第04章生物膜法

第四章污水的生物处理——生物膜法4.1概述生物膜法与活性污泥法平行发展的一种污水处理技术方法实质：微生物附着在滤料或某些载体上，并在其上形成膜状生物污泥-----生物膜•生物滤池•生物转盘•生物接触氧化•生物流化床分类（（11）挂膜）挂膜————污水流经滤料，污水和细菌附着在有机物被污水流经滤料，污水和细菌附着在有机物被分解形成生物膜并逐渐成熟，这一起始阶段常称为：挂膜分解形成生物膜并逐渐成熟，这一起始阶段常称为：挂膜4.1.1生物膜的构造与净化机理1、构造（3）生物膜成熟标志——真正生态系组成及对有机物的降解功能都达到了平衡状态（4）生物膜生长阶段——潜伏期、生长期（5）形成的厌氧、耗氧层2、净化有机物机理（1）生物膜表面积大，能大量吸附水中有机物（2）有机物降解是在生物膜表层0.1-2mm的好氧生物膜内进行（3）多种物质的传递过程：空气J流动水层J附着水层J生物膜J微生物呼吸污染物J由流动水层J附着水层J生物膜J生物降解H2OJ附着水层J流动水层CO2、H2S、NH3J水层J溢入空气中微生物代谢产物（2）生物膜特性——高度亲水的物质，同时也是微生物高度密集的物质（4）厌氧层与好氧层的关系厌氧层不厚时，与好氧层平衡，稳定厌氧层增厚时，代谢产物高于好氧层（5）理想生物膜法的状况——减缓老化，避免厌氧层过分生长，加快好氧层更新，不使膜集中脱落。4.1.2生物膜处理法的主要特征1、微生物相方面的特征（1）微生物的多样化生物相——生物膜上生物的种类，数量及其生活状态的概括。细菌、真菌||·微型动物||滤池蝇J具有抑制生物膜的过速增长的功能线虫J具有较好生物膜，促进其脱落的功能（2）生物的食物链长生物膜上的食物链要长于活性污泥J污泥量少于活性污泥系统（3）能够存活世代时间长的微生物SRT与HRT无关（4）分段运行与优势菌种分多段运行，每段繁衍于本段水质相适应的微生物2、处理工艺方面的特征（1）对水质、水量变动有较强的适应性※一段时间中断进水，对生物膜也不会有致命影响，通水后易恢复（2）污泥沉淀性良好y无机成分高，比重较大y厌氧层过厚时，水的澄清度下降（3）能够处理低浓度废水y活性污泥：不适合处理低浓度的污水，若BOD长期低于〈50-60mg/l，会影响污泥絮体的形成。y生物膜：20-30mg/L时，能降解到5-10mg/l（4）易于维护运行，节能，动力费用低4.2生物滤池4.2.1概述1、以土壤自净原理为根据，在污水灌溉的实践基础上发展起来2、需要有预处理及二沉池3、早期生物滤池（普通生物滤池）水量负荷低，（1-4m³/m².d）；BOD负荷0.1-0.4kg/m³.d4、高负荷生物滤池y限制进水BOD浓度〈200mg/l）y回流水y水量负荷提高3.0倍至40m³/m².d;BOD负荷上升至0.5-2.5kg/m³.d径高比1：6～1：8，H=26米，通风良好，解决占地，水量80-200m³/m².d．BOD负荷2-3kg/m³.d5、塔式生物滤池4.2.2普通生物滤池1、构造（1）池体y池壁有孔和无孔之分y高出滤池1.5-0.9M（2）滤料y质坚，稳定性好y适于生物膜附着y适于污水的流动y有较高的比表面积y有较大的孔隙比y就地取材（3）布水装置y首要任务——向滤池表面均刀布水y布水装置投配池（调节作用）优点：运行方便布水管道（间歇工作）缺点：需要水头较大，2m，进水流量喷嘴：喷水周期5-8min固定喷嘴式y高度及坡度底部高度不少于0.6米冲水装置于池底的距离≮0.4米y不淤流速≮0.7m/sy渗水装置：与池底距离≮0.4m2、设计与计算（1）滤料容积：按负荷率计算BOD负荷率（gBOD/m³.d）水力负荷率(m³/m³滤料.d)（2）滤料选定、容积与滤池结构的工艺设计布水装置系统的计算与设计3、适用范围与优缺点（1）适用范围水量：不高于1000m3/d的小城镇（2）优点：BOD去除率高，运行稳定，节省能源缺点：占地面积大，易堵塞，有滤池蝇，气味问题（4）排水系统y生物滤池的排水系统设于池底排除处理后的水y作用；保证通风、冲洗滤料1、构造构造基本与普通生物滤池相同。特殊之处：y是用轻质、高强、耐腐蚀的滤料，滤层高一般为2.0my多使用旋转布水器4.2.3高负荷生物滤池22、特征、特征（（11）大幅度地提高了滤池的负荷率；）大幅度地提高了滤池的负荷率；（（22）高负荷生物滤池的高负荷率是通过限制进水）高负荷生物滤池的高负荷率是通过限制进水BOD5BOD5和和运行上采取处理水回流等技术措施而达到目的；运行上采取处理水回流等技术措施而达到目的；（（33）处理水回流可以均化与稳定进水水质、加大水力负）处理水回流可以均化与稳定进水水质、加大水力负荷，及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑荷，及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性；抑制滤池蝇制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性；抑制滤池蝇的过度滋长，减轻臭味。的过度滋长，减轻臭味。（（44）通风供氧）通风供氧初沉池生物滤池二沉池出水回流出水进水剩余污泥原污水处理水初次沉淀池；-高负荷生物滤池；二次沉淀池；处理水回流生物污泥回流处理水处理水处理水处理水原污水原污水原污水原污水(1)(2)3)(4)5)图18-2高负荷生物滤池典型流程3、设计要求（1）进水BOD200mg/l（2）需要回流（当BOD200mg/l）（3）常用的负荷率有：BOD---容积负荷率：一般小于1200gBOD5/m³.dBOD---面积负荷率：一般取1100--2200gBOD5/m2.d水力负荷率：一般取30—50m³/m2.d4.2.4塔式生物滤池1、构造（1）塔身：8-24m，直径1-3.5m，径高比：1：6-1：8分层建造：每层高度小于2.5mBODu与塔高之间的关系:滤塔的高度可以根据进水浓度确定（2）滤料：玻璃纸蜂窝滤料（3）布水装置：固定式与旋转式（4）通风：自然风机械通风（上部吸风，下部鼓风）2、工艺特征（1）高负荷率:Na:1000—2000gBOD5/m³d,BOD5在500mg/l以下.（2）滤层内部的分层：微生物的优势菌种（3）能够抵御较高的冲击负荷（4）一般规模上不超过10000m3/d，（工业、生活污水均可）进水BODu/（mg/L）250300350450500滤塔高度（m）810121416表进水BODu与塔滤高度的关系3、设计与计算按BOD---容积负荷率计算（1）塔滤的滤料容积V=SaQ/Na，式中:Sa——进水BOD5；Q——污水流量（日平均）Na——容积负荷率；v——滤料体积（2）滤塔面积A=V/H,H——工作高度，是由进水的BOD5值确定，查表P220A——表面面积（3）塔滤的水力负荷q=Q/A,q—m³/m².d4.2.5曝气生物滤池（BiologicalAeratedFilter即BAF）1、构造承托层及滤料层：粒状滤料等；布水系统：配水室和滤板上的配水滤头，或者采用管式大阻力配水系统；布气系统：正常运行曝气和反冲洗时曝气；反冲洗系统：采用气水联合反冲洗；出水系统：周边出水和单侧堰出水等；管道和自控系统组成：采用自动控制系统。2.2.曝气生物滤池工艺的优点曝气生物滤池工艺的优点„„a)a)负荷高，出水水质好：容积负荷可在负荷高，出水水质好：容积负荷可在6.0kgBOD/m6.0kgBOD/m33.d.d的负荷下，保持出水在的负荷下，保持出水在20mg/L20mg/L，，出水出水可以达到硝化，出水达到或接近生活杂用水水标准；可以达到硝化，出水达到或接近生活杂用水水标准；„„b)b)占地面积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生占地面积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的化处理的1/51/5--1/101/10；；„„c)c)耐冲击负荷；耐冲击负荷；„„d)d)投资省：投资省：BAFBAF系统总水力停留时间短，所需基建投系统总水力停留时间短，所需基建投资少，同时该工艺出水水质高。资少，同时该工艺出水水质高。3、工艺流程与原理过滤、生物吸附与生物氧化作用净化污水，滤料表面为好氧环境，内部为缺氧、厌氧的微环境，使得硝化、反硝化作用同时进行。5、影响因素（1）负荷（2）水温（3）进水SS和BOD的浓度，（4）pH值6.5—9.54、工艺特征（1）三相接触，有机物容积负荷高，水力停留时间短、基建投资少、O2的转移效率高，动力消耗低（2）可截留SS，脱落的生物膜，勿需沉淀池，占地少（3）滤料3-5mm，比表面积大，微生物吸着能力强（陶粒、焦炭等（4）勿需污泥回流，无污泥膨胀（5）池内生物量大，可达8000-23000mg/l（折算成MLVSS）6、工艺设计主要参数包括：池体、供气系统、配水系统、反冲洗系统等生物滤池的生物滤池的特征参数特征参数滤料直径（滤料直径（mmmm））滤床高度（滤床高度（mm））滤池单元面积（滤池单元面积（mm22))33--8822--44100100运行参数运行参数滤速（滤速（mm33/m/m22.h.h））曝气速率（曝气速率（mm33/m/m22.h.h））BODBOD55去除负荷（去除负荷（kg/mkg/m33.d.d))硝化量（硝化量（kg/mkg/m33.d.d))以氨计以氨计反硝化量（反硝化量（kg/mkg/m33.d.d))以硝酸盐计以硝酸盐计22--8844--151544--770.10.1--0.150.150.80.8--4.04.0滤池反冲洗滤池反冲洗冲洗水流速（冲洗水流速（mm33/m/m22.h.h））冲洗气速（冲洗气速（mm33/m/m22.h.h））冲洗间隙冲洗间隙冲洗时间（冲洗时间（minmin））冲洗水量（％）冲洗水量（％）2020--80802020--808012h,3d12h,3d3030--404055--4040生物填料卵石空气管反冲气管滤头污水出水(冲洗水)反冲洗废水生物填料卵石空气管反冲气管污水出水(冲洗水)反冲洗废水生物填料空气管污水(反冲洗水)出水滤头(a)采用滤头的下向流滤池(b)不采用滤头的下向流滤池(c)上向流的曝气生物滤池图升流式和下向流方式的曝气生物滤池工艺(1)(1)曝气生物滤池的流向曝气生物滤池的流向7.7.曝气生物滤池的运行方式曝气生物滤池的运行方式4.3生物转盘4.3.1概述y60年代起源于德国，我国70年代引进，能耗低，效果好的技术y适用范围广（城市污水、各类工业水）1、生物转盘的构造盘片——接触反应槽——转轴——驱动装置4部分组成（1）盘片①形状——一般为圆形平板，近年来为提高表面积发展了正多角形，同心圆，放射形.②直径——2-5.0m③间距——标准值30mm，（不堵塞及通风）④材质——平板（聚氯乙烯），波纹板（聚酯玻璃管）①盘片直径盘片直径40%40%浸没于污水浸没于污水中，盘片边缘与槽内面间距中，盘片边缘与槽内面间距≥≥100~150mm100~150mm，，②进出水采用锯齿形溢流堰，进出水采用锯齿形溢流堰，③槽底放空管④多极槽，格与格设导流槽（2）接触反应槽（3）转轴①长度：0.5-7.0m，其直径50-80mm②轴中心高于槽液面150mm，（4）驱动装置①驱动方式——电力，空气，水力驱动②转速——0.8-3.0r/min，外缘线速度15-18m/min2、生物转盘的净化机理（1）当转盘浸没水中时，有机物被生物膜吸附；（2）当转盘离开水面时，固着水层从空气中吸收氧，固着水层氧过饱和，转移到生物膜和污水中；（3）圆盘的搅动也使大气中的O2进入水中（O2有两部分来源）；（4）盘上的“生物膜”，与“水”及“空气”间，交替接触，进而去除BOD、COD，也有利于CO2、NH3等的传递。补助曝气管空气驱动生物转盘转动方向旋转水流4.3.2生物转盘的特征1、工艺特征（1）微生物浓度高，折成MLVSS可达40-60g/l，F/M：0.05-0.1系数，效率高的主要原因。（3）耐冲击负荷——BOD值10000mg/l--10mg/l，均可适应（4）不需要曝气，污泥回流，及调节污泥量，不存在污泥膨胀，节能，易于管理（5