生物膜法基本原理

（一）概述1、生物膜法的净化机理（1）生物膜的形成：污水与挂膜介质流动接触，微生物在介质表面生长，经过一段时间后，介质表面将覆盖一层膜状污泥，即生物膜。（2）净化机理：当生物膜增厚到一定程度后，在氧不能透入的里层为厌氧状态，这样生物膜由好氧层和厌氧层组成，好氧层一般为2cm左右。（3）膜脱落：在膜生长过程中，由于水力冲刷、重量下沉、气体外逸、后生动物活动等左右，使生物膜不断的脱落、更新，生物膜的更新脱落是完全必要的。第一页第二页，共31页。（一）概述2、生物膜的主要特点（1）适应冲击负荷变化的能力强；（2）反应器内微生物的浓度高；（3）无污泥回流系统，剩余污泥产量低；（4）同时存在硝化和反硝化，氨氮去除效率高；（5）操作管理简单，运行费用低；第二页第三页，共31页。（一）概述3、生物膜法的影响因素（1）温度：10~35℃。（2）pH：6.5~8.5，避免pH值的突然变化。（3）水力负荷：水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间愈长，处理效果愈好。（4）溶解氧：一般应维持在4mg/L左右。（5）填料类型：影响填料载膜性质的因素有表面及大小、表面亲水性、表面电荷、表面粗糙度、载体的密度、孔隙率、强度等等。第三页第四页，共31页。（一）概述3、生物膜法的影响因素（6）生物膜量及活性：（7）有毒物质：重金属离子、酚、氰等。（8）营养物质：BOD5:N:P=100:5:1;微量元素。第四页第五页，共31页。（二）生物膜法的类型1、生物膜法的分类生物膜法的工艺类型很多，根据生物膜法的反应器附着状态，生物膜反应器可以划分为固定床和流动床两大类。常见的生物膜法包括生物滤池、生物转盘、接触氧化等。第五页第六页，共31页。（二）生物膜法的类型2、生物滤池（1）普通生物滤池（2）高负荷生物滤池（3）塔式生物滤池（4）曝气生物滤池第六页第七页，共31页。（二）生物膜法的类型（1）普通生物滤池（滴滤池）A.池体平面上呈现方形或矩形，池壁用砖石筑造，一般高出填料表面0.5~0.9m。B.填料多采用空心的拳状填料，如碎石、卵石、炉渣、焦炭等，一般分工作层和承托层两层填充，总厚度约为1.5~2.0m。工作层厚1.3~1.8m，粒径介于25~40mm，承托层厚0.2m，填料介于70~100mm。C.布水采用固定喷嘴布水系统，由投配池，布水管道和喷嘴等几部分组成。运行方便，但水头较大，喷水周期短5~8min。第七页第八页，共31页。（二）生物膜法的类型（1）普通生物滤池（滴滤池）D.排水排除处理后的污水，保证滤池良好的通风。排水系统包括渗水装置、汇水沟和总排水沟，底部空间的高度不应小于0.6m。E.优点处理效果好，BOD的去处效率可达95%；运行稳定、易于管理、节省能源。F.缺点填料易堵塞；占地面积大，不适合处理量大的污水；产生滤池蝇，喷嘴产生臭味等，恶化环境。第八页第九页，共31页。硬性填料软性填料第九页第十页，共31页。半软性填料球状悬浮型填料第十页第十一页，共31页。（二）生物膜法的类型（2）高负荷生物滤池与普通生物滤池相比，高负荷生物滤池大幅度的提高了滤池的负荷，其BOD容积负荷高于普通生物滤池6~8倍，水力负荷则高达10倍。优点：均化与稳定进水水质；加速生物膜的再生，抑制滤池蝇的滋生，减轻散发的臭味。第十一页第十二页，共31页。高负荷生物滤池第十二页第十三页，共31页。滤料布水器承托层排水系统进水出水●基本原理：废水从上向下从滤料空隙间流过，与生物膜充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并降解。第十三页第十四页，共31页。（二）生物膜法的类型（3）塔式生物滤池A.塔式生物膜的组成：塔式生物滤池一般高达8~24m，直径1~3.5m，径高比介于1:6~1:8左右，呈塔状，由塔身、填料、布水系统、通风和排水系统组成。塔身：分层建筑，在分层处设置格栅，每层高度不超过2.5m，每层都应设检修口以便更换填料，并设置测量口和观察孔。填料：塔式生物滤池宜于采用轻质填料，在我国使用比较多的是环氧树脂固化的玻璃布蜂窝填料。这种填料比表面积大，结构均匀，有利于空气流通和污水的均匀分布，不易堵塞。布水和通风：大中型滤塔多采用电机驱动的旋转布水器，也可以用水流的反作用驱动，小型的多采用固定喷嘴布水系统，也可采用多孔管和溅水筛板布水；塔底有高度为0.4～0.6m的空间进行通风。第十四页第十五页，共31页。（二）生物膜法的类型（3）塔式生物滤池B.塔式生物膜的特点：高负荷率：塔式生物滤池水力负荷可达80～200m3/(m2·d)，，为一般高负荷生物滤池的2~10倍，生物膜生长速度快，活性较高。微生物分层现象：在各层生长着种属各异、但适应该层特征的污水，有助于微生物的生长和污染物质的去除。耐冲击能力强，因此常用于高浓度工业废水二级生物处理的第一级处理。塔式生物滤池适宜于小规模污水处理，一般不超过10000m3/d。第十五页第十六页，共31页。（二）生物膜法的类型（3）塔式生物滤池B.塔式生物膜的特点：高负荷率：塔式生物滤池水力负荷可达80～200m3/(m2·d)，，为一般高负荷生物滤池的2~10倍，生物膜生长速度快，活性较高。微生物分层现象：在各层生长着种属各异、但适应该层特征的污水，有助于微生物的生长和污染物质的去除。耐冲击能力强，因此常用于高浓度工业废水二级生物处理的第一级处理。塔式生物滤池适宜于小规模污水处理，一般不超过10000m3/d。第十六页第十七页，共31页。（二）生物膜法的类型（4）曝气生物滤池A.结构与处理过程：底部设置承托层，上部为填料，在承托层设置曝气用的空气管及空气扩散装置，处理水集水管间作反冲洗水管设置在承托层内。B.主要特征：无需沉淀池，占地面积小；以3~5mm的小颗粒作为填料，比表面积大，微生物附着力强；无需污泥回流，无污泥膨胀，反冲洗自动化，维护管理方便。第十七页第十八页，共31页。（二）生物膜法的类型（4）曝气生物滤池C.曝气生物滤池的设计参数生物滤池的特征参数滤料直径/mm生物滤床高度/m生物滤床单位面积/m23~82~4100运行参数过滤滤速/[m3/(m2·h)]曝气强度/[m3/(m2·h)]BOD5负荷/[kg/(m3·h)]2~84~154~7生物滤池的冲洗水冲洗强度/[m3/(m2·h)]气冲洗强度/[m3/(m2·h)]冲洗周期冲洗时间/min20~8020~8012h，3d30~40第十八页第十九页，共31页。（二）生物膜法的类型3、生物转盘（1）组成和构造生物转盘有盘片、转轴和驱动装置以及接触反应槽三部分组成。盘片：具有轻质高强、耐腐蚀、耐老化、易于挂膜、不变形，比表面及大等性质，盘片为圆型、正多角型。直径为2.0~3.6m之间，盘片间距30mm。35%侵没于水中。驱动装置：动力设备，减速设备以及传动链条等，电力机械传动、空气机械传动和水力机械传动，转速0.8~3.0r/min，外缘线速度以15~18m/min为宜。厌氧膜好氧膜转盘载体液膜第十九页第二十页，共31页。（二）生物膜法的类型3、生物转盘（2）生物转盘的特征微生物浓度高，F/M比为0.05~0.1；污泥龄长，硝化细菌生长，能够实现硝化反硝化脱氮；处理废水的范围广，耐冲击能力强；污泥量少，约为活性污泥系统的1/2左右；动力消耗低，每去除1kgBOD的耗电量约为0.7kwh；第二十页第二十一页，共31页。（二）生物膜法的类型3、生物转盘（3）生物转盘的工艺流程第二十一页第二十二页，共31页。（二）生物膜法的类型4、接触氧化（1）生物接触氧化的特征较强额耐冲击负荷能力，间歇运行的条件下，能够保证良好的运行效果，对排水不均匀的企业更具有实际意义。操作简单、运行方便，易于管理，无需污泥回流，无污泥膨胀；污泥少，颗粒大，易沉降。具有多种净化功能，能够脱氮，可作为深度处理技术；第二十二页第二十三页，共31页。进水初沉池生物接触氧化池空气剩余污泥二沉池出水回流污泥？生物接触氧化工艺流程第二十三页第二十四页，共31页。（二）生物膜法的类型4、接触氧化（2）生物接触氧化的流程（2）生物接触氧化的流程A.一级处理流程B.二级处理流程C.三级处理流程第二十四页第二十五页，共31页。（二）生物膜法的类型4、接触氧化（2）生物接触氧化的流程（3）生物接触氧化的构造接触氧化池是由池体、填料、支架及曝气装置、进出水装置以及排泥管道等部件组成。第二十五页第二十六页，共31页。（二）生物膜法的类型4、接触氧化（2）生物接触氧化的流程（4）生物接触氧化的设计计算按平均日处理量进行计算；池座数一般不应小于两座，并按同时工作考虑；填料层总高度一般取3m，当采用蜂窝填料时，应分层装填，每层高1m，蜂窝内切孔径不宜小于25mm；池中的溶解氧一般维持在2.5～3.5mg/L之间，气水比为15～20:1;污水在池内有效接触时间不应少于2h;生物接触氧化池的填料体积可按BOD－溶积负荷计算，亦可以按接触时间计算。第二十六页第二十七页，共31页。（三）生物膜的培养驯化1、挂膜的方法（2）生物接触氧化的流程（1）直接挂膜法——生物接触氧化池、塔式生物滤池该方法是在合适的水温，溶解氧等环境条件及合适的pH、BOD、C/N等水质条件下，让处理系统连续进水正常运行。对于生活无数、城市无数或混有较大比例的生活污水的工业废水可以采用直接挂膜法，一般经过7～10d就可以完成挂膜过程。第二十七页第二十八页，共31页。（三）生物膜的培养驯化1、挂膜的方法（2）生物接触氧化的流程（2）间接挂膜法——普通生物滤池、生物转盘先将生活污水或工业废水的混合污水培养出活性污泥，然后将该污泥或其他类似污水处理厂的污泥与工业废水一起放入循环池，再用泵投入生物膜法处理设施中，出水和沉淀池污泥回流到循环池，循环形成生物膜后通水运行，并加入要处理的工业废水，可先投入20％的工业废水，逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水。第二十八页第二十九页，共31页。（三）生物膜的培养驯化2、培养生物膜过程中的注意事项（2）生物接触氧化的