生物膜法与工艺课件

生物膜法重点:生物膜法的基本概念与流程、生物接触氧化法、生物流化床。难点:生物接触氧化法概述生物膜法是与活性污泥法平行发展的一种污水处理技术方法实质是使细菌类微生物和原生动物、后生动物类的微型动物附着在滤料或某些载体上,并在其上形成膜状生物污泥-生物膜生物膜法的历史及发展1865年德国科学家发现生物过滤作用;1893年英国将污水喷洒在粗滤料上,作为膜生物反应器的生物滤池问世;20世纪20-30年代建造了许多生物膜反应器;4050年代生物滤池逐渐被活性污泥取代的趋势;70年代新的反应器以独特的优势受关注。活性污泥法中的微生物是呈悬浮状态的,属于悬浮生长体系;而生物膜法中的生物呈附着膜状,属于附着生长系统或固定膜工艺生物膜法的基本流程出水回流作用:提高生物膜反应器的水力负荷,加大水流对生物膜的冲刷作用,更新生物膜,避免生物膜的过量累积,从而维持良好的生物膜活性和合适膜厚度。出水回流原污水(初沉池生物膜反应器沉池处理水初沉池作用:去除大部分悬浮固体物质,防止生物膜反应器堵塞,尤其对沉池作用:去除脱落的生物空隙小的填料是非常必要的。膜,提高出水水质141生物膜法的基本概念生物膜法是通过生物膜来处理水的,所以生物膜污水处理的关键就是生物膜的质量,生物膜的形成及其生长是实现污水有效处理的前提141.1生物膜的形成及其净化生物厌氧好氧过程eco生物膜的构造挂膜: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渐成熟。BOD结构:从外面到里面的顺序为污COx水、流动水层、附着水层、生物膜(分为好氧层和厌氧层)、滤料。图51生物滤池滤料上生物膜的构造(剖面图)生物膜特性高度亲水的物质:在污水不断更新的条件下,外测总是存在附着水层微生物高度密集的物质:在膜的表面和一定深度的内部生长这微生物和微型动物,并形成有机污染物一细菌一原生动物(后生动物)的食物链。生物膜成熟标志真正生态系组成及对有机物的降解功能都达到了平衡状态生物膜生长阶段潜伏期、生长期。一般要20到30天左右生物膜净化污水的机理及优势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012mm的好氧生物膜内进行3.多种物质的传递过程:空气→流动水层→附着水层→生物膜→微生物呼吸污染物→流动水层→附着水层→生物膜→生物降解H2O→附着水层→流动水层微生物代谢产物CO2、H2S、NH3→水层→溢入空气中4.厌氧层与好氧层的关系厌氧层与好氧层达到生态平衡5.理想生物膜法的状况减缓老化,避免厌氧层过分生长,加快好氧层更新,不使膜集中脱落。生物膜的形成当污水均匀地淋洒在介质表面上,在充分供氧的条件下,介质表面的微生物吸附污水中的有机物,迅速进行降解有机物,逐渐在介质表面形成黏液状的生长有极多微生物的膜,即称之为生物膜。随着微生物的不断繁殖增长,使生物膜的厚生度不断增加,膜的表面吸取营养和溶解氧比较、容易,微生物生长繁殖迅速,形成了好氧微生ec3物和兼性微生物组成的好氧层(1~2mm)在其内部由于营养料和溶解氧的供应条件差,微生物生长繁殖受到限制,好氧微生物难以生活,厌氧微生物恢复了活性,形成了厌氧微生物和兼性微生物组成的厌氧层。厌氧层只有生物膜达到一定厚度后才能出现,而且随着生物图5-1生物滤池滤料上生物膜的构造(剖面图)膜的增厚和外伸变厚,但是有机物主要是在好氧层内进行。生物膜中的物质迁移:由于生物膜的吸附作用,在其表面有一层很薄的水层,称之为附着水层。附着水层内的有机物大多已被氧化,其浓度比滤池进水的有机物浓度低得多。由于浓度差的作用,有机物会从污水中转移到附着水层中去进而被生物膜所吸附。空气中的氧也会进入生物膜。在此条件下,微生物对有机物进行氧化分解和同化合成,产生的二氧化碳和其它代谢产物一部分溶入附着水层,一部分到空气中去,污水从而得到净化。由于生物膜厚度增大,致使其深层因氧不足而发生厌氧分解,积蓄了硫化氢、氨气、有机酸等代谢产物。会减弱生物膜在惰性载体上的固着力,处于这种状态的生物膜为老化生物膜,它不仅容易脱落净化功能也不好。但供氧充足时,可以加快好氧膜的更新,使生物膜不集图51生物他滤料上生物的构造(洲面图中脱落。1412生物膜的载体填料为生物膜提供附着生长固定的材料。分类为无机类填料和有机类填料两大类无机类载体目前常用的无机类载体有砂子、碳酸盐类、各种玻璃材料、沸石类、陶瓷材料、炭纤维、矿渣、活性炭、金属等。无机类载体具有机械强度较高、化学性质较稳定比而和士的代点。缺点为密度较大,不适宜做流态化运动,使其在悬浮生物膜反应器工艺中的应用受到限制通常情况下,微生物以附着的形式固定在载体表面从而形成生物膜,特殊情况下,有些微生物是以包裹附着的形式实现固定化的。2.有机类载体有机类载体是生物膜技术发展中应用最广泛的主要载体材料。这类载体主要有PVc、PE、PS、PP、各类树脂、塑料、软性或半软性纤维等,其比表面积和孔隙率都很大,从而使有机负荷大为提高,也不易堵塞,在生产实践中被广为采用,由于它便于沉淀分离,提高了活性污泥处理厂的性能各种有机材料载体的对比目名称材质布水抽膜运输堵塞比表面积空隙率成品重量/①)(%)蜂窝状载体玻璃钢、塑料较差较易易损耗较易100~200989940~50质状载体较好易方便较不易1000~250098~99立体波纹载体硬聚氯乙烯较