污水的生物处理生物膜法名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

第5章污水生物处理

——生物膜法第1页5.1概述生物膜法与活性污泥法平行发展一个污水处理技术。方法实质：微生物附着在滤料或一些载体上，并在其上形成膜状生物污泥-----生物膜。生物膜法与活性污泥法一样，同属于好氧生物处理技术。第2页生物膜法历史及发展：古老又在不停发展中处理技术，1865年德国科学家发觉生物过滤作用；1893年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为膜生物反应器生物滤池问世；20世纪20—30年代建造了许多生物膜反应器；40—50年代生物滤池逐步被活性污泥取代趋势；70年代新反应器以独特优势受关注。第3页生物膜法类型及主要技术现实状况：分固定床、流动床。生物滤池：最早出现，分普通、高负荷、塔式生物滤池。生物转盘：用于硝化、反硝化研究取得进展；生物接触氧化：1971年日本首创，进得到广泛应用；生物流化床：70年代早期在美国和日本得到研究与应用；微孔膜生物反应器：近几年人们关注革新生物膜反应器；复合式生物膜反应器：序批式膜生物反应器。

其中，生物滤池和生物转盘属于润壁型生物膜法；生物接触氧化法属于浸没型生物膜法；生物流化床属于流化床型生物膜法。第4页（1）挂膜—污水流经滤料，污水和细菌附着在有机物被分解形成生物膜并逐步成熟，这一起始阶段常称为挂膜。膜体为蓬松絮状结构，对废水中有机污染物物含有较强吸附与氧化降解能力，厚约为2mm。

5.1.1生物膜结构与净化机理

1.生物膜结构第5页（3）生物膜成熟标志—真正生态系组成及对有机物降解功效都到达了平衡状态；（4）生物膜生长阶段——潜伏期、生长久；（5）形成厌氧、好氧层（普通为2mm左右）。（6）普通城市污水在20℃挂膜需30d。（2）生物膜特征——高度亲水物质，同时也是微生物高度密集物质；第6页（1）废水进入滤池并在滤料表面流动时，在生物膜吸附作用下，其所含有机物透过生物膜表面附着水层，从废水主体向生物膜内部迁移；与此同时，空气中氧亦经过;流动水层和附着水层进入生物膜；

（2）生物膜中微生物在有氧条件下进行新陈代谢生命活动，对有机物进行氧化降解，降解产物沿着相反方向从生物膜经过附着水层排泄到流动废水或空气中去；2.净化机理第7页（3）当生物膜厚度增加到一定程度或有机物浓度较大时，迁移到生物膜分子氧主要为膜表层（好氧层）微生物所消耗，造成生物膜内部供氧不足，出现厌氧层；第8页（4）伴随生物膜增厚，内层微生物不停死亡并解体，大大降低了膜与滤料粘附力。老化生物膜在自重和过流废水冲刷共同作用下自行脱落，膜脱落后滤料表面又重新开始新生物膜生长，这一过程称作生物膜更新。（5）生物膜对废水中有机物净化包含以下过程：污染物迁移；氧扩散与吸收；有机物分解和微生物新陈代谢；代谢产物迁移；生物膜更新。第9页空气

流动水层附着水层生物膜微生物呼吸污染物由流动水层附着水层生物膜生物降解

H2O附着水层流动水层

O2

、H2S、NH3水层溢入空气中净化机理总结：（1）生物膜表面积大，能大量吸附水中有机物；（2）有机物降解是在生物膜表层0.1-2mm好氧生物膜内进行；（3）各种物质传递过程：微生物代谢产物第10页5.1.2生物膜处理法主要特征1、微生物相方面特征（1）微生物多样化

（2）生物食物链长（3）能够存活世代时间长微生物（4）分段运行与优势菌种

第11页2、处理工艺方面特征（1）对水质、水量变动有较强适应性※一段时间中止进水，对生物膜也不会有致命影响，通水后易恢复（2）污泥沉淀性良好无机成份高，比重较大厌氧层过厚时，水澄清度下降（3）能够处理低浓度废水活性污泥：不适合处理低浓度污水，若BOD长久＜50-60mg/L，会影响污泥絮体形成。

生物膜：BOD=20-30mg/L时，能降解到5-10mg/L。（4）易于维护运行，节能，动力费用低。第12页5.2生物滤池5.2.1概述早期生物滤池（普通生物滤池）高负荷生物滤池塔式生物滤池第13页

5.2.2普通生物滤池1、结构（1）池体池壁有孔和无孔之分高出滤池1.5-0.9m（2）滤料

质坚，稳定性好适于生物膜附着适于污水流动有较高比表面积有较大孔隙比

就地取材第14页第15页（3）布水装置首要任务——向滤池表面均匀布水布水装置投配池（调整作用）优点：运行方便布水管道（间歇工作）缺点：需要水头较大，

2m，进水流量喷嘴：喷水周期5-8min

固定喷嘴式布水系统第16页（4）排水系统生物滤池排水系统设于池底排除处理后水作用；确保通风、冲洗滤料高度及坡度底部高度不少于0.6m

冲水装置于池底距离≮0.4m不淤流速≮0.7m/s渗水装置：与池底距离≮0.4m第17页2、适用范围与优缺点（1）适用范围水量：不高于1000m3/d小城镇（2）优点：BOD去除率高，运行稳定，节约能源缺点：占地面积大，易堵塞，有滤池蝇，气味问题第18页1、结构基本与普通相同，特殊之处：是用轻质、高强、耐腐蚀滤料，滤层高普通为2.0m多使用旋转布水器5.2.3高负荷生物滤池第19页按日平均污水量计算，进水BOD5必须低于200mg/L，惯用负荷率有：BOD---容积负荷率：普通小于1200gBOD5/m³.dBOD---面积负荷率：普通取1100--2200gBOD5/m2.d水力负荷率：普通取30—50m³/m2.d第20页（2）旋转布水器计算与设计设计计算：（1）滤池池体工艺计算与设计（3）需氧量与供氧量计算第21页3、工艺特征(1)进水BOD<200mg/L(2)需要回流（当BOD>200mg/L）(3)匀化水质，加大水力负荷，减轻臭味，抑制滤池蝇(4)流程系统依据回流水回流方式，负荷，有各种形式第22页5.2.4塔式生物滤池1、结构（2）滤料：玻璃纸蜂窝滤料（3）布水装置：固定式与旋转式（4）通风：自然风(0.4-0.6m空间)

机械通风（上部吸风，下部鼓风）（1）塔身：8-24m，直径1-3.5m，径高比：1：6-1：8

分层建造：每层高度小于2.5mBODu与塔高之间关系:

滤塔高度能够依据进水浓度确定。第23页2、塔滤设计与计算按BOD---容积负荷率计算（1）塔滤滤料容积:

（2）滤塔面积:

（3）塔滤水力负荷:第24页3、工艺特征（1）高负荷率:Na:1000—gBOD5/m³d,BOD5在500mg/L以下。（2）滤层内部分层：微生物优势菌种（3）能够抵抗较高冲击负荷（4）普通规模上不超出10000m3/d（工业、生活污水均可）第25页

5.2.5曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilter即BAF）1、结构布气系统：正常运行曝气和反冲洗时曝气；20世纪80年代末在普通生物滤池基础上，借鉴给水滤池开发污水处理新工艺。第26页2、工艺流程与原理过滤、生物吸附与生物氧化作用净化污水，滤料表面为好氧环境内部为缺氧、厌氧微环境，使得硝化、反硝化作用同时进行。第27页3、影响原因（1）负荷（2）水温（3）进水SS和BOD浓度（4）pH值6.5—9.5第28页5.3生物转盘5.3.1概述60年代起源于德国，我国70年代引进，能耗低，效果好技术适用范围广（城市污水、各类工业水）第29页1、生物转盘结构盘片——接触反应槽——转轴——驱动装置4部分组成（1）盘片①形状——普通为圆形平板，近年来为提升表面积发展了正多角形，同心圆，放射形②直径——2-5.0m③间距——标准值30mm，（不堵塞及通风）④材质——平板（聚氯乙烯）波纹板（聚酯玻璃管）第30页第31页第32页

（2）接触反应槽①盘片边缘与槽内面〉100mm间距②槽两侧进出水，锯齿形堰③槽地放空管④多极槽，格与格设导流槽（3）转轴①长度：0.5-7.0m，其直径50-80mm②轴中心高于槽液面150mm，

b/D=0.06-0.1，

b为轴心与液面距离（4）驱动装置①驱动方式

——电力，空气，水力驱动②转速——0.8-3.0r/min，外缘线速度15-18m/min第33页2、生物转盘净化机理（1）当转盘浸没水中时，有机物被生物膜吸附；（2）当转盘离开水面时，固着水层从空气中吸收氧，固着水层氧过饱和，转移到生物膜和污水中；（3）圆盘搅动也使大气中O2进入水中（O2有两部分起源）；（4）盘上“生物膜”，与“水”及“空气”间，交替接触，进而去除BOD、COD，也有CO、NH3等传递。第34页5.3.2生物转盘特征1、工艺特征（1）微生物浓度高，折成MLVSS可达40000-60000mg/LF/M：0.05-0.1系数，效率高主要原因；（2）耐冲击负荷——BOD值10000mg/L—10mg/L

均可适应；（3）不需要曝气，污泥回流，及调整污泥量；不存在污泥膨胀，节能，易于管理；（4）生物有分级，污泥龄长，食物链长；（5）流态：完全混合——推流式。第35页第36页5.4生物接触氧化5.4.1概述生物接触氧化法——1971年开始于日本；污水浸没全部滤料

——淹没式生物滤池，或叫做“接触曝气法”；接触氧化法

——介于活性污泥与生物滤池之间生物处理技术；应用领域十分广泛，深受重视。

第37页1、生物接触氧化池结构（1）池型方形、园形，顶部稳定水层

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2、接触氧化池形式（1）按曝气位置分流式——国外多用直流式——国内用（2）按水流循环形式填料内循环填料外循环

水力特征方面：比表面积大①填料要求——生物膜附着性方面：粗糙，轻易挂膜化学、生物稳定性好，价格低②填料种类球形填料：蜂窝状，波纹状软性填料：半软性不规则填料：无烟煤等分流式中心曝气型第39页第40页第41页（2）填料表面形成生物膜立体结构（3）有利于保持膜活性，抑制厌氧膜增殖（4）负荷高——处理时间短5.4.2生物接触氧化法特征1、工艺方面（1）采取各种形式填料，形成气、液、固三相共存，有利于氧转移第42页2、运行方面（1）耐冲击负荷——有一定间歇运行功效（2）操作简单——勿需污泥回流，不产生污泥膨胀、滤池蝇；（3）生成污泥量少，易沉淀（4