第17讲：生物膜法的基本原理、生物滤池课件

第17讲：生物膜法第17讲：生物膜法生物膜法的主要内容第一节生物膜及其净化机理第二节生物滤池第三节生物转盘第四节生物接触氧化法第五节生物流化床生物膜法的主要内容第一节生物膜及其净化机理一、生物膜及其净化机理生物膜法：通过附着在载体或介质表面上的细菌等微生物生长繁殖，形成膜状活性生物污泥来降解污水中的有机物的生物处理方法。生物膜中的微生物群体：好氧菌、厌氧菌、兼氧菌；真菌、藻类、原生动物、蚊蝇幼虫等。一、生物膜及其净化机理生物膜法：通过附着在载体或介质表面上的第17讲：生物膜法的基本原理、生物滤池课件生物膜的结构流动水层：呈流动状态，与附着水层进行传质，如有机物、营养物、O2、代谢产物；附着水层：相对静止；有机物等由流动层进入附着层（浓度梯度和紊动扩散作用），再进一步进入生物膜层；好氧层：有机物分解（大部分）；厌氧层：厌氧消化，促进生物膜脱落。生物膜的结构流动水层：呈流动状态，与附着水层进行传质，如有机生物膜中的代谢作用传质过程：污染物和溶解氧由流动水层向附着水层和生物膜表面扩散传质过程；生物膜吸附作用：污染物和溶解氧被生物膜吸附捕集；生物膜分解代谢过程：在氧的参与下，污染物被生物膜中的微生物代谢分解，同时微生物生长繁殖，生物膜不断增长；产物的排出过程：代谢产物扩散排出生物膜和附着水层，进入流动水层；生物膜更新过程：当生物膜生长到一定厚度时，生物膜内厌氧层过厚，代谢产物过多，生态系统会遭到破坏，生物膜老化脱落。脱落处再生长新的生物膜。生物膜中的代谢作用传质过程：污染物和溶解氧由流动水层向附着水内因：厌氧菌营养耗尽而死亡，其附着力降低，很快脱落；气态代谢产物不断逸出，破坏了好氧层生态的稳定，使二者失去了平衡，生物膜老化；气态产物的积累，将膜顶起。外因：水流的冲刷作用，加大水量，则冲刷力增大。生物膜脱落的原因内因：生物膜脱落的原因生物膜法中的微生物生物膜法中的微生物生物膜法的主要特点生物膜中微生物种群丰富，有好氧菌、厌氧菌等；附着生长，泥龄长，适合消化细菌等世代周期长的微生物；污泥量是活性污泥法的3/4，而且沉降性能好。生物膜中优势菌种分层生长，传质条件好，可处理低浓度废水，而活性污泥为50-60mg/L就容易恶化。工艺过程稳定，适应性强：间歇、耐冲击、低温。动力消耗少，运行管理方便，无污泥膨胀现象。生物膜法的主要特点生物膜中微生物种群丰富，有好氧菌、厌氧菌等生物膜法的特征在微生物学方面的特征：参与净化微生物的多样性净化反应进程分段进行食物链长硝化菌及脱氮菌能够得到良好的增殖在净化功能方面的特征：具有高度的硝与脱氮功能对水质水量的变动有较强的适用性能处理低浓度废水在维护管理方面的特征：节能，动力费用低；易于固液分离；污泥的产率低生物膜法的特征在微生物学方面的特征：在维护管理方面的特征：生物膜法的分类填充式生物膜法：填料（载体）不被污水浸没，自然通风或强制通风供氧，污水流过填料表面或盘片旋转浸过污水。（生物滤池、生物转盘）浸没式生物膜法：填料完全浸没于水中，一般采用鼓风供氧。（接触氧化、生物流化床）固定床生物膜法：生物滤池生物接触氧化法流动床生物膜法：流化床移动床生物膜法的分类填充式生物膜法：填料（载体）不被污水浸没，自然二、生物滤池普通生物滤池的工作原理：将污水喷洒在由粒立状介质堆积起来的滤料上，污水从上部喷淋下来，经过堆积的滤料层，滤料表面的生物膜将污水净化。供氧由自然通风完成，氧气通过滤料的空隙，传递到流动水层、附着水层、好氧层。生物滤池的分类：普通生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池二、生物滤池普通生物滤池的工作原理：将污水喷洒在由粒立状介质1、普通生物滤池基本工艺流程1、普通生物滤池基本工艺流程普通生物滤池结构示意图普通生物滤池结构示意图普通生物滤池结构示意图构造：池体、滤料、布水装置、渗水装置、排水系统普通生物滤池结构示意图构造：池体、滤料、布水装置、渗水装置固定式布水装置旋转式布水装置布水装置固定式布水装置具有较大的比表面积，以利于形成较高的生物量；较大的孔隙率，以利于氧的供应和氧的传递；具有较高的机械强度，耐腐蚀性强；本身不被微生物分解，不抑制微生物，化学稳定性好；廉价，能就地取材。对滤料的要求具有较大的比表面积，以利于形成较高的生物量；对滤料的要求滤料的类型块状滤料：多呈实心拳状，如碎石、卵石、炉渣、焦炭及烧结的陶土块等。密度介于500～1500kg/m3、空隙度40%～50%。平面或曲面滤料成型散体滤料：如由陶瓷、塑料或金属制成的圆环、短管等，密度介于100～600kg/m3之间，空隙度70%～90%成型板状滤料：由聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯及聚苯乙烯等塑料制成，平板和波纹板交替排列，按层充填在滤池内。这种滤料的密度较小，一般为40～100kg/m3，而空隙度则高达90%～97%成型块状滤料：由各种塑料制成。滤料的类型块状滤料：多呈实心拳状，如碎石、卵石、炉渣、焦炭及滤料的类型滤料的类型采用自然通风供氧，动力消耗少；污水处理效果好；进水的水力负荷较低，常温：表面水力负荷1m3/(m2·d)；运行比较稳定，易于管理；剩余污泥量小；缺点：卫生条件较差。普通生物滤池的工艺特点采用自然通风供氧，动力消耗少；普通生物滤池的工艺特点

大幅度地提高了滤池的负荷率；高负荷率是通过限制进水BOD5和运行上采取处理水回流等技术措施而达到目的；BOD5值小于200mg/L，否则采用回流稀释；处理水回流可以均化与稳定进水水质、加大水力负荷，及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性；抑制滤池蝇的过度滋长，减轻臭味。2、高负荷生物滤池

大幅度地提高了滤池的负荷率；2、高负荷生物滤池

高负荷生物滤池构造图

高高负荷生物滤池旋转布水器高负荷生物滤池旋转布水器高负荷单池生物滤池典型工艺流程（一）一级生物滤池；处理水不回流；要求有完善的预处理，如混凝沉淀或气浮等工艺，或用净水稀释。高负荷单池生物滤池典型工艺流程（一）一级生物滤池；高负荷单池生物滤池典型工艺流程（二）采用处理水回流措施，处理水取自二次沉淀池出水，注人生物滤池前；用于处理高浓度污染废水，应用较为广泛；采用较高的有机负荷和水力负荷。高负荷单池生物滤池典型工艺流程（二）采用处理水回流措施，处理高负荷单池生物滤池典型工艺流程（三）回流水取自滤池后，注入初次沉淀池前；降低了二次沉淀池的负荷，但加大了初次沉淀池的负荷，有可能使初沉池的处理效果提高。高负荷单池生物滤池典型工艺流程（三）回流水取自滤池后，注入初高负荷单池生物滤池典型工艺流程（四）回流水取自二次沉淀池前与后，直接注入生物滤池；能够减轻二次沉淀池的负荷，但滤池的滤料间的孔隙度应当是较大的，否则易于堵塞。高负荷单池生物滤池典型工艺流程（四）回流水取自二次沉淀池前与高负荷单池生物滤池典型工艺流程（五）回流水取自滤池直后，并注人滤池前；提高了滤料层的生物量，因为回流水中含有具有活性的脱落的生物膜，提高了滤池的净化功能和净化效果；为了避免滤层堵塞，应采用孔隙大的人工滤料；本系统在生产中应用较为广泛。高负荷单池生物滤池典型工艺流程（五）回流水取自滤池直后，并注高负荷单池生物滤池典型工艺流程（六）高负荷单池生物滤池典型工艺流程（六）二级高负荷生物滤池工艺流程（一）回流水取自最终沉淀池的处理水，注入一级高负荷生物滤池前；一级滤池的负荷高，为不完全处理；二级滤池采用低负荷，氧化能力不高，生物膜的增长显著地低于一级滤池；缺点：回流水取自最终沉淀池出水，且注入一级生物滤池前，增加两级处理构筑物和最终沉淀池的容积，提高工程造价。二级高负荷生物滤池工艺流程（一）回流水取自最终沉淀池的处理水二级高负荷生物滤池工艺流程（二）回流水分别取自中间沉淀池和最终沉淀池出水；二级生物滤池及最终沉淀池的容积要小于系统(一)；能够在一定程度上克服系统（一）存在的上述缺点。二级高负荷生物滤池工艺流程（二）回流水分别取自中间沉淀池和最二级高负荷生物滤池工艺流程（三、四）回流水分别取自中间沉淀池出水或直接取自一级生物滤池出水；采用这两种系统都能够显著地降低二级处构筑物的有效容积。二级高负荷生物滤池工艺流程（三、四）回流水分别取自中间沉淀池交替运行二级高负荷生物滤池系统第一级进水浓度高，生物膜量大；第二级进水浓度低，有时生物膜生长不好，容积得不到充分利用，因此将串联的两级生物滤池次序周期交替运行可以提高处理效率；设一座共用的初次沉淀池，设两座高负荷生物滤池及其后的沉淀池，两座生物滤池交替地充作一级滤池和二级滤池。交替运行二级高负荷生物滤池系统第一级进水浓度高，生物膜量大；

二级高负荷生物滤池工艺流程（其他）

二级高负荷生物滤池工艺流程（其他）

二级高负荷生物滤池工艺流程（其他）

二级高负荷生物滤池工艺流程（其他）克服了普通生物滤池的缺陷（负荷提高、蚊蝇减少）；运行比较稳定，易于管理；剩余污泥量小；占地面积大；需要较大的跌落水头，一般超过3m；需要二次提升。高负荷生物滤池的特点克服了普通生物滤池的缺陷（负荷提高、蚊蝇减少）；高负荷生物滤塔式生物滤池的构造高度：8~24m直径：1~3.5m高径比：1:6~1:8分层，每层不大于2.5m；构造：塔体、滤料、布气通风系统、排水系统；一般自然通风，高温季节可人工通风；滤料：轻质塑料或玻璃钢；缺点：塔身高，运行管理不便。3、塔式生物滤池（滤塔）塔式生物滤池的构造3、塔式生物滤池（滤塔）曝气生物滤池（BAF）由浸没式接触氧化与过滤相结合的生物处理工艺。曝气生物滤池（BAF）由浸没式接触氧化与过滤相结合的生物处理

曝气生物滤池分类升流式曝气生物滤池降

流

式

曝

气

生

物

滤

池

曝气生物滤池分类升流式曝气生物滤池降

流

式

曝

气

生

本章小结1、生物膜及其净化机理。2、普通生物滤池的工艺流程及结构。3、高负荷生物滤池的结构及工艺流程。4、塔式生物滤池的构造。本章小结1、生物膜及其净化机理。思考题1、采用单级高负荷生物滤池处理城镇生活污水，回流水由二沉池回流至生物滤池前，初沉池出水BOD为600mg/L，二沉池出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级B标准（BOD20mg/L），试求回流比。思考题1、采用单级高负荷生物滤池处理城镇生活污水，回流水由二思考题解答

思考题解答

第17讲：生物膜法第17讲：生物膜法生物膜法的主要内容第一节生物膜及其净化机理第二节生物滤池第三节生物转盘第四节生物接触氧化法第五节生物流化床生物膜法的主要内容第一节生物膜及其净化机理一、生物膜及其净化机理生物膜法：通过附着在载体或介质表面上的细菌等微生物生长繁殖，形成膜状活性生物污泥来降解污水中的有机物的生物处理方法。生物膜中的微生物群体：好氧菌、厌氧菌、兼氧菌；真菌、藻类、原生动物、蚊蝇幼虫等。一、生物膜及其净化机理生物膜法：通过附着在载体或介质表面上的第17讲：生物膜法的基本原理、生物滤池课件生物膜的结构流动水层：呈流动状态，与附着水层进行传质，如有机物、营养物、O2、代谢产物；附着水层：相对静止；有机物等由流动层进入附着层（浓度梯度和紊动扩散作用），再进一步进入生物膜层；好氧层：有机物分解（大部分）；厌氧层：厌氧消化，促进生物膜脱落。生物膜的结构流动水层：呈流动状态，与附着水层进行传质，如有机生物膜中的代谢作用传质过程：污染物和溶解氧由流动水层向附着水层和生物膜表面扩散传质过程；生物膜吸附作用：污染物和溶解氧被生物膜吸附捕集；生物膜分解代谢过程：在氧的参与下，污染物被生物膜中的微生物代谢分解，同时微生物生长繁殖，生物膜不断增长；产物的排出过程：代谢产物扩散排出生物膜和附着水层，进入流动水层；生物膜更新过程：当生物膜生长到一定厚度时，生物膜内厌氧层过厚，代谢产物过多，生态系统会遭到破坏，生物膜老化脱落。脱落处再生长新的生物膜。生物膜中的代谢作用传质过程：污染物和溶解氧由流动水层向附着水内因：厌氧菌营养耗尽而死亡，其附着力降低，很快脱落；气态代谢产物不断逸出，破坏了好氧层生态的稳定，使二者失去了平衡，生物膜老化；气态产物的积累，将膜顶起。外因：水流的冲刷作用，加大水量，则冲刷力增大。生物膜脱落的原因内因：生物膜脱落的原因生物膜法中的微生物生物膜法中的微生物生物膜法的主要特点生物膜中微生物种群丰富，有好氧菌、厌氧菌等；附着生长，泥龄长，适合消化细菌等世代周期长的微生物；污泥量是活性污泥法的3/4，而且沉降性能好。生物膜中优势菌种分层生长，传质条件好，可处理低浓度废水，而活性污泥为50-60mg/L就容易恶化。工艺过程稳定，适应性强：间歇、耐冲击、低温。动力消耗少，运行管理方便，无污泥膨胀现象。生物膜法的主要特点生物膜中微生物种群丰富，有好氧菌、厌氧菌等生物膜法的特征在微生物学方面的特征：参与净化微生物的多样性净化反应进程分段进行食物链长硝化菌及脱氮菌能够得到良好的增殖在净化功能方面的特征：具有高度的硝与脱氮功能对水质水量的变动有较强的适用性能处理低浓度废水在维护管理方面的特征：节能，动力费用低；易于固液分离；污泥的产率低生物膜法的特征在微生物学方面的特征：在维护管理方面的特征：生物膜法的分类填充式生物膜法：填料（载体）不被污水浸没，自然通风或强制通风供氧，污水流过填料表面或盘片旋转浸过污水。（生物滤池、生物转盘）浸没式生物膜法：填料完全浸没于水中，一般采用鼓风供氧。（接触氧化、生物流化床）固定床生物膜法：生物滤池生物接触氧化法流动床生物膜法：流化床移动床生物膜法的分类填充式生物膜法：填料（载体）不被污水浸没，自然二、生物滤池普通生物滤池的工作原理：将污水喷洒在由粒立状介质堆积起来的滤料上，污水从上部喷淋下来，经过堆积的滤料层，滤料表面的生物膜将污水净化。供氧由自然通风完成，氧气通过滤料的空隙，传递到流动水层、附着水层、好氧层。生物滤池的分类：普通生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池二、生物滤池普通生物滤池的工作原理：将污水喷洒在由粒立状介质1、普通生物滤池基本工艺流程1、普通生物滤池基本工艺流程普通生物滤池结构示意图普通生物滤池结构示意图普通生物滤池结构示意图构造：池体、滤料、布水装置、渗水装置、排水系统普通生物滤池结构示意图构造：池体、滤料、布水装置、渗水装置固定式布水装置旋转式布水装置布水装置固定式布水装置具有较大的比表面积，以利于形成较高的生物量；较大的孔隙率，以利于氧的供应和氧的传递；具有较高的机械强度，耐腐蚀性强；本身不被微生物分解，不抑制微生物，化学稳定性好；廉价，能就地取材。对滤料的要求具有较大的比表面积，以利于形成较高的生物量；对滤料的要求滤料的类型块状滤料：多呈实心拳状，如碎石、卵石、炉渣、焦炭及烧结的陶土块等。密度介于500～1500kg/m3、空隙度40%～50%。平面或曲面滤料成型散体滤料：如由陶瓷、塑料或金属制成的圆环、短管等，密度介于100～600kg/m3之间，空隙度70%～90%成型板状滤料：由聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯及聚苯乙烯等塑料制成，平板和波纹板交替排列，按层充填在滤池内。这种滤料的密度较小，一般为40～100kg/m3，而空隙度则高达90%～97%成型块状滤料：由各种塑料制成。滤料的类型块状滤料：多呈实心拳状，如碎石、卵石、炉渣、焦炭及滤料的类型滤料的类型采用自然通风供氧，动力消耗少；污水处理效果好；进水的水力负荷较低，常温：表面水力负荷1m3/(m2·d)；运行比较稳定，易于管理；剩余污泥量小；缺点：卫生条件较差。普通生物滤池的工艺特点采用自然通风供氧，动力消耗少；普通生物滤池的工艺特点

大幅度地提高了滤池的负荷率；高负荷率是通过限制进水BOD5和运行上采取处理水回流等技术措施而达到目的；BOD5值小于200mg/L，否则采用回流稀释；处理水回流可以均化与稳定进水水质、加大水力负荷，及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性；抑制滤池蝇的过度滋长，减轻臭味。2、高负荷生物滤池

大幅度地提高了滤池的负荷率；2、高负荷生物滤池

高负荷生物滤池构造图

高高负荷生物滤池旋转布水器高负荷生物滤池旋转布水器高负荷单池生物滤池典型工艺流程（一）一级生物滤池；处理水不回流；要求有完善的预处理，如混凝沉淀或气浮等工艺，或用净水稀释。高负荷单池生物滤池典型工艺流程（一）一级生物滤池；高负荷单池生物滤池典型工艺流程（二）采用处理水回流措施，处理水取自二次沉淀池出水，注人生物滤池前；用于处理高浓度污染废水，应用较为广泛；采用较高的有机负荷和水力负荷。高负荷单池生物滤池典型工艺流程（二）采用处理水回流措施，处理高负荷单池生物滤池典型工艺流程（三）回流水取自滤池后，注入初次沉淀池前；降低了二次沉淀池的负荷，但加大了初次沉淀池的负荷，有可能使初沉池的处理效果提高。高负荷单池生物滤池典型工艺流程（三）回流水取自滤池后，注入初高负荷单池生物滤池典型工艺流程（四）回流水取自二次沉淀池前与后，直接注入生物滤池；能够减轻二次沉淀池的负荷，但滤池的滤料间的孔隙度应当是较大的，否则易于堵塞。高负荷单池生物滤池典型工艺流程（四）回流水取自二次沉淀池前与高负荷单池生物滤池典型工艺流程（五）回流水取自滤池直后，并注人滤池前；提高了滤料层的生物量，因为回流水中含有具有活性的脱落的生物膜，提高了滤池的净化功能和净化效果；为了避免滤层堵塞，应采用孔隙大的人工滤料；本系统在生产中应用较为广泛。高负荷单池生物滤池典型工艺流程（五）回流水取自滤池直后，并注高负荷单池生物滤池典型工艺流程（六）高负荷单池生物滤池典型工艺流程（六）二级高负荷生物滤池工艺流程（一）回流水取自最终沉淀池的处理水，注入一级高负荷生物滤池前；一级滤池的负荷高，为不完全处理；二级滤池采用低负荷，氧化能力不高，生物膜的增长显著地低于一级滤池；缺点：回流水取自最终沉淀池出水，且注入一级生物滤池前，增加两级处理构筑物和最终沉淀池的容积，提高工程造价。二级高负荷生物滤池工艺流程（一）回流水取自最终沉淀池的处理水二级高负荷生物滤池工艺流程（二）回流水分别取自中间沉淀池和最终沉淀池出水；二级生物滤池及最终沉淀池的容积要小于系统(一)；能够在一定程度上克服系统（一）存在的上述缺点。二级高负荷生物滤池工艺流程（二）回流水分别取自中间沉淀池和最二级高负荷生物滤池工艺流程（三、四）回流水分别取自中间沉淀池出水或直接取自一级生物滤池出水；采用这两种系统都能够显著地降低二级处构筑物的有效容积。二级高负荷生物滤池工艺流程（三、四）回流水分别取自中间沉淀池交替运行二级高负荷生物滤池系统第一级进水浓度高