1、2023年1月6日星期五15.2 生物膜法生物膜法5.2.1 生物膜法的去除对象生物膜法的去除对象 生物膜法是土壤自净过程的人工强化，主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力。2023年1月6日星期五2主要的生物膜法有：生物接触氧化法；生物转盘；生物滤池：(普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池)；生物流化床；曝气生物滤池(BAF)。2023年1月6日星期五35.2.2 生物膜的结构 5.2.2.1 形成生物膜的前提条件：形成生物膜的前提条件：起支撑作用、供微生物附着生长的载体载体；（生物滤池滤料；接触氧化填料；生物流化床载体）供微生物生长所需的营
2、养物质营养物质；作为接种的微生物微生物。2023年1月6日星期五45.2.2.2 生物膜的结构 生物膜的形成生物膜的成熟30d2023年1月6日星期五55.2.2.3 生物膜的更新与脱落 1)厌氧膜的出现：厌氧膜的出现：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；好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。2)厌氧膜的加厚：厌氧膜的加厚：3)生物膜的更新：生物膜的更新：2023年1月6日星期五6生物膜的性质：高度亲水，存在着附着水层；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生动物后生动物的食物链。2023年1月6日星期五75.2.3 生物膜法的工艺特点
3、5.2.3.1 微生物方面的特征(1)微生物种类多样化：微生物种类多样化：相对稳定的环境，相对较长的SRT 丝状菌可大量生长，无污泥膨胀之忧；线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；藻类及昆虫类也会出现；生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多 2023年1月6日星期五8生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、种属和数量的比较生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、种属和数量的比较 种类种类泥法泥法膜法膜法种类种类泥法泥法膜法膜法细菌细菌+轮虫轮虫+真菌真菌+线虫线虫+藻类藻类+寡毛虫寡毛虫+鞭毛虫鞭毛虫+其它后其它后生动物生动物+肉足虫肉足虫+昆虫类昆虫类+纤毛虫纤毛
4、虫+2023年1月6日星期五9(2)生物膜上微生物的食物链较长：生物膜上微生物的食物链较长：动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高；出现寡毛虫、昆虫类，食物链长；污泥产量比活性污泥系统低。(3)能够存活世代时间较长的微生物能够存活世代时间较长的微生物 有利于硝化作用的进行。2023年1月6日星期五105.2.3.2 处理工艺方面的特征 (1)对水质、水量变动又较强的适应性；(2)剩余污泥的沉降性能良好，易于固液分离；(3)能够处理低浓度污水；(4)不需污泥回流，易于维护运行，运行费用少。2023年1月6日星期五115.2.4 生物接触氧化工艺 生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤
5、池之间的生物膜法处理工艺；又称为淹没式生物滤池。2023年1月6日星期五12基本原理与特点 基本工艺流程 进水进水初沉池初沉池生物接触氧化池生物接触氧化池空气空气剩余污泥剩余污泥二沉池二沉池出水出水回流污泥回流污泥？2023年1月6日星期五13主要特点 池内的生物固体浓度（1020g/l）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达3.06.0kgBOD5/m3.d）；不需要污泥回流，不会污泥膨胀，运行管理简单；对水量水质的波动有较强的适应能力；污泥产量低于活性污泥法。2023年1月6日星期五14生物接触氧化池的构造 由池体、填料、布水系统和曝气系统等组成；填料高度一般为3.0m，填料层
6、上部水层高约为0.5m，填料层下部布水区的高度：为0.51.5m(考虑检修）；2023年1月6日星期五15 曝气装置与填料分设 特点：特点：填料区水流稳定，有利于生物膜的生长，但冲刷力不够，生物膜不易脱落。2023年1月6日星期五16 曝气装置设在填料底部 特点：可充分利用池容，填料间紊流激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞；但检修较困难。填料填料出水槽出水槽进水槽进水槽曝气管曝气管常用形式：常用形式：鼓风曝气系统鼓风曝气系统2023年1月6日星期五17生物接触氧化法的填料 填料是微生物的载体，其特性对池中生物量、氧的利用率、水流条件和废水与生物膜的接触反应情况等有较大影响；填料的选择：考虑填
7、料的比表面积、生物附着性、是否易于堵塞等。分为硬性填料、软性填料、半软性填料弹性填料、组合填料及球状悬浮型填料等。2023年1月6日星期五18半软性填料半软性填料软性填料软性填料2023年1月6日星期五19弹性填料弹性填料组合填料组合填料2023年1月6日星期五20球状悬浮型填料 蜂窝填料 2023年1月6日星期五21生物接触氧化池的计算与设计 一般原则：一般原则：一般采用有机负荷法有机负荷法进行设计；有机负荷最好通过试验确定，处理城市污水时可采用1.01.8kgBOD5/m3.d；废水在池中的水力停留时间水力停留时间不应小于1.0h（按填料体积计算）；进水BOD5浓度过高时，应考虑出水回流出
8、水回流；2023年1月6日星期五22设计计算 有效容积(即填料体积)V：5)(vBODeiLSSQV式中Q均日流量，m3/d；Si进水BOD5浓度，mg/l；Se出水浓度，mg/l；LvBOD5填料有机容积负荷，kgBOD5/m3.d2023年1月6日星期五23 有效接触时间（与填料的接触时间）t：接触时间的确定：应根据水质、处理程度要求、填料的种类，通过试验或同类工厂的运行资料来确定。城市污水或类似的工业废水，浓度低，可生化性好，t0.81.2h;COD500mg/L t=34 h COD1000mg/L t=1014 hQVt 2023年1月6日星期五24曝气量的确定 根据BOD5值的大小
9、来确定，比较合理。去除每kgBOD5需氧11.5kg氧气，除以氧气的比重，再除以氧气在空气中所占比例，再除以曝气器氧的利用率，得出每天所需供气量，除以24h，再除以60得到每分钟所需的空气量，根据空气量和压头来确定风机型号。根据气水比来确定，这是经验方法。2023年1月6日星期五25池深的确定 池深(H)H=h0+h1+h2+h3式中：h0超高，一般取0.5m；h1填料层上部水深，一般为0.40.5m；h2填料高度，一般为3.0m；h3填料至池底的高度，在0.51.5m之间。2023年1月6日星期五26 为保证布水、布气的均匀性，单池面积不超过25m2，进气管长4m，管中心距0.8m。进水、出
10、水设置进出水槽，以便均匀布水。为防短流，水与空气采用逆流接触（单格）。曝气管安装时要求水平，两端相差10m/s。其他设计常规2023年1月6日星期五275.2.5 生物转盘工艺 生物转盘净化机理图生物转盘净化机理图 2023年1月6日星期五28生物转盘的净化原理 随着转盘的旋转，盘上附着水层通过空气时，由空气供氧。转盘上附着的生物膜上生长有大量短丝状菌，对有机物进行降解。盘转动时产生的剪切力使过厚的生物膜从盘面剥落，脱落的生物膜由沉淀池去除。2023年1月6日星期五29生物转盘的构成 废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；转盘40%的面积浸没在废水中，盘面低速转动；盘面上生物膜的厚度与
11、废水浓度、性质及转速有关，一般0.10.5mm。生物转盘的转速一般为18m/min；废水的流动方式，有轴直角流与轴平行流。2023年1月6日星期五30生物转盘的主要特征 节能，运行费用低；生物量多，适应性强，出水水质较好；生物膜上生物的食物链长，污泥产量少，为活性污泥法的1/2左右；管理简单，操作稳定可靠，无噪音；受气候影响较大，顶部需要覆盖，需要保暖；占地面积较大，投资较高。2023年1月6日星期五311、基本结构、基本结构滤料滤料布水器布水器承托层承托层排水系统排水系统进水进水出水出水5.2.6 生物滤池工艺 2023年1月6日星期五32生物滤池的基本流程初沉池初沉池生物生物滤池滤池 二沉
12、池二沉池出水回流出水回流出水出水进水进水剩余污泥剩余污泥采用出水回流，而不采用污泥回流，从二沉池排出的污泥作为剩余污泥进入污泥处理系统。2023年1月6日星期五33生物滤池的基本原理：含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附微生物吸附并降解，使得废水得以净化。主要净化功能是依靠滤料表面的生物膜生物膜对废水中有机物的吸附氧化降解作用对废水中有机物的吸附氧化降解作用。2023年1月6日星期五34生物滤池的构造与组成 生物滤池一般主要由池体、滤料、布水装置、排水系统等四部分组成。1、池体、池体 圆形、方形、矩形池体；有孔洞的
13、池壁有利于滤料的内部通风，但在冬季易受低温的影响；池壁高于滤料0.5m；在寒冷地区，需考虑防冻、采暖或防蝇措施。2023年1月6日星期五352、滤料 滤料是生物膜赖以生长的载体，其特性特性：有大的表面积，有利于微生物的附着；能使废水以液膜状均匀分布于其表面；有足够大的孔隙率，使脱落的生物膜能随水流到池底，同时保证良好的通风；适合于生物膜的形成与粘附，且不被微生物分解，不抑制微生物的生长；有较好的机械强度，不易变形和破碎。2023年1月6日星期五36(1)普通生物滤池的滤料：有碎石、卵石、炉渣等；滤料的粒径为2540mm，承托层的粒径为70100mm；滤料要尽量均匀，以提高孔隙率；滤料的粒径愈小
14、，比表面积愈大；但粒径过小，孔隙率降低，滤料层易被生物膜堵塞；滤料的孔隙率45%时，比表面积65100 m2/m3。2023年1月6日星期五37(2)高负荷生物滤池的滤料：卵石、石英砂、花岗岩等，以表面光滑的卵石为好；粒径较大，为4070mm，承托层70100mm，孔隙率较高，可以防止堵塞和提高通风能力；塑料滤料：如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等；形状有波纹板式、斜管式和蜂窝式等。2023年1月6日星期五38(3)塔式生物滤池的滤料：多采用质轻、比表面积大和孔隙率高的人工合成滤料；比表面积为100220m2/m3，孔隙率大于94%。其特点有其特点有：质量轻、强度高、耐腐蚀、比表面积和孔隙率都较大
15、，但造价较高，初期投资较大。2023年1月6日星期五393、布水装置 目的是将废水均匀地喷洒在滤料上。主要有两种：固定式布水装置、旋转式布水装置；普通生物滤池固定式布水装置；高负荷生物滤池和塔式生物滤池旋转布水装置 2023年1月6日星期五40固定式布水装置 2023年1月6日星期五41旋转布水器 2023年1月6日星期五424、排水系统 作用是收集、排出处理后的废水和保证良好的通风。由渗水顶板、集水沟和排水渠所组成。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%；渗水顶板的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。2023
16、年1月6日星期五435.2.7 生物流化床工艺 70年代开发的新型生物膜法处理工艺。以比重大于1的细小惰性颗粒如砂、焦碳、陶粒、活性炭等为载体。废水以较高的上升流速使载体处于流化状态；生物固体浓度很高，传质效率也很高，是一种高效的生物处理工艺。2023年1月6日星期五44载体颗粒流化原理 载体颗粒的流化，是由于上升的水流(或水流与气流)所造成的。一般可以有以下三种状态：1)固定状态；2)流化状态；3)流失状态。2023年1月6日星期五45生物流化床的工艺类型 根据供氧方式、脱膜方式及床体结构等的不同，可分为：两相生物流化床；三相生物流化床。2023年1月6日星期五46两相生物流化床 外设充氧设
17、备和脱膜设备，在床体内只有液、固两相；进入反应器之前，废水中的DO可达89mg/L(以纯氧为气源时，可达3040mg/L)。2023年1月6日星期五47 直接向反应器内充氧，床体内有气、固、液三相共存；气体搅动剧烈，载体颗粒之间摩擦剧烈，可使表层的生物膜自行脱落，因此无需体外脱膜装置。三三相相生生物物流流化化床床 2023年1月6日星期五48生物流化床的特点 生物固体浓度高(1020g/l)，因此容积负荷较高(78kgBOD5/m3.d以上)，水力停留时间可大大缩短，基建费用较小；无污泥膨胀或其它生物膜法中的滤料堵塞；能适应不同浓度的废水，能承受较大的冲击负荷；容积负荷和床体高度较大，占地面积较小。2023年1月6日星期五49思考题 形成生物膜的前提条件是什么？生物膜法在微生物方面和处理工艺方面的特征有哪些？曝气装置设在填料底部的生物接触氧化工艺特点是什么？生物转盘的净化原理是什么？
