水污染控制工程（下） 主讲：成官文
教学要求 1、掌握生物膜法的微生物学特征和工艺特征 掌握高负荷生物滤池、曝气生物滤池、塔式生物滤池 以及生物转盘三相传质和工艺运行特点 3、掌握生物接触氧化特点及其工艺设计 教学时数:8h
教学要求： 1、掌握生物膜法的微生物学特征和工艺特征 2、掌握高负荷生物滤池、曝气生物滤池、塔式生物滤池 以及生物转盘三相传质和工艺运行特点。 3、掌握生物接触氧化特点及其工艺设计 • 教学时数： 8h 第五章 污水的生理处理 －生物膜法
生物膜—是使细菌、放线菌、蓝绿细菌 类的微生物和原生动物、后生动物、藻类、 真菌一类的真核微生物附着在滤料或某些载 体上生长繁殖,并在其上形成膜状生物污泥 生物膜法:污水经过从前往后具有细菌→原 生动物→后生动物、从表至里具好氧→间氧 →厌氧的生物处理系统而得到净化的生物处 理技术
一、 概 述 • 生物膜——是使细菌、放线菌、蓝绿细菌一 类的微生物和原生动物、后生动物、藻类、 真菌一类的真核微生物附着在滤料或某些载 体上生长繁殖，并在其上形成膜状生物污泥。 • 生物膜法：污水经过从前往后具有细菌→原 生动物→后生动物、从表至里具好氧→间氧 →厌氧的生物处理系统而得到净化的生物处 理技术
、生物构造及其对有机物的降解 °枃造:生物膜好氧层+兼氧层+厌氧层)+附着水层高亲水 性 微生物:沿水流方向为细菌原生动物 后生动物的食 物链或生态系统。其体生物以菌胶团为主、辅以球衣菌、藻 类等,含有大量固着型纤毛虫(钟虫、等枝虫、独缩虫等 和游泳型纤毛虫(楯纤虫、豆形虫、斜管虫等),它们起到 污染物净化和清除池内生物(防堵塞)作用。 污染物:重→轻(相当多污带→α中污带邙β中污带→寡污带) 供氧:借助流动水层厚薄变化以及气水逆向流动,向生物膜 表面供氧。 ·传质与降解:有机物降解主要是在好氧层进行,部分难降解 有机物经兼氧层和厌氧层分解,分解后产生的H2S,NH3 等以及代谢产物由内向外传递而进入空气中,好氧层形成的 NO3 N、NO N等经厌氧层发生反硝化,产生的 N2也向外而散入大气中 ·生物膜更新:经水力冲刷,使膜表面不断更新(DO及污染 物 维持生物活性(老化膜固着不紧)
1、生物构造及其对有机物的降解 • 构造：生物膜(好氧层＋兼氧层＋厌氧层)＋附着水层(高亲水 性)。 • 微生物：沿水流方向为细菌——原生动物——后生动物的食 物链或生态系统。具体生物以菌胶团为主、辅以球衣菌、藻 类等，含有大量固着型纤毛虫（钟虫、等枝虫、独缩虫等） 和游泳型纤毛虫（楯纤虫、豆形虫、斜管虫等），它们起到 了污染物净化和清除池内生物（防堵塞）作用。 • 污染物：重→轻(相当多污带→α中污带→β中污带→寡污带). • 供氧：借助流动水层厚薄变化以及气水逆向流动，向生物膜 表面供氧。 • 传质与降解：有机物降解主要是在好氧层进行，部分难降解 有机物经兼氧层和厌氧层分解，分解后产生的H2S，NH3 等以及代谢产物由内向外传递而进入空气中，好氧层形成的 NO3 －－N、NO2－－N等经厌氧层发生反硝化，产生的 N2也向外而散入大气中。 • 生物膜更新：经水力冲刷，使膜表面不断更新（DO及污染 物），维持生物活性（老化膜固着不紧）
2、生物膜的主要特征 1)微生物相方面的特征 a、参与净化反应微生物多样化。与活性污泥法相比,膜 法具有更好的生物多样性,生物膜固着在载体上时间长或生 物平均停留时间(泥龄)长,其除细菌广泛存在外,世代时 间长、比增殖速度小的微生物,如硝化菌等也大量存在,此 外,丝状菌,藻类众多,线虫、纤毛虫、轮虫以及昆虫等也 都较广泛地存在(见P200表5-1) b、食物链长,污泥产率低。生物膜的生物中动物性营养所 占比例较大,能栖息高营养水平的生物,其在捕食性纤毛虫 线虫之上还栖息有寡毛类和昆虫,因而污泥少。 C、能够存活世代较长的微生物,在生物膜法中,Qc与污水 的停留时间无关,因此硝化细菌等可以增值(特别是在冬季 低温)。 d、可分段运行,形成优势微生物种群,提高降解能力
2、生物膜的主要特征： 1）微生物相方面的特征： • a、参与净化反应微生物多样化。与活性污泥法相比，膜 法具有更好的生物多样性，生物膜固着在载体上时间长或生 物平均停留时间（泥龄）长，其除细菌广泛存在外，世代时 间长、比增殖速度小的微生物，如硝化菌等也大量存在，此 外，丝状菌，藻类众多，线虫、纤毛虫、轮虫以及昆虫等也 都较广泛地存在（见P200表5-1）。 • b、食物链长，污泥产率低。生物膜的生物中动物性营养所 占比例较大，能栖息高营养水平的生物，其在捕食性纤毛虫， 线虫之上还栖息有寡毛类和昆虫，因而污泥少。 • c、能够存活世代较长的微生物，在生物膜法中，Qc与污水 的停留时间无关，因此硝化细菌等可以增值（特别是在冬季 低温）。 • d、可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力
)工艺方面的特征 对水质水量变动有较强适应性顺水流方向形成了微 生态系统。 ·b、污泥沉降性能好,宜于固液分离。膜法污泥的生物组分 中动物所占比重较大,含水率相对低,且剥落泥块体积较大, 故沉降性能好,宜固液分离。但若厌养层过厚,剥落污泥中 有轻散颗粒,影响出水水质。 ·C、能处理低浓度污水。生物膜能处理活性污泥法不能处理 的低浓度污水和微污染的原水,使BOD5降至5-10mg/L。 d、易于维护管理、节能。无污泥回系统,甚至无曝气系统, 节能并易运行管理。 与活性污泥法相比: ·①活性污泥法系人工强化生物处理系统,生物量大,处理能 力强,而膜法更趋于自然净化原理。 ·②活性污泥法为人工强化三相传质,膜法趋向浓度差扩散传 质,传质效果较活性污泥差,处理效率较活性污泥差。 ·③适于工业废水处理站和小规模生活污理厂
2）工艺方面的特征： • a、对水质水量变动有较强适应性——顺水流方向形成了微 生态系统。 • b、污泥沉降性能好，宜于固液分离。膜法污泥的生物组分 中动物所占比重较大，含水率相对低，且剥落泥块体积较大， 故沉降性能好，宜固液分离。但若厌养层过厚，剥落污泥中 有轻散颗粒，影响出水水质。 • c、能处理低浓度污水。生物膜能处理活性污泥法不能处理 的低浓度污水和微污染的原水，使B0D5降至5-10mg/L。 • d、易于维护管理、节能。无污泥回系统，甚至无曝气系统， 节能并易运行管理。 与活性污泥法相比： • ①活性污泥法系人工强化生物处理系统，生物量大，处理能 力强，而膜法更趋于自然净化原理。 • ②活性污泥法为人工强化三相传质，膜法趋向浓度差扩散传 质，传质效果较活性污泥差，处理效率较活性污泥差。 • ③适于工业废水处理站和小规模生活污理厂
1、概述;原理:土壤自然净化原理 进展:早期滤料为石头,砖块、陶料等。其掛膜后易堵塞, 且负荷低;随着滤料轻质化,滤料可以高架与滤料层变厚, 因而可以增加水力负荷,改善气液传质,提高负荷(形成高 负荷生物滤池);也可以通过曝气传质、提高负荷(接触氧 化)。 2、普通生物滤池:(现在少见, 构造:池体、滤料、布水装置和排水系统(P204图5-2)。 a、池体、一般深2~2.5m,池壁超高0.5~0.9m(防风),其 底部为承托层(排水系统和大块滤料(起支撑、排水以及通水) 中部为工作层(掛膜),上部为配水系统,壁可设孔也可不 开孔,开孔在冬季有影响
二、 生 物 滤 池 • 1、概述；原理：土壤自然净化原理 • 进展：早期滤料为石头，砖块、陶料等。其掛膜后易堵塞， 且负荷低；随着滤料轻质化，滤料可以高架与滤料层变厚， 因而可以增加水力负荷，改善气液传质，提高负荷（形成高 负荷生物滤池）；也可以通过曝气传质、提高负荷（接触氧 化）。 • 2、普通生物滤池：(现在少见，只需要了解） • 构造：池体、滤料、布水装置和排水系统(P204 图5-2)。 • a、池体、一般深2～2.5m，池壁超高0.5～0.9m(防风),其 底部为承托层(排水系统和大块滤料(起支撑、排水以及通水) 中部为工作层（掛膜），上部为配水系统，壁可设孔也可不 开孔，开孔在冬季有影响
b、滤料:碎石、卵石、炉渣、焦炭等,总厚度15~2.0m,其 中工作层1.3-18m,粒径20-40mm;承托层02m,粒径70 l0omm。这种滤料比表面积较大,且较粗糙,易掛膜,孔隙率 般,利于供氧与传质,且易就地取材,但材料比重大,荷载重, 工作层不厚,工作效率不变,占地大 、布水装置:固定喷咀式布水系统——即投配池、布水管、 喷咀组成。污水流入投配池是连续的,但布水是间歇式, 喷水周期5-8min 投配池内设虹吸装置间歇供水,使滤料排水后间歇充氧 生物膜再生)。排水干管布设在滤池表面下0.5-0.8m,支 竖)管依据喷咀服务半径设置,高出滤料之上0.15-0.2m, 竖管上安装喷咀,通过喷咀均匀布水。 d、排水系统:包括渗水装置、汇水沟、总排水沟(或集水槽) 见图52汇水沟i=0.01-0.02(横向)、集水槽1=0.05 0.01(向 。作用:排放处理后出水,保证间歇 阶段的通风(底部h≥0.6m);汇水沟宽0.15m,间距2.5 40m(与布水间距一致);排水沟内流速>0.7m/s; 渗水装置可以是大块滤料,也可以是图5-4混凝土板,渗水装 置排水口面积占滤池总面积的20%以上
b、滤料：碎石、卵石、炉渣、焦炭等，总厚度1.5～2.0m,其 中工作层1.3-1.8m,粒径20-40mm;承托层0.2m,粒径70- 100mm。这种滤料比表面积较大,且较粗糙,易掛膜,孔隙率 一般,利于供氧与传质,且易就地取材,但材料比重大,荷载重, 工作层不厚,工作效率不变,占地大。 c、布水装置：固定喷咀式布水系统——即投配池、布水管、 喷咀组成。污水流入投配池是连续的，但布水是间歇式， 喷水周期5-8min。 • 投配池内设虹吸装置(间歇供水，使滤料排水后间歇充氧， 生物膜再生)。排水干管布设在滤池表面下0.5-0.8m，支 (竖)管依据喷咀服务半径设置,高出滤料之上0.15-0.2m， 竖管上安装喷咀，通过喷咀均匀布水。 d、排水系统：包括渗水装置、汇水沟、总排水沟(或集水槽), 见图5-2，汇水沟i=0.01-0.02(横向)、集水槽i=0.05- 0.01(纵向－书中出错)。作用：排放处理后出水，保证间歇 阶段的通风(底部h≥0.6m)；汇水沟宽0.15m，间距2.5- 4.0m(与布水间距一致)；排水沟内流速＞0.7m/s； • 渗水装置可以是大块滤料,也可以是图5-4混凝土板,渗水装 置排水口面积占滤池总面积的20%以上
3、高负荷生物滤池: 1)特征:通过限制进水BOD值(≤200mg/L或采用处理水回 流,均化水质,提高或加大水力负荷(10倍),及时冲刷和更 新过厚生物膜,保持较高生物活性,改善处理环境状况(抑 制厌氧、减少臭味散发)。 设原污水量Q、回流水量QR、则回流比R=QR/Q,喷总水 量(1+R)Q,进水BOD浓度Sa=(SO+RSe)/(1+R),具 体工艺回流比R建议值见P207表5-3,城市生活污水一般 段1.5,二段各段1.0;对工业废水可参照选取
3、高负荷生物滤池： 1）特征：通过限制进水BOD值(≤200mg/L)或采用处理水回 流，均化水质，提高或加大水力负荷(10倍)，及时冲刷和更 新过厚生物膜，保持较高生物活性，改善处理环境状况（抑 制厌氧、减少臭味散发）。 • 设原污水量Q、回流水量QR、则回流比R＝QR/Q，喷总水 量（1+R）Q，进水BOD浓度Sa＝(S0＋RSe）/(1+R)，具 体工艺回流比R建议值见P207表5-3，城市生活污水一般一 段1.5，二段各段1.0；对工业废水可参照选取
2)工艺流程 a、一段法(见P207图5-5共5种典型流程)部分污泥回流, 图中排剩余污泥无。 工艺1:污泥回流初沉池,滤池出水回流滤池,利于改善水 力负荷,减轻二沉池负荷。 工艺2:污泥回流初沉池,二沉池出水回流过滤池,(较工 艺1比,二沉池负荷略重)。 ·工艺3:污泥与二沉池出水同时回流初沉池,加大初沉池负 荷(二者回流量大)。 工艺4:具有吸附再生工艺特点,但出水水质差,初沉水力 负荷大。 工艺5:滤池出水与污泥均回流到初沉池,初沉水力负荷大
2）工艺流程 a、一段法（见P207图5-5共5种典型流程）部分污泥回流， 图中排剩余污泥无。 • 工艺1：污泥回流初沉池，滤池出水回流滤池，利于改善水 力负荷，减轻二沉池负荷。 • 工艺2：污泥回流初沉池，二沉池出水回流过滤池，（较工 艺1比，二沉池负荷略重）。 • 工艺3：污泥与二沉池出水同时回流初沉池，加大初沉池负 荷（二者回流量大）。 • 工艺4：具有吸附再生工艺特点，但出水水质差，初沉水力 负荷大。 • 工艺5：滤池出水与污泥均回流到初沉池，初沉水力负荷大