生物膜法课件2

1954年德国建立第一座生物转盘污水厂到80年代欧洲已有2000多座生物转盘，发展迅速我国于70年代开始研究，并在印染、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,第二节生物转盘,（1）不需曝气和回流，运行时动力消耗和费用低；（2）运行管理简单，技术要求不高；（3）工作稳定，适应能力强；（4）适应不同浓度、不同水质的污水；（5）剩余污泥量少，易于沉淀脱水；（6）没有滤池蝇、恶臭、堵塞、泡沫、噪音等问题；（7）可多层立体布置；（8）一般需加开孔防护罩保护、保温。（9）占地面积大，有气味产生，对环境有一定影响。,生物转盘的主要组成部分,生物转盘的构造,材料要求质轻，耐腐蚀，坚硬和不变形。目前多采用聚乙烯硬质塑料或玻璃钢制作盘片。盘片直径一般是23m，最大为5m（直径过大者，制作困难，且易挠曲变形），轴长通常小于7.6m，盘片净间距进水端2535mm（净距过小，两盘面的生物膜有可能相互搭接，妨碍正常的通风；净距过大，同样会占用过多的有效容积）。盘片净间距出水端：10-20mm,1圆盘,2、水槽,（1）转盘组正下方，由钢筋混凝土或钢板制成，（2）水槽断面直径比转盘略大（2040mm），采用半圆形与圆盘相适应，使转盘既可在槽内自由转动，脱落的残膜又不滞留在槽内。（3）槽内水面应维持在转轴以下1520mm处，水面超过转轴，会使靠轴处的盘面无法接触空气；水面过低，会减少转盘的有效挂膜面积。（4）槽底应设放空管，进水槽设于水槽的一侧或一端，通过溢流堰控制水槽内水位和出水的均匀性。,3、驱动装置,通常采用附有减速装置的电动机，根据具体情况，也可以采用水轮驱动或空气驱动。防止日光暴晒，一般需加开孔防护罩保护、保温。,工艺流程,单轴单级式单轴多级式多轴多级式,生物转盘的布置方式,二、生物转盘的设计计算,计算转盘的总面积,表示生物转盘处理能力的指标：,设计时通过试验或根据经验值确定,水力负荷：有机负荷：,m3水m3槽.dm3水m2盘片.d,kgBOD5m3槽dkgBOD5m2盘片d,1生物转盘的设计计算方法,(1)通过试验求得需要的设计参数设计参数如有机负荷、水力负荷、停留时间等可通过试验求得，然后进行生产规模的生物转盘设计,(2)用经验图表或经验值计算,0.5m直径转盘转盘面积宜增加252m转盘直径增加10的面积,没有条件进行试验时，用经验值进行计算（图13-26/13-27）有机物负荷：0.005-0.020kgBOD/m2.d水力负荷：0.04-0.2m3/m2.d,生物转盘的设计计算方法,转盘总面积：,盘片片数：,式中：Q处理水量，m3/d；S0进水BOD5，mg/L；LABOD5面积负荷，g/(m2.d)；D转盘直径，m；,处理槽有效长度：,处理槽有效容积：,式中：a盘片间距m；b盘片厚度，m；K系数，一般取1.2-盘片边缘与处理槽内水面的距离，大于150mm，200-400mm,生物转盘的设计计算方法,转盘转速：,处理槽净有效容积：,注意：水力负荷、转盘的转速、级数、水温和溶解氧等因素都影响生物转盘的设计和操作运行，设计运行过程应注意这些影响。,转速：影响氧的供给，微生物与污水接触，污水的混合程度和传质，对有机物的去除率有一定影响。,转速，去除率，但动力消耗增加，24rpm盘片外缘速度15-19m/min采用无级变速，灵活调节,分级布置：灵活，可根据具体情况调整污水的停留时间，减少短路，提高处理效率。但级数一般不超过四级，级数过多，处理效率提高不大。,五、生物转盘的进展和应用1生物转盘的应用,生物转盘主要用于水量较小的污水厂站，近年来证明，生物转盘可用于日处理量20万吨以上的大型污水处理厂。可用于完全处理，不完全处理和工业废水的预处理。我国生物转盘主要用于处理工业废水，在化学纤维，石油化工，印染，皮革，和煤气发生站等行业的工业废水处理方面均得到应用。,2生物转盘的优缺点优点：,动力消耗低，（无通风，回流及曝气设备，运转费用低，耗电量低）抗冲击负荷能力强转盘上的微生物量最高可达5mg/cm2，折算成废水槽混和液浓度大体为1000020000mg/L，BOD负荷可达1020g/m2(盘面).d，转盘水槽容积负荷达1.53.0kg/m3.d完全混合法，耐冲击负荷,产生污泥量少管理运行方便，可根据需要进行多级串联，调整污水在各级处理槽内的停留时间，转盘采用无级变速传动装置，可调节转盘的转速,占地面积大散发臭气，转盘的供氧依靠盘面接触大气，废水中的挥发性污染物质会产生污染。采用从水槽底部进水可减少挥发物的散失，比从水槽表面进水好，但污染依然存在。性能受环境温度及其它因素影响较大，在北方地区设置生物转盘时，一般仅限于室内，并应作一定的保温处理。建于室外的生物转盘，应加设雨棚，防止雨水淋洗，使生物膜脱落。,缺点:,3生物转盘的进展,（1）空气驱动的生物转盘,（2）与沉淀池合建的生物转盘,（3）与曝气池组合的生物转盘,接触氧化池构造示例,第三节生物接触氧化法,浸没曝气式生物滤池，实际是生物滤池和曝气池的综合体。,2特点：,（1）填料的比表面积大，池内充氧条件良好。单位容积的生物固体量高于活性污泥曝气池和生物滤池，具有较高的容积负荷。（2）不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。（3）生物固体量多，水流属于完全混合型，生物接触氧化池对水质和水量的骤变有较强的适应能力。（4）污泥产生量低。,滤料间水流缓慢，接触时间长，水力冲刷力小，生物膜只能自行脱落；。,3缺点：,二、生物接触氧化池构造,主要组成部分：池体、填料、布水布气装置,1、池体,用于设置填料、布水布气装置和支承填料的栅板和格栅钢结构或钢筋混凝土结构池底可做成多斗式或设置集泥设备，以便排泥。,2.填料,填料要求：目前常采用的填料是聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、环氧玻璃钢等做成的蜂窝状和波纹板状填料，纤维组合填料，立体弹性填料,弹性立体填料,软性纤维填料,软性、复合填料,组合填料,YHT型弹性生物的环填料,立体弹性填料,立体弹性填料,漂浮填料,SQC型丝球形悬浮填料,生物接触氧化法填料,新型的纤维网状填料,生物填料框架,框架与生物填料,框架与生物填料,新型的三维立体网状填料,挂膜后的网状填料,反应区曝气系统的布置,池底的布置,曝气装置安装,3、布水布气装置,布气管可布置在池子中心(中心曝气）侧面(侧面曝气)全池:填料全池布置和全池曝气（曝气均匀，常用）,工艺流程,三、生物接触氧化池的设计计算,主要内容：计算池子有效容积和尺寸空气量和空气管道系统计算,一般根据有机负荷计算池子容积，对于工业废水，最好通过试验确定有机负荷率，也可审慎地采用经验数据,1、生物接触氧化池的有效容积（即填料体积）,Nv有机容积负荷率，kgBOD5/m3.d城市污水碳氧化2.0-5.0碳氧化/硝化0.2-2.0,2、生物接触氧化池的总面积A和座数N,h0填料高度，一般采用3.0mA1每座池子的面积，m2一般100m2,3池深h,h=h0+h1+h2+h3,h1超高，0.50.6mh2填料层上水层，0.40.5mh3填料至池底的高度，0.5m,4有效停留时间t,5空气量D和空气管道系统计算,DD0qv,D01m3污水需气量，m3/m3，一般为1520m3/m3,空气管道系统的计算方法与活性污泥法曝气池的空气管道系统计算方法相同。,第五节曝气生物滤池,20世纪90年代在欧洲、北美及日本获得广泛应用的污水处理新技术。最初用于二级处理后的深度处理,我国：城市污水处理工业废水的处理污水回用深度处理,优点：从投资费用看，不设二次沉淀池，水力负荷及容积负荷远高于传统污水处理工艺，停留时间短，可节省占地面积和建设费用工艺效果：抗冲击负荷能力强，耐低温，不会发生污泥膨胀，出水水质高运行上：易挂膜，启动快氧的传输效率高，曝气量小，单位污水电耗低，自动化程度高,缺点：对进水SS要求高，需要去除SS的预处理工艺，水头损失大，反冲洗是关键因素，若不充分，导致结团，工艺失败产泥量略大于活性污泥，污泥稳定性差,构造：池体布水系统布气系统承托层、滤层反冲洗系统,承托层卵石直径：,2-4mm50mm4-8mm100mm8-16mm100mm,滤头布水布气系统栅型布水布气系统穿孔管布水布气系统,滤料要求,5mm左右的均质陶粒及塑料球形颗粒,质轻，有足够机械强度比表面积大，孔隙率高，多孔惰性载体不含对人体有害物质，化学稳定性良好水头损失小，吸附能力强,曝气生物滤池工艺,下向流式（biocarbone）早期的曝气生物滤池工艺,填料：比重大于水的膨胀板岩或球形颗粒,缺点：负荷不够高，且大量被截留的集中在滤池上端几十厘米处，此处水头损失占了整个滤池水头损失的绝大多数滤池纳污率不高，容易堵塞，运行周期短,在单个的biocarbone滤池中，不能取得理想的硝化/反硝化效果。,上向流式,BIOFOR（国内多用）,BIOSTYR,BIOFOR：长柄滤头，简化了管路系统，增加了对滤头强度的要求滤料密度大于1，自然堆积，2-4m,BIOSTYR新型轻质悬浮滤料，滤池分为两部分：曝气的生化池和过滤区,在滤池中间进行曝气，根据反硝化程度的不同，将滤池分为不同体积的好氧和缺氧部分。只进行硝化，则在底部曝气,主要工艺设计参数,碳氧化容积负荷：3-6kgBOD/m3.d硝化负荷：0.3-0.8NH3-N/m3.d反硝化负荷：0.8-4.0kgNO3-N/m3.d,曝气生物滤池工程技术规程(CECS265-2009),BAF处理系统的异常现象及控制措施,滤料堵塞引起滤料堵塞的原因主要有悬浮固体堵塞和生物膜堵塞。对于悬浮固体堵塞应加强进水的预处理，降低进入BAF系统的悬浮固体含量；对于生物膜过厚引起的堵塞则应改善水力条件促进生物膜的脱落和更新，另外还应根据实际情况（如进水水质等因素），加强滤池的反冲洗操作。,滤料流失造成滤料流失的主要原因是由于滤池布水布气系统布置不当引起的，为此应尽量对其进行改造（参照气水反冲洗滤池设计规范），使之布水布气均匀；此外反冲洗用水、用气强度过大也是造成滤料流失的一个原因，应通过调试确定最佳用水、用气强度避免滤料的流失；此外，因曝气生物滤池需定期进行反冲洗，滤料会因反冲洗强度控制不当或磨损等原因而少量流失或损耗，故要定期根据填料损耗程度和处理水质状况进行适量补充，一般集中在每年的大修期间进行。,处理效率下降处理效率下降的原因很多，主要有pH值和水温变化（调整至最佳范围）、供氧不足（闷曝、加大供氧量或减少进水量等）、冲击负荷（调整有机负荷率，谨防水质突变）、含有毒有害物质（查找污染源并查明有毒有害物种类及数量，采取相应措施降低其毒害作用）等，应分析具体的原因再采取相应的措施加以调控；,泡沫生物膜法不易产生泡沫，但有时也会发生大量泡沫。生物膜法产生泡沫的原因与活性污泥法相同，控制措施也大同小异。如水体中含有过量的表面活性剂、水质突变（有机负荷的增加、pH值的急剧变化等）等均有可能引发生物膜系统的大量泡沫，可加装喷淋系统或投加消泡剂等加以消泡，但更重要是保证水质的稳定并控制好相关的水质指标；,生物膜脱落生物膜脱落的原因是主要是微生物个体的减少及种群结构、性能的改变所致，但归根究底还是因为是水质的变化所引起的，如水体中进入有毒有害物质对微生物产生毒害作用，影响其正常的生理代谢；此外，长期的低负荷运行亦会影响微生物的增殖，进而改变生物膜微系统的群落结构。,苔藓苔藓的出现通常是水体富营养化的表征，N、P元素过量，此时应进行化验分析，分析水体中BOD5:N:P是否在适宜范围，并根据化验分析结果调整氮肥、磷肥的投加量。此外，还可投加一定量的游离氯对其进行杀生，但用量应控制得当以免生化系统亦受到冲击,第四节生物流化床,生物流化床处理技术是借助流体使生物颗粒呈流态化，同时进行去除和降解有机物的生物膜法处理技术。是70年代开始应用于污水处理的一种高效的生物处理工艺。流化床适用于高浓度有机污水的预处理以及低BOD5值污水的处理。,一、流态化原理,1固定床阶段速度很小固体颗粒处于静止不动的状态，床层高度也基本维持不变，这时的床层称固定床。,固定床阶段，液体通过床层的压力降p随空塔速度v的上升而增加，呈幂函数关系，在双对数坐标图的ab段。当液体流速增大到压力降p大致等于单位面积床层重量时(图中的b点)，固体颗粒间的相对位置略有变化，床层开始膨胀，固体颗粒仍保持接触且不流态化。,2流化床阶段当液体流速大于b点流速，颗粒被液体托起而呈悬浮状态，且在床层内各个方向流动，在床层上部有一个水平界面，此时由颗粒所形成的床层完全处于流态化状态，这类床层称流化床。,在流化床阶段，流化层高度h随流速上升而增大，床层压力降p则基本上不随流速改变。b点的流速Vmin是达到流态化的起始速度，称临界流态化速度。临界速度值随颗粒的大小、密度和液体的物理性质而异。,流化床床层的膨胀程度可以用膨胀率K或膨胀比R表示,生物流化床中，相同的流速下，膨胀率随着生物膜厚度的增加而增大。一般K采用50-200。,3液体输送阶段,当液体流速提高至超过c点后，床层上部的界面消失，载体随液体从流化床带出，这阶段称液体输送阶段。在水处理工艺中，这种床称“移动床”或“流动床”。c点的流速Vmax称颗粒带出速度或最大流化速度。流化床的正常操作应控制在Vmin与Vmax之间。,二、生物流化床的类型,好氧生物流化床有两相生物流化床三相生物流化床,1两相生物流化床,在流化床体外设置充氧与脱膜装置，为微生物充氧并脱除载体表面的生膜。,S0、Se分别为进水和出水的BOD5浓度，mg/lDO0、DOe分别为进水和出水的溶解氧浓度，mg/lD去除每公斤BOD5所需的氧量（kgO2/kgBOD5），对于城市污水，D1.21.4kgO2/kgBOD5Q废水水量m3/d,以纯氧为氧源时，溶解氧可达3040mg/l；以压缩空气为氧源时，一般低于9mg/l。当一次充氧不能提供足够溶解氧时，可采用处理水回