第二十二講生物膜法

第二十二講生物膜法什么就是“生物膜”？就是附著生長(zhǎng)在固體狀材料表面得由多種微生物形成得膜狀生物聚集體;固體狀材料:濾料——生物濾池;填料——生物接觸氧化工藝;轉(zhuǎn)盤——生物轉(zhuǎn)盤;載體——生物流化床1、生物膜得形成前提條件:載體——填料或稱濾料;營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)——有機(jī)物、N、P及其它,由污水提供;接種微生物——由污水自行提供,或接種;形成過(guò)程:含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與接種微生物得污水在填料表面流動(dòng),經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后,污水中得微生物會(huì)在填料表面附著增殖與生長(zhǎng),形成一層薄得生物膜。生物膜得成熟:在生物膜上由細(xì)菌及其它各種微生物組成得生態(tài)系統(tǒng)以及生物膜對(duì)有機(jī)物得降解功能都達(dá)到了平衡與穩(wěn)定。成熟所需時(shí)間:在20

C下處理城市污水時(shí),生物膜從開(kāi)始形成到成熟,一般需要30天左右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生物膜得性質(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)物得食物鏈。厭氧膜得出現(xiàn):①生物膜厚度不斷增加,氧氣不能透入得內(nèi)部深處將轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài);②成熟得生物膜由厭氧膜與好氧膜組成;③好氧膜就是有機(jī)物降解得主要場(chǎng)所,一般厚度為2mm。3、生物膜得更新與脫落厭氧膜得加厚:

①生物膜處于老化狀態(tài),凈化功能變?nèi)?易于脫落。②厭氧代謝產(chǎn)物增多,減弱生物膜得附著能力;③破壞厭氧膜與好氧膜之間得平衡;生物膜得更新:

①老化膜脫落,新生膜會(huì)重新生長(zhǎng);②新生膜具有更強(qiáng)得凈化功能。什么就是“生物膜法”？定義:以生物膜作為去除廢水中得污染物主體得工藝,通稱為生物膜法工藝;又稱固定膜法,就是與活性污泥法并列得一類廢水好氧生物處理技術(shù);起源:土壤自凈過(guò)程得人工化與強(qiáng)化;處理對(duì)象:廢水中溶解性與膠體狀得有機(jī)物及氮素污染物;生活污水或城市廢水;以及個(gè)別工業(yè)廢水;分類:生物濾池;生物轉(zhuǎn)盤;生物接觸氧化工藝;生物流化床;等1、生物膜法得運(yùn)行原則:減緩生物膜得老化進(jìn)程;控制厭氧膜得厚度;加快好氧膜得更新;控制使生物膜不集中脫落。2、生物膜法得主要特點(diǎn)(1)微生物方面得特征

1)、微生物種類多樣化;

2)、生物膜上微生物得食物鏈較長(zhǎng);

3)、能夠存活世代時(shí)間較長(zhǎng)得微生物微生物種類多樣化生物膜與活性污泥中微生物種類與數(shù)量得比較

微生物活性污泥法生物膜法微生物活性污泥法生物膜法細(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++++++++

①微生物種屬繁多、類型廣泛;②不用擔(dān)心污泥膨脹,絲狀菌可大量生長(zhǎng),且其對(duì)低濃度污水具有較強(qiáng)得處理能力;③線蟲、輪蟲等微型動(dòng)物較常見(jiàn),甚至藻類與昆蟲也可出現(xiàn);(2)工藝運(yùn)行特征1)、適應(yīng)性強(qiáng)(對(duì)水質(zhì)、水量等得變化);

2)、剩余污泥得沉降性能良好,易于分離;

3)、能夠處理低濃度污水——原因？;

4)、易于維護(hù)運(yùn)行,運(yùn)行費(fèi)用少。第二節(jié)生物濾池工藝一、基本概念就是在污水灌溉得實(shí)踐基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)得人工生物處理法;1893年,英國(guó),1900年開(kāi)始應(yīng)用;普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池、曝氣生物濾池等。大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)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:廢水從上向下從濾料空隙間流過(guò),與生物膜充分接觸,其中得有機(jī)污染物被微生物吸附并降解。2、工藝流程初沉池生物濾池

二沉池出水回流

出水

進(jìn)水剩余污泥二、生物濾池得構(gòu)造濾床:池體濾料布水裝置排水系統(tǒng)二、生物濾池得構(gòu)造1、池體池體形式:方形或矩形——上世紀(jì)30、40年代以前多就是;多邊形或圓形——旋轉(zhuǎn)布水器得出現(xiàn);池壁形式:帶有孔洞或不帶孔洞

超高要求:池壁高于濾料0、5m。其它考慮:防凍、采暖、防蠅等二、生物濾池得構(gòu)造2、濾料

濾料就是生物膜賴以生長(zhǎng)得基礎(chǔ),其特點(diǎn)有:

比表面積大,有利于微生物得附著;

能使廢水以液膜狀均勻分布于其表面;

孔隙率大,使脫落得生物膜能隨水流到池底,同時(shí)保證通風(fēng)良好;

適于生物膜形成與粘附,且應(yīng)該既不被微生物分解,又不抑制微生物得生長(zhǎng);

有較好得機(jī)械強(qiáng)度,不易變形與破碎。普通生物濾池得濾料:

實(shí)心拳狀濾料,如碎石、卵石、爐渣等;

工作層:濾料粒徑為25

40mm,承托層:濾料粒徑為70

100mm;

同層濾料盡量均勻,以保證孔隙率;

濾料粒徑越小,比表面積越大,處理能力可以提高;但濾料粒徑過(guò)小,孔隙率降低,易堵塞;

一般,濾料孔隙率為45%左右時(shí),其比表面積約為65

100m2/m3。高負(fù)荷生物濾池得濾料:

濾料粒徑較大,一般為40

100mm,工作層:40

70mm,承托層:70

100mm,孔隙率較高,可防堵塞與提高通風(fēng)能力;

卵石、石英砂、花崗巖等;

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、斜管式與蜂窩式等。

特點(diǎn):質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、比表面積與孔隙率都較大。缺點(diǎn):造價(jià)較高,初期投資較大。高負(fù)荷生物濾池得濾料:型式孔徑(mm)比表面積(m2/m3)孔隙率(%)重量(kg/m3)

立體波紋板30

65198

907040

85150

936050

100113

9650

蜂窩狀19201

9836~3825153

9926~2832122

9921~233698

9920~22塔式生物濾池得濾料:

多采用質(zhì)輕、比表面積大與孔隙率高得人工合成濾料;

比表面積為100

220m2/m3,孔隙率一般大于94%。3、布水裝置作用就是將廢水均勻地布灑在濾料上;主要有兩種:

固定式布水裝置、

旋轉(zhuǎn)式布水裝置;普通生物濾池多采用固定式布水裝置:固定式布水裝置旋轉(zhuǎn)式布水裝置4、排水系統(tǒng)處于濾床得底部,作用:收集與排出出水,并保證良好得通風(fēng);由滲水頂板、集水溝與排水渠組成;滲水頂板用于支撐濾料,其排水孔得總面積應(yīng)不小于濾池表面積得20%;滲水頂板下底與池底之間得凈空高度一般應(yīng)在0、6m以上,以利通風(fēng),一般在出水區(qū)得四周池壁均勻布置進(jìn)風(fēng)孔。三、影響生物濾池功能得主要因素1、濾床得比表面積與孔隙率2、濾床得高度

3、有機(jī)負(fù)荷與水力負(fù)荷

4、回流比5、供氧1、濾床得比表面積與孔隙率濾料表面積愈大,生物膜得表面積也愈大,生物膜得量就愈多,凈化功能就愈強(qiáng);孔隙率大,則濾床不易堵塞,通風(fēng)效果好,可為生物膜得好氧代謝提供足夠得氧;濾床得比表面積與孔隙率愈大,擴(kuò)大了傳質(zhì)得界面,促進(jìn)了水流得紊動(dòng),有利于提高凈化功能。2、濾床得高度濾床得不同高度,生物膜量、微生物種類、去除有機(jī)物得速度等方面都就是不同得;濾床上層,廢水中得有機(jī)物濃度高,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富,微生物繁殖速度快,生物膜量多且主要以細(xì)菌為主,有機(jī)污染物得去除速度高;隨著濾床深度得增加,廢水中得有機(jī)物量減少,生物膜量也減少,微生物從低級(jí)趨向高級(jí),有機(jī)物去除速度降低;有機(jī)物得去除效果隨濾床深度得增加而提高,但去除速率卻隨深度得增加而降低。濾床高度與處理效率之間得關(guān)系離濾床表面的深度(m)污染物的去除率（%）生物膜量(kg/m3)丙烯晴異丙醇SCN

COD(156mg/l)(35.4mg/l)(18.0mg/l)(955mg/l)282.6316603.0599.26010661.18.599.37024730.81299.49146790.73、有機(jī)負(fù)荷與水力負(fù)荷有機(jī)負(fù)荷——kgBOD5/m3、d;水力負(fù)荷:

1)水力表面負(fù)荷——m3/m2、d,或m/d;——濾速;

2)水力容積負(fù)荷——m3/m3、d有機(jī)負(fù)荷高,生物膜增長(zhǎng)快,需要較高得水力負(fù)荷,一般就是通過(guò)出水回流來(lái)解決。4、出水回流對(duì)于高負(fù)荷生物濾池與塔式生物濾池,常采用出水回流。出水回流得優(yōu)點(diǎn):濾池可得到連續(xù)投配得廢水,運(yùn)行穩(wěn)定;可沖刷去除老化生物膜,降低膜厚,并抑制濾池蠅孳生;均衡濾池負(fù)荷,提高濾池得效率;可稀釋與降低有毒有害物質(zhì)得濃度與進(jìn)水有機(jī)物濃度。5、供氧一般就是自然通風(fēng);影響濾池自然通風(fēng)得主要因素:

①池內(nèi)溫度與氣溫之差;②濾池高度;③濾料孔隙率及風(fēng)力等;④濾池堵塞也會(huì)影響通風(fēng)。四、工藝類型普通生物濾池高負(fù)荷生物濾池塔式生物濾池1、高負(fù)荷生物濾池1、高負(fù)荷生物濾池(1)基本概念:

①以碎石為濾料時(shí),濾層高度為2m;以塑料為濾料時(shí),濾床高度可達(dá)4m;②正常氣溫下,處理城市廢水時(shí),表面水力負(fù)荷為10

30m3/m2、d,

BOD5容積負(fù)荷不大于1、2kgBOD5/m3、d,單級(jí)濾池得BOD5得去除率一般為75

85%;兩級(jí)串聯(lián)時(shí),BOD5得去除率一般為90

95%;③進(jìn)水BOD5大于200mg/l時(shí),應(yīng)采取出水回流措施;④池壁四周通風(fēng)口得面積不應(yīng)小于濾池表面積得2%;1、高負(fù)荷生物濾池(2)工藝流程——單級(jí)高負(fù)荷生物濾池初沉池生物濾池

二沉池出水回流

出水進(jìn)水剩余污泥A、初沉池生物濾池

二沉池出水回流

出水進(jìn)水剩余污泥B、1、高負(fù)荷生物濾池(2)工藝流程——單級(jí)高負(fù)荷生物濾池沉淀池生物濾池

出水回流

出水進(jìn)水剩余污泥C、1、高負(fù)荷生物濾池(2)工藝流程——兩級(jí)串聯(lián)得高負(fù)荷生物濾池1、高負(fù)荷生物濾池(2)工藝流程——交替運(yùn)行得高負(fù)荷生物濾池1、高負(fù)荷生物濾池(3)出水水質(zhì)與濾池高度與水力負(fù)荷得關(guān)系式中:Ce——出水BOD5濃度,mg/l;

Ci——進(jìn)水濃度,mg/l;

H——濾池高度,m;

q——水力負(fù)荷,m3/m2、d;

K——常數(shù),min

1;

n——常數(shù)。2、塔式生物濾池2、塔式生物濾池(1)基本參數(shù):①常用塑料濾料,濾池總高度為8

12m,甚至更高;每層濾料得厚度不應(yīng)大于2、5m,徑高比為1:6

8;②容積負(fù)荷為1、0

3、0kgBOD5/m3、d,表面水力負(fù)荷為80

200m3/m2、d,

BOD5得去除率一般為65

85%;③通風(fēng)形式:自然通風(fēng)時(shí),塔濾通風(fēng)口得面積不應(yīng)小于橫截面得7、5

10%;機(jī)械通風(fēng)時(shí),風(fēng)機(jī)容量一般按氣水比為100

150:1來(lái)設(shè)計(jì);3、三種生物濾池得比較

表面負(fù)荷(m3/m2、d)0、9

3、79

36(包括回流)16

97(不包括回流)BOD5負(fù)荷(kg/m3、d)0、11

0、370、37

1、0≥4、8高度(m)1.8

3.00.9

2.48

12或更高回流比無(wú)1

4很大濾料多用碎石等多用塑料濾料塑料濾料比表面積(m2/m3)43

6543

6582

115孔隙率(%)45

6045

6093

95灰蠅多很少很少生物膜脫落情況間歇連續(xù)連續(xù)運(yùn)行要求簡(jiǎn)單需要一定技術(shù)需要一定技術(shù)投配時(shí)間得間歇不超過(guò)5min一般連續(xù)投配連續(xù)投配剩余污泥黑色、高度氧化棕色、未充分氧化棕色、未充分氧化出水水質(zhì)高度硝化,BOD5≤20mg/l未充分硝化,BOD5≥30mg/l未充分硝化,BOD5≥30mg/l

普通生物濾池高負(fù)荷生物濾池塔式生物濾池BOD5去除率(%)85

9575

8565

85五、生物濾池得設(shè)計(jì)計(jì)算

濾床容積布水系統(tǒng)排水系統(tǒng)六、生物濾池得運(yùn)行與管理1、生物濾池得掛膜階段——培養(yǎng)與馴化2、生物濾池得日常運(yùn)行與管理①日常水質(zhì)檢測(cè);②能量消耗統(tǒng)計(jì);③機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)與維修六、生物濾池得運(yùn)行與管理3、常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策①濾池積水;②臭味;③灰蠅;④表面結(jié)冰;⑤蝸牛、苔蘚;⑥旋轉(zhuǎn)布水器;⑦生物膜異常脫落;等。七、生物濾池與活性污泥法得比較項(xiàng)目活性污泥法運(yùn)行費(fèi)較高技術(shù)控制要求較高出水水質(zhì)懸浮物較少,硝化程度不高生物膜法基建費(fèi)低較低低氣候的影響較大較小較易控制灰蠅和臭味蠅多、味大無(wú)負(fù)荷低時(shí),硝化程度較高,但懸浮物較高剩余污泥量少大泡沫問(wèn)題很少較多第三節(jié)生物轉(zhuǎn)盤工藝

生物膜法得一種在生物濾池得基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)得一、基本概念

厭氧膜好氧膜轉(zhuǎn)盤載體液膜廢水處于半靜止?fàn)顟B(tài),而微生物則在轉(zhuǎn)動(dòng)得盤面上;轉(zhuǎn)盤40%得面積浸沒(méi)在廢水中,盤面低速轉(zhuǎn)動(dòng);盤面上生物膜得厚度與廢水濃度、性質(zhì)及轉(zhuǎn)速有關(guān),一般0、1~0、5mm。生物轉(zhuǎn)盤得特征:運(yùn)行能耗較低;生物量多,凈化率高,適應(yīng)性強(qiáng),出水水質(zhì)較好;生物膜上生物得食物鏈長(zhǎng),污泥產(chǎn)量少,為活性污泥法得1/2左右;維護(hù)管理簡(jiǎn)單,功能穩(wěn)定可靠,無(wú)噪音,無(wú)灰蠅;受氣候影響較大,頂部需要覆蓋,有時(shí)需要保暖;占地面積較大,建設(shè)投資較高。二、生物轉(zhuǎn)盤得組成盤片接觸反應(yīng)槽轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)裝置等?！獭躺镛D(zhuǎn)盤得構(gòu)成與系統(tǒng)組成轉(zhuǎn)速一般為18m/min;有一軸一段、一軸多段、以及多軸多段等形式;廢水得流動(dòng)方式,有軸直角流與軸平行流。1、盤片:①盤片得形狀:

外形:圓形、多角形及圓筒形;盤面:平板、凹凸板、波形板、蜂窩板、網(wǎng)狀板等。②盤片得厚度與材質(zhì):

要求質(zhì)輕、薄、強(qiáng)度高,耐腐蝕等;一般厚度為0、5~1、0cm;常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及玻璃鋼等。③轉(zhuǎn)盤得直徑:2、0、2、5、3、0、3、5m。④盤片間距:一般為30mm,高密度型則為10~15mm。2、接觸反應(yīng)槽:①鋼板或鋼筋混凝土制成,橫斷面呈半圓形或梯形;②槽內(nèi)水位一般達(dá)到轉(zhuǎn)盤直徑得40%,超高為20~30cm;③轉(zhuǎn)盤外緣與槽壁之間得間距一般為20~40cm。三、生物轉(zhuǎn)盤得工藝流程與組合1、生物轉(zhuǎn)盤為主體得工藝流程①以去除BOD為主要目得得工藝流程沉砂池沉淀池生物轉(zhuǎn)盤二沉池出水廢水1、生物轉(zhuǎn)盤為主體得工藝流程

②以深度處理(去除BOD、硝化、除磷、脫氮)為目得初沉池生物轉(zhuǎn)盤(BOD去除)生物轉(zhuǎn)盤(硝化)二沉池生物轉(zhuǎn)盤(缺氧脫氮)生物轉(zhuǎn)盤(再曝氣)終沉池廢水出水絮凝劑(除磷)甲醇2、生物轉(zhuǎn)盤與其它工藝得組合流程生物轉(zhuǎn)盤初沉池出水(1)廢水(2)廢水初沉池生物轉(zhuǎn)盤曝氣池二沉池出水活性污泥回流(3)廢水初沉池生物轉(zhuǎn)盤二沉池出水活性污泥回流曝氣池(4)廢水初沉池生物轉(zhuǎn)盤二沉池出水活性污泥回流曝氣池3、其它形式得生物轉(zhuǎn)盤

(1)空氣驅(qū)動(dòng)得生物轉(zhuǎn)盤3、其它形式得生物轉(zhuǎn)盤

(2)與沉淀池合建得生物轉(zhuǎn)盤

3、其它形式得生物轉(zhuǎn)盤

(3)

與曝氣池合建得生物轉(zhuǎn)盤四、生物轉(zhuǎn)盤得運(yùn)行與維護(hù)管理1、試運(yùn)行2、維護(hù)管理第四節(jié)

生物接觸氧化工藝介于活性污泥法與生物濾池之間得生物膜法處理工藝;又稱為淹沒(méi)式生物濾池。一、基本原理與特點(diǎn)基本工藝流程

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？一、基本原理與特點(diǎn)l主要特點(diǎn):①污泥濃度(10~20g/l)高于活性污泥法與生物濾池,可在較高容積負(fù)荷(3、0~6、0kgBOD5/m3、d)下運(yùn)行;②無(wú)需污泥回流,無(wú)污泥膨脹問(wèn)題,運(yùn)行管理簡(jiǎn)單;③對(duì)水量水質(zhì)得波動(dòng)有較強(qiáng)得適應(yīng)能力;④污泥產(chǎn)量略低于活性污泥法。

二、生物接觸氧化工藝得組成與構(gòu)造由池體、填料、布水系統(tǒng)與曝氣系統(tǒng)等組成;填料高度一般為3、0m左右,填料層上部水層高約為0、5m,填料層下部布水區(qū)得高度一般為0、5~1、5m之間;根據(jù)曝氣裝置與填料得相對(duì)位置,可分:①曝氣裝置與填料分開(kāi)設(shè)置:②曝氣裝置直接安設(shè)在填料底部:二、生物接觸氧化工藝得組成與構(gòu)造①曝氣裝置與填料分設(shè)

填料區(qū)水流穩(wěn)定,有利于生物膜生長(zhǎng),但沖刷力不夠,生物膜不易脫落;可采用鼓風(fēng)曝氣或表面曝氣裝置;較適用于深度處理。二、生物接觸氧化工藝得組成與構(gòu)造②曝氣裝置直接安設(shè)在填料底部

曝氣裝置多為鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng);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;檢修較困難。三、生物接觸氧化工藝得填料填料就是微生物得載體,其特性對(duì)接觸氧化池中生物量、氧得利用率、水流條件與廢水與生物膜得接觸反應(yīng)情況等有較大影響;分為硬性填料、軟性填料、半軟性填料、及球狀懸浮型填料等:生物接觸氧化法中得各種填料硬性填料軟性填料生物接觸氧化法中得各種填料

半軟性填料球狀懸浮型填料四、生物接觸氧化工藝得設(shè)計(jì)與計(jì)算1、一般原則

l有機(jī)容積負(fù)荷法;

l有機(jī)負(fù)荷通過(guò)試驗(yàn)確定,處理城市廢水時(shí)可采用1、0~1、8kgBOD5/m3、d;

l廢水在池中得水力停留時(shí)間不應(yīng)小于1、0h(按填料體積計(jì)算);

l進(jìn)水BOD5濃度過(guò)高時(shí),應(yīng)考慮出水回流;

2、設(shè)計(jì)計(jì)算方法生物接觸氧化池得有效容積(即填料體積)V:

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;

LvBOD——有機(jī)容積負(fù)荷,kgBOD5/m3、d2、設(shè)計(jì)計(jì)算方法有效接觸時(shí)間(t)l

池深(H0)

H0=H+h1+h2+h3

式中:H——填料高度,m;

h1——超高,一般取0、5m;

h2——填料層上部水深,一般為0、4~0、5m;

h3——填料至池底得高度,在0、5~1、5m之間。

五、生物接觸氧化池得運(yùn)行與管理l啟動(dòng)調(diào)試:啟動(dòng)調(diào)試時(shí)須培養(yǎng)生物膜,其方法類似活性污泥得培養(yǎng),可間歇或連續(xù)進(jìn)水;注意營(yíng)養(yǎng)平衡(C、N、P)、pH值、抑制物濃度等;應(yīng)對(duì)生物膜得生長(zhǎng)情況經(jīng)常觀察,并及時(shí)調(diào)整運(yùn)行條件。

l日常運(yùn)行管理:一般應(yīng)控制溶解氧濃度為2、5~3、5mg/l;避免過(guò)大得沖擊負(fù)荷;防止填料堵塞:

1)加強(qiáng)前處理,降低進(jìn)水中得懸浮固體濃度;

2)增大