南開大學的排水工程課件-污水的生物處理-生物膜法

污水的生物處理---生物膜法歡迎來到南開大學排水工程課程的生物膜法講座。本課程將深入探討這種先進的污水處理技術，揭示其工作原理、優(yōu)勢及應用。生物膜法概述定義生物膜法是利用微生物群落形成的生物膜進行污水處理的技術。原理微生物附著在載體表面，形成生物膜，降解污水中的有機物。應用廣泛應用于市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水處理領域。生物膜法的定義科學定義生物膜法是一種利用固定化微生物群落進行污水處理的生物技術。微生物以生物膜形式附著在固體載體表面。工程應用在實際應用中，生物膜法通過設計特定反應器，提供適宜環(huán)境，促進生物膜形成和污染物降解。生物膜法的特點高效降解生物膜具有較高的微生物密度，能夠高效降解有機污染物?？箾_擊能力強生物膜對水質和水量變化的適應性強，具有良好的抗沖擊能力。能耗低與傳統(tǒng)活性污泥法相比，生物膜法能耗更低，運行成本更低。生物膜法的優(yōu)勢1高效處理處理效率高，出水水質好2占地面積小設備緊湊，適合空間有限場所3運行穩(wěn)定抗沖擊負荷能力強，運行更穩(wěn)定4節(jié)能環(huán)保能耗低，污泥產(chǎn)量少生物膜法的主要形式生物濾池利用石塊或塑料填料作為載體，污水自上而下流過，微生物在填料表面形成生物膜。旋轉生物接觸器圓盤狀載體部分浸沒在污水中旋轉，微生物在圓盤表面形成生物膜。生物流化床利用懸浮載體，通過氣液混合使載體流化，微生物在載體表面形成生物膜?；钚晕勰喾?進水污水進入曝氣池，與活性污泥混合。2曝氣提供氧氣，促進微生物生長和有機物降解。3沉淀污泥與處理后的水分離。4回流部分污泥回流至曝氣池，維持微生物濃度。生物膜反應器進水污水進入反應器，與生物膜接觸。生物降解生物膜上的微生物降解污染物。氣液接觸提供氧氣，促進生物膜生長和污染物降解。出水處理后的水從反應器流出。生物膜反應器的構造反應器主體提供微生物生長和反應的空間。載體為微生物提供附著表面，形成生物膜。曝氣系統(tǒng)提供氧氣和攪拌作用。進出水系統(tǒng)控制污水的進出。生物膜反應器的工作過程1生物膜形成微生物在載體表面附著，形成生物膜。2污染物吸附污水中的污染物被生物膜吸附。3生物降解生物膜中的微生物降解吸附的污染物。4新陳代謝生物膜不斷更新，脫落的部分形成污泥。生物膜反應器的特點高效性生物膜具有高密度微生物群落，處理效率高。穩(wěn)定性生物膜對環(huán)境變化的適應能力強，運行穩(wěn)定。低能耗與傳統(tǒng)活性污泥法相比，能耗更低。低污泥產(chǎn)量生物膜法產(chǎn)生的剩余污泥量較少。生物膜反應器的優(yōu)勢處理效率高生物膜中微生物密度高，單位體積處理能力強?？箾_擊能力強生物膜對水質水量變化的適應性好，運行更穩(wěn)定。占地面積小設備緊湊，適合場地受限的情況。生物膜反應器的應用領域市政污水處理用于城市生活污水的處理，特別適合小型社區(qū)。工業(yè)廢水處理適用于食品、造紙、制藥等行業(yè)的高濃度有機廢水處理。農(nóng)業(yè)廢水處理處理養(yǎng)殖場、農(nóng)產(chǎn)品加工等產(chǎn)生的廢水。生物膜的形成機理1初始吸附微生物細胞初步附著在載體表面。2不可逆吸附微生物分泌胞外聚合物，牢固附著。3微菌落形成微生物繁殖，形成小型菌落。4生物膜成熟菌落擴大，形成成熟的生物膜結構。生物膜的結構特征1表層新鮮活性微生物層，代謝活躍2中層成熟微生物層，穩(wěn)定降解污染物3底層衰老微生物層，代謝活性較低4基底載體表面，提供附著基礎生物膜的物質傳遞外部傳質污染物從液相傳遞到生物膜表面。內部擴散污染物在生物膜內部擴散。生物降解微生物將污染物轉化為簡單物質。產(chǎn)物擴散代謝產(chǎn)物從生物膜內部向外擴散。生物膜的菌種組成細菌主要負責有機物降解，包括好氧細菌、厭氧細菌和兼性厭氧細菌。真菌參與難降解有機物的分解，增強生物膜的穩(wěn)定性。原生動物捕食細菌，調節(jié)微生物群落平衡，提高出水水質。藻類在生物膜表層進行光合作用，提供氧氣。生物膜的培養(yǎng)條件溫度一般保持在20-35℃，適合微生物生長。pH值通?？刂圃?.5-8.5之間，保持微生物活性。溶解氧保持2-4mg/L，滿足好氧微生物需求。營養(yǎng)物質提供碳、氮、磷等必要元素，促進微生物生長。生物膜的控制與管理1負荷控制調節(jié)進水量和污染物濃度，避免生物膜過載。2溶解氧調節(jié)控制曝氣量，維持適宜的溶解氧水平。3pH值調節(jié)添加酸堿調節(jié)劑，保持pH在適宜范圍。4生物膜更新定期沖洗或更換載體，防止生物膜老化。生物膜反應器的設計反應器類型選擇根據(jù)處理目標和場地條件，選擇適合的反應器類型。載體選擇考慮比表面積、強度和成本，選擇合適的生物膜載體。水力負荷計算根據(jù)進水量和反應器體積，計算合適的水力停留時間。生物膜反應器的工藝流程1預處理去除大顆粒物質和懸浮物。2生物處理污水在生物膜反應器中進行生物降解。3沉淀分離分離處理后的水和脫落的生物膜。4消毒殺滅病原微生物，確保出水安全。生物膜反應器的運行管理日常監(jiān)測定期檢測水質指標，如COD、氨氮、總磷等。參數(shù)調整根據(jù)監(jiān)測結果，調整運行參數(shù)，如曝氣量、回流比等。設備維護定期清洗設備，更換損壞部件，確保系統(tǒng)正常運行。生物膜反應器的故障分析生物膜脫落可能原因：水力沖刷過大、毒性物質沖擊。解決方法：調整水力條件，排查毒性物質來源。出水水質下降可能原因：負荷過高、溶解氧不足。解決方法：降低進水負荷，增加曝氣量。堵塞可能原因：生物膜過度生長、雜質累積。解決方法：增加反沖洗頻率，清理過濾裝置。生物膜反應器的維護與保養(yǎng)1定期清洗清除反應器內壁和管道中的沉積物。2設備檢查檢查泵、閥門、曝氣裝置等關鍵設備的運行狀態(tài)。3生物膜觀察定期觀察生物膜生長狀況，及時調整運行參數(shù)。4水質監(jiān)測定期進行進出水水質分析，評估處理效果。生物膜反應器的經(jīng)濟性分析初始投資包括設備購置、安裝和調試費用。相比傳統(tǒng)活性污泥法，初始投資較高。運行成本能耗低，污泥產(chǎn)量少，運行維護成本較低。長期來看更具經(jīng)濟性。處理效果出水水質好，可以達到更高的排放標準，減少環(huán)境污染費用。生物膜法在南開大學的應用科研應用用于開展生物膜處理技術的基礎研究和應用研究。教學應用作為實驗教學平臺，培養(yǎng)學生實踐能力。校園污水處理應用于校園生活污水處理，實現(xiàn)污水資源化利用。南開大學生物膜法項目介紹項目目標開發(fā)高效、低耗的新型生物膜反應器。研究內容包括新型載體材料、微生物群落優(yōu)化和過程控制等。應用方向針對難降解有機物處理和氮磷去除等領域。合作單位與多家水處理企業(yè)和環(huán)保部門合作，推動技術轉化。南開大學生物膜法項目的創(chuàng)新點新型載體開發(fā)了具有特殊表面結構的納米材料載體，提高生物膜附著效率。復合微生物群落構建了高效復合微生物群落，提高污染物降解能力。智能控制系統(tǒng)開發(fā)了基于人工智能的過程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)運行參數(shù)的自動優(yōu)化。南開大學生物膜法項目的實踐成果99%污染物去除率新型生物膜反應器對COD和氨氮的去除率達到99%以上。50%能耗降低與傳統(tǒng)活性污泥法相比，能耗降低50%。10+專利授權項目已獲得10項以上國家發(fā)明專利授權。南開大學生物膜法項目的推廣前景1技術成熟生物膜技術已經(jīng)在實驗室和小規(guī)模應用中證明可行。2市場需求環(huán)保要求日益嚴格，高效低耗的污水處理技術需求旺盛。3政策支持國家鼓勵發(fā)展環(huán)保技術，為推廣提供有利環(huán)境。4產(chǎn)業(yè)化前景預