14 生物膜法.ppt.ppt

第十四章 生物膜法,14.1 生物膜法的基本概念14.2 生物膜的增长及动力学14.3 生物滤池14.4 生物转盘14.5 生物接触氧化14.6 生物流化床14.7 其他新型生物膜反应器和联合处理工艺14.8 生物膜法的运行管理,14 生物膜法,生物膜法与活性污泥法平行发展的一种污水处理技术，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，利用生物膜上的微生物进行新陈代谢降级有机物。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,14.1 生物膜法的基本概念,14 生物膜法,14.1 生物膜法的基本流程,14.1 生物膜法的基本概念,14.1.1 生物膜的形成及其净化过程,生物膜的构造 挂膜：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。结构：从外面到里面的顺序为污水、流动水层、附着水层、生物膜（分为好氧层和厌氧层）、滤料。,生物膜法是通过生物膜来处理水的，所以生物膜污水处理的关键就是生物膜的质量，生物膜的形成及其生长是实现污水有效处理的前提。,2.生物膜的生长生物膜生长 生物膜的形成物理、化学及生化的过程（1）废水中有机分子向生物膜附着生长的载体表面输送；（2）废水中中的浮游微生物细胞在载体表面的不可逆吸附；（3）生长在生物膜内部的微生物对废水中营养物的利用与 氧化分解；生物膜的成熟 生物膜沿水流方向分布，在其上由细菌及各种微生物组成的生态系统及其对有机物的降解功能都达到平衡和稳定的状态。,3.生物膜的脱落 生物膜脱落的原因内因 厌氧菌营养耗尽而死亡，其附着力降低，很快脱落 气态代谢产物不断逸出，破坏了好氧层生态的稳定，使二者失去了平衡，生物膜老化 气态产物的积累，将膜顶起外因 水流的冲刷作用，加大水量，则冲刷力增大,4.生物膜净化有机物机理,（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,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 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。,有机物降解过程：空气中氧溶解于流动水层中；污水中有机物由流动水层传递到附着水层，再进入生物膜；微生物代谢有机物。代谢产物如CO2、H2S、CH4通过附着水层进入 流动水层，并从水层逸出到空气中,14.1.2 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。,14.1.3 生物膜法的特征,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、具有抑制生物膜的过速增长 的功能线虫、轮虫、寡毛虫及原后生动物，还有硝化菌,（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,SRT与HRT无关（Nitrosomonas:0.21 d-1）(Nitrobacter,:1.12 d-1),（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,无机成分高，比重较大,厌氧层过厚时，水的澄清度下降,（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/l,（4）易于维护运行，节能，动力费用低，无膨胀问题,（5）微生物量大，处理能力大、净化功能强,缺点,1.需要较多的填料和支撑结构，在不少情况下基建费用超过活性污泥；2.出水中常常携带较大的脱落的生物膜片，出水澄清度降低；3.活性污泥量较难控制，在运行方面灵活性差。,14.2.1 生物膜的增长过程 生物膜增长过程与悬浮微生物的增长过程相似，主要经历了适应期、对数增长期、稳定期及衰减期。但是又由生物膜法的具体运行情况，在这四个阶段的基础上划分成六个阶段：1.潜伏期或适应期 2.对数期或动力学增长期 3.线性增长期 4.减速增长期 5.生物膜稳定期 6.脱落期,14.2 生物膜的增长及动力学,潜伏期或适应期 微生物在经历不可逆附着过程后，开始逐渐适应生存环境，并在载 体表面逐渐形成小的，分散的微生物。这些初始菌落首先在载体表面不规则处形成。这一阶段的持续时间取决于进水的浓度以及载体表面特性。在实际生物膜反应器启动时，要控制这一阶段是很困难的。对数期或动力学增长期 在适应期形成的分散菌落开始迅速增长，逐渐覆盖载体表面。生物膜厚度可以达到几十m。多聚糖及蛋白质产率增加，大量消耗溶解氧，后期氧成为限制因素，此阶段结束时，生物膜反应器的出水底物浓度基本达到稳定值，这个阶段决定了生物膜反应器内底物的去除效率及生物膜自身增长代谢的功能。,线性增长期 生物膜在载体表面以恒速率增长，出水底物浓度不随生物量的积累而显著变化；其好氧速率保持不变；生物膜的生物量Mb可以表示为：此阶段生物膜总量的积累主要源于非活性物质。此时生物膜活性生物量所占比例很小，且随生物膜总量的增长呈下降趋势。原因是：可剩余有效载体表面饱和；禁锢作用明显，有毒或抑制性物质的积累。这个阶段对底物的去除没有明显的贡献，但在流化床反应器内，这个阶段可以改变生物颗粒的体积特性。,MbMaMi,减数增长期 由于生存环境质量的改变以及谁理学的作用，出现了生物膜增长速率变慢，这一阶段是生物膜在某一质量和膜厚上达到的稳定的过渡期。此时生物膜对水力学剪切作用极为敏感。生物膜结构疏松，出水中悬浮物的浓度明显增高，末期，生物膜质量及厚度都趋于稳定，运行系统也接近稳定。,生物膜稳定期 生物膜新生细胞与由于各种物理力所造成的生物膜损失达到平衡。次阶段，生物膜相及液相均已达到稳定状态。在生物膜反应器运行中，生物膜稳定期的维持一直认为是过程稳定性的必要保证，而在三相流化床等生物反应器中，在高底物浓度、高剪切力作用下，这一阶段时间很短，甚至不出现,脱落期 随着生物膜的成熟，部分生物膜发生脱落。生物膜内微生物自身氧化、内部厌氧层过厚以及生物膜与载体表面间相互作用等因素可加速生物膜脱落。另外，某些物理作用也可以导致生物膜脱落。此阶段中，出水悬浮物浓度增高，直接影响出水水质；底物降解过程受到影响，其结果是底物去除率降低，而我们在运行生物膜反应器的时候应该尽量避免生物膜同时大量脱落。,以上是生物膜增长规律的分析，可以帮助我们更好的控制生物膜反应器，同时也引出了生物膜法的几个重要参数。,14.2.2 生物膜理论中的几个重要参数 1.生物膜的比增长速率,14.2 生物膜的增长及动力学,X微生物浓度；u 微生物比增长速率；,目前生物膜比增长速率主要有2类：（1）生物膜最大比增长速率，（2）生物膜平均比增长速率,14.2.2 生物膜理论中的几个重要参数（1）生物膜最大比增长速率,14.2 生物膜的增长及动力学,积分后得,（2）生物膜平均比增长速率,Mbs生物膜稳态时对应生物膜量；Mbo 初始生物膜量；,14.2.2 生物膜理论中的几个重要参数 1.底物比去除效率（qobs),14.2 生物膜的增长及动力学,qobs底物比去除速率；Q 进水流量；S0进水底物浓度；S出水底物浓度；A 载体表面积；,14.3 生物滤池,以土壤自净原理为根据，在污水灌溉的实践基础上发展 需要有预处理及二沉池 早期生物滤池（普通生物滤池）水量负荷低，（1-4m/m.d）；BOD负荷0.1-0.4kg/m.d 高负荷生物滤池,塔式生物滤池,限制进水BOD浓度200mg/l），常常采用回流水稀释。水量负荷提高5-40m/m.d;BOD负荷上升至0.5-2.5kg/m.d。,径高比1：61：8，H=8-24米，通风良好，解决占地，水量80-200m/m.dBOD负荷2-3 kg/m.d,14.3.0 概述,14.3.1 生物滤池的概念,生物滤池的工作原理,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并进一步降解，使得废水得以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。,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 滤料表面积愈大，生物膜的量就愈多，净化功能就愈强；且孔隙率大，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 滤床的上层，废水中的有机物浓度高，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；滤池的下层，废水中的有机物量少，生物膜量少，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。,3、有机负荷与水力负荷 有机负荷：单位时间供给单位体积滤料的有机物量，他实际上表征的是F/M值，有机物不能超过生物膜的分解能力，否则出水水质下降。单位为kgBOD5/m3.d；水力负荷：单位表面积的滤池或单位体积滤料每日处理的废水量。表征滤池的接触时间和水流的冲刷时间。水力表面负荷单位为m3/m2.d，或m/d；同滤速；水力容积负荷单位为 m3/m3.有机负荷较高，生物膜的增长较快，引起滤料堵塞，需要调整水力负荷。水力负荷增加，提高水力冲刷力，维持生物膜的厚度。一般是通过出水回流来解决。,4、回流 对于高负荷生物滤池与塔式生物滤池常采用回流。其优点：不论原废水的流量如何波动，滤池可得到连续投配的废水因而其工作较稳定；促进膜更新，防止堵塞，并抑制滤池蝇的孳生；增加溶解氧，防止进水腐化；可以稀释和降低有毒有害物质的浓度以及进水有机物浓度缺点：降低水力停留时间；稀释进水浓度，降低反应推动力；增加能耗，增大运行费用。,5、供氧 生物滤池一般时通过自然通风来保证供氧的；影响生物滤池自然通风的主要因素有：池内温度与气温之差；滤池高度；滤料孔隙率及风力等；滤池堵塞也会影响通风。,14.3 生物滤池,14.3.2 普通生物滤池,普通生物滤池又称滴滤池，水力负荷和BOD负荷低。,14.3 生物滤池,14.3 生物滤池,构造特征,在平面上多为方形、矩形或圆形，高出滤料0.50.9m。在寒冷地区，有时需要考虑防冻、采暖、或防蝇等措施 池壁：围护填料，应该能承受压力，分为有孔池壁和无孔池壁。有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在冬季易受低气温的影响；池底：支撑滤料和排除处理后的水，池底四周设置通风口。,一般为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等；工作层的滤料粒径为2540mm，1.3-1.5m承托层滤料粒径为70100mm；0.2m.同一层滤料要尽量均匀，以提高孔隙率；滤料的粒径愈小，比表面积 就愈大，处理能力可以提高；但粒径过小，孔隙率降低，则滤料层易被生物膜堵塞；一般当滤料的孔隙率在45%左右时，滤料的比表面积约为65100m2/m3,1.池体：,2.滤料：,滤料:塑料等,14.3.2 普通生物滤池,14.3.2 普通生物滤池,(3)布水装置,14.3.2 普通生物滤池,14.3.2 普通生物滤池,14.3.2 普通生物滤池,14.3.2 普通生物滤池,14.3.2 普通生物滤池,14.3.2 普通生物滤池,14.3.2 普通生物滤池,4.排水系统 排水系统处于滤床的底部，其作用是收集、排出处理后的废水和保证良好的通风。一般由渗水顶板、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。,不淤流速0.7m/s 渗水装置：与池底距离0.4m,14.3.2 普通生物滤池,普通生物滤池的设计与计算,工作层填料的粒径为2540mm，厚度为1.31.8m；承托层填料的粒径为70100mm，厚度为0.2m。正常气温条件处理城市废水时，表面水力负荷为13 m3/m2.d，BOD5容积负荷为0.150.30kgBOD5/m3.d，BOD5的去除率一般为8595%；池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的1%；滤池数不应小于2座。,滤料容积：按负荷率计算 BOD负荷率（gBOD/m.d）水力负荷率(m/m滤料.d)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,1.设计内容：,2.设计参数：,3.设计公式：,构造,高负荷生物滤池是生物滤池的第二代工艺。,1.高负荷生物滤池池体：,平面上多为圆形。滤料层高一般为2m。,2.高负荷生物滤池的布水：,多使用旋转式布水器。,14.3.3 高负荷生物滤池,回流是高负荷生物滤池的关键技术措施,3.高负荷生物滤池的滤料：,滤料粒径较大，一般为40100mm，工作层滤料的粒径一般为4070mm，承托层则为70100mm，孔隙率较高，可以防止堵塞和提高通风能力；滤料常采用卵石、石英砂、花岗岩等，一般以表面光滑的卵石为好；目前常采用塑料滤料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形状有波纹板式、斜管式和蜂窝式等，特点有：质量轻、强度高、耐腐蚀、比表面积和孔隙率较大。主要缺点：造价较高，初期投资较大。,单池系统,流程系统,2.二段处理系统,两级串联,交替式两级串联,4.需氧与供氧(1)生物膜量(2)生物滤池的需氧量单位容积滤料的需氧量(kg/d)O2=aQSr+BP(3)生物滤池的供氧池内.外温差、风力、滤料类型及污水的布水量 V=0.074T-0.15夏季方向向下，冬季向上,14.3.3 高负荷生物滤池,适用：处理浓度和流量变化浓度比较大的水。进水水质要求：BOD5200mg/L，否则原水需稀释。,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，加速生物膜的更新，抑制厌氧层发育，保持生物膜较高的活性 抑制滤蝇的过度滋生；减轻散发的臭气。,适用范围及特点,2.高负荷生物滤池通常采用处理水回流稀释。其效果主要表现在,3.高负荷生物滤池的特点：,滤料粒径比普通生物滤池大，有较高的空隙率。高负荷生物滤池选用旋转式的布水装置。,6高负荷生物滤池的工艺计算与设计(1)滤池池体的工艺计算与设计 滤池池体的工艺计算与设计的实质性内容，是确定滤料容积以及决定滤池深度和计算滤池表面面积。(2)旋转布水器的计算与设计 旋转布水器的计算与设计内容主要包括：确定旋转布水器的直径(D)；确定布水横管数目及其管径；确定布水横管出水孔口数(m)；及每个孔口距滤池中心的距离(ri)；计算布水器的转数(n)；通过计算确定布水器的工作水头等。,14.3.3 高负荷生物滤池,1.设计内容：,工艺设计与计算,滤池池体的工艺计算使用广泛的是负荷率法，按日平均污水量计算，进水BOD5必须低于200 mg/l，常用的负荷率有：BOD-容积负荷率：一般小于1200gBOD5/m.d BOD-面积负荷率：一般取1100-2200gBOD5/m2.d,以碎石为滤料时，工作层滤料的粒径应为4070mm，厚度不大于1.8m，承托层的粒径为70100mm，厚度为0.2m；当以塑料为滤料时，滤床高度可达4m；正常气温下，处理城市废水时，表面水力负荷为1030 m3/m2.d，BOD5容 积负荷不大于1.2kgBOD5/m3.d，单级滤池的BOD5的去除率一般为7585%；两级串联时，BOD5的去除率一般为9095%；进水BOD5大于200mg/l时，应采取回流措施；池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的2%；滤池数不应小于2座。,工艺设计与计算,2.设计参数：,滤池运行技术参数的计算,其中：n 回流稀释倍数 S0原污水的BOD值,Sa和n值的计算,Sa=aSe,其中：Sa 稀释后进入滤池的BOD5值 Se 滤池处理后的出水(mg/l)a 系数,按滤层高度和污水冬季平均 温度及年平均 气温查表选取,2.滤料滤池计算,14.3.4 塔式生物滤池,构造,塔式生物滤池是新型高负荷生物滤池。以加大滤层高度来增加处理能力。,1.塔式生物滤池池体：,塔身：8-24m，直径1-3.5m 径高比：1：6-1：8 滤料层高一般为2m。,2.高负荷生物滤池的布水：,旋转式布水器。固定式布水器,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100220 m2/m3，孔隙 率一般大于94%滤料一般选用环氧玻璃布料制成的蜂 窝结构（或尼龙花瓣型软性滤料），它可排列组合成多层结构，这种蜂窝结构，空气畅通，,4.通风：,自然风（0.4-0.6m的空间）机械通风（上部吸风，下部鼓风），可按气水比100150：1的要求选择风机,14.3.4 塔式生物滤池,工艺特点,1.塔身高，占地小，2.属于高负荷生物滤池:水力负荷高达80200 m2/m2(滤料)d 有机负荷可达10002000gBOD5/m3(滤料)d 3.高落差，使用旋转布水器，废水淋洗的冲力使老化的生物膜脱落更新快。4.滤层内部的分层：微生物的优势菌种。塔的高度使塔内生长不同种的微生物群。5.能够抵御较高的冲击负荷6.一般规模上不超过10000m3/d（工业、生活污水均可）7.供氧不如曝气池充足，易产生厌氧 8.废水在塔内停留时间短，降解效率低。,设计与计算,一般常用塑料滤料，滤池总高度为812m，也可更高；每层滤料的厚度不应大于2.5m，径高比为1：68；容积负荷为1.03.0kgBOD5/m3.d，表面水力负荷为80200 m3/m2.d，BOD5的去除率一般为6585%；自然通风时，塔滤四周通风口的面积不应小于滤池横截面积的7.510%；机械通风时，风机容量一般按气水比为100150：1来设计；塔滤数不应小于2座。,1.主要设计参数：,2.滤料滤池计算,普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池对比,14.3.5 曝气生物滤池,构造,在欧洲、北美及日本获得广泛应用的污水处理新技术，如今已在我国的北京、大连等地扎根。曝气生物滤池集生物降解及固液分离于一体的污水处理工艺。,1.分区：,2.滤池池体：,反冲配水区、承托层及滤料层、出水区,圆形、方形、矩形。,3.承托层及滤料层,滤料3-5mm，比表面积大，微生物吸着能力强（陶粒、焦炭等）,4.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；,5.配水室 反冲配水区和滤板组成；6.布气系统正常运行曝气和反冲洗时曝气；7.反冲洗系统 采用气水联合反冲洗；8.出水系统 周边出水和单侧堰出水等；9.管道和自控系统组成 采用PL控制系统。,工作原理,曝气生物滤池是在生物接触工艺的基础上，以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂等)为载体，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢作用，生物絮凝用，物理过滤作用，膜及填料的物理吸附和截留作用，以及反应器内沿水流方向实物链的生物多级捕食作用，实现污染物在任一单元反应器内高效去除,1.强制鼓风曝气，水气极好的均分，防止了气泡在滤料中的凝结；2.在整个滤池高度上提供正压条件，可以避免沟流和短流；3.空气能将污水中的固体物质带入滤床深处，延长反洗周期，减少清洗时间和水、气量。,上向流曝气生物滤池的优势,1.气水进行极好均分，防止了气泡在滤料中的凝结。2.滤料层对气泡的切割作用使气泡在滤池中的停留时间延长，提高了氧的利用率；池内生物量大，可达8000-23000mg/l（折算成MLVSS）3.由于滤池极好的截污能力，使得 BAF 后面不需再设二次沉淀池；4.三相接触，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，曝气量低，供氧动力消耗低。5.勿需污泥回流，无污泥膨胀，污泥易处理,工艺特点,6.具有占地面积小，基建投资省;7.处理水质高，可满足回用要求8.抗冲击负荷能力强，适应的温度范围广，且耐低温9.易挂膜，启动快，反应时间短10.曝气生物滤池无需二沉池，采用模块化结构，便于后期改建、扩建11.该工艺可以单独建立，也可以与其它工艺组合应用,工艺特点,1.进水SS(50-60mg/L)2.进水BOD的浓度(400mg/L),包括：池体、供气系统、配水系统、反冲洗系统、污泥产量等,1.BOD污泥负荷：根据水质定，0.2kg-1.4kgBOD/kgvss.d BOD容积负荷：0.120.18kgBOD/m滤料.d；考虑氨氮硝化时小于2.0 kgBOD/m滤料.d；仅考虑BOD时4-6 kgBOD/m滤料.d2.反冲洗,影响因素,工艺设计主要参数,工艺流程及原理,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。,几种曝气生物滤池,1.BIOCARBONE,2.BIOSTYR,3.BIOFOR,气水同向流（上向流），并以较高的滤速过滤 采用气水联合反冲洗，主要依赖气体的擦洗作用，反冲洗时滤料基本不膨胀。反冲污泥最终回流入初沉池。,14.4 生物转盘,14.4.1 概述,60年代起源于德 国，我国70年代引进，能耗低，效果好的技术 适用范围（城市污水、各类工业水）,14.4.2 生物转盘,生物转盘的构造特点,盘片、接触反应槽、转轴、驱动装置4部分组成,1.盘片：盘片的形状：外缘：圆形、多角形及圆筒形；盘面：平板、凹凸板、波形板、蜂窝板、网状板等以及各种组合。盘片的厚度与材质：要求质轻、薄、强度高，耐腐蚀，同时还应易于加工、价格低等；一般厚度为0.5-1.0cm；常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯以及玻璃钢等。转盘的直径：一般直径为2.0、2.5、3.0、3.5m等，常用的是3.0m。盘片间的间距：一般为30mm，高密度型则为10-15mm。,2.接触反应槽：一般可以用钢板或钢筋混凝土制成，横断面呈半圆形或梯形；槽内水位一般达到转盘直径的40%，超高20-30cm；转盘外缘与槽壁之间的间距一般为20-40cm。3、转轴：长度：0.5-7.0m，其直径 50-80mm 轴中心高于槽液面150mm，b/D=0.06-0.1，b为轴心与液面的距离4.驱动装置 驱动方式电力，空气，水力驱动 转速0.8-3.0r/min，外缘线速度15-18m/min,净化原理,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CO、NH3 等的传递。,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废水浓度、性质及转速有关，一般0.1-0.5mm。,典型的工艺流程,1.生物转盘的布置,生物转盘有一轴一段、一轴多段、以及多轴多段等形式；废水的流动方式，有轴直角流与轴平行流。多极布置：盘片面积不变，能提高处理水水质和DO含量,2.生物转盘为主体的工艺流程,需要有预处理，调节池可小点（与活性污泥相比），高浓度有机废水，中间设沉淀池,以去除BOD为主要目的的工艺流程,以深度处理（去除BOD、硝化、除磷、脱氮）为目的的工艺流程,3.生物转盘与其它工艺的组合流程,天,天,天,天,生物转盘的工艺特征,微生物浓度高，折成MLVSS可达40000-60000mg/l，F/M：0.05-0.1系数（效率高的原因），适应性强，出水水好。生物相分级，每级生长着适应于该级污水水质的微生物污泥龄长，适应硝化菌的生长，具有硝化、反硝化的功能食物链长污泥产量少，为活性污泥法的1/2左右耐冲击负荷BOD值10000mg/l-10mg/l，均可适应不需要曝气，污泥回流，及调节污泥量，不存在污泥膨胀，节能，易于管理节能，即运行费用较低；维护管理简单，功能稳定可靠，无噪音，无灰蝇；受气候影响较大，顶部需要覆盖，有时需要保暖；所需的场地面积一般较大，建设投资较高。废水中的挥发性污染物容易扩散到空气中造成2次污染,生物转盘运行中需要注意的问题,1.进水方式,进水方向与转盘的旋转方向一致，污水在槽中混合均匀水头损失小，但剥落的膜不易随水流出。进水方向和转盘的旋转方向相反，混合较差，水头损失大，但剥落膜易流出进水方向与盘片垂直，平行于转轴起到一轴多极的作用，前端生物膜多，轴负荷不均匀。,2.转盘的负荷与供氧量,3.转盘分级与处理效果,水力负荷低时，BOD去除速度与BOD浓度之间成直线 水力负荷高时，BOD去除速度与BOD浓度之间不成直线不宜采用增加转速的方式来提高DO,转盘分级改进停留时间，防止短路，从而提高处理效果，尤其对毒性强的工业废水分级尤为重要分级过多效果增加不多，一般每池不可小于2级，但不多于4级,14.4.3 生物转盘的计算,2、盘片总面积A确定方法,1、基础参数,应充分掌握水质水量合理确定构造方面的参数：形状、直径、间距、浸没率、材质、级数、水流方向、反应槽的形状,以A为基础，确定盘片数，转轴长度，氧化槽V，停留时间T方法：负荷率计算，经验图表法（前联邦德国应用），经验公式（勃别尔计算式）,4、负荷率计算法,常用参数,容积面积比（G值）（液量面积比）,城市污水G值5-9之间，盘片厚时，应减去浸没部分容积值,平均接触时间 ta=(V/Q)24 h也可以作为设计计算时基础数据,BOD面积负荷率NA：10-20g/m.d,S0原污水BOD值，g/m,mg/l A盘片总面积（m）Q流量（m/d）,水力负荷Nq：10-20g/m.d,14.5 生物接触氧化法,生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的 生物膜法处理工艺；又称为淹没式生物滤池。生物接触氧化法1971年开始于日本 应用领域十分广泛，深受重视 生物接触氧化法以高效得到亲睐，原因是：,14.5.0 概述,1.生物活性高污泥龄长；2.传质条件好微生物代谢多，“细菌表面的介质更新速度”的影响，传质起决定作用；3.充氧效率高3kg O2/kw.h，比无填料高30%4.有较高的生物膜浓度（10-20g/l），而活性污泥（2-3g/l）,14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),14.5.1 生物接触氧化池的构造及形式,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左右，填料层上部水层高约为0.5m，填料层下部布水区的高度一般为0.5-1.5m之间；池型：方形、园形，顶部稳 定水层 填料：其特性对接触氧化池 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；分为硬性填料、软性填料、半软性填料、及球状悬浮型填料等：,14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),(2)填料,14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),14.5.3,14.5 生物接触氧化法(淹没式生物滤池),接触氧化池的分类,1.按曝气位置 分流式国外多用 填料区水流较稳定，有利于生物膜的生长，但冲刷力不够，生物膜不易脱落；可采用鼓风曝气或表面曝气装置；较适用于深度处理。直流式国内用 曝气装置多为鼓风曝气系统；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；检修较困难。,分流式,分流式,直流式,14.5.2 生物接触氧化法的特征,工艺方面,1.采用多种形式填料，形成气、液、固三相共存，有利于氧的转移 2.填料表面形成生物膜立体结构，能提高净化效果 3.有利于保持膜的活性，抑制厌氧膜的增殖 4.负荷高处理时间短,运行方面,1.耐冲击负荷2.操作简单勿需污泥回流，不产生污泥膨胀、滤池蝇；3.生成污泥量少，易沉淀4.动力消耗低,14.5.3 生物接触氧化处理技术的工艺流程,1、一级处理流程完全混合型流态，微生物处于对数增长期和减速增长期的前段,2、二级处理流程单级完全混合型流态、组合后为推流；一段，F/M2.1，对数增殖期 二段，F/M0.5，减速增殖期或内源呼吸期,14.6 生物流化床,14.6.1生物流化床的构造1.床体-平面多呈圆形2.载体-石英砂、无烟煤、焦炭、颗粒活性炭3.布水装置-多孔板、圆锥形布水结构等4.脱膜装置,14.6.2 生物流化床的特点,14.6.2 生物流化床的特点,14.6 生物流化床,14.6.3生物流化床的工艺类型,1.液流动力流化床(二相流化床),14.6 生物流化床,2.气流动力流化床(三相流化床),14.6 生物流化床,14.6 生物流化床,3.机械搅拌流化床,14.6 生物流化床,14.7 其他新型生物膜反应器和联合处理技术,14.7.1其他新型生物膜反应器,移动床生物反应器,复合式生物膜反应器,微孔膜生物反应器,这一节自学，同学们可以课后多查查资料，多了解一下新技术。,14.7.2生物膜/悬浮生长联合处理工艺,活性生物滤池,普通生物滤池/活性污泥工艺,14.7 其他新型生物膜反应器和联合处理技术,14.7 其他新型生物膜反应器和联合处理技术,14.7 其他新型生物膜反应器和联合处理技术,启动调试时须培养生物膜，其方式类似活性污泥的培养，可间歇或连续进水；注意营养平衡(C、N、P)、pH值、抑制物浓度等；应对生物膜的生长情况经常观察，并及时调整运行条件。1.闭路循环法2.连续法,14.8 生物膜法的运行管理,14.8.1 生物膜的培养与驯化,1.生物膜法运行中应注意的问题(1)防止生物膜过厚解决方法：加大回流量，借助水力冲脱过厚的生物膜；二级滤池串联，交替进水；低频加水，使布水器转速减慢。(2)维持较高的DO(3)减少出水悬浮物浓度,14.8 生物膜法的运行管理,14.8.2 生物膜处理系统的运行管理,2.生物膜的日常管理控制溶解氧浓度为2.53.5mg/l；避免过大的冲击负荷；防止填料堵塞：检查布水装置及滤料是否堵塞；布水系统堵塞是由管道腐蚀或者进水悬浮物沉积所致；滤料堵塞多为膜的增量大于排放所致；解决方法：加强前处理，降低进水中的悬浮固体浓度；控制废水水质、水量，水力负荷跟有机负荷相匹配;增大 曝气强度，以增强接触氧化池内的紊流；采取出水回流，以增加水流上升流速，以便冲刷生物膜。采用高压水表面冲洗；停止进入废水让其自然干燥脱落。,14.8 生物膜法的运行管理,