水污染控制工程-好氧附着生长系统处理技术

第13章好氧附着生长系统处理技术,好氧附着生长系统是使细菌等好氧微生物和原生动物、后生动物等好氧微型动物附着在某些物料载体上进行生长繁殖，形成生物膜，污水通过与膜的接触，水中的有机污染物作为营养被膜中生物摄取并分解，从而使污水得到净化的过程。,生物膜的主要优点：对水质、水量变化的适应性较强。,一、生物膜的构造及其对有机物降解机理,1、生物膜的构造,生物膜,载体,流动水层,附着水层,生物膜,生物膜是当污水与滤料等载体长期流动接触，在载体的表面上就会逐渐形成的。生物膜的组成：细菌（好氧菌、厌氧菌和兼性菌）的菌胶团和大量的真菌菌丝组成。生物膜的特征：生物膜生长繁育的生物类型丰富，种类繁多，食物链长而复杂。,2、有机物降解机理（1）生物膜是高亲水物质，流动层中的有机物扩散转移到附着水层，然后进入生物膜，并通过微生物的代谢活动而被降解，使流动层得到净化；（2）空气中的氧溶解于流动水层中，通过附着水层传递给生物膜；,（3）微生物代谢有机物的产物则沿着相反方向从生物膜经过附着水层进入流动水层排走，气态产物又从水层逸出进入空气中。在处理系统中工作过程中，生物膜不断生长、脱落和更新，从而保持生物膜的活性。,二、生物滤池从其构造特征和净化功能看可分：普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池。,（一）构造由滤床、布水设备和排水系统等三部分组成。1、滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备以下条件：（1）能为微生物附着提供大量的表面积；（2）使污水以液膜状态流过生物膜；,（3）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；（4）不被微生物分解，也不抑制微生物生长，有较好的化学稳定性；（5）有一定机械强度；（6）价格低廉。,常用的滤料：拳状碎石、碎钢渣、焦炭、塑料滤料、玻璃钢蜂窝状块状滤料。,因为：A、孔隙率低，滤床过高会影响通风；B、由于太重，过高将影响排水系统和滤池基础的结构。国外一般采用双层滤床，高7m左右。国内采用多层的“塔式“结构，高度在10米以上。,滤床高度同滤料的密度有密切关系。一般在12.5米之间。,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、石或混凝土块砌筑。,2、布水设备设置布水设备的目的：为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面上。生物滤池的布水设备分为两类：移动式布水器和固定式喷嘴布水系统。回转式布水器的中央是一根空心的立柱，底端与设在池底下面的进水管衔接。,固定式布水系统是由虹吸装置、馈水池、布水管道和喷嘴组成。较少用。采用回转式布水系统时，滤池的平面用圆形或正八角形。采用固定式喷嘴布水系统时，池面形状不受限制。,3、排水系统池底排水系统的作用是：（1）收集滤床流出的污水与生物膜；（2）保证通风；（3）支撑滤料。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。,（二）生物滤池法的流程1、普通生物滤池普通生物滤池构造：池体、滤料、布水装置、排水系统。,池体：方形或矩形，用砖石砌筑。滤料：生物滤池的主体部分，可影响生物滤池净化功能。理想的滤池应具有较大的表面积和空隙率，并有一定的强度和耐腐蚀能力。一般采用碎石、卵石、炉渣和焦炭等作滤料，分成工作层和承托层。,布水装置：主要任务是向滤池表面均匀布水。一般采用固定喷嘴式布水装置系统。由投配池、布水管道、喷嘴组成。也可采用移行式布水装置。排水系统：设于底部，用于排除处理后出水和保证滤池通风良好。包括：渗水装置、汇水沟、总排水沟。常用混凝土板式渗水装置。,特点：（1）BOD5去除率高，一般在95以上，工作稳定易管理，运转费低。（2）负荷较低，占地面积大，滤料易堵塞，影响周围环境卫生。（3）适用于处理污水量小于1000m3/d的小城镇污水和有机工业废水。,2、高负荷生物滤池特点：（1）BOD容积负荷是普通生物滤池的68倍，水力负荷则为10倍，处理能力大幅度提高；（2）水力负荷的加大可以及时冲刷过厚和老化生物膜，促进生物膜更新，防止滤料堵塞。（3）出水水质不如普通生物滤池，并且要求进水BOD不大于200mg/L，否则需要处理出水回流稀释。,构造上与普通生物滤池不同的地方（1）高负荷生物滤池多为圆形。使用聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺为原料的波形板式、列管式和蜂窝式塑料滤料。这种滤料质轻、高强、耐蚀、比表面积和空隙率大，可提高滤池的处理能力和处理效率。（2）高负荷滤池多使用旋转布水器。布水均匀，使用较广。,高负荷生物滤池的工艺流程,3、塔式生物滤池当污水自上而下滴落时，产生强烈紊动，使污水、空气、生物膜三者接触更加充分，可大大提高传质速度和滤池的净化能力。塔式生物滤池负荷远比高负荷滤池高。塔式生物滤池由于水从上向下处在流动过程中，有机物浓度不断降低，池内各层生长繁育着不同种属的生物集群，正常运转时，这种分层现象有助于有机污染物的降解。,塔式生物滤池宜采用轻质塑料滤料，广泛使用的是环氧树脂固化的玻璃布蜂窝滤料和大孔径波纹板滤池。塔式生物滤池一般采用自然通风，当供氧不足时，采用机械通风。,特点：占地面积小，对水量水质突变的适应性强，产生污泥量少，具有一定硝化脱氮能力。缺点：一次投资较大，塔身高运行管理不方便，运转费用较高。塔式生物滤池适用于处理城市污水，也适用于处理能生物降解的工业废水，常用作高浓度污水二段生化处理的第一段，它对含氰、睛、酚和醛废水有一定净化功能。,（三）影响生物滤池性能的主要因素1、滤池高度生物滤池的处理效率，在一定条件下是随着滤池高度的增加而增加，在滤床高度超过某一数值（随具体条件而定）后，出来效率的提高是微不足道，不经济的。滤床不同深度处的微生物种群不同，反映了滤床高度对处理效率的影响同污水水质有关。,2、负荷率生物滤池的负荷率是一个集中反映生物滤池工作性能的参数，直接影响生物滤池的工作。3、回流利用污水厂的出水，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。回流对生物滤池性能有下述影响：,（1）回流可提高生物滤池的滤率，它是使生物滤池由低负荷率演变为高负荷率的方法之一。（2）提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭；（3）当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有害物质时，回流可改善进水的腐化状况、提供营养元素和降低毒物浓度；（4）进水的质和量有波动时，回流有调节和稳定进水的作用,4、供氧生物滤池中，微生物所需的氧直接来自大气，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拔风和风速。自然拔风的推动力是池内温度与气温之差，以及滤池的高度。温度差愈大，通风条件愈好。入流污水有机物浓度较高时，供氧条件可能成为影响生物滤池工作的主要因素。,（四）生物滤池的运行驯化-挂膜的方式：（1）从其它工厂废水站或城市污水厂取来活性污泥或生物膜碎屑，进行驯化，挂膜。（2）用生活污水、城市污水，河水或回流出水替代部分工业废水进行运行，运行过程中把二沉池中的污泥不断回流到滤池的进水中。,1、挂膜培养出适合待处理废水的活性污泥；将活性污泥置于滤床中，将池底部的活性污泥抽入上方的布水器淋下，使污泥在滤池内反复循环，当已有少量微生物黏附在填料上时开始进水，水量由小到大（设计水量20-80），当已达到运行所需的生物量时，系统可以进入正常运行。,2、生物膜的指标性生物,1、高负荷生物膜生物膜呈黑色到灰色，溶解氧多在1mg/L以下。2、负荷适当生物膜线虫和寡毛虫类较多，也出现丝状菌和真菌类，灰褐色。3、低负荷生物膜生物膜为褐色4、更新快的生物膜：生物大量生长5、后生动物异常增长的生物膜：红色6、发生恶臭的生物膜：溶解氧下降出现恶臭,3、生物膜系统运行应特别注意的问题,1、防止生物膜过厚加大回流，借助水力冲脱过厚的生物膜；二级滤池串连交替进水；低频加水，使布水器转数减慢。2、维持较高的DO曝气池的DO4mg/L处理效果明显下降。DO增加可以减少厌氧层厚度，增大好氧层的比例，同时改善系统的传质条件。3、减少ESS（生物悬浮物）设计二沉池，并且表面负荷要小。（ESS粒径不均匀）,4、运行管理,1）生物滤池主要构筑物的管理2）运转方式管理回流二级生物滤池滤池蝇气味滤料表面冻结滤池泥穴及蜗牛,要点,1、生物滤池是附着生长的好氧生化系统，主要包括：介质床层；构筑物；布水系统；集水系统；通风系统。2、氧气由自然通风或强制通风来供给3、废水在进入滤池前必须预处理，多设置初沉池。4、生物滤池可以用于处理多种废水5、生物滤池的蚊蝇等，可以用THL（总水力负荷）控制、冲刷、氯化和淹没法等技术来控制。6、滤池多使用旋转或固定喷嘴布水器。7、滤池的处理效果受废水的温度影响。,三、生物转盘我国在印染、造纸、皮革和石油化工等行业的工业废水处理中得到应用，效果较好。（一）生物转盘的构造和工作原理生物转盘又称旋转式生物反应器，它是由盘片、接触反应槽、转轴、驱动装置等组成。生物转盘的盘片由质轻、高强耐蚀的聚氯乙烯、聚酯玻璃钢或低发泡聚苯乙烯制成。,工作原理同生物滤池一样。（二）生物转盘系统布置形式不需要污泥回流，工艺流程简单。布置形式一般分为：单轴单级、单轴多级、多轴多级。一般由污水性质、水量、净化要求、现场条件而定。对同一污水，在盘片总面积不变前提下，采用多级串联能够提高出水水质和水中溶解氧含量。,与平流式沉淀池结合的生物转盘,生物转盘工艺技术进展,四、生物接触氧化法生物接触法是一种浸没在滤池中的滤床上曝气的生物膜工艺，又称浸没曝气式生物滤池。,分流式接触氧化池,表面曝气接触氧化池,（2）围绕提高氧的转移率和防止堵塞及短路，研制出新型曝气充氧设备，如散流式曝气器、微孔曝气器以及可变孔曝气软管；（3）引入厌氧处理原理，对原处理系统进行改造，提高了系统的处理效能。,目前，在以下方面取得新的进展：（1）填料的研究开发，相继研制出软性填料、半软性填料及弹性填料；,一、接触氧化法的工艺流程,（二）接触氧化法的特点兼有生物膜法和活性污泥法的一些优点：（1）由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池具有较高的容积负荷；（2）生物接触氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。,（3）由于生物固体量多，水流又属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；（4）生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产量较低。,（三）氧化池的构造接触氧化池的构造：池体、填料及支架、布气设备（曝气设备）、布水设备。,布气设备布气主要有三个作用：（1）充氧；（2）搅拌；（3）防止填料堵塞、促进生物膜更新。为了布气均匀，应考虑在堵塞时能适当加大气量及提高冲击能力的要求。,布水设备废水必需均匀布入填料层，使废水、空气、生物膜三者之间相互均匀接触，提高滤床工作效率，同时应考虑反冲时将加大进水量的问题。布水管大多采用多孔管。,五、生物流化床根据化学工程中的流化床技术开创的。(一)基本原理与工艺特点1、基本原理生物流化床处理技术是借鉴流态化原理，使附着生长有生物膜的颗粒处于流化状态，强化废水中有机物向生物膜的传递过程，使有机物降解速率大有提高的生物处理技术。在生物流化床运行时，可通过加大供气量和回流，使床层膨胀、载体流化。,当液体流过床层时，随着流体流速的不同，床层会出现三种不同的状态：,（1）固定床阶段,（2）流化床阶段,（3）液体输送阶段,（二）生物流化床的类型根据生物流化床的供氧、脱膜和床体结构等方面的不同，好氧生物流化床主要的类型有：1、两相生物流化床在流化床体外设置充氧设备与脱膜装置，以为微生物充氧并脱除载体表面的生物膜。,2、三相生物流化床是气、液、固三相直接在流化床体内进行生化反应，不另设充氧设备和脱膜设备，载体表面的生物膜依靠气体的搅动作用，使颗粒之间激烈摩擦而脱落。,常以粒径小于1毫米的砂、焦碳、活性炭一类的颗粒材料为载体。,（三）生物流化床的优缺点（1）床层具有巨大的比表面积流化床运行时，空隙度比固定床要高得多，在这一情况下，载体颗粒的整个表面积都将和废水液体接触，致使床层有更大的比表面积。（2）生物膜活性好由于颗粒处于流化状态，在床中不断运动，颗粒之间互相碰撞、摩擦，使