生物膜的增长及动力学.doc

原理 5.2 生物膜的增长及动力学 5.3 生物滤池 5.4 生物转盘 工艺 5.5 生物接触氧化法及应 5.6 生物流化床 用 5.7 其他新型生物膜反应器和联合处理工艺 5.8 生物膜法的运行管理No. 1潜伏期或适应期线形增长期生物膜稳定期脱落期No. 2活性污泥微生物的增长对数增殖期 减衰增殖期 内源呼吸期微生物增殖曲线cd b S(BOD)降解曲线 aXO活性污泥微生物活性污泥微生物增殖分为以下 四个阶段（期）:适应期 对数增殖期减衰增殖期内源呼吸期No. 6潜伏期或适应期这一阶段的持续时间取决于进水底物浓度以及载体表面特性。No. 7对数期或动力学增长期生物膜多聚糖及蛋白质产率增加；底物浓度迅速降低，即有机污染物降解速率很高；大量的溶解氧被消耗，No. 8线性增长期No. 9减速增长期生物膜增长开始与水力剪切作用形成动态平衡No. 10减速增长期No. 11生物稳定期No. 12脱落期No. 13重要结论在动力学增长末期，活性生物量达到其最大值，此时在生物膜反应器中液相达到稳定状态，此时生物膜较薄，一般不超过50微米；在生物膜稳定期末，生物膜相达到其稳定状态，此时生物膜可达到数百微米。No. 151. 生物膜的比增长速率No. 16最大比增长速率平均比增长速率No. 172. 底物比去除速率 (q0bs)No. 18No. 19高负荷生物滤池。No. 20流动水层着水层生物膜。因而污 水在通过生物滤池时能得 到净化No. 21No. 22No. 23No. 24水力负荷有机负荷No. 25一般认为下述情况时考虑出水回流：进水有机物浓度较 高；水量很小，无法维持水力负荷在最小经验值以上时；废 水中某种有机污染物在高浓度时有可能抑制微生物生长。No. 26No. 27No. 28造，No. 29No. 30No. 31No. 32No. 33No. 34No. 35No. 364、 塔式生物滤池（1）. 工艺特征高负荷率2)滤层内部的分层生分5（2）. 构造特征塔身 滤料3布水装臵 通风系统121-塔身；2-滤料；3-格栅4-检修口；5-布水器；46-通风口；7-集水槽67塔式生物滤池构造示意图（3）.适用条件与优缺点 塔式生物滤池适用于量 塔式生物滤池的优点 其主要不足之处5、曝气生物滤池n 曝气生物滤池(Biological Aerated Filter，简称 BAF)，是20世纪80年代末和90年代初在欧美兴 起的一种污水生物处理技术，起初用作三级处理， 后发展成直接用于二级处理。该工艺处理负荷高， BOD的容积负荷可以达到56kg/(m3d)。 n 曝气生物滤池从单一的工艺逐渐发展成系列综合 工艺。有去除SS、COD、BOD以及硝化、脱氮、 除磷、去除AOX（有害物质）的作用。 原污水流 溢流堰反冲洗水排水管入中间排水管填料层承托层曝气用空气管处理水排水管反冲用空气管反冲洗水进水管曝气生物滤池构造示意图（1）.工作原理及特征n 采用曝气生物滤池时为了减少污水中的悬浮 物，进入生物滤床的污水要求进行充分的预 处理。一般要求生物滤床进水悬浮物（SS） 浓度在5060mg/L。 n 对于用于三级处理的曝气生物滤池工艺，进 水悬浮物浓度一般不会影响生物滤床的效率。 n 如果把生物滤床作为主要生物处理段，那么 采用常规的初沉池处理很难保证生物滤床进 水悬浮物浓度在50mg/L以下，需要采用初沉 池的预处理，最好与一级强化处理相结合。 n 在曝气生物滤池工艺中进水水流向下， 空气从距滤料底部30cm处通入，空气流 向上，两者形成逆流，增大了气/水接触 时间，有利于氧的转移，发挥下层滤料 表面生物膜的氧化降解作用，提高整个 曝气生物滤池的储污能力，延长反冲周 期。 n 由于滤料粒径小，比表面积大，使池中 容纳着大量微生物，从而体现出容积负 荷高、停留时间短的特点，又能保证滤 池在较低的污泥负荷下运行，为进一步 降解污水中的有机污染物提供了可靠的 保证，进而获得优良的处理效果，保证 了出水稳定。 n 处理水由底部出水系统收集到出水渠， 进入集水池。当滤池运行到一定时期， 随着生物量和滤料中截留杂质的增加， 滤料中水头损失增大，水位上升，需对 滤料进行反冲洗，反冲洗废水通过排水 管回流到一级处理设施 n 曝气生物滤池具有以下特征： n 1)、用粒状填料作为生物载体，如陶粒、焦炭、 石英砂、活性炭等； n 2)、区别于一般生物滤池及生物滤塔，在去除 BOD、氨氮时需进行曝气； n 3)、高水力负荷、高容积负荷、水力停留时间 短及高的生物膜活性； n 4)、具有生物氧化降解和截留SS的双重功能， 生物处理单元之后不需要再设二次沉淀池； n 5)、需定期进行反冲洗，清洗滤池中截留的 SS，同时更新生物膜。 （2）、曝气生物滤池的主要优点及缺点n 1)、主要优点 n a)占地面积小，基建投资省。曝气生物滤 池之后不设二次沉淀池。曝气生物滤池水 力负荷、容积负荷大大高于传统污水处理 工艺，停留时间短(每级0.50.66)，因此 所需生物处理面积和体积都很小，节约了 占地和投资。 n b)、出水水质高。在BIOFOR中，由于填料本 身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得 出水SS很低，一般不超过10mg/l；因周期性 的反冲洗，生物膜得以有效更新，表现为生 物膜较薄(一般为10um左右)，活性很高。若 采用全套BIOFOR工艺，则可除磷脱氮。 n c)氧的传输效率很高，曝气量小，供氧 动力消耗低。在BIOFOR中，氧的利用 效率可达20%30%，曝气量明显低于 一般生物处理法。 n d)抗冲击负荷能力强，耐低温。国外运 行经验表明，曝气生物滤池可在正常负 荷23倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。此外，根据国外的 报道，生物曝气滤池一旦挂膜成功，可 在610水温下运行，并具有良好的运 行效果。n e）挂膜，启动快。根据国外的运行， 曝气生物滤池在水温1015时，23 周即可完成挂膜过程。曝气生物滤池在 暂时不使用的情况下可关闭运行，此时 滤料表面的生物膜并未死亡，而是以孢 子的形式存在，一旦通水曝气，可在很 短的时间内恢复正常。 2)主要缺点n a)曝气生物滤池对进水的SS要求较高。 n b)采用曝气生物滤池，水头损失较大，水的总 提升高度大。 n c)采用曝气生物滤池工艺，在反冲洗操作中， 短时间内水力负荷较大，反冲出水直接回流 入初沉池会对初沉池造成较大的冲击负荷。 n d)因设计或运行管理不当还会造成滤料随水流 失等问题。 5.4 生物转盘生物转盘源于原联邦德国，第一套半生产性的生物 转盘试验装臵是于1954年在西德海尔布隆(Heilbronn)污 水处理厂建成。原联邦德国斯图加特工业大学勃别尔 (Popel)教授和哈特曼(Hartman)教授对生物转盘技术的实用化进行了大量的试验研究和理论探讨工作，并于1964年发表了题为生物转盘的设计、计算与性能的论文， 就此奠定了生物转盘技术发展的基础。 5.4.1 生物转盘的构造特征盘片接触反应槽 转轴 驱动装臵图 14-19 生物转盘构造图生物转盘构造图 盘片耐 接触反应槽和 转轴径b 取D 驱动装臵5.4.2 生物转盘的净化机理内地图 14-20 生物转盘净化反应过程与物质传递过程5.4.3 工艺流程与组合初沉池 二沉池 污泥处理5.4.4 生物转盘系统的工艺特征据一些一级，本， 水 条便于的 象 完5.4.5 生物转盘处理技术的进展1) 空气驱动生物转盘空气驱动生物转盘是利用空气的浮力使转 盘旋转( 见右图)。在转盘的外周设空气罩在转盘下侧设曝气管在管上均等地安装扩散器，空气从扩散器均匀地吹向空气罩，产生浮力使转盘转动图 14-26 空气驱动生物转盘剖面特点如下：2) 生物转盘与其它处理设备相组合 与沉淀池相组合的生物转盘 （如下图所示） 图 14-27 与平流式沉淀池(作为二次沉淀池)相组合的生物转盘与平流式沉淀池(作为二次沉淀池)相组合的生物转盘 与曝气池相组合的生物转盘 右图所示为剖面示 意图。这是提高曝 气池处理效率的一 种新措施。在曝气 池上侧设生物转盘， 转盘用空气驱动， 盘片40的面积浸 没于水中。 特点如下：14-29 与曝气池相组合的生物转盘物3) 藻类生物转盘系为藻5.5生物接触氧化法生物接触氧化法亦称淹没式生物滤池，1971 年在日本首创，近20余年来，该技术在国内外都 得到了广泛的研究与应用，用于处理生活污水和 某些工业的有机污水，取得了良好的处理效果。5.5.1 生物接触氧化法的特征5.5.1.1 在工艺方面的特征氧生构过滤作5.5.1.2. 在运行方面的特征 仍泥5.5.1.3. 在功能方面的特征有以缺点5.5.2 生物接触氧化处理技术的工艺流程5.5.2.1.一段(级)处理流程污水出水初沉池 接触氧化池 二沉池排泥5.5.2.2.二段(级)处理流程污水一段接二段接出水初沉池中沉池二沉池触氧化池触氧化池排泥5.5.3 生物接触氧化池的构造及形式稳定水层5.5.3.1.构造空气出水渠 池体出水填料支架填料池体曝气装臵进水格棚支架进出水装臵进气装置如图所示进水装置排泥v 填料的要求v 填料的种类5.5.3.2. 接触氧化池的形式中心曝气型按曝气装分流式单侧曝气型臵的位臵直流式按水流循填料内循环式环方式分填料外循环式5.5.4 生物接触氧化处理技术的应用 印染废水 石油化工废水 含酚废水 啤酒废水 乳品加工废水 粘胶纤维废水 5.6 生物流化床所谓生物流化床，就是以砂、活性炭、焦炭一类的 较小的惰性颗粒为载体充填在床内，因载体表面被覆着 生物膜而使其质变轻，污水以一定流速从下向上流动， 使载体处于流化状态。它利用流态化的概念进行传质或传热操作，是一种强化生物处理、提高微生物降解有机物能力的高效工艺。5.6.1 生物流化床的特点微生物活性高 ；传质效果好 ； 具有较强的抵抗冲击负荷的能力，不存在污泥膨胀问题； 较高的生物量和良好的传质条件使生物流化床可以在维 持相同的处理效果的同时，减小反应器容积及占地面积， 节省投资。 5.6.2 生物流化床的工艺类型方式风曝加气 5.6.2.1.液流动力流化床高脱除的生物膜脱膜设备脱膜后载体充氧二次沉淀池设处理水备原废生水物硫化回流水床泵空气R =(S0- Se )D-1(14-7)O0- Oe5.6.2.2.气流动力流化床 及化，高图 14-47 气流动力流化床(三相流化床)5.6.2.3.机械搅拌流化床积图 14-48 机械搅拌流化床(悬浮粒子生物膜处理工艺)5.6.3 生物流化床的构造 床体 载体，是生物流化床的核心部件； 布水装臵； 脱膜装臵。 5.7其他好氧生物膜法Hibrid bio-reactors Membrane Biofilm Reactor Air-liftsMoving Bed Biofilm Reactor (Hybrid Activated Sludge-BiofilmReactorSequencing Batch Biofilm Reactor Upflow Anaerobic SludgeBlanketAnaerobic FiltersAttached-growth Ponds生物膜反应器5.8 5.8.