生物膜法基本原理

（一）概述1、生物膜法的凈化機(jī)理（1）生物膜的形成：污水與掛膜介質(zhì)流動接觸，微生物在介質(zhì)表面生長，經(jīng)過一段時間后，介質(zhì)表面將覆蓋一層膜狀污泥，即生物膜。（2）凈化機(jī)理：當(dāng)生物膜增厚到一定程度后，在氧不能透入的里層為厭氧狀態(tài)，這樣生物膜由好氧層和厭氧層組成，好氧層一般為2cm左右。（3）膜脫落：在膜生長過程中，由于水力沖刷、重量下沉、氣體外逸、后生動物活動等左右，使生物膜不斷的脫落、更新，生物膜的更新脫落是完全必要的。第一頁第二頁，共31頁。（一）概述2、生物膜的主要特點(diǎn)（1）適應(yīng)沖擊負(fù)荷變化的能力強(qiáng)；（2）反應(yīng)器內(nèi)微生物的濃度高；（3）無污泥回流系統(tǒng)，剩余污泥產(chǎn)量低；（4）同時存在硝化和反硝化，氨氮去除效率高；（5）操作管理簡單，運(yùn)行費(fèi)用低；第二頁第三頁，共31頁。（一）概述3、生物膜法的影響因素（1）溫度：10~35℃。（2）pH：6.5~8.5，避免pH值的突然變化。（3）水力負(fù)荷：水力負(fù)荷愈小，污水與生物膜接觸時間愈長，處理效果愈好。（4）溶解氧：一般應(yīng)維持在4mg/L左右。（5）填料類型：影響填料載膜性質(zhì)的因素有表面及大小、表面親水性、表面電荷、表面粗糙度、載體的密度、孔隙率、強(qiáng)度等等。第三頁第四頁，共31頁。（一）概述3、生物膜法的影響因素（6）生物膜量及活性：（7）有毒物質(zhì)：重金屬離子、酚、氰等。（8）營養(yǎng)物質(zhì)：BOD5:N:P=100:5:1;微量元素。第四頁第五頁，共31頁。（二）生物膜法的類型1、生物膜法的分類生物膜法的工藝類型很多，根據(jù)生物膜法的反應(yīng)器附著狀態(tài)，生物膜反應(yīng)器可以劃分為固定床和流動床兩大類。常見的生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化等。第五頁第六頁，共31頁。（二）生物膜法的類型2、生物濾池（1）普通生物濾池（2）高負(fù)荷生物濾池（3）塔式生物濾池（4）曝氣生物濾池第六頁第七頁，共31頁。（二）生物膜法的類型（1）普通生物濾池（滴濾池）A.池體平面上呈現(xiàn)方形或矩形，池壁用磚石筑造，一般高出填料表面0.5~0.9m。B.填料多采用空心的拳狀填料，如碎石、卵石、爐渣、焦炭等，一般分工作層和承托層兩層填充，總厚度約為1.5~2.0m。工作層厚1.3~1.8m，粒徑介于25~40mm，承托層厚0.2m，填料介于70~100mm。C.布水采用固定噴嘴布水系統(tǒng)，由投配池，布水管道和噴嘴等幾部分組成。運(yùn)行方便，但水頭較大，噴水周期短5~8min。第七頁第八頁，共31頁。（二）生物膜法的類型（1）普通生物濾池（滴濾池）D.排水排除處理后的污水，保證濾池良好的通風(fēng)。排水系統(tǒng)包括滲水裝置、匯水溝和總排水溝，底部空間的高度不應(yīng)小于0.6m。E.優(yōu)點(diǎn)處理效果好，BOD的去處效率可達(dá)95%；運(yùn)行穩(wěn)定、易于管理、節(jié)省能源。F.缺點(diǎn)填料易堵塞；占地面積大，不適合處理量大的污水；產(chǎn)生濾池蠅，噴嘴產(chǎn)生臭味等，惡化環(huán)境。第八頁第九頁，共31頁。硬性填料軟性填料第九頁第十頁，共31頁。半軟性填料球狀懸浮型填料第十頁第十一頁，共31頁。（二）生物膜法的類型（2）高負(fù)荷生物濾池與普通生物濾池相比，高負(fù)荷生物濾池大幅度的提高了濾池的負(fù)荷，其BOD容積負(fù)荷高于普通生物濾池6~8倍，水力負(fù)荷則高達(dá)10倍。優(yōu)點(diǎn)：均化與穩(wěn)定進(jìn)水水質(zhì)；加速生物膜的再生，抑制濾池蠅的滋生，減輕散發(fā)的臭味。第十一頁第十二頁，共31頁。高負(fù)荷生物濾池第十二頁第十三頁，共31頁。濾料布水器承托層排水系統(tǒng)進(jìn)水出水●基本原理：廢水從上向下從濾料空隙間流過，與生物膜充分接觸，其中的有機(jī)污染物被微生物吸附并降解。第十三頁第十四頁，共31頁。（二）生物膜法的類型（3）塔式生物濾池A.塔式生物膜的組成：塔式生物濾池一般高達(dá)8~24m，直徑1~3.5m，徑高比介于1:6~1:8左右，呈塔狀，由塔身、填料、布水系統(tǒng)、通風(fēng)和排水系統(tǒng)組成。塔身：分層建筑，在分層處設(shè)置格柵，每層高度不超過2.5m，每層都應(yīng)設(shè)檢修口以便更換填料，并設(shè)置測量口和觀察孔。填料：塔式生物濾池宜于采用輕質(zhì)填料，在我國使用比較多的是環(huán)氧樹脂固化的玻璃布蜂窩填料。這種填料比表面積大，結(jié)構(gòu)均勻，有利于空氣流通和污水的均勻分布，不易堵塞。布水和通風(fēng)：大中型濾塔多采用電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)布水器，也可以用水流的反作用驅(qū)動，小型的多采用固定噴嘴布水系統(tǒng)，也可采用多孔管和濺水篩板布水；塔底有高度為0.4～0.6m的空間進(jìn)行通風(fēng)。第十四頁第十五頁，共31頁。（二）生物膜法的類型（3）塔式生物濾池B.塔式生物膜的特點(diǎn)：高負(fù)荷率：塔式生物濾池水力負(fù)荷可達(dá)80～200m3/(m2·d)，，為一般高負(fù)荷生物濾池的2~10倍，生物膜生長速度快，活性較高。微生物分層現(xiàn)象：在各層生長著種屬各異、但適應(yīng)該層特征的污水，有助于微生物的生長和污染物質(zhì)的去除。耐沖擊能力強(qiáng)，因此常用于高濃度工業(yè)廢水二級生物處理的第一級處理。塔式生物濾池適宜于小規(guī)模污水處理，一般不超過10000m3/d。第十五頁第十六頁，共31頁。（二）生物膜法的類型（3）塔式生物濾池B.塔式生物膜的特點(diǎn)：高負(fù)荷率：塔式生物濾池水力負(fù)荷可達(dá)80～200m3/(m2·d)，，為一般高負(fù)荷生物濾池的2~10倍，生物膜生長速度快，活性較高。微生物分層現(xiàn)象：在各層生長著種屬各異、但適應(yīng)該層特征的污水，有助于微生物的生長和污染物質(zhì)的去除。耐沖擊能力強(qiáng)，因此常用于高濃度工業(yè)廢水二級生物處理的第一級處理。塔式生物濾池適宜于小規(guī)模污水處理，一般不超過10000m3/d。第十六頁第十七頁，共31頁。（二）生物膜法的類型（4）曝氣生物濾池A.結(jié)構(gòu)與處理過程：底部設(shè)置承托層，上部為填料，在承托層設(shè)置曝氣用的空氣管及空氣擴(kuò)散裝置，處理水集水管間作反沖洗水管設(shè)置在承托層內(nèi)。B.主要特征：無需沉淀池，占地面積??；以3~5mm的小顆粒作為填料，比表面積大，微生物附著力強(qiáng)；無需污泥回流，無污泥膨脹，反沖洗自動化，維護(hù)管理方便。第十七頁第十八頁，共31頁。（二）生物膜法的類型（4）曝氣生物濾池C.曝氣生物濾池的設(shè)計參數(shù)生物濾池的特征參數(shù)濾料直徑/mm生物濾床高度/m生物濾床單位面積/m23~82~4100運(yùn)行參數(shù)過濾濾速/[m3/(m2·h)]曝氣強(qiáng)度/[m3/(m2·h)]BOD5負(fù)荷/[kg/(m3·h)]2~84~154~7生物濾池的沖洗水沖洗強(qiáng)度/[m3/(m2·h)]氣沖洗強(qiáng)度/[m3/(m2·h)]沖洗周期沖洗時間/min20~8020~8012h，3d30~40第十八頁第十九頁，共31頁。（二）生物膜法的類型3、生物轉(zhuǎn)盤（1）組成和構(gòu)造生物轉(zhuǎn)盤有盤片、轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動裝置以及接觸反應(yīng)槽三部分組成。盤片：具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、耐老化、易于掛膜、不變形，比表面及大等性質(zhì)，盤片為圓型、正多角型。直徑為2.0~3.6m之間，盤片間距30mm。35%侵沒于水中。驅(qū)動裝置：動力設(shè)備，減速設(shè)備以及傳動鏈條等，電力機(jī)械傳動、空氣機(jī)械傳動和水力機(jī)械傳動，轉(zhuǎn)速0.8~3.0r/min，外緣線速度以15~18m/min為宜。厭氧膜好氧膜轉(zhuǎn)盤載體液膜第十九頁第二十頁，共31頁。（二）生物膜法的類型3、生物轉(zhuǎn)盤（2）生物轉(zhuǎn)盤的特征微生物濃度高，F(xiàn)/M比為0.05~0.1；污泥齡長，硝化細(xì)菌生長，能夠?qū)崿F(xiàn)硝化反硝化脫氮；處理廢水的范圍廣，耐沖擊能力強(qiáng)；污泥量少，約為活性污泥系統(tǒng)的1/2左右；動力消耗低，每去除1kgBOD的耗電量約為0.7kwh；第二十頁第二十一頁，共31頁。（二）生物膜法的類型3、生物轉(zhuǎn)盤（3）生物轉(zhuǎn)盤的工藝流程第二十一頁第二十二頁，共31頁。（二）生物膜法的類型4、接觸氧化（1）生物接觸氧化的特征較強(qiáng)額耐沖擊負(fù)荷能力，間歇運(yùn)行的條件下，能夠保證良好的運(yùn)行效果，對排水不均勻的企業(yè)更具有實(shí)際意義。操作簡單、運(yùn)行方便，易于管理，無需污泥回流，無污泥膨脹；污泥少，顆粒大，易沉降。具有多種凈化功能，能夠脫氮，可作為深度處理技術(shù)；第二十二頁第二十三頁，共31頁。進(jìn)水初沉池生物接觸氧化池空氣剩余污泥二沉池出水回流污泥？生物接觸氧化工藝流程第二十三頁第二十四頁，共31頁。（二）生物膜法的類型4、接觸氧化（2）生物接觸氧化的流程（2）生物接觸氧化的流程A.一級處理流程B.二級處理流程C.三級處理流程第二十四頁第二十五頁，共31頁。（二）生物膜法的類型4、接觸氧化（2）生物接觸氧化的流程（3）生物接觸氧化的構(gòu)造接觸氧化池是由池體、填料、支架及曝氣裝置、進(jìn)出水裝置以及排泥管道等部件組成。第二十五頁第二十六頁，共31頁。（二）生物膜法的類型4、接觸氧化（2）生物接觸氧化的流程（4）生物接觸氧化的設(shè)計計算按平均日處理量進(jìn)行計算；池座數(shù)一般不應(yīng)小于兩座，并按同時工作考慮；填料層總高度一般取3m，當(dāng)采用蜂窩填料時，應(yīng)分層裝填，每層高1m，蜂窩內(nèi)切孔徑不宜小于25mm；池中的溶解氧一般維持在2.5～3.5mg/L之間，氣水比為15～20:1;污水在池內(nèi)有效接觸時間不應(yīng)少于2h;生物接觸氧化池的填料體積可按BOD－溶積負(fù)荷計算，亦可以按接觸時間計算。第二十六頁第二十七頁，共31頁。（三）生物膜的培養(yǎng)馴化1、掛膜的方法（2）生物接觸氧化的流程（1）直接掛膜法——生物接觸氧化池、塔式生物濾池該方法是在合適的水溫，溶解氧等環(huán)境條件及合適的pH、BOD、C/N等水質(zhì)條件下，讓處理系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)水正常運(yùn)行。對于生活無數(shù)、城市無數(shù)或混有較大比例的生活污水的工業(yè)廢水可以采用直接掛膜法，一般經(jīng)過7～10d就可以完成掛膜過程。第二十七頁第二十八頁，共31頁。（三）生物膜的培養(yǎng)馴化1、掛膜的方法（2）生物接觸氧化的流程（2）間接掛膜法——普通生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤先將生活污水或工業(yè)廢水的混合污水培養(yǎng)出活性污泥，然后將該污泥或其他類似污水處理廠的污泥與工業(yè)廢水一起放入循環(huán)池，再用泵投入生物膜法處理設(shè)施中，出水和沉淀池污泥回流到循環(huán)池，循環(huán)形成生物膜后通水運(yùn)行，并加入要處理的工業(yè)廢水，可先投入20％的工業(yè)廢水，逐步加大工業(yè)廢水的比例，直到全部都是工業(yè)廢水。第二十八頁第二十九頁，共31頁。（三）生物膜的培養(yǎng)馴化2、培養(yǎng)生物膜過程中的注意事項（2）生物接觸氧化的