廢水好氧生物處理工藝生物膜法

廢水好氧生物處理工藝生物膜法第1頁(yè)/共55頁(yè)1.3生物濾池與活性污泥法的比較項(xiàng)目生物膜法活性污泥法基建費(fèi)低較低運(yùn)行費(fèi)低較高氣候的影響較大較小技術(shù)控制較易控制要求較高灰蠅和臭味蠅多、味大無(wú)最后出水負(fù)荷低時(shí),硝化程度較高,但懸浮物較高懸浮物較少,但硝化程度不高剩余污泥量少大泡沫問(wèn)題很少較多第2頁(yè)/共55頁(yè)二、生物膜的結(jié)構(gòu)1、生物膜的形成（1）前提條件：①起支撐作用、供微生物附著生長(zhǎng)的載體物質(zhì)②供微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；③作為接種的微生物。（2）對(duì)載體的基本要求。〖1〗比表面積大；〖2〗表面粗糙〖3〗機(jī)械強(qiáng)度高；〖4〗化學(xué)穩(wěn)定性〖5〗生物穩(wěn)定性。(3)生物膜的形成過(guò)程：（4）生物膜中的微生物

第3頁(yè)/共55頁(yè)表1生物膜和活性污泥中出現(xiàn)的微生物在類(lèi)型、種屬和數(shù)量的比較微生物種類(lèi)活性污泥生物膜法微生物種類(lèi)活性污泥法生物膜法細(xì)菌++++++++輪蟲(chóng)++++真菌+++++線蟲(chóng)+++藻類(lèi)-++寡毛蟲(chóng)-++鞭毛蟲(chóng)+++++其它后生動(dòng)物-+肉足蟲(chóng)+++++昆蟲(chóng)類(lèi)-++纖毛蟲(chóng)++++++++第4頁(yè)/共55頁(yè)2、生物膜結(jié)構(gòu)示意圖濾料或填料或載體生物膜空氣附著水層流動(dòng)水層CO2O2O2O2BOD5BOD5H2ONH3BOD5CH4、H2S、NH3生物膜的性質(zhì)：①高度親水，存在著附著水層；厭氧膜好氧膜········································②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(后)生動(dòng)物的食物鏈。厭氧膜的出現(xiàn)：①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)；②成熟的生物膜由厭氧膜和好氧膜組成；③好氧膜是有機(jī)物降解的主要場(chǎng)所，一般厚度為2mm。3、生物膜凈化污水的過(guò)程第5頁(yè)/共55頁(yè)三、生物膜法的主要設(shè)施生物接觸氧化池生物流化床普通生物濾池高負(fù)荷生物濾池塔式（多層）生物濾池生物轉(zhuǎn)盤(pán)生物濾池第6頁(yè)/共55頁(yè)第二節(jié)生物濾池工藝一、生物濾池的基本原理主要有以下幾種形式：普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池等第7頁(yè)/共55頁(yè)1、基本結(jié)構(gòu)濾料布水器承托層排水系統(tǒng)進(jìn)水出水基本原理第8頁(yè)/共55頁(yè)建設(shè)中的生物濾池基本原理第9頁(yè)/共55頁(yè)第10頁(yè)/共55頁(yè)二、生物濾池的構(gòu)造與組成第11頁(yè)/共55頁(yè)典型的生物濾池的構(gòu)造

濾床布水設(shè)備排水系統(tǒng)第12頁(yè)/共55頁(yè)1、池體方形或矩形；圓形池體，高負(fù)荷生物濾池通常是圓形；池壁可有孔洞或不帶孔洞的兩種一般要求池壁高于濾料0.5m；在寒冷地區(qū)，有時(shí)需要考慮防凍、采暖、或防蠅等措施。池壁起圍護(hù)濾料、減少污水的飛濺的作用。常用磚、石或混凝土塊砌筑。2、濾料主要特性：①大的表面積；②能使廢水以液膜狀均勻分布于其表面；③有足夠大的孔隙率，④適合于生物膜的形成與粘附，且應(yīng)該既不被微生物分解，又不抑制微生物的生長(zhǎng)；⑤有較好的機(jī)械強(qiáng)度，不易變形和破碎。(1)普通生物濾池的濾料：①一般為實(shí)心拳狀濾料，如碎石、卵石、爐渣等；②工作層的濾料的粒徑2540mm，承托層濾料的粒徑為70100mm；③同一層濾料要盡量均勻，以提高孔隙率；④濾料的粒徑愈小，比表面積就愈大，處理能力可以提高；但粒徑過(guò)小，孔隙率降低，則濾料層易被生物膜堵塞；第13頁(yè)/共55頁(yè)(2)高負(fù)荷生物濾池的濾料：①粒徑，40100mm，工作層濾料：4070mm，承托層：70100mm，孔隙率較高，可以防止堵塞和提高通風(fēng)能力；②用卵石、石英砂、花崗巖等，一般以卵石為好；③目前常采用塑料濾料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形狀有波紋板式、斜管式和蜂窩式等，(3)塔式生物濾池的濾料：①多采用質(zhì)輕、比表面積大和孔隙率高的人工合成濾料；②比表面積為100220m2/m3，孔隙率一般大于94%。第14頁(yè)/共55頁(yè)兩種常見(jiàn)的塑料濾料濾料比表面積在98～340m2/m3之間，孔隙率為93％～95％濾料比表面積在81～195m2/m3之間，孔隙率為93％～95％第15頁(yè)/共55頁(yè)

國(guó)內(nèi)目前采用的玻璃鋼蜂窩狀塊狀濾料，孔心間距在20mm左右，孔隙率95％左右，比表面積在200m2/m3左右。第16頁(yè)/共55頁(yè)第17頁(yè)/共55頁(yè)3、布水設(shè)備設(shè)置目的為了使污水能均勻地分布在整個(gè)濾床表面上生物濾池的布水設(shè)備分為兩類(lèi)固定式噴嘴布水系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)式布水器的中央是一根空心的立柱，底端與設(shè)在池底下面的進(jìn)水管銜接。其所需水頭在0.6～1.5m左右。

固定式布水系統(tǒng)是由虹吸裝置、饋水池、布水管道和噴嘴組成。這類(lèi)布水系統(tǒng)需要較大的水頭，約在2m左右。移動(dòng)式（常用回轉(zhuǎn)式）布水器第18頁(yè)/共55頁(yè)第19頁(yè)/共55頁(yè)第20頁(yè)/共55頁(yè)第21頁(yè)/共55頁(yè)固定式布水裝置第22頁(yè)/共55頁(yè)脈沖式生物濾池配水系統(tǒng)第23頁(yè)/共55頁(yè)4、排水系統(tǒng)作用收集濾床流出的污水與生物膜保證通風(fēng)支撐濾料第24頁(yè)/共55頁(yè)池底排水系統(tǒng)的組成池底排水假底集水溝

排水假底是用特制砌塊或柵板鋪成，濾料堆在假底上面。假底空隙率不小于濾池面積5％～8％，高于池底0.4～0.6m。

池底除支撐濾料外，還要排泄濾床上的來(lái)水，池底中心軸線上設(shè)有集水溝，兩側(cè)底面向集水溝傾斜，池底和集水溝的坡度約1％～2％。集水溝要有充分的高度，并在任何時(shí)候不會(huì)漫流，確?？諝饽茉谒嫔蠒惩o(wú)阻，使濾池中空隙充滿空氣。第25頁(yè)/共55頁(yè)第26頁(yè)/共55頁(yè)三、工藝流程初沉池生物濾池池二沉池出水回流出水進(jìn)水剩余污泥第27頁(yè)/共55頁(yè)交替式二級(jí)生物濾池法的流程

交替式二級(jí)生物濾池法比并聯(lián)流程負(fù)荷率可提高兩三倍。

運(yùn)行時(shí)，濾池是串聯(lián)工作的，污水經(jīng)初步沉淀后進(jìn)入一級(jí)生物濾池，出水經(jīng)相應(yīng)的中間沉淀池去除殘膜后用泵送入二級(jí)生物濾池，二級(jí)生物濾池的出水經(jīng)過(guò)沉淀后排出污水廠。

工作一段時(shí)間后，一級(jí)生物濾池因表面生物膜累積，即將出現(xiàn)堵塞，改作二級(jí)生物濾池，而原來(lái)的二級(jí)生物濾池則改作一級(jí)生物濾池。第28頁(yè)/共55頁(yè)四、影響生物濾池性能的主要因素這些過(guò)程的發(fā)生和發(fā)展決定了生物濾池凈化污水的性能。影響這些過(guò)程的主要因素有：濾池高度負(fù)荷率回流供氧

生物濾池中有機(jī)物的降解過(guò)程

同時(shí)發(fā)生著多過(guò)程有機(jī)物在污水和生物膜中的傳質(zhì)過(guò)程氧在污水和生物膜中的傳質(zhì)過(guò)程生物膜的生長(zhǎng)和脫落等過(guò)程有機(jī)物的好氧和厭氧代謝過(guò)程

第29頁(yè)/共55頁(yè)濾床影響生物濾池性能的主要因素——濾池高度

濾床上層,污水中有機(jī)物濃度較高,微生物繁殖速率高,種屬較低級(jí),以細(xì)菌為主,生物膜量較多,有機(jī)物去除速率較高。

隨著濾床深度增加,微生物從低級(jí)趨向高級(jí)，種類(lèi)逐漸增多,生物膜量從多到少。

濾床的上層和下層相比,生物膜量、微生物種類(lèi)和去除有機(jī)物的速率均不相同。濾床第30頁(yè)/共55頁(yè)有機(jī)負(fù)荷率：以BOD5為準(zhǔn)，kg（BOD5或特定污染物質(zhì)）/m3·d。影響生物濾池性能的主要因素——負(fù)荷率生物濾池的負(fù)荷率有三種表達(dá)形式：

表面水力負(fù)荷率：m3（水）/（m2·d），又稱(chēng)平均濾率，m/d

。

由于生物濾池的作用是去除污水中有機(jī)物或特定污染物，因此，它的負(fù)荷率通常以有機(jī)物或特定污染物質(zhì)為準(zhǔn)較合理。

有機(jī)負(fù)荷率：以BOD5為準(zhǔn)，kg（BOD5或特定污染物質(zhì)）/（m3·d）。

水力負(fù)荷率：以流量為準(zhǔn)，m3(水)/m3(濾料)

·d。第31頁(yè)/共55頁(yè)影響生物濾池性能的主要因素——負(fù)荷率

在低負(fù)荷條件下，隨著濾率的提高，污水中有機(jī)物的傳質(zhì)速率加快，生物膜量增多，濾床特別是它的表面很容易堵塞。

在高負(fù)荷條件下，隨著濾率的提高，污水在生物濾床中停留的時(shí)間縮短，出水水質(zhì)將相應(yīng)下降。第32頁(yè)/共55頁(yè)影響生物濾池性能的主要因素——回流

回流——利用污水廠的出水或生物濾池出水稀釋進(jìn)水的做法稱(chēng)回流，回流水量與進(jìn)水量之比叫回流比?；亓鲗?duì)生物濾池性能的影響：

〖1〗增大水力負(fù)荷，促進(jìn)生物膜的脫落，防止濾床堵塞；〖2〗解決水力負(fù)荷和有機(jī)負(fù)荷間的平衡關(guān)系；〖3〗使進(jìn)水得到較均衡的水質(zhì)；〖4〗增加進(jìn)水中的DO，減少臭味；〖5〗可抑制呅蠅的生長(zhǎng)。適用：〖1〗進(jìn)水有機(jī)物濃度較高；

〖2〗水量很??；

〖3〗廢水中某種污染物在高濃度時(shí)可能抑制微生物生長(zhǎng)。第33頁(yè)/共55頁(yè)第34頁(yè)/共55頁(yè)回流式二級(jí)生物濾池法的流程第35頁(yè)/共55頁(yè)影響生物濾池性能的主要因素——供氧此外，影響生物濾池自然通風(fēng)的主要因素還有：濾料孔隙率及風(fēng)力等；濾池堵塞也會(huì)影響通風(fēng)。

生物濾池中，微生物所需的氧一般直接來(lái)自大氣，靠自然通風(fēng)供給。影響生物濾池通風(fēng)的主要因素是濾床自然拔風(fēng)和風(fēng)速。自然拔風(fēng)的推動(dòng)力是池內(nèi)溫度與氣溫之差以及濾池的高度。第36頁(yè)/共55頁(yè)五、生物濾池分類(lèi)（1）低負(fù)荷生物濾池（普通生物濾池）特點(diǎn)：〖1〗負(fù)荷低；〖2〗常用碎石或爐渣等顆粒濾料。〖3〗濾床總高度1.5m～2.0m.優(yōu)點(diǎn)：處理效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，污泥沉降性好。缺點(diǎn)：占地面積大，易于堵塞，灰蠅很多，環(huán)境衛(wèi)生差。第37頁(yè)/共55頁(yè)（2）高負(fù)荷生物濾池特點(diǎn)：〖1〗負(fù)荷高?！?〗常用塑料顆粒濾料?！?〗濾料層高度。優(yōu)點(diǎn)：池子體積小，占地面積省，濾池不易堵塞。缺點(diǎn)：BOD去除率低，污泥大且穩(wěn)定性差。（3）塔式生物濾池一般常用塑料濾料，濾池總高度為812m，也可更高；每層濾料的厚度不應(yīng)大于2.5m，徑高比為1：68；②容積負(fù)荷為1.03.0kgBOD5/m3.d，表面水力負(fù)荷為80200m3/m2.d，BOD5的去除率一般為6585%；③自然通風(fēng)時(shí)，塔濾四周通風(fēng)口的面積不應(yīng)小于濾池橫截面積的7.510%；機(jī)械通風(fēng)時(shí)，風(fēng)機(jī)容量一般按氣水比為100150：1來(lái)設(shè)計(jì)；第38頁(yè)/共55頁(yè)第39頁(yè)/共55頁(yè)六、生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算濾池類(lèi)型和流程選擇濾池個(gè)數(shù)和濾床尺寸的確定二次沉淀池的形式、個(gè)數(shù)和工藝尺寸的確定布水設(shè)備的計(jì)算第40頁(yè)/共55頁(yè)濾池類(lèi)型的選擇

低負(fù)荷生物濾池現(xiàn)在已經(jīng)基本上不常用，僅在污水量小、地區(qū)比較偏僻、石料不貴的場(chǎng)合尚有可能使用。大多采用高負(fù)荷生物濾池兩種類(lèi)型回流式塔式（多層式）

濾池類(lèi)型的選擇，只有通過(guò)方案的比較，才能得出合理的結(jié)論。占地面積，基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用的比較，常起關(guān)鍵作用。

第41頁(yè)/共55頁(yè)

流程的選擇確定流程時(shí)要解決的問(wèn)題是否設(shè)初次沉淀池采用幾級(jí)濾池是否采用回流，回流方式和回流比的確定

當(dāng)廢水含懸浮物較多，采用拳狀濾料時(shí),須有初次沉淀池,以避免生物濾池阻塞。處理城市污水時(shí),一般都設(shè)置初次沉淀池。

下述三種情況應(yīng)考慮用二次沉淀池出水回流：入流有機(jī)物濃度較高，可能引起供氧不足時(shí)；水量很小，無(wú)法維持水力負(fù)荷率在最小經(jīng)驗(yàn)值以下時(shí)；污水中某種污染物在高濃度時(shí)，可能抑制微生物生長(zhǎng)的情況下。第42頁(yè)/共55頁(yè)濾池個(gè)數(shù)和濾床尺寸的確定A、負(fù)荷法⑴濾床總體積（V）式中：V——濾床總體積，m3；S0——污水進(jìn)濾池前的BOD5平均值，mg/L；Q——污水日平均流量，m3/d，采用回流式生物濾池時(shí)，此項(xiàng)應(yīng)為Q(1+R)，回流比R可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定；LV——有機(jī)負(fù)荷率，kgBOD5/（m3·d）。第43頁(yè)/共55頁(yè)濾池個(gè)數(shù)和濾床尺寸的確定

計(jì)算濾床總體積（V）時(shí)，應(yīng)注意下述問(wèn)題：計(jì)算時(shí)采用的負(fù)荷率應(yīng)與設(shè)計(jì)處理的效率相應(yīng)。通常，負(fù)荷率是影響處理效果的主要因素，兩者常相提并論。下表所示數(shù)據(jù)是城市污水一般經(jīng)驗(yàn)的概括。沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可以援用的工業(yè)廢水，應(yīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，確定其設(shè)計(jì)的負(fù)荷率。85~9575~9065~85第44頁(yè)/共55頁(yè)根據(jù)計(jì)算結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定。在濾床的總體積和高度確定后，濾床的總面積可以算出。當(dāng)總面積不大時(shí)，可采用2個(gè)濾池。目前生物濾池的最大直徑為60m，通常是在35m以下。最后應(yīng)該核算濾速，看它是否合理?；亓魃餅V池池深淺，濾速一般不超過(guò)30m/d，其濾率的確定與進(jìn)水BOD5有關(guān)，如下表所示。濾池個(gè)數(shù)和濾床尺寸的確定（2）濾床高度的確定

進(jìn)水BOD5/（mg·L-1）120150200濾率/(m3·

m-2·d-1)252015第45頁(yè)/共55頁(yè)

已知某城鎮(zhèn)人口80000人，排水量定額為100L/（人·d），BOD5為20g/（人·d）。設(shè)有一座工廠，污水量為2000m3/d，其BOD5為2200mg/L。擬混合采用回流式生物濾池進(jìn)行處理，處理后出水的BOD5要求達(dá)到30mg/L。⑴基本設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)量（設(shè)在此不考慮初次沉淀池的計(jì)算）生活污水和工業(yè)廢水總水量：生活污水和工業(yè)廢水混合后的BOD5濃度：由于生活污水和工業(yè)廢水混合后BOD5濃度較高，應(yīng)考慮回流，設(shè)回流稀釋后濾池進(jìn)水BOD5為300mg/L,回流比為：例:解:第46頁(yè)/共55頁(yè)⑵生物濾池的個(gè)數(shù)和濾床尺寸計(jì)算設(shè)生物濾池的有機(jī)負(fù)荷率采用1.2kgBOD5/（m3·d），于是生物濾池總體積為：設(shè)池深為2.5m,則濾池總面積為：若采用6個(gè)濾池，每個(gè)濾池面積：濾池直徑為：⑶校核經(jīng)過(guò)計(jì)算，采用6個(gè)直徑21m、高2.5m的高負(fù)荷生物濾池。第47頁(yè)/共55頁(yè)B、動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟第一步是選定濾料和進(jìn)水方式，然后進(jìn)行試驗(yàn)，求得K‘、m和n等常數(shù)值第二步確定是否回流，若需要回流，則要確定回流比最后計(jì)算濾池的尺寸第48頁(yè)/共55頁(yè)回轉(zhuǎn)式布水器的計(jì)算計(jì)算的主要內(nèi)容確定布水橫管根數(shù)（一般是2根和4根）和直徑布水管上的孔口數(shù)和在布水橫管上的位置布水器的轉(zhuǎn)速第49頁(yè)/共55頁(yè)第50頁(yè)/共55頁(yè)1.布水橫管根數(shù)與直徑

布水橫管根數(shù)

布水橫管的根數(shù)決定于