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 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→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、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)
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 )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0.2m,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,且易就地取材值材料比重大待我重, 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5-2,汇水沟i=0.01-0.02(横向)、集水槽i=0.05 0.01(纵向 。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
b、当污水浓度较高时或对处理出水要求较高时,建议考虑二 段法(见P208图5-6、7)。 ·二段法强化了优势生物种群,但第二段因污染物少或负荷率 低,生物膜生长差,其容积负荷未充分发挥。但二段法能很 好解决一段法生物膜积存与堵塞现象。为充分发挥二段法工 艺效果与作用,建议采用图5-7的交替出水工艺
b、当污水浓度较高时或对处理出水要求较高时,建议考虑二 段法(见P208图5-6、7)。 • 二段法强化了优势生物种群,但第二段因污染物少或负荷率 低,生物膜生长差,其容积负荷未充分发挥。但二段法能很 好解决一段法生物膜积存与堵塞现象。为充分发挥二段法工 艺效果与作用,建议采用图5-7的交替出水工艺。