污水的好氧生物处理一-生物膜法.ppt

第十三章 污水的好氧生物处理（一）生物膜法,1893年英国Corbett在Salford创建了第一个具有喷嘴布水装置的生物滤池。生物膜法是对污水土地的模拟和强化。生物膜法主要用于从污水中去除溶解性有机污染物，是一种被广泛采用的生物处理方法。生物膜法的主要优点是对水质，水量变化的适应性较强。生物膜法的共同特点是微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧气一般来自大气。,生物滤池法的流程,第一节 生物滤池,滤 床,滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：,能为微生物附着提供大量的面积；,使污水以液膜状态流过生物膜；,有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；,不被微生物分解，也不抑制微生物的生长，有较好的化学性能；,有一定的机械强度；,价格低廉。,滤料粒径并非越小越好，会造成堵塞，影响通风。早期主要以拳状碎石为滤料为主，其直径在38cm左右，空隙率在45%55%左右，比表面积（可附着面积）在65100m2/m3,两种常见的塑料滤料,国内目前采用的玻璃钢蜂窝状块状滤料，孔心间距在20mm左右，空隙率95%左右，比表面积在200m2/m3。,滤床高度同滤料的密度有密切关系,石质拳状滤料组成的滤床高度一般在12.5m之间。一方面是由于孔隙率低，滤床过高会影响通风；另一方面由于太重，过高会影响排水系统和滤池基础 结构。,塑料滤料每立方米仅重100kg左右，孔隙率高达93%95%，滤床高度不但可以提高，而且可以采用双层或多层构造。,国外一般采用双层滤床，高7m左右；国内常采用多层的“塔式”结构，高度在10m以上。,滤床四周，一般设池壁，池壁起围护滤料，减少污水飞溅的作用。常用砖、石或混凝土砌筑。,排水系统,排水假底,池底,集水沟,排水假底是用特制砌块或栅板铺成，滤料堆在假底上面。假底空隙率不小于滤池平面的58，高于池底0.40.6 m。,池底除支撑滤料外，还要排泄滤床上的来水，池底中心轴线上设有集水沟，两侧底面向集水沟倾斜，池底和集水沟的坡度约12。集水沟要有充分的高度，并在任何时候不会满流，确保空气能在水面上畅通无阻，使滤池中空隙充满空气。,生物滤池法的流程,低负荷生物滤池又称普通生物滤池。优点：处理效果好，BOD5的去除率可达90%以上，出水BOD5可下降到25mg/L以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳定。缺点：占地面积大，灰蝇很多，影响环境卫生。,交替式二级生物滤池法的流程,运行时，滤池是串连工作的，污水经初步沉淀后进入一级生物滤池，出水经相应的池去除中间沉淀残膜后用泵送入二级生物滤池，二级生物滤池的出水经过沉淀后排出污水厂。工作一段时间后，一级生物滤池因表面生物膜的累积，即将出现堵塞，改作二级生物滤池，而原来的二级生物滤池则改作一级生物滤池。交替式二级生物滤池法比并联流程负荷率可提高两、三倍。,回流式二级生物滤池法的流程,回流生物滤池法流程qv：污水流量，r：回流比,国外运行的经验表明，在处理城市污水时，回流式生物滤池的处理效率大致如下：,生物滤池的一个主要优点是运行简单，因此，适用于小城镇和边远地区。,小于或等于某处理效率的污水厂的百分数/%（活性污泥法）,小于或等于某处理效率的污水厂的百分数/%（生物滤池）,生物滤池机理,生物滤池的工作情况,污水通过布水设备连续地、均匀地喷洒到滤床 表面上，在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗沥，或以波状薄膜的形式向下渗流。最后，污水到达排水系统，流出滤池。污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的粘膜，称为生物膜。这个起始阶段称为挂膜，是生物滤池的成熟期。,挂 膜,生物滤池机理,生物滤池的工作情况,污水流过成熟滤床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，从而得到净化。生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，其厚度约2 nm。在这里，有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等。由于氧在生物膜表层已耗尽，生物膜内层的微生物处于厌氧状态。在这里，进行的是有机物的厌氧代谢，终点产物为有机酸、乙醇、醛和H2S等。由于微生物的不断繁殖，生物膜逐渐增厚，超过一定厚度后，吸附的有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。此时，内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其粘附在滤料上的性能，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。,生物膜的组成,细菌（好氧、厌氧、兼性）,真菌,藻类,原生动物,后生动物,一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫,生物膜脱落原因,有机物转化深度,影响生物滤池性能的主要因素,这些过程的发生和发展决定了生物滤池净化污水的性能。影响这些过程的主要因素如下,生物滤池中有机物的降解过程,同时发生着多过程,影响生物滤池性能的主要因素滤池高度,滤 床,滤床上层，污水中的有机物浓度较高，微生物繁殖速率高，种属较低级，以细菌为主，生物膜量较多，有机物去除速率较高。,随着滤床深度增加，微生物从低级趋向高级，种类逐渐增多，生物膜量从多到少。,滤池的上层和下层相比，生物膜量、微生物种类和去除有机物的速率均不相同,滤床中的这一递变现象，类似污染河流在自净过程中的生物递变。,当滤床各层的进水水质互不相同时，各层生物膜的微生物就不相同，处理污水的功能也随之不同。,影响生物滤池性能的主要因素滤池高度,影响生物滤池性能的主要因素负荷率,影响生物滤池的负荷率有三种表达形式：,水力负荷率：以流量为准，m3（水）/m3（滤料）d；,表面水力负荷率：m3（水）/m3d，又称平均滤率；,有机负荷率：以BOD5为准，kg（BOD5或特定污染物质）/m3d。,由于生物滤池的作用是去除污水中有机物或特定污染物，因此，它的负荷率通常以有机物或特定污染物质为准较合理。,影响生物滤池性能的主要因素负荷率,在低负荷条件下，随着滤率的提高，污水中有机物的传质速率加快，生物膜量增多，滤床特别是它的表面很容易堵塞。,在高负荷条件下，随着滤率的提高，污水在生物滤床中停留的时间较短，出水水质将相应下降。,影响生物滤池性能的主要因素回流,回流利用污水厂的污水，或生物滤池出水稀释进水的做法称回流，回流水量与进水量之比叫回流比。,影响生物滤池性能的主要因素供氧,生物滤池中，微生物所需的氧一般直接来自大气。靠自然通风供给。,影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拨风和风速。,自然拨风的推动力是池内温度与气温之差，以及滤池的高度。,温度差越大，通风条件越好；当水温较低，滤池内的温度低于水温时（夏季），池内气流向下流动；当水温较高，池内温度高于气温时（冬季），气流向上流动；若池内外无温度差时，则停止通风。正常运行的生物滤池，自然通风可以提供生物降解所需的氧量，自然通风不能满足时，则应考虑强制通风。,COD=400mg/L,COD=500mg/L,COD=600mg/L,生物滤池的计算计算公式,生物滤池的设计，在条件允许时应尽量利用试验成果进行，没有条件进行试验时，可借助于经验公式进行。,图示表明：污水流过滤池时，污染物浓度的下降率每单位滤床高度（h）去除的污染物的量（以浓度s计），同该污染物的浓度成正比，即,将式,积分得,式中：ds/dh污染物浓度的下降率；s0滤池进水污染物的浓度，mg/L；s床深为h处水中的污染物浓度，mg/L；h离滤床表面的深度，mK反映滤池处理效率的系数，它同污水性质，滤池的特性（包括滤料的材料、形状、表面积、孔隙率、堆砌方式和生物膜性质）、以及滤率有关，布水方式（如均匀程度、进水周期等）也可对其有影响。,K可用下式求得：,式中：qv滤池进水流量，m3/d；A滤床表面积，m2；K系数，它与进水水质和滤率有关；m与进水水质有关的系数；n与滤池特性、滤率有关的系数。,采用公式进行计算步骤,第一步是选定滤料和进水方式，然后进行试验，求得K、m和n等常数值；,第二步确定是否回流，若需要回流，则要确定回流比；,最后计算滤池的尺寸。,回转式布水器的计算,计算的主要内容,确定布水横管根数（一般是2根和4根）和直径,布水管上的孔口数和在布水横管上的位置,布水器的转速,第二节 生物转盘,生物转盘的处理流程与布置,1.标准处理流程,2.提高已设活性污泥处理系统处理水质的流程,3.多级处理的生物转盘处理系统,生物转盘的设计计算方法,生物转盘的设计计算方法,生物转盘的设计计算方法,生物转盘的设计计算方法,生物转盘的新进展,生物转盘的新进展,第三节 生物接触氧化法,接触氧化池构造示例,接触氧化池示例,生物接触氧化法的基本流程,接触氧化池外观图,接触氧化池反应区的构造,接触氧化法填料,新型的纤维网状填料,新型的纤维网状填料,软性纤维填料的结构栓接绳纤维束中心绳,生物填料框架,框架与生物填料,框架与生物填料,新型的三维立体网状填料,挂膜后的网状填料,聚乙烯生物填料,空气,中心曝气,生物接触氧化法曝气,侧面曝气,全池曝气,反应区曝气系统的布置,牛腿与槽钢的布置,刚玉微孔曝气盘,填料框架、槽钢与牛腿,微孔曝气设备安装,微孔曝气设备的清水检验,生物接触氧化池的设计计算,1.生物接触氧化池的有效容积（即填料体积）V,式中：qv：平均日设计流量，m3/d；s0、se：分别为进水与出水的BOD5，mg/L；Nv：有机容积负荷率，kgBOD5/m3d（城市污水可用1.01.8）。,2.生物接触氧化池总面积A和座数n,式中：h0：填料高度，一般采用3.0米；A1：每座池子的面积，m2，一般小于25 m2。,第四节 生物流化床,生物流化床的试验研究,几种生物处理系统比表面积和负荷率的比较,膜法与活性污泥法相结合,膜法与活性污泥法相结合,膜法与活性污泥法相结合,膜法与活性污泥法相结合,第五节 曝气生物滤池,曝气生物滤池的实质、组成与系统,曝气生物滤池的特征,(1)反应时间短(2)便于维护管理(3)占地少(4)节能(5)空气量较少(6)生物膜微生物易于驯化(7)对季节变动的适应性较强(8)对水量变动有较大的适应性(9)能够处理低浓度的废水(10)具有很强的硝化功能(11)适应的水温范围广泛(12)反冲洗水量大(13)污泥处理同活性污泥法,曝气生物滤池的分类,