。 與活性污泥工藝的流程不同的是，在與活性污泥工藝的流程不同的是，在生物濾池生物濾池中常采用出水回流，而基本不會采用污泥回流中常采用出水回流，而基本不會采用污泥回流，因，因此從二沉池排出的污泥全部作為剩余污泥進入污泥此從二沉池排出的污泥全部作為剩余污泥進入污泥處理流程進行進一步的處理處理流程進行進一步的處理。 濾料濾料布水器布水器承托層承托層排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)進水進水出水出水通過投配池、布水管道和噴嘴，向濾池進行脈沖間歇布水。通過投配池、布水管道和噴嘴，向濾池進行脈沖間歇布水。3)3)布水裝置布水裝置 目的：將廢水均勻地噴灑在濾料上，同時要適應水量變目的：將廢水均勻地噴灑在濾料上，同時要適應水量變化，不易堵塞和易于清洗等。化，不易堵塞和易于清洗等。 普通生物濾池多采用固定噴嘴式布水裝置系統(tǒng)。普通生物濾池多采用固定噴嘴式布水裝置系統(tǒng)。 優(yōu)點優(yōu)點: :布水均勻布水均勻; ;所需水頭較小、易于管理。所需水頭較小、易于管理。 缺點缺點: :須將濾池建成圓形，占地面積較大。須將濾池建成圓形，占地面積較大。生物轉盤凈化反應過程與物質(zhì)傳遞示意圖生物轉盤凈化反應過程與物質(zhì)傳遞示意圖污泥處理多軸多極生物轉盤多軸多極生物轉盤生物接觸氧化池生物接觸氧化池2 2、生物接觸氧化特征、生物接觸氧化