南开大学的排水工程课件-污水的生物处理-生物膜法

污水的生物处理---生物膜法欢迎来到南开大学排水工程课程的生物膜法讲座。本课程将深入探讨这种先进的污水处理技术，揭示其工作原理、优势及应用。生物膜法概述定义生物膜法是利用微生物群落形成的生物膜进行污水处理的技术。原理微生物附着在载体表面，形成生物膜，降解污水中的有机物。应用广泛应用于市政、工业和农业废水处理领域。生物膜法的定义科学定义生物膜法是一种利用固定化微生物群落进行污水处理的生物技术。微生物以生物膜形式附着在固体载体表面。工程应用在实际应用中，生物膜法通过设计特定反应器，提供适宜环境，促进生物膜形成和污染物降解。生物膜法的特点高效降解生物膜具有较高的微生物密度，能够高效降解有机污染物。抗冲击能力强生物膜对水质和水量变化的适应性强，具有良好的抗冲击能力。能耗低与传统活性污泥法相比，生物膜法能耗更低，运行成本更低。生物膜法的优势1高效处理处理效率高，出水水质好2占地面积小设备紧凑，适合空间有限场所3运行稳定抗冲击负荷能力强，运行更稳定4节能环保能耗低，污泥产量少生物膜法的主要形式生物滤池利用石块或塑料填料作为载体，污水自上而下流过，微生物在填料表面形成生物膜。旋转生物接触器圆盘状载体部分浸没在污水中旋转，微生物在圆盘表面形成生物膜。生物流化床利用悬浮载体，通过气液混合使载体流化，微生物在载体表面形成生物膜。活性污泥法1进水污水进入曝气池，与活性污泥混合。2曝气提供氧气，促进微生物生长和有机物降解。3沉淀污泥与处理后的水分离。4回流部分污泥回流至曝气池，维持微生物浓度。生物膜反应器进水污水进入反应器，与生物膜接触。生物降解生物膜上的微生物降解污染物。气液接触提供氧气，促进生物膜生长和污染物降解。出水处理后的水从反应器流出。生物膜反应器的构造反应器主体提供微生物生长和反应的空间。载体为微生物提供附着表面，形成生物膜。曝气系统提供氧气和搅拌作用。进出水系统控制污水的进出。生物膜反应器的工作过程1生物膜形成微生物在载体表面附着，形成生物膜。2污染物吸附污水中的污染物被生物膜吸附。3生物降解生物膜中的微生物降解吸附的污染物。4新陈代谢生物膜不断更新，脱落的部分形成污泥。生物膜反应器的特点高效性生物膜具有高密度微生物群落，处理效率高。稳定性生物膜对环境变化的适应能力强，运行稳定。低能耗与传统活性污泥法相比，能耗更低。低污泥产量生物膜法产生的剩余污泥量较少。生物膜反应器的优势处理效率高生物膜中微生物密度高，单位体积处理能力强。抗冲击能力强生物膜对水质水量变化的适应性好，运行更稳定。占地面积小设备紧凑，适合场地受限的情况。生物膜反应器的应用领域市政污水处理用于城市生活污水的处理，特别适合小型社区。工业废水处理适用于食品、造纸、制药等行业的高浓度有机废水处理。农业废水处理处理养殖场、农产品加工等产生的废水。生物膜的形成机理1初始吸附微生物细胞初步附着在载体表面。2不可逆吸附微生物分泌胞外聚合物，牢固附着。3微菌落形成微生物繁殖，形成小型菌落。4生物膜成熟菌落扩大，形成成熟的生物膜结构。生物膜的结构特征1表层新鲜活性微生物层，代谢活跃2中层成熟微生物层，稳定降解污染物3底层衰老微生物层，代谢活性较低4基底载体表面，提供附着基础生物膜的物质传递外部传质污染物从液相传递到生物膜表面。内部扩散污染物在生物膜内部扩散。生物降解微生物将污染物转化为简单物质。产物扩散代谢产物从生物膜内部向外扩散。生物膜的菌种组成细菌主要负责有机物降解，包括好氧细菌、厌氧细菌和兼性厌氧细菌。真菌参与难降解有机物的分解，增强生物膜的稳定性。原生动物捕食细菌，调节微生物群落平衡，提高出水水质。藻类在生物膜表层进行光合作用，提供氧气。生物膜的培养条件温度一般保持在20-35℃，适合微生物生长。pH值通常控制在6.5-8.5之间，保持微生物活性。溶解氧保持2-4mg/L，满足好氧微生物需求。营养物质提供碳、氮、磷等必要元素，促进微生物生长。生物膜的控制与管理1负荷控制调节进水量和污染物浓度，避免生物膜过载。2溶解氧调节控制曝气量，维持适宜的溶解氧水平。3pH值调节添加酸碱调节剂，保持pH在适宜范围。4生物膜更新定期冲洗或更换载体，防止生物膜老化。生物膜反应器的设计反应器类型选择根据处理目标和场地条件，选择适合的反应器类型。载体选择考虑比表面积、强度和成本，选择合适的生物膜载体。水力负荷计算根据进水量和反应器体积，计算合适的水力停留时间。生物膜反应器的工艺流程1预处理去除大颗粒物质和悬浮物。2生物处理污水在生物膜反应器中进行生物降解。3沉淀分离分离处理后的水和脱落的生物膜。4消毒杀灭病原微生物，确保出水安全。生物膜反应器的运行管理日常监测定期检测水质指标，如COD、氨氮、总磷等。参数调整根据监测结果，调整运行参数，如曝气量、回流比等。设备维护定期清洗设备，更换损坏部件，确保系统正常运行。生物膜反应器的故障分析生物膜脱落可能原因：水力冲刷过大、毒性物质冲击。解决方法：调整水力条件，排查毒性物质来源。出水水质下降可能原因：负荷过高、溶解氧不足。解决方法：降低进水负荷，增加曝气量。堵塞可能原因：生物膜过度生长、杂质累积。解决方法：增加反冲洗频率，清理过滤装置。生物膜反应器的维护与保养1定期清洗清除反应器内壁和管道中的沉积物。2设备检查检查泵、阀门、曝气装置等关键设备的运行状态。3生物膜观察定期观察生物膜生长状况，及时调整运行参数。4水质监测定期进行进出水水质分析，评估处理效果。生物膜反应器的经济性分析初始投资包括设备购置、安装和调试费用。相比传统活性污泥法，初始投资较高。运行成本能耗低，污泥产量少，运行维护成本较低。长期来看更具经济性。处理效果出水水质好，可以达到更高的排放标准，减少环境污染费用。生物膜法在南开大学的应用科研应用用于开展生物膜处理技术的基础研究和应用研究。教学应用作为实验教学平台，培养学生实践能力。校园污水处理应用于校园生活污水处理，实现污水资源化利用。南开大学生物膜法项目介绍项目目标开发高效、低耗的新型生物膜反应器。研究内容包括新型载体材料、微生物群落优化和过程控制等。应用方向针对难降解有机物处理和氮磷去除等领域。合作单位与多家水处理企业和环保部门合作，推动技术转化。南开大学生物膜法项目的创新点新型载体开发了具有特殊表面结构的纳米材料载体，提高生物膜附着效率。复合微生物群落构建了高效复合微生物群落，提高污染物降解能力。智能控制系统开发了基于人工智能的过程控制系统，实现运行参数的自动优化。南开大学生物膜法项目的实践成果99%污染物去除率新型生物膜反应器对COD和氨氮的去除率达到99%以上。50%能耗降低与传统活性污泥法相比，能耗降低50%。10+专利授权项目已获得10项以上国家发明专利授权。南开大学生物膜法项目的推广前景1技术成熟生物膜技术已经在实验室和小规模应用中证明可行。2市场需求环保要求日益严格，高效低耗的污水处理技术需求旺盛。3政策支持国家鼓励发展环保技术，为推广提供有利环境。4产业化前景预