水污染控制工程作业生物膜法新技术课件.pptx

1、生物膜法概述生物膜法概述 移动床生物膜反应器（移动床生物膜反应器（MBBR工艺）工艺）生物流化床处理技术生物流化床处理技术淹没式生物膜法新技术淹没式生物膜法新技术生物膜法概述生物膜法概述生物膜法处理污水的发展进程生物膜法处理污水的发展进程 生物膜法是一种古老又在不断发展中的处理技术，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，作为膜生物反应器的生物池问世，20世纪二三十年代建造了许多生物膜反垃器，四五十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。生物膜法的概念生物膜法的概念 生物膜法是使微生物附着在载体表面上，污水在流经载体表面过程

2、中，通过有机营养物的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及在膜中所发生的生物氧化等作用，对污染物进行分解。生物膜法概述生物膜法概述生物膜法概述生物膜法概述生物膜生物膜 附着生长在滤料上充满微生物的立体网状结构，具有较强的吸附和生物降解性能。结 构：好氧层(0.51mm):好氧和兼性微生物，其中异养微生物位于上层，自养微生物底层；厌氧层：厌氧分解；附着水层；流动水层。组 成：细菌（好氧、厌氧、兼性）为主、真菌（包括丝状菌）、藻类、原生动物、后生动物、蠕虫、昆虫的幼虫；上层为低级食物链，下层为高级食物链。作用：吸附、氧化分解；生物分层：随着水流方向，微生物从低级到高级分布，种类逐渐逐渐增多，个体数量减少；

3、上层厚，下层厚度减小；载体：填料或滤料、介质生物膜生长速度的影响因素：有机负荷、水力负荷（滤率）生物膜法概述生物膜法概述一般工艺流程一般工艺流程生物膜法概述生物膜法概述生物膜法概述生物膜法概述 生物膜法污水处理工艺特征生物膜法污水处理工艺特征 与传统活性污泥法相比较，生物膜法的特点：抗冲击负荷、剩余污泥量少、操作方便；适合中小型污水处理厂采用。微生物特征：微生物种类丰富、量多、食物链长；微生物中存在世代时间较长的菌种，有利于不同功能的优势菌群分段运行；处理工艺特征：对水质、水量的变化有较强的适应性；可用于低浓度污水的处理；剩余污泥量少；运行管理方便：无污泥回流、无需调节反应器内污泥浓度、无丝状

4、菌膨胀的危险；需预处理：设初沉等为了去除原水中悬浮物以免堵塞滤料；水质均化。需设二沉池截留脱落的生物膜移动床生物膜反应器（移动床生物膜反应器（MBBR工艺）工艺）移动床生物膜反应器（移动床生物膜反应器（MBBR工艺）工艺）开发背景开发背景： 1987年召开的“第二次保护北海国际会议”上达成协议，要求北海周围各国切实降低排放的营养物质总量。作为履行嫌疑的一部分，北海周围国家现有污水厂需要增加脱氮功能并需建立一些新的污水厂。当时挪威最有效的脱氮工艺是淹没式生物滤池，容易堵塞，需定期反冲洗，运行比较复杂，而挪威现有的污水厂多采用传统活性污泥法，没有脱氮功能，在运行中经常出现因水利冲击负荷而造成的污泥

5、沉降困难，只是污泥流失。为了解决上述问题，迫切需要开发一种简单的生物膜工艺，解决现有污水厂的脱氮效率及运行问题，同时又不增加现有反应器的容积。基于这种思想，1998年挪威Kaldnes Miji teknologi公司与SINTEF研究机构联合开放一种新型生物膜反应KMT移动床生物膜反应移动床生物膜反应器器移动床生物膜反应器（移动床生物膜反应器（MBBR工艺）工艺）工艺原理工艺原理： 污水连续经过MBBR反应器(见下图)内的悬浮填料并逐渐在填料内外表面形成生物膜，通过生物膜上的微生物作用，使污水得到净化。填料在反应器内混合液回旋翻转的作用下自由移动：对于好氧反应器，通过曝气使填料移动；对于厌氧

6、反应器，则是依靠机械搅拌。 移动床生物膜反应器（移动床生物膜反应器（MBBR工艺）工艺）工艺流程工艺流程移动床生物膜反应器（移动床生物膜反应器（MBBR工艺）工艺） 好氧反应器移动床生物膜反应器（移动床生物膜反应器（MBBR工艺）工艺） 厌氧反应器移动床生物膜反应器（移动床生物膜反应器（MBBR工艺）工艺）工艺特点：工艺特点： MBBR反应器既具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少的特点，又具有活性污泥法的高效性和运转灵活性，与其他工艺相比，MBBR具有以下特点： (1) 反应器中污泥浓度较高，一般污泥浓度为普通活性污泥 法污泥浓度的510倍，曝气池污泥质量浓度可高达3040g/L。

7、(2) 水头损失小，不易堵塞，无需反冲洗，一般不需回流。 (3) 作为MBBR工艺核心的悬浮填料具有好氧和厌氧代谢活性，可良好地脱氮除磷。移动床生物膜反应器（移动床生物膜反应器（MBBR工艺）工艺）MBBR的应用现状的应用现状 本工艺适用于肉类加工废水、高浓度有机废水、垃圾渗滤液等高负荷污水,同时对于有机物浓度较低的生活污水，处理出水各项水质指标均可达到国家回用指标。 MBBR广泛地与其他工艺结合，MBBR载体的研究，如何实现载体更好的表面化学性质、材料的经济性和使用寿命， 关于MBBR的理论，特别是传质与脱出激励的研究仍需进行。生物流化床处理技术生物流化床处理技术生物流化床处理技术生物流化床

8、处理技术生物流化床原理生物流化床原理 生物流化床以砂、焦炭、活性炭等较小的颗粒材料为载体，载体表面附着生物膜。污水自下而上以一定速率流动，使载体处于流化状态，生物膜与污水充分接触，并降解污水中的有机污染物。在生物流化床中，由于载体颗粒小，加上载体流化，因而滤床具有较大的比表面积（载体的比表面积可达20003000m2/m3），生物膜的活性较高，能够有效防止堵塞现象，且强化了传质作用，加速有机底物从污水中向微生物细胞的传递过程。以MLSS计算的生物量高于其他的生物处理工艺，能够满足提高处理设备单位容积内的生物量的技术强化要求。生物流化床处理技术生物流化床处理技术生物流化床的特点生物流化床的特点（

9、1）固体载体的颗粒十分细小，因此能提供微生物附着生长的巨大比表面积，使反应器内维持比较大的生物量；（2）传质性能好；（3）气固液三相的剧烈翻动，促使生物膜的形成、生长、成熟与脱落过程加剧，使膜的更新快、活性强；（4）气固液三相分离溶液、迅速；（5）反应器耐冲击负荷能力强；（6）占地面积大大减少；（7）技术要求高，能耗较高。生物流化床处理技术生物流化床处理技术生物流化床的类型生物流化床的类型1、好氧生物流化床：好氧生物流化床按床内气、液、固三相的混合程度的不同，以及供氧方式床体结构及脱膜方式等的差别可分为两相生物流化床和三相生物流化床。2、厌氧生物流化床： 厌氧生物流化床既适于高浓度的有机废水，

10、又适于中、低浓度的有机废水处理，它的有 机容积负荷（以BOD5计）可达210kg/（m3d），由于所需氮磷营养较少，尤 适于处理氮磷缺乏的工业废水。生物流化床处理技术生物流化床处理技术其它新型流化床其它新型流化床（1） 磁场生物流化床 磁场生物流化床反应器装置比较复杂，需在床体外加磁场，并且固定化细胞的载体内需含一定的磁介质，床层内存在3种状态；散流床、链流床、磁聚床。施加磁场带来两个方面优点：固相粒子可在 更大的流速下才能从磁场生物流化床冲出；单位反应器体积所降解的污染物量明显提高。生物流化床处理技术生物流化床处理技术（2）复合式生物流化床）复合式生物流化床 将不同类型的生物流化床组合或将生

11、物流化床与其它生化处理反应器组合，便形成复合生物流化床。这样可以兼顾不同反应器的特点，提高处理效果，这种组合已经成为生物流化床的一个新发展方向。生物流化床处理技术生物流化床处理技术1）厌氧一好氧复合式生物流化床）厌氧一好氧复合式生物流化床 此种生物流化床是由英国水研究中心开发的，用作有机物的去除、氨氮的硝化和脱氮，均收到良好的效果。其流程如图所示。该法的特点是第1段厌氧床内的兼性菌利用硝酸盐中的氧作为氧源，使废水中部分有机碳化合物氧化，因而不需要补充碳源，同时也减少了第2段好氧床的有机负荷，降低能耗。最终使排水中硝酸盐的质量浓度降至510mg/L。 生物流化床处理技术生物流化床处理技术2）固定

12、床）固定床-流化床生物反应器流化床生物反应器 北京化工研究院开发了一种全混型和置换叠加的复合式生物流化床，在一个床中实现了流化床和固定床的串联操作，既有利防止流态化生物相及生物载体的溢出，又具有良好的循环特性。反应器结构如图所示。研究结果表明，用其处理淀粉废水，停留时间小于4h，最大CODcr负荷为4.2kg/(m3d)，具有处理能力大、效率高的优点。生物流化床处理技术生物流化床处理技术3）好氧流化床）好氧流化床接触氧化床复合反应器接触氧化床复合反应器 此种反应器属一体化设备，以一上部带有活动式过滤安全网的内循环流化床为主体，流化床上部出水通过自充氧系统，进人侵没式接触氧化床，进一步反应后出水

13、，该反应器除具有优良的自充氧特性外，兼有流化床处理效率高和接触氧化滤床出水性能好的特点，又因气水比低、能耗小和适应性好等，故有良好的应用前景。生物流化床处理技术生物流化床处理技术生物流化床处理技术生物流化床处理技术（3）厌氧甲烷发酵流化床膜反应器）厌氧甲烷发酵流化床膜反应器 该反应器是把流化床反应器和膜分离技术结合起来，采用固定化技术固定微生物，通过膜分离得到高质量的出水，其原理如图所示。它具有生物介质分布均匀、传质速度快的特点，同时又能打破化学平衡的限制，提高底物浓度，将出水质量好和反应效率高有效的结合起来，省去后处理装置，特别适用于高效率菌种且受底物浓度限制大的情况。其缺点是操作费用高、质

14、优价廉的膜材料难以获得。 生物流化床处理技术生物流化床处理技术生物流化床处理技术生物流化床处理技术（4）三重环流生物流化床）三重环流生物流化床 该流化床将内循环管（气升管）分为3段，使三相流体按一定分布进行三层次的循环流动，其设计目的为强化传质，提高混合，降低启动压力。其结构及循环 示意如图所示。经流体力学实验研究表明，该反应器的气相含率较单重环流反应器在相同实验条件下高1015，气流量增大，缩短了循环时间，使液体循环速度加快。 用该流化床处理废水，在有毒有机物高负荷条件下运行良好，平均容积负荷（以 CODcr计）为7.16kg/（m3d）时，CODcr平均去除率可达79.5，芳烃类化合物去除率为91.9，对酚类去除率达 94.8。淹没式生物膜法新技术淹没式生物膜法新技术淹没式生物膜法新技术淹没式生物膜法新技术工艺特点工艺特点 淹没式生物膜法在80年代中期随着新型填料和载体的出现，被广泛用于处理生活污水、垃圾渗滤液和工业废水，与常规活性污泥法相比，其曝气池的水力停留时间短。二沉池出水水质好，SS、BOD5、NH3-CODCr和 NH3-N的去除效率高，剩余污泥量相当少。这样就大大降低了处理、处置及运行维护的费用。淹没式生物膜法新技术淹没式生物膜法新技术工艺流程工艺流程 原水原水粗格栅细格栅曝气沉沙池淹没式生物膜曝气池二沉池投氯消毒计量堰出水出水污泥井污泥浓缩池污泥脱水机