1、第十八章 生物膜法,18.1 生物膜法的基本原理 18.2 生物濾池 18.3 生物轉(zhuǎn)盤 18.4 生物接觸氧化 18.5 生物流化床,18.1 生物膜法的基本原理,18.1.1 有機物降解機理,1生物膜的構(gòu)造及其對有機物的降解 1）構(gòu)造（圖18-1） 好氧層：2mm土厚，有機物的降解主要在此 厭氧層： 2）有機物降解過程 空氣中氧溶解于流動水層中； 污水中有機物由流動水層傳遞到附著水層，在進入生物膜； 微生物代謝有機物。,2. 生物膜的生長與脫落 1) 生物膜的生長 生物膜的形成 生物膜的成熟 2)生物膜的脫落 3)生物膜脫落的原因 內(nèi)因 厭氧菌營養(yǎng)耗盡而死亡，其附著力降低，很快脫落 氣態(tài)代

2、謝產(chǎn)物不斷逸出，破壞了好氧層生態(tài)的穩(wěn)定，使二者失去了平衡，生物膜老化 氣態(tài)產(chǎn)物的積累，將膜頂起 外因 水流的沖刷作用，加大水量，則沖刷力增大,18.1.2 微生物學特性,1.參與凈化反應(yīng)微生物多樣化； 2.生物的食物鏈長； 3.能夠存活世代時間較長的微生物； 4.分段運行與優(yōu)勢菌種。,18.1.3 微生物膜法技術(shù)特征,1.對水質(zhì)、水量變動有較強的適應(yīng)性； 2.污泥沉降性能良好，宜于固液分離； 3.能處理低濃度的污水，使BOD5=2030mg的污水降至510mg/l ； 4.易于維護運行、節(jié)能 。,18.2 生物濾池,18.2.1 生物濾池基本構(gòu)造,構(gòu)造：池體、濾料、布水裝置 、排水系統(tǒng),1池體

3、 生物濾池的池體多為圓形、方形或矩形；池壁可有孔洞或不帶孔洞的兩種形式，有孔洞的池壁有利于濾料的內(nèi)部通風，但在低溫季節(jié)，易受低溫的影響，使凈化功能降低；池壁一般要求高于濾料表面0.50.9m。 2濾料 濾料是生物濾池的主體，它對生物濾池的凈化功能有直接影響。其一般要求：大的表面積；有足夠大的孔隙率；有較好的機械強度，不易變形和破碎。,3布水裝置 布水裝置的目的是將廢水均勻地噴灑在濾料上。主要有兩種： 固定式布水裝置（普通生物濾池多采用）； 旋轉(zhuǎn)式布水裝置（高負荷生物濾池和塔式生物濾池常用）。,4、排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)處于濾床的底部，其作用是收集、排出處理后的廢水和保證良好的通風；一般由滲水裝置、

4、匯水溝和總排水溝所組成；滲水裝置用于支撐濾料，其排水孔隙的總面積應(yīng)不小于濾池表面積的20%；滲水裝置與池底之間的距離一般應(yīng)在0.4m以上，以利通風，一般在出水區(qū)的四周池壁均勻布置進風孔。,18.2.2 生物濾池工作原理,生物濾池是以土壤自凈原理為依據(jù)，在污水灌溉的實踐基礎(chǔ)上，經(jīng)原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的人工生物處理技術(shù)，已有百余年的發(fā)展史。 污水長時間以滴狀噴灑在塊狀濾料層的表面上，在污水流經(jīng)的表面上就會形成生物膜，待生物膜成熟后，棲息在生物膜上的微生物即攝取流經(jīng)污水中的有機物作為營養(yǎng)，從而使污水得到凈化。,18.2.3 生物濾池的操作系統(tǒng),1普通生物濾池 1） 普通生物濾池的流程

5、系統(tǒng) 污水 預(yù)處理（格柵、沉淀池、初沉池等） 生物濾池二沉池 排放 2) 優(yōu)缺點,2. 高負荷生物濾池 1）高負荷生物濾池系統(tǒng)流程 （1） 典型流程 （2）二段濾池處理系統(tǒng)流程 2）特征 （1）大幅度地提高了濾池的負荷率； （2）高負荷生物濾池的高負荷率是通過限制進水BOD5和運行上采取處理水回流等技術(shù)措施而達到目的； （3）處理水回流可以均化與穩(wěn)定進水水質(zhì)、加大水力負荷，及時地沖刷過厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制厭氧層發(fā)育，使生物膜經(jīng)常保持較高的活性；抑制濾池蠅的過度滋長，減輕臭味。,1）塔式生物濾池的特征 （1）在構(gòu)造方面的特征 （2）在工藝方面的特征 高負荷率； 濾層內(nèi)部的分層，

6、能夠承受較高的有機污染物的沖擊負荷。,3、塔式生物濾池,2）塔式生物濾池的設(shè)計計算 當前，塔式生物濾池主要按BOD容積負荷率進行計算。對生活污水和城市污水可以參考國內(nèi)、外的運行數(shù)據(jù)選定。 （1）塔濾的濾料容積： 式中 V濾料容積，m3; Sa進水BOD5，也可按BODu考慮，g/m3； Q污水流量，取平均日污水量，m3/d； NaBOD容積負荷或BODu容積允許負荷， （gBOD5/m3濾料d）或gBODu/（m3濾料d）,（2）濾塔的表面面積式中： A濾塔的表面面積，m2； H濾塔的工作高度，m；其值根據(jù)下表18-1所列數(shù)據(jù)確定。,表18-1 進水BODu與塔濾高度的關(guān)系,（3）塔濾的水力負

7、荷 式中 q水力負荷，m3/(m2d)。 當有條件式，水力負荷q應(yīng)由試驗確定，并行用上式校核，如通過試驗所得到的水力負荷值，若 q=q，說明設(shè)計是可行的； q q，則可考慮適當降低濾池高度； q q，則應(yīng)考慮加大濾池高度或采用回流或多級濾池串聯(lián)。,4曝氣生物濾池 1）系統(tǒng)與構(gòu)造,2）工藝特點,18.2.4 工程實例,廣東省肇慶市藍帶啤酒廠，年產(chǎn)20萬T藍帶啤酒。藍帶啤酒廠污水處理站設(shè)計污水處理量為6000m3/d，設(shè)計污水水質(zhì)為： COD3000mg/L，BOD5=800 mg/L，SS300 mg/L，色度100，PH69，溫度40。 要求處理后出水水質(zhì)達到廣東省污水排放標準的二級二類標準。

8、 COD110 mg/L，BOD550 mg/L，SS100 mg/L，色度80，PH69。,該污水處理廠的工藝流程為： 塔式生物濾池設(shè)計容積負荷1.8Kg BOD5/( m3/d)，有效容積400 m3，采用4座，每座濾池直徑3.09m，濾池面積7.5m2塔高18.5 m，濾池高度13.5 m。水力負荷為200 m3/( m2d)，COD去除率65，出水COD為142 mg/L。,18.3 生物轉(zhuǎn)盤,18.3.1 生物轉(zhuǎn)盤基本構(gòu)造,由盤片、轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動裝置、接觸反應(yīng)槽三部分組成。,1盤片 1）材質(zhì)：要求輕質(zhì)高強、耐腐不變形、取材加工方便，一般采用聚氯乙烯或聚脂玻璃鋼制作。 =37mm（ =10

9、15） 2）形狀、大?。簣A形、正多角形，為波紋狀盤片，此時表面積可提高一倍。直徑：23.6m，最大5.0m 3）盤片間距：一般為30mm，多級轉(zhuǎn)盤前級數(shù)為2535mm，后級數(shù)1020mm。,2接觸反應(yīng)槽 半圓形，盤片直徑40%浸沒于污水中，盤片邊緣與槽內(nèi)面間距150mm，進出水采用鋸齒形溢流堰，槽底設(shè)放空管。對于多級生物轉(zhuǎn)盤在級與級之間設(shè)導(dǎo)流槽。 3轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動裝置 1）轉(zhuǎn)軸：實心鋼軸或無縫鋼管，長L=0.57.0m，否則易擾曲變形，發(fā)生折斷或扭斷，直徑d=5080mm。 2）驅(qū)動裝置：電機減速器轉(zhuǎn)動鏈條軸，轉(zhuǎn)速0.83.0r/min，線速度1020m/min。不能過高或過低。,18.3.2 生

10、物轉(zhuǎn)盤工作原理,盤片交替與污水和空氣相接觸，在盤片上產(chǎn)生一層滋生著大量微生物的生物膜。當生物膜與反應(yīng)槽內(nèi)污水接觸時，污水中有機物被生物膜所吸附降解，當生物膜與空氣接觸時，一方面繼續(xù)降解生物膜表面吸附水層中的有機物，一方面吸附水層吸收空氣中的氧使之成為溶解氧而進入生物膜中，同時也使槽內(nèi)的DO達到一定濃度。而老化了的生物膜在剪切力作用下而脫落，然后進入二沉池。,18.3.3 生物轉(zhuǎn)盤操作系統(tǒng),1. 生物轉(zhuǎn)盤處理系統(tǒng)基本工藝流程,2. 生物轉(zhuǎn)盤處理系統(tǒng)工藝流程組合,生物轉(zhuǎn)盤宜于采用多級處理方式,一般可分為單軸單級、單軸多級和多軸多級等。圖所示的是生物轉(zhuǎn)盤二級處理流程 。,2. 生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的特征,1

11、）微生物濃度高，達4060g/l，F(xiàn)/M=0.050.1，處理效率高。 2）生物相分級：第一級異養(yǎng)菌；第二級原、后生動物；第三四級絲狀性藻類。 3）污泥齡長，具有硝化、反硝化功能。 4）能處理高濃度有機廢水，耐沖擊負荷。Sa=10000mg/l10mg/l，效果好。 5）食物鏈長，污泥量少，為活性污泥法的 1/2左右，約0.25Kg/KgBOD5。 6）能耗小，不需曝氣與污泥回流，0.7Kwh/Kg BOD5。 7）便于維護管理。 8）不會發(fā)生二次污染現(xiàn)象。 9）流態(tài)：完全混合推流式。,3生物轉(zhuǎn)盤的新進展（1） 空氣驅(qū)動的生物轉(zhuǎn)盤,（2）與沉淀池合建的生物轉(zhuǎn)盤,（3）與曝氣池合建的生物轉(zhuǎn)盤,1

12、8.3.4 工程實例,濟南市南郊賓館污水凈化站采用的生物轉(zhuǎn)盤為主體的二級生化處理工藝，近期安裝二組直徑為3 m的轉(zhuǎn)盤，其中一級為三級轉(zhuǎn)盤，另一組為四級轉(zhuǎn)盤。二組轉(zhuǎn)盤并聯(lián)運行處理流量42 m3/h（1000 m3/d）。當污水量小于21 m3/h，只用一組轉(zhuǎn)盤。遠期再安裝一組生物轉(zhuǎn)盤。遠期處理流量為63 m3/h（1500 m3/d）。,工藝流程：,原污水水質(zhì)： COD133.2178 mg/L,BOD5=6789.2 mg/L,SS4592 mg/L。 出水水質(zhì)：CODcr50mg/L,BOD510mg/L,SS10mg/L， 濁度10度，總大腸桿菌3個/L. 處理后出水達到CJ25.189生

13、活雜用水水質(zhì)標準，作為賓館人工湖補給水和澆灌果樹、綠地及洗車等用途。,18.4 生物接觸氧化,18.4.1 生物接觸氧化的工作原理,生物接觸氧化處理技術(shù)的實質(zhì)之一是在池內(nèi)充填填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝功能的作用下，污水中有機污染物得到去除，污水得到凈化。 生物接觸氧化處理技術(shù)的另一項技術(shù)實質(zhì)是采用與曝氣池相通的曝氣方法，向微生物提供氣所需要的氧，并起到攪拌與混合作用。 據(jù)上所述，生物接觸氧化是一種介于活性污泥法與生物濾池兩者之間的生物處理技術(shù)，兼具兩者的優(yōu)點，也可以說是具有活性污泥法特點的生物膜

14、法。,18.4.2 生物接觸氧化的基本構(gòu)造,1構(gòu)造 由池體、填料、進水裝置、曝氣系統(tǒng)組成,1）池體：圓形、矩形、方形。填料高33.5m，底部布氣層高為0.60.7m，頂部穩(wěn)定水層0.50.6m，H總=4.55.0m 2）填料：蜂窩式填料 波紋板狀填料 半軟性填料 彈性立體填料 不規(guī)則粒狀填料 球狀填料,2形式,按曝氣裝置的位置分為：分流式和直流式 按水流循環(huán)方式分為：填料內(nèi)循環(huán)與外循環(huán)式,1）分流式接觸氧化池：充氧與填料分置與單獨的區(qū)間，使污水在充氧間與填料間循環(huán)流動。（國外多采用） （1）中心曝氣型,（2）單側(cè)曝氣型,分流式接觸氧化池有利于微生物的生長繁殖，供氧狀況良好。但水流對生物膜沖刷力

15、小，膜更新慢，易堵塞。,2)直流式生物接觸氧化池（國內(nèi)多采用）,3）多段串聯(lián)射生物接觸氧化池：居民小區(qū)，實質(zhì)上為混合-推流式。,18.4.3 生物接觸氧化操作系統(tǒng),生物接觸氧化處理技術(shù)的工藝流程一般分為：一段處理流程、二段處理流程和多段處理流程。 1. 一段處理流程,2. 二段處理流程,3. 多段處理流程,18.4.4 工程實例,河南江海啤酒業(yè)有限公司（原為鄭州市啤酒廠）廢水處理一期工程： 設(shè)計水量Q2400 m3/d，設(shè)計水質(zhì)為CODcr1500mg/L,BOD5900mg/L,SS500mg/L，PH69。 設(shè)計出水水質(zhì)要求達到污水綜合排放標準GB8978-1996的二級標準： CODcr

16、150mg/L,BOD560mg/L,SS200mg/L，PH69。,該廢水治理一期工程的工藝流程如下：,生物接觸氧化池采用二段生物接觸氧化，設(shè)計填料容積負荷率為2Kg BOD5/( m3/d)池內(nèi)設(shè)組合軟性填料，高度為3m。一、二氧化池填料容積分別占填料總?cè)莘e的和。一、二氧化池平面面積分別為156 m2和78 m2，組合軟性填料容積分別為468 m3和234 m3，停留時間分別為4.68h和2.34h，池總高度均為4.8m。 位于一、二氧化池間設(shè)中間沉淀池為矩形平流式沉淀池，設(shè)計表面負荷為7 m3/( m2h)，平面面積為1.51015 m2，池總高度為4.8m，在1.5m高度上設(shè)一個污泥斗

17、，斷面性狀為梯形，污泥斗內(nèi)設(shè)穿孔排泥管。 該工藝運行結(jié)果表明能達到設(shè)計要求。,18.5 生物流化床,18.5.1 生物流化床工作原理,流化床是以砂、活性炭、焦炭一類的較小的惰性顆粒為載體充填在床內(nèi)，載體表面被覆著生物膜，其質(zhì)變輕，污水以一定流速從下向上流動，使載體處于流化狀態(tài)。,18.5.2 生物流化床基本構(gòu)造,生物流化床是由床體、載體、布水裝置、沖氧裝置和脫膜裝置等部分組成。 1. 床體：平面多呈圓形，多有鋼板焊制，也可以由鋼筋混凝土澆灌砌制。 2. 載體：是生物流化床的核心部件。 3. 布水裝置：對生物流化床能夠發(fā)揮正常的凈化功能的重要環(huán)節(jié)，又是填料的承托層。,4. 充氧裝置5. 脫膜裝置,18.5.3 生物流化床操作系統(tǒng),1.液流動力流化床 也稱為二相流化床，即在流化床內(nèi)只有污水（液相）與載體（固相）相接觸。而由單獨的充氧設(shè)備對污水進行充氧。,2.氣流動力流化床,此工藝亦稱為三相生物流化床，即污水（液）、載體（固）及空氣（氣）三相同步進入床體.,3. 機械攪拌流化床,又稱懸浮粒子生物膜處理工藝.,18.5.