水污染控制工程第六章ppt课件

1、污污水水的的生生物物膜膜法法处处理理第第六六章章基本内容基本内容生物膜法的基本原理生物膜法的基本原理1 生物膜法的特征生物膜法的特征2生物滤池生物滤池 3生物转盘生物转盘 4 生物接触氧化池生物接触氧化池5生物流化床生物流化床 6生物膜处理新工艺生物膜处理新工艺 7水污染控水污染控制工程制工程一一 生物膜法的基本原理生物膜法的基本原理 v污水的生物膜处理法它是与活性污泥污水的生物膜处理法它是与活性污泥法并列的法并列的,也是一种污水好氧生物处也是一种污水好氧生物处理技术理技术.v使细菌和菌类一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥，这

2、种膜状生物污泥就是生物膜 实质水污染控水污染控制工程制工程生物膜处理生物膜处理法法 生物滤池生物滤池 生生物物转转盘盘 生生物物流流化化床床 生物接触氧化设备生物接触氧化设备 普通生物滤池 高负荷生物滤池 塔式生物滤池 水污染控水污染控制工程制工程在生物膜内、外，生物膜与水层之间进行着多种物质的传递过程 生物滤池滤料上生物膜的构造(剖面图) 污水与滤料或某种载体流动接触，在经过一段时间后，载体的表面将会为一种膜状污泥所覆盖，这种膜状污泥就是生物膜。 代谢产物传递物质传递空气中的氧溶解在流动水层中，供微生物用于呼吸的氧从那里通过附着水层传递给生物膜，污水中的有机污染物则由流动水层传递给附着水层，

3、然后进人生物膜，并通过细菌的代谢活动而被降解 微生物的代谢产物如H2O等则通过附着水层进人流动水层，并随流动水层排走，而CO2及厌氧层分解产物如H2S、NH3、CH4等气态代谢产物则从水层逸出进人空气中 水污染控水污染控制工程制工程 固定喷嘴式布水装置所使用的喷嘴 混凝土板式渗水装置 水污染控水污染控制工程制工程生物膜也是微生物高度密集的物质，大量的各种类型的微生物和微型动物在膜的表面和一定深度的内部生长繁殖着，并形成有机污染物-细菌-原生动物(后生动物)的食物链 生物膜是高度亲水的物质，污水在其表面不断更新，在其外侧总是存在着一层附着水层 生物膜的厚度由于微生物不断增殖而不断增加，在增厚到一

4、定程度后，在氧不能透入的里侧深部就会转变为厌氧状态，形成厌氧性膜 。这样，生物膜便由两层组成，即好氧层和厌氧层。好氧层的厚度一般为2mm左右，有机物的降解主要是在好氧层内进行。 水污染控水污染控制工程制工程当厌氧层还不厚时 厌氧层与好氧层平衡与稳定的关系能够保持，此时，好氧层能够维持正常的净化功能 当厌氧层逐渐加厚到一定程度后 其代谢产物逐渐增多，这些产物会向外侧逸出，透过好氧层。这时候，好氧层的生态系统的稳定状态就会遭到破坏，这两种膜层之间的平衡关系被突破 综上所述，减缓生物膜的老化进程，不使厌氧层过分增长，加快好氧膜的更新，综上所述，减缓生物膜的老化进程，不使厌氧层过分增长，加快好氧膜的更

5、新，并且尽量使生物膜不集中脱落是提高生物膜法污水处理技术的有效途径。并且尽量使生物膜不集中脱落是提高生物膜法污水处理技术的有效途径。水污染控水污染控制工程制工程 二二 生物滤池生物滤池污水长时间的以滴状喷洒在块状滤料层的表面上，在污水流经的表面上就会形成生物膜，待生物膜成熟以后，栖息在生物膜上的微生物就会摄取流经污水中的有机物作为营养，污水从而得到净化。为了去除原污水中的悬浮物等能够堵塞滤料的污染物，进人生物滤池的污水，必须通过预处理，并使水质均化。处理城市污水的生物滤池前需设置初次沉淀池。滤料上的生物膜，不断脱落更新，因而，生物滤池后也应设二次沉淀池以截留脱落的生物膜。 水污染控水污染控制工

6、程制工程生物膜法特征（一参与净化反应微生物具有多样性（一参与净化反应微生物具有多样性（二生物的食物链比较长（二生物的食物链比较长（三世代时间较长的微生物能够存活（三世代时间较长的微生物能够存活（四分段运行与优占种属（四分段运行与优占种属（一对水质、水量变动适应性强（二能够处理低浓度的污水（三具有硝化反硝化脱氮的功能工艺特征 （一污泥沉降性好，宜于固液分离（二易于维护运行、节能低耗运行特征 生物相特征 （一生物滤池特征（一生物滤池特征水污染控水污染控制工程制工程水污染控水污染控制工程制工程（二普通生物滤池（二普通生物滤池1 普通生物滤池构造图 由池体、滤料、布水装置和排水系统等四部分所组成 2

7、普通生物滤池设计与计算普通生物滤池设计与计算（1滤料的选定，滤料容积的计算以及滤池各部位如池壁、排水系统的设计 （2布水装置系统的计算与设计 普通生物滤池的滤料容积一般按负荷率进行计算。负荷率有两种： BOD5容积负荷率，水力负荷率。适用范围与优缺点 处理效果好，BOD5的去除率可达95%以上 运行稳定、管理简单、节能低耗主要缺点 占地面积过大，污水量大时不宜采用 滤料容易堵塞，当预处理不充分或生物膜季节性大规模脱落时，滤料都可能堵塞； 滋生滤池蝇，环境卫生恶化。滤池蝇是一种体型比家蝇小的苍蝇，它的飞行能力较弱，只在滤池周围飞行，她的产卵、幼虫、成蛹、成虫等生殖过程都在滤池内进行 喷嘴喷洒污水

8、，散发臭味 水污染控水污染控制工程制工程（二高负荷生物滤池（二高负荷生物滤池1 高负荷生物滤池基本特征高负荷生物滤池基本特征处理水回流可以产生以下各项效应 进水水质得到均化与稳定 生物膜经常保持较高的活性，这是因为加大水力负荷，过厚和老化的生物膜及时地被冲刷，生物膜更新加速，厌氧层发育得到抑制 臭味散发得到减轻 高负荷生物滤池通过限制进水BOD5值和在运行上采取处理水回流等技术措施，使滤池的负荷率大幅度地提高，其BOD5容积负荷率高于普通生物滤池6-8倍，水力负荷率则高达10倍。进人高负荷生物滤池的BOD5值必须低于200mg/L，否则用处理水回流加以稀释 抑制滤池蝇的过度滋长 水污染控水污染

9、控制工程制工程回流水量QR与原污水量(Q)之比称为回流比(R) ：RQRR喷洒在滤池表面上的总水量(QT)为：RQQR总水量旧(QT)与原污水量(Q)的比值称为循环比 ：RQQFT1水污染控水污染控制工程制工程采取处理水回流措施，原污水的采取处理水回流措施，原污水的BODBOD值值( (或或CODCOD值值) )被稀释被稀释，进入滤池污水的，进入滤池污水的BODBOD浓度可根据如下关系式计算浓度可根据如下关系式计算 ：RRSSSea10Sa向滤池喷洒污水的向滤池喷洒污水的BOD值，值，mg/L；S0原污水的原污水的BOD值，值，mg/L；Se滤池处理水的滤池处理水的BOD值，值，mg/L；R

10、回流比。回流比。水污染控水污染控制工程制工程2 高负荷生物滤池的流程系统高负荷生物滤池的流程系统高负荷生物滤池典型流程 系统1是应用比较广泛的高负荷生物滤池处理系统，这种系统有利于生物膜的接种。促进生物膜的更新。生物滤池出水直接向滤池回流；由二次沉淀池向初次沉淀池回流生物污沉。此外，初沉池的沉淀效果由于生物污泥的注人而有所提高。系统2的高负荷生物滤池系统应用也比较广泛。处理水回流滤池前，可避免加大初沉池的容积，初次沉淀池的沉淀效果由于生物污泥由二次沉淀池回流初沉池而提高。系统3），处理水和生物污泥同时从二沉池回流初沉池，初沉池的沉淀效果得到提高，滤池的水力负荷也随之加大。但初沉池的负荷加大了，

11、这是这种系统的不利之处。系统4）,此系统不需二沉池，初沉池兼行二次沉淀池的功能，滤池出水(含生物污泥)直接回流至初次沉淀池，提高了初沉池的效果。系统5），处理水直接由滤池出水回流，生物污泥则从二次沉淀池回流，然后两者同步回流初次沉淀池。 水污染控水污染控制工程制工程水污染控水污染控制工程制工程3 高负荷生物滤池的构造特点高负荷生物滤池的构造特点形状种类特性和排列比表面积（m2/m3）孔隙率%)波纹塑料薄板制成110.6m8598聚苯乙烯薄片做成紧密装填110.55m18794管式塑料管状连续，长度方向与水平成直角排列22094蜂窝聚笨乙烯薄片110.55m82944 高负荷生物滤池的需氧与供氧

12、高负荷生物滤池的需氧与供氧 （1生物膜量生物滤池滤料表面生成的生物膜污泥，相当于活性污泥法曝气池中的活性污泥。相对于曝气池内混合液浓度，单位容积滤料的生物膜重量，能够用以表示生物滤池内的生物量。生物膜污泥量，是难于精确计算的 关于生物膜好氧层的厚度，多数专家认为是在2mm左右，含水率按98%考虑。（2生物滤池的需氧量PbBODaOr2（kg/m3滤料） 其中，a每kgBOD5完全降解所需的氧(kg)， 对城市污水，此值在1.46左右； BODr在生物滤池上去除的BOD5值； b单位重量活性生物膜的需氧量，此 值大致是0.18kg/kg活性生物膜； P每m3滤料上覆盖着的活性生物膜量kg/m3滤

13、料）。水污染控水污染控制工程制工程（3）、生物滤池的供氧池内、外温差与空气流速的关系，可按下面的经验公式确定 15. 0075. 0Tv其中，v 空气流速m/min； T滤池内、外温差； 这里0.075及0.15均为经验数值水污染控水污染控制工程制工程5 高负荷生物滤池的工艺计算与设计高负荷生物滤池的工艺计算与设计滤池池体的工艺计算与设计：滤池池体的负荷率计算法，按日平均污水量进行。高负荷生物滤池池体的工艺计算以处理水水质达到一定要求为前提，常用的负荷率有BOD容积负荷率、BOD-面积负荷率及水力负荷率。经处理水稀释后，进人滤池污水的BOD5值为:eaSS其中，Sa向滤池喷洒污水的BOD 值，

14、mg/LSe滤池处理水的BOD值，mg/L 系数。水污染控水污染控制工程制工程进人的污水，要求其BOD5值必须低于200mg/L，否则应采取处理水回流措施。回流比可通过计算确定。在进行工艺计算前，首先应当确定进入滤池的污水经回流水稀释后的稀释倍数。按BOD-容积负荷率计算按按BOD-面积负面积负荷率计算荷率计算按水力负荷率计按水力负荷率计算算回流稀释倍数n：eaaSSSSn0其中S0原水的BOD5值，mg/L。VaNSnQV) 1( DVA 其中，NVBOD容积负荷率，g BOD5/( m2滤料d)；Q原污水日平均流量，m3/d。D滤料层高度，m。 AaNSnQA) 1( ADVqNnQA)

15、1( 其中，Nq滤池表面水力负荷，m3污水/( m2滤池面积d) 水污染控水污染控制工程制工程322110294KDqh旋转布水器的计算与设计确定旋转布水器的直径(D)的确定：布水横管的数目及其管径(D)的确定：布水横管参数的确定 ：mmDD200vqD4111Dam旋转布水器每分钟的旋转周数 ：布水器工作水头的计算 ：261078.34ddmn321hhhH4262210256dmqh46231081Dqh水污染控水污染控制工程制工程水污染控水污染控制工程制工程 （三）（三） 塔式生物滤池塔式生物滤池 1 塔式生物滤池特征塔式生物滤池特征在构造方面塔式生物滤池构造示意图1-塔身；2-滤料；3

16、-格栅；4-检修口；5-布水器；6-通风孔；7-集水槽 2 塔式生物滤池的计算与设计塔式生物滤池的计算与设计塔滤的滤料容积: ：滤塔的表面面积 ：塔滤的水力负荷 ：aaNQSVHVA AQqq水力负荷，m3/(m2d)。 A滤塔的表面面积，m2；H滤塔的工作高度，mV滤料的容积，m3；Sa进水BOD5，也可按BODu计算，g/m3；Q污水流量，按平均日污水量计算，m3/d；NaBOD-容积负荷或BODu-容积允许负荷，gBOD5/水污染控水污染控制工程制工程三三 生物转盘生物转盘 （一生物转盘的工作原理（一生物转盘的工作原理生物转盘处理系统中，除核心装置生物转盘外，还包括污水预处理设备和二沉池

17、:二沉池的作用是去除经生物转盘处理后的污水所挟带的脱落生物膜。生物转盘构造图生物转盘构造图 水污染控水污染控制工程制工程在转盘上附着的生物膜与污水以及空气之间进行着多种物质的传递，除有机物(BOD,CODe)与O2外，还进行着其他物质，如CO2,NH3等的传递 生物转盘净化反应过程与物质传递示意图生物转盘净化反应过程与物质传递示意图 水污染控水污染控制工程制工程 （二生物转盘的构造（二生物转盘的构造生物转盘设备是由盘片、转轴和驱动装置以及接触反应槽生物转盘设备是由盘片、转轴和驱动装置以及接触反应槽4部分所组成的。部分所组成的。盘片接触反应槽转轴驱动装置1 盘片的形状 2 盘片直径 3 盘片间距

18、 4盘片材料 对多级生物转盘，接触反应槽分为若干格，格与格之间设导流槽。转轴的直径一般介于5080mm。长度一般在0.77.0m之间，不能太长。对大型转盘，一般一台转盘设一套驱动装置，对于中小型转盘，可由一套驱动装置带动34级转盘转动。水污染控水污染控制工程制工程 （二生物转盘的工艺流程（二生物转盘的工艺流程水污染控水污染控制工程制工程单轴四级生物转盘平面与剖面示意图多轴多级(三级)生物转盘平面与剖面示意图水污染控水污染控制工程制工程水污染控水污染控制工程制工程生物转盘二级处理流程 这一流程处理高浓度有机污水作用明显，能够将BOD值由数千mg/L降至20mg/L。 逐级减少的生物转盘工艺流程污

19、水经处理，BOD值逐级降低，因而，也可以像图6-21，采用逐级减少的生物转盘工艺流程。 （三生物转盘的特征（三生物转盘的特征微生物浓度较高耐冲击负荷 生物相分级 污泥龄长 产生的污泥量较少 动力消耗低 维护管理简单二次污染小 生物转盘的流态，应按完全混合推流来考虑 水污染控水污染控制工程制工程 （四生物转盘设计（四生物转盘设计1 各项参数的物理意义及其计算公式各项参数的物理意义及其计算公式容积面积比(G值)BOD面积负荷率NA 水力负荷率Nq 平均接触时间ta 310AVGAQSNA0310AQNq24QVtaG 、NA、Nq及ta各参数间的相互关系以下三式）：24qaNGtqANSN024a

20、qtGN水污染控水污染控制工程制工程处理水水质BOD-面积负荷率BDD560mg/L2040g/（m2d）BDD530mg/L1020g/（m2d）2 BOD-面积负荷率值的确定面积负荷率值的确定下表列举了国内处理生活污水，根据处理效果所采用的BOD-面积负荷率值。 在国外，还有一种做法，根据污水去除率的不同，按每一位居民应当承担的盘面面积来确定转盘面积，其值列举于下表。BOD5去除率(%)转盘级数每位居民承担的盘面80三级1m290四级2m295四级3m2水污染控水污染控制工程制工程处理水BOD值与BOD-面积负荷率之间的关系(根据原联邦德国斯梯尔公司资料)水污染控水污染控制工程制工程3 水

21、力负荷率值的确定水力负荷率值的确定 在不同的原污水BOD5浓度值的条件下，水力负荷率与去除率之间的关系，计算转盘时此图可供参考。 水温修正系数图 水污染控水污染控制工程制工程在原污水中不同的溶解性BOD5值的条件下，水力负荷率与处理水溶解性BOD5值及全BOD5值的关系。在一般情况下，溶解性BOD5值大约为为全BOD5值的50%左右。这是用美国大量实际运行数据所整理出的计算图表。 水污染控水污染控制工程制工程4 计算公式计算公式 （1转盘总面积 ：按BOD5-面积负荷率进行计算ANQSA0按水力负荷率计算qNQA （2转盘总片数采用的转盘为圆形时转盘为多边形或波纹板时22637. 024DAD

22、AMaAM2其中，A转盘的总 面积，m2；Q平均日的污水量，m3/d；S0原污水的BOD值，g/ m3；NABOD-面积负荷，gBOD5/（m2d)。Nq水力负荷率值，m3/（m2d)W转盘的总片数；D圆形转盘的直径。 a每片多边形转盘或波纹板转盘的面积。水污染控水污染控制工程制工程（3每台转盘的转轴长度KbdmL)(其中，L每台(级)转盘的转轴长度，m；m每台(级)转盘的盘片数；d盘片间距，m；b盘片厚度，此值与所采用的盘材有关，根据具体情况，一般取值为0.0010.013m；K污水流动的循环沟道的系数，取值1.2。（4接触反应槽容积此值与槽的形式有关，当采用半圆形接触反应槽时 lDV2)2

23、)(335. 0294. 0(总有效容积V为： 净有效容积V为：)()2)(335. 0294. 0(2mblDV其中，盘片边缘与接触 反应槽内壁之间的净距；当r/D=0.1时，系数取0.294当r/D=0.06时，系数取0.335 R转轴中心距水面的高度，一般可取150300mm。（5转盘的旋转速度 qNDn19 . 037. 6min（6电机功率mdnRNp1085. 3min4其中，R转盘的半径，cm；M根转轴上的盘片数；同一电动机带动的转轴数；生物膜厚度系数水污染控水污染控制工程制工程四四 生物接触氧化池生物接触氧化池 （一生物接触氧化法的原（一生物接触氧化法的原理理 生物接触氧化处理

24、技术，是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。 这种技术又称为“淹没式生物滤池”。在曝气池内充填供微生物栖息的填料，然后采取与在曝气池内充填供微生物栖息的填料，然后采取与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到搅拌与混合作用，这种技术又称为氧，并起到搅拌与混合作用，这种技术又称为“接接触曝气法触曝气法”。另一种技另一种技术是术是水污染控水污染控制工程制工程水污染控水污染控制工程制工程 （

25、二生物接触氧化法的构（二生物接触氧化法的构造造接接触触氧氧化化池池的的基基本本构构造造图图 水污染控水污染控制工程制工程 （三接触氧化池的形（三接触氧化池的形成成接触氧化池按水流循环方式 按曝气装置的位置 分流式 直流式 填料内循环外循环式国外多采用分流式国外多采用分流式 如右图如右图中心曝气型中心曝气型单侧曝气型单侧曝气型 分流式接触曝气池根据曝气装置的位置 中心曝气表面机械曝气装置型接触氧化池鼓风曝气单侧曝气式接触氧化池 水污染控水污染控制工程制工程国内多采用直流式的接触氧化池国内多采用直流式的接触氧化池鼓风曝气直流图 外循环直流式接触氧化池 水污染控水污染控制工程制工程以多段(二段)串联

26、生物接触氧化为主体的生活污水处理设备系统 水污染控水污染控制工程制工程 （四生物接触氧化池的工艺（四生物接触氧化池的工艺流程流程1 一段一段(级级)处理流程处理流程2 二段二段(级级)处理流程处理流程水污染控水污染控制工程制工程（三多段（三多段(级级)处理流程处理流程水污染控水污染控制工程制工程 （五生物接触氧化池的特征（五生物接触氧化池的特征工艺方面工艺方面运行方面运行方面功能方面功能方面生物接触氧化处理技术，在工艺、功能以及生物接触氧化处理技术，在工艺、功能以及运行等方面具有以上主要特征运行等方面具有以上主要特征 不会产生污泥膨胀现象 能够维持较高浓度的活性生物量 填料表面形成一个呈立体结

27、构的密集的生物网 对冲击负荷适应能力适应力强 操作简单、运行方便、易于维护管理 不需要污泥回流，不产生污泥膨胀现象。也不产生滤池蝇 污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于污泥沉淀 生物接触氧化处理技术具有多种净化功能，如适当的运行方法，还能够用以脱氮，可以作为三级处理技术水污染控水污染控制工程制工程 （六生物接触氧化池的设计（六生物接触氧化池的设计按按BOD-BOD-容积负荷率计算填料体积容积负荷率计算填料体积 污水类型BOD负荷kgBOD/（m3d)城市污水（二级处理）3.04.0印染度水1.02.0农药废水2.02.5酵母废水6.08.0涤纶废水1.52.0国内接触氧化池填料体积计算BOD-容积

28、负荷率值的建议值 水污染控水污染控制工程制工程污水类型处理水 BOD（mg/L）BOD-容积负荷率kgBOD/（m3d)城市污水305.0城市污水102.0印染废水201.0印染废水502.5粘胶废水101.5粘胶废水203.0BOD-BOD-容积负荷率与处理水水质关系数据容积负荷率与处理水水质关系数据城市污水二级处理，采用的BOD-容积负荷率一般为1.220 kgBOD/（m3d) ,当要求处理水BOD值达到3Omg/L以下时，负荷率为0.8 kgBOD/（m3d)。城市污水三级处理，采用的BOD-容积负荷率一般为0.120.18 kgBOD/（m3d) ,当要求处理水BOD值达到10mg/L以下时，负荷率为0.2 kgBOD/（m3d)。水污染控水污染控制工程制工程水污染控水污染控制工程制工程（1生物接触氧化池填料的容积WNQSW0（2接触氧化池的总面积HWA （3接触氧化池的座(格)数fAn （4污水与填料的接触时间QnfHt （5接触氧化池的总高度4321) 1(hhmhhHh