好氧生物膜处理系统ok

第5章废水好氧生物处理——生物膜法第一节生物膜法的基本原理第二节生物滤池第三节生物转盘第四节生物接触氧化法第五节好氧生物流化床5.0概述生物膜法是与活性污泥法平行发展的一种污水处理技术方法；实质是使细菌类微生物和原生动物、后生动物类的微型动物附着在滤料或某些载体上，并在其上形成膜状生物污泥-----生物膜生物膜法的历史及发展：1865年德国科学家发现生物过滤作用；1893年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为生物膜反应器的生物滤池问世；20世纪20—30年代建造了许多生物膜反应器；受限传质速率问题40—50年代生物滤池逐渐被活性污泥取代的趋势；70年代新的反应器以独特的优势受关注。活性污泥法中的微生物是呈悬浮状态的，属于悬浮生长体系；而生物膜法中的生物呈附着膜状，属于附着生长系统或固定膜工艺生物膜法的基本流程初沉池初沉池作用：去除大部分悬浮固体物质，防止生物膜反应器堵塞，尤其对空隙小的填料是非常必要的。二沉池初沉池作用：去除脱落的生物膜，提高出水水质出水回流出水回流作用：提高生物膜反应器的水力负荷，加大水流对生物膜的冲刷作用，更新生物膜，避免生物膜的过量累积，从而维持良好的生物膜活性和合适膜厚度。生物膜反应器处理水原污水第一节生物膜法的基本原理污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水生物处理技术，不同于活性污泥工艺中的“生物絮凝体”，生物膜工艺中的作用主体是“生物膜”。污水的生物膜处理法主要有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床等，生物滴滤池是最早的生物膜反应器。什么是“生物膜”？什么是“生物膜法”？什么是“生物膜”？污水与某些固体载体接触，经过一段时间，载体表面会附着生长一些膜状生物污泥，称为生物膜。膜状生物污泥：细菌类微生物原生动物后生动物固体状材料：滤料——生物滤池；填料——生物接触氧化工艺；转盘——生物转盘；载体——生物流化床1、生物膜的形成前提条件：载体——填料或称滤料；营养物质——有机物、N、P及其它，由污水提供；接种微生物——由污水自行提供，或接种；形成过程：含有营养物质和接种微生物的污水在填料表面流动，经过一定时间后，污水中的微生物会在填料表面附着增殖和生长，形成一层薄的生物膜。生物膜的成熟：在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。成熟所需时间：在20C下处理城市污水时，生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右2、生物膜结构示意图滤料或填料或载体生物膜空气附着水层流动水层CO2O2O2O2BOD5BOD5H2ONH3BOD5CH4、H2S、NH3生物膜的性质：①高度亲水，存在着附着水层；厌氧膜好氧膜········································②微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，形成了有机污染物——细菌——原(后)生动物的食物链。厌氧膜的出现：①生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；②成熟的生物膜由厌氧膜和好氧膜组成；③好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。3、生物膜的更新与脱落厌氧膜的加厚：①厌氧膜不厚时，与好氧膜保持一种平衡和稳定关系，好氧膜维持正常功能。②当厌氧膜逐渐加厚，厌氧代谢产物增多，产物穿透好氧膜过程增强，将破坏厌氧膜与好氧膜之间的平衡；厌氧气体逸出也减弱生物膜的附着能力，这时生物膜处于老化状态，净化功能变弱，易于脱落。生物膜的更新：①老化膜脱落，新生膜会重新生长。②新生膜需要一段时间才能发挥更强净化功能。。4什么是“生物膜法”？定义：以生物膜作为去除废水中的污染物主体的工艺，通称为生物膜法工艺；又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；起源：土壤自净过程的人工化和强化；处理对象：废水中溶解性和胶体状的有机物及氮素污染物；生活污水或城市废水；以及工业废水；分类：生物滤池；生物转盘；生物接触氧化工艺；生物流化床；等5、生物膜法的运行原则：减缓生物膜的老化进程；控制厌氧膜的厚度；加快好氧膜的更新；控制使生物膜不集中脱落。6、生物膜法的主要特点（1）微生物方面的特征1)、微生物种类多样化；2)、生物膜上微生物的食物链较长，微型动物多，污泥产量较活性污泥法少1/4.3)、能够存活世代时间较长的微生物，适宜特殊污染物的去除，适于比增值速率小的硝化菌生存。7生物膜的载体填料为生物膜提供附着生长固定的材料。分类为无机类填料和有机类填料两大类1)无机类载体目前常用的无机类载体有砂子、碳酸盐类、各种玻璃材料、沸石类、陶瓷材料、炭纤维、矿渣、活性炭、金属等。无机类载体具有机械强度较高、化学性质较稳定、比表面积较大的优点。缺点为密度较大，不适宜做流态化运动，使其在悬浮生物膜反应器工艺中的应用受到限制。通常情况下，微生物以附着的形式固定在载体表面从而形成生物膜，特殊情况下，有一些微生物是以包裹附着的形式实现固定化的。2)有机类载体有机类载体是生物膜技术发展中应用最广泛的主要载体材料。这类载体主要有PVC、PE、PS、PP、各类树脂、塑料、软性或半软性纤维等，其比表面积和孔隙率都很大，从而使有机负荷大为提高，也不易堵塞，在生产实践中被广为采用，由于它便于沉淀分离，提高了活性污泥处理厂的性能。各种有机材料载体的对比。选择生物膜载体的基本原则选择滤料时应该从以下方面考虑：1.足够的机械强度，以抵抗强烈的水流剪切力的作用；2.优良的稳定性，生物稳定性、化学稳定性、热力学稳定性。3.亲疏水性及良好的表面带电特性，微生物在通常为带负电的，载体要是带正电荷的，容易结合。4.有毒性或抑制性。5.良好的物理性状6.就地取材，价格合理。在生物膜法中应用的载体应满足如下条件：1.易流化，但不易流失；2.易成膜，但无毒害作用；3.能提供大的比表面积，以增加生物附着量；4.价格低廉，容易取材。8生物膜法的特征优点：与活性污泥法相比，生物膜法具有以下优点：生物膜体积小、微生物量高、水力停留时间较短、生物相相对稳定、对毒物和冲击负荷抵抗性强、处理效果高、操作方便、剩余污泥少，适用于小型污水处理厂缺点：1.需要较多的填料和支撑结构，基建投资高。2.出水常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性细小的悬浮物分散在水中使处理水的澄清度降低3.氧传质效率低，需要消耗大量氧气2.生物的食物链长生物膜上的食物链要长于活性污泥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1.微生物的多样化生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫组成。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、具有抑制生物膜的过速增长的功能线虫，组成较好的生物膜，促进其脱落的功能。与活性污泥法的生物相对比：增加了藻类，寡毛类、后生动物、昆虫类等生物。而真菌，肉足虫，纤毛虫，轮虫，线虫的含量都大大增多。微生物相方面的特征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.污泥沉淀性良好污泥比重较大3.能够处理低浓度废水活性污泥：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。生物膜：20-30mg/L时，能降解到5-10mg/l4.易于维护运行，节能，动力费用低返回第二节生物滤池工艺一、基本概念是在污水灌溉的实践基础上发展起来的人工生物处理法；1893年，英国，1900年开始应用；普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、曝气生物滤池等。1、基本结构●基本原理：废水从上向下从滤料空隙间流过，与生物膜充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并降解。普通生物滤池，也称滴滤池，是第一代生物滤池，由池体、滤料、布水装置和排水装置组成。2、工艺流程初沉池生物滤池二沉池出水回流出水进水剩余污泥二、生物滤池的构造滤床：池体滤料布水装置排水系统二、生物滤池的构造1、池体池体形式：方形或矩形——上世纪30、40年代以前多是；多边形或圆形——旋转布水器的出现；池壁形式：带有孔洞或不带孔洞，有孔利于滤料内部通风，但低温季节易受低温影响。超高要求：池壁高于滤料0.5m。其它考虑：防冻、采暖、防蝇等二、生物滤池的构造2、滤料滤料是生物膜赖以生长的基础，其特点有：比表面积大，有利于微生物的附着，是衡量生物量的重要指标；能使废水以液膜状均匀分布于其表面；孔隙率大，使脱落的生物膜能随水流到池底，同时保证通风良好；滤料孔隙是氧、底物传质的主要部位。适于生物膜形成与粘附，且应该既不被微生物分解，又不抑制微生物的生长；有较好的机械强度，不易变形和破碎。3、布水装置作用是将废水均匀地布洒在滤料上；主要有两种：固定式布水装置、旋转式布水装置；普通生物滤池多采用固定式布水装置：4、排水系统处于滤床的底部，作用：收集和排出出水，并保证良好的通风；由渗水顶板、集水沟和排水渠组成；渗水顶板用于支撑滤料，其排水孔的总面积应不小于滤池表面积的20%；渗水顶板下底与池底之间的净空高度一般应在0.6m以上，以利通风，一般在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。三、影响生物滤池功能的主要因素1、滤床的比表面积和孔隙率2、滤床的高度3、有机负荷与水力负荷4、回流比5、供氧1、滤床的比表面积和孔隙率滤料表面积愈大，生物膜的表面积也愈大，生物膜的量就愈多，净化功能就愈强；孔隙率大，则滤床不易堵塞，通风效果好，可为生物膜的好氧代谢提供足够的氧；滤床的比表面积和孔隙率愈大，扩大了传质的界面，促进了水流的紊动，有利于提高净化功能。2、滤床的高度滤床的不同高度，生物膜量、微生物种类、去除有机物的速度等方面都是不同的；滤床上层，废水中的有机物浓度高，营养物质丰富，微生物繁殖速度快，生物膜量多且主要以细菌为主，有机污染物的去除速度高；随着滤床深度的增加，废水中的有机物量减少，生物膜量也减少，微生物从低级趋向高级，有机物去除速度降低；有机物的去除效果随滤床深度的增加而提高，但去除速率却随深度的增加而降低。滤床高度与处理效率之间的关系离滤床表面的深度(m)污染物的去除率（%）生物膜量(kg/m3)丙烯晴异丙醇SCNCOD(156mg/l)(35.4mg/l)(18.0mg/l)(955mg/l)282.6316603.0599.26010661.18.599.37024730.81299.49146790.73、有机负荷与水力负荷有机负荷——kgBOD5/m3.d；在保证处理水达到要求的情况下，每m3滤料在1d所能承受的BOD的量。水力负荷：在保证处理水达到要求的情况下，每m3滤料（或每m2滤池表面积在1d所能承受的污水的量。1）水力表面负荷——m3/m2.d，或m/d；——滤速；2）水力容积负荷——m3/m3.d有机负荷高，生物膜增长快，需要较高的水力负荷，一般是通过出水回流来解决。4、出水回流对于高负荷生物滤池和塔式生物滤池，常采用出水回流。出水回流的优点：滤池可得到连续投配的废水，运行稳定；可冲刷去除老化生物膜，降低膜厚，并抑制滤池蝇孳生；均衡滤池负荷，提高滤池的效率；可稀释和降低有毒有害物质的浓度和进水有机物浓度。5、供氧一般是自然通风；影响滤池自然通风的主要因素：①池内温度与气温之差；②滤池高度；③滤料孔隙率及风力等；④滤池堵塞也会影响通风。四、工艺类型普通生物滤池(负荷低、占地大，环境差，逐渐淘汰，处理生活污水水力负荷0.15-0.3kgBOD5/m3.d）高负荷生物滤池塔式生物滤池曝气生物滤池1普通生物滤池普通生物滤池(负荷低、处理生活污水水力负荷0.15-0.3kgBOD5/m3.d）滤料易堵塞占地大，不适合大水量污水处理环境差、滤池蝇较多、喷洒滴水产生臭味。逐渐淘汰，普通生物滤池的滤料：实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等；工作层：滤料粒径为2540mm，承托层：滤料粒径为70100mm；同层滤料尽量均匀，以保证孔隙