第五章工業(yè)廢水好氧處理-生物膜法50

1、2022年1月11日星期二15.2 生物膜法生物膜法5.2.1 生物膜法的去除對(duì)象生物膜法的去除對(duì)象 生物膜法是土壤自凈過(guò)程的人工強(qiáng)化，主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機(jī)污染物，同時(shí)對(duì)廢水中的氨氮還具有一定的硝化能力。2022年1月11日星期二2主要的生物膜法有：生物接觸氧化法；生物轉(zhuǎn)盤(pán)；生物濾池：(普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池)；生物流化床；曝氣生物濾池(BAF)。2022年1月11日星期二35.2.2 生物膜的結(jié)構(gòu) 5.2.2.1 形成生物膜的前提條件：形成生物膜的前提條件： 起支撐作用、供微生物附著生長(zhǎng)的載體載體； （生物濾池濾料；接觸氧化填料；生物流化床載體） 供微生物

2、生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)； 作為接種的微生物微生物。 2022年1月11日星期二45.2.2.2 生物膜的結(jié)構(gòu) 生物膜的形成生物膜的成熟30d2022年1月11日星期二55.2.2.3 生物膜的更新與脫落 1) 厭氧膜的出現(xiàn)：厭氧膜的出現(xiàn)： 生物膜厚度不斷增加，氧氣不能透入的內(nèi)部深處將轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)； 好氧膜是有機(jī)物降解的主要場(chǎng)所，一般厚度為2mm。2) 厭氧膜的加厚：厭氧膜的加厚：3) 生物膜的更新：生物膜的更新：2022年1月11日星期二6生物膜的性質(zhì)： 高度親水，存在著附著水層； 微生物高度密集：各種細(xì)菌以及微型動(dòng)物，形成了有機(jī)污染物細(xì)菌原生動(dòng)物后生動(dòng)物的食物鏈。 2022年1月11日

3、星期二75.2.3 生物膜法的工藝特點(diǎn) 5.2.3.1 微生物方面的特征 (1) 微生物種類多樣化：微生物種類多樣化：相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境，相對(duì)較長(zhǎng)的SRT 絲狀菌可大量生長(zhǎng)，無(wú)污泥膨脹之憂； 線蟲(chóng)類、輪蟲(chóng)類等微型動(dòng)物出現(xiàn)的頻率較高； 藻類及昆蟲(chóng)類也會(huì)出現(xiàn)； 生物膜上的生物：類型廣泛、種屬繁多生物膜上的生物：類型廣泛、種屬繁多 2022年1月11日星期二8生物膜和活性污泥中出現(xiàn)的微生物在類型、種屬和數(shù)量的比較生物膜和活性污泥中出現(xiàn)的微生物在類型、種屬和數(shù)量的比較 種類種類泥法泥法膜法膜法種類種類泥法泥法膜法膜法細(xì)菌細(xì)菌+輪蟲(chóng)輪蟲(chóng)+真菌真菌+線蟲(chóng)線蟲(chóng)+藻類藻類+寡毛蟲(chóng)寡毛蟲(chóng)+鞭毛蟲(chóng)鞭毛蟲(chóng)+其它后其它后

4、生動(dòng)物生動(dòng)物+肉足蟲(chóng)肉足蟲(chóng)+昆蟲(chóng)類昆蟲(chóng)類+纖毛蟲(chóng)纖毛蟲(chóng)+ 2022年1月11日星期二9(2) 生物膜上微生物的食物鏈較長(zhǎng)：生物膜上微生物的食物鏈較長(zhǎng)： 動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng)者所占比例較大，微型動(dòng)物的存活率較高； 出現(xiàn)寡毛蟲(chóng)、昆蟲(chóng)類，食物鏈長(zhǎng)； 污泥產(chǎn)量比活性污泥系統(tǒng)低。(3) 能夠存活世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物能夠存活世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物 有利于硝化作用的進(jìn)行。 2022年1月11日星期二105.2.3.2 處理工藝方面的特征 (1) 對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)又較強(qiáng)的適應(yīng)性； (2) 剩余污泥的沉降性能良好，易于固液分離； (3) 能夠處理低濃度污水； (4) 不需污泥回流，易于維護(hù)運(yùn)行，運(yùn)行費(fèi)用少。2022年1月1

5、1日星期二115.2.4 生物接觸氧化工藝 生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法處理工藝；又稱為淹沒(méi)式生物濾池。 2022年1月11日星期二12基本原理與特點(diǎn) 基本工藝流程 進(jìn)水進(jìn)水初沉池初沉池生物接觸氧化池生物接觸氧化池空氣空氣剩余污泥剩余污泥二沉池二沉池出水出水回流污泥回流污泥？2022年1月11日星期二13主要特點(diǎn) 池內(nèi)的生物固體濃度（1020g/l）高于活性污泥法和生物濾池，具有較高的容積負(fù)荷（可達(dá)3.06.0kgBOD5 /m3.d）； 不需要污泥回流，不會(huì)污泥膨脹，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單； 對(duì)水量水質(zhì)的波動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)能力； 污泥產(chǎn)量低于活性污泥法。 2022年1月11

6、日星期二14生物接觸氧化池的構(gòu)造 由池體、填料、布水系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)等組成； 填料高度一般為3.0m， 填料層上部水層高約為0.5m， 填料層下部布水區(qū)的高度： 為0.51.5m (考慮檢修）； 2022年1月11日星期二15 曝氣裝置與填料分設(shè) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：填料區(qū)水流穩(wěn)定，有利于生物膜的生長(zhǎng)，但沖刷力不夠，生物膜不易脫落。 2022年1月11日星期二16 曝氣裝置設(shè)在填料底部 特點(diǎn)：可充分利用池容，填料間紊流激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞；但檢修較困難。 填料填料出水槽出水槽進(jìn)水槽進(jìn)水槽曝氣管曝氣管常用形式：常用形式：鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)2022年1月11日星期二17生物接觸氧化法的

7、填料 填料是微生物的載體，其特性對(duì)池中生物量、氧的利用率、水流條件和廢水與生物膜的接觸反應(yīng)情況等有較大影響； 填料的選擇：考慮填料的比表面積、生物附著性、是否易于堵塞等。 分為硬性填料、軟性填料、半軟性填料彈性填料、組合填料及球狀懸浮型填料等。 2022年1月11日星期二18半軟性填料半軟性填料軟性填料軟性填料2022年1月11日星期二19彈性填料彈性填料組合填料組合填料2022年1月11日星期二20球狀懸浮型填料 蜂窩填料 2022年1月11日星期二21生物接觸氧化池的計(jì)算與設(shè)計(jì) 一般原則：一般原則： 一般采用有機(jī)負(fù)荷法有機(jī)負(fù)荷法進(jìn)行設(shè)計(jì)； 有機(jī)負(fù)荷最好通過(guò)試驗(yàn)確定，處理城市污水時(shí)可采用1.

8、01.8kgBOD5/m3.d； 廢水在池中的水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間不應(yīng)小于1.0h（按填料體積計(jì)算）； 進(jìn)水BOD5濃度過(guò)高時(shí)，應(yīng)考慮出水回流出水回流； 2022年1月11日星期二22設(shè)計(jì)計(jì)算 有效容積(即填料體積)V： 5)(vBODeiLSSQV式中Q均日流量，m3/d； Si進(jìn)水BOD5濃度，mg/l； Se出水濃度，mg/l； LvBOD5填料有機(jī)容積負(fù)荷，kgBOD5/m3.d2022年1月11日星期二23 有效接觸時(shí)間（與填料的接觸時(shí)間）t： 接觸時(shí)間的確定：應(yīng)根據(jù)水質(zhì)、處理程度要求、填料的種類，通過(guò)試驗(yàn)或同類工廠的運(yùn)行資料來(lái)確定。 城市污水或類似的工業(yè)廢水，濃度低，可生化性好

9、，t0.81.2h; COD500mg/L t=34 h COD1000mg/L t=1014 hQVt 2022年1月11日星期二24曝氣量的確定 根據(jù)BOD5值的大小來(lái)確定，比較合理。 去除每kgBOD5需氧11.5kg氧氣，除以氧氣的比重，再除以氧氣在空氣中所占比例，再除以曝氣器氧的利用率，得出每天所需供氣量，除以24h，再除以60得到每分鐘所需的空氣量，根據(jù)空氣量和壓頭來(lái)確定風(fēng)機(jī)型號(hào)。 根據(jù)氣水比來(lái)確定，這是經(jīng)驗(yàn)方法。2022年1月11日星期二25池深的確定 池深(H) H = h0 + h1 + h2 + h3式中： h0超高，一般取0.5m； h1填料層上部水深，一般為0.40.5

10、m； h2填料高度，一般為3.0m； h3填料至池底的高度，在0.51.5m之間。 2022年1月11日星期二26 為保證布水、布?xì)獾木鶆蛐裕瑔纬孛娣e不超過(guò)25m2，進(jìn)氣管長(zhǎng)4m，管中心距0.8m。 進(jìn)水、出水設(shè)置進(jìn)出水槽，以便均勻布水。 為防短流，水與空氣采用逆流接觸（單格）。 曝氣管安裝時(shí)要求水平，兩端相差10m/s。其他設(shè)計(jì)常規(guī)2022年1月11日星期二275.2.5 生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝 生物轉(zhuǎn)盤(pán)凈化機(jī)理圖生物轉(zhuǎn)盤(pán)凈化機(jī)理圖 2022年1月11日星期二28生物轉(zhuǎn)盤(pán)的凈化原理 隨著轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)，盤(pán)上附著水層通過(guò)空氣時(shí)，由空氣供氧。 轉(zhuǎn)盤(pán)上附著的生物膜上生長(zhǎng)有大量短絲狀菌，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解。 盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)

11、時(shí)產(chǎn)生的剪切力使過(guò)厚的生物膜從盤(pán)面剝落，脫落的生物膜由沉淀池去除。2022年1月11日星期二29生物轉(zhuǎn)盤(pán)的構(gòu)成 廢水處于半靜止?fàn)顟B(tài)，而微生物則在轉(zhuǎn)動(dòng)的盤(pán)面上；轉(zhuǎn)盤(pán)40%的面積浸沒(méi)在廢水中，盤(pán)面低速轉(zhuǎn)動(dòng)；盤(pán)面上生物膜的厚度與廢水濃度、性質(zhì)及轉(zhuǎn)速有關(guān)，一般0.10.5mm。 生物轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速一般為18m/min；廢水的流動(dòng)方式，有軸直角流與軸平行流。 2022年1月11日星期二30生物轉(zhuǎn)盤(pán)的主要特征 節(jié)能，運(yùn)行費(fèi)用低； 生物量多，適應(yīng)性強(qiáng)，出水水質(zhì)較好； 生物膜上生物的食物鏈長(zhǎng)，污泥產(chǎn)量少，為活性污泥法的1/2左右； 管理簡(jiǎn)單，操作穩(wěn)定可靠，無(wú)噪音； 受氣候影響較大，頂部需要覆蓋，需要保暖； 占地面

12、積較大，投資較高。 2022年1月11日星期二311、基本結(jié)構(gòu)、基本結(jié)構(gòu)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(jìn)水進(jìn)水出水出水5.2.6 生物濾池工藝 2022年1月11日星期二32生物濾池的基本流程初沉池初沉池生物生物濾池濾池 二沉池二沉池出水回流出水回流出水出水進(jìn)水進(jìn)水剩余污泥剩余污泥采用出水回流，而不采用污泥回流，從二沉池排出的污泥作為剩余污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)。 2022年1月11日星期二33生物濾池的基本原理： 含有污染物的廢水從上而下從長(zhǎng)有豐富生物膜的濾料的空隙間流過(guò)，與生物膜中的微生物充分接觸，其中的有機(jī)污染物被微生物吸附微生物吸附并降解，使得廢水得以凈化。 主要凈化功能

13、是依靠濾料表面的生物膜生物膜對(duì)廢水中有機(jī)物的吸附氧化降解作用對(duì)廢水中有機(jī)物的吸附氧化降解作用。 2022年1月11日星期二34生物濾池的構(gòu)造與組成 生物濾池一般主要由池體、濾料、布水裝置、排水系統(tǒng)等四部分組成 。1、池體、池體 圓形、方形、矩形池體； 有孔洞的池壁有利于濾料的內(nèi)部通風(fēng)，但在冬季易受低溫的影響； 池壁高于濾料0.5m； 在寒冷地區(qū)，需考慮防凍、采暖或防蠅措施。 2022年1月11日星期二352、濾料 濾料是生物膜賴以生長(zhǎng)的載體，其特性特性： 有大的表面積，有利于微生物的附著； 能使廢水以液膜狀均勻分布于其表面； 有足夠大的孔隙率，使脫落的生物膜能隨水流到池底，同時(shí)保證良好的通風(fēng)；

14、 適合于生物膜的形成與粘附，且不被微生物分解，不抑制微生物的生長(zhǎng)； 有較好的機(jī)械強(qiáng)度，不易變形和破碎。 2022年1月11日星期二36(1) 普通生物濾池的濾料： 有碎石、卵石、爐渣等； 濾料的粒徑為2540mm，承托層的粒徑為70100mm； 濾料要盡量均勻，以提高孔隙率； 濾料的粒徑愈小，比表面積愈大；但粒徑過(guò)小，孔隙率降低，濾料層易被生物膜堵塞； 濾料的孔隙率45%時(shí)，比表面積65100 m2/m3。 2022年1月11日星期二37(2) 高負(fù)荷生物濾池的濾料： 卵石、石英砂、花崗巖等，以表面光滑的卵石為好；粒徑較大，為4070mm，承托層70100mm，孔隙率較高，可以防止堵塞和提高通

15、風(fēng)能力； 塑料濾料：如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等；形狀有波紋板式、斜管式和蜂窩式等。2022年1月11日星期二38(3) 塔式生物濾池的濾料： 多采用質(zhì)輕、比表面積大和孔隙率高的人工合成濾料； 比表面積為100220m2/m3，孔隙率大于94%。 其特點(diǎn)有其特點(diǎn)有：質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、比表面積和孔隙率都較大，但造價(jià)較高，初期投資較大。2022年1月11日星期二393、布水裝置 目的是將廢水均勻地噴灑在濾料上。 主要有兩種：固定式布水裝置、旋轉(zhuǎn)式布水裝置； 普通生物濾池固定式布水裝置； 高負(fù)荷生物濾池和塔式生物濾池旋轉(zhuǎn)布水裝置 2022年1月11日星期二40固定式布水裝置 2022年1月1

16、1日星期二41旋轉(zhuǎn)布水器 2022年1月11日星期二424、排水系統(tǒng) 作用是收集、排出處理后的廢水和保證良好的通風(fēng)。 由滲水頂板、集水溝和排水渠所組成。 滲水頂板用于支撐濾料，其排水孔的總面積應(yīng)不小于濾池表面積的20%；滲水頂板的下底與池底之間的凈空高度一般應(yīng)在0.6m以上，以利通風(fēng)，一般在出水區(qū)的四周池壁均勻布置進(jìn)風(fēng)孔。 2022年1月11日星期二435.2.7 生物流化床工藝 70年代開(kāi)發(fā)的新型生物膜法處理工藝。 以比重大于1的細(xì)小惰性顆粒如砂、焦碳、陶粒、活性炭等為載體。 廢水以較高的上升流速使載體處于流化狀態(tài)；生物固體濃度很高，傳質(zhì)效率也很高，是一種高效的生物處理工藝。2022年1月1

17、1日星期二44載體顆粒流化原理 載體顆粒的流化，是由于上升的水流(或水流與氣流)所造成的。 一般可以有以下三種狀態(tài)：1) 固定狀態(tài)；2) 流化狀態(tài)；3) 流失狀態(tài) 。2022年1月11日星期二45生物流化床的工藝類型 根據(jù)供氧方式、脫膜方式及床體結(jié)構(gòu)等的不同，可分為： 兩相生物流化床； 三相生物流化床。 2022年1月11日星期二46兩相生物流化床 外設(shè)充氧設(shè)備和脫膜設(shè)備，在床體內(nèi)只有液、固兩相；進(jìn)入反應(yīng)器之前，廢水中的DO可達(dá)89mg/L(以純氧為氣源時(shí)，可達(dá)3040mg/L)。 2022年1月11日星期二47 直接向反應(yīng)器內(nèi)充氧，床體內(nèi)有氣、固、液三相共存；氣體攪動(dòng)劇烈，載體顆粒之間摩擦劇烈，可使表層的生物膜自行脫落，因此無(wú)需