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2. 生物膜法. 依靠 附 着于 固体 载体 表面的微生物膜来净化有机物(附着生长反应器 ) 主要的生物膜法: ① 生物滤池 :分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等; ② 生物转盘 ; ③ 生物接触氧化法; ④ 生物流化床 等。. 1893 年英国人将污水在粗滤料上喷洒进行净化试验,作为生物膜法的生物滤池问世。 20 世纪 20~30 年代,建造了许多生物膜法系统,主要形式是普通生物滤池,填料主要是碎石、卵石、炉渣和焦炭等实心的无机天然滤料,有比表面积小和空隙率低等缺点。
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2. 生物膜法 依靠附着于固体载体表面的微生物膜来净化有机物(附着生长反应器 ) 主要的生物膜法: ① 生物滤池:分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等; ② 生物转盘; ③ 生物接触氧化法; ④ 生物流化床等。
1893年英国人将污水在粗滤料上喷洒进行净化试验,作为生物膜法的生物滤池问世。 20世纪20~30年代,建造了许多生物膜法系统,主要形式是普通生物滤池,填料主要是碎石、卵石、炉渣和焦炭等实心的无机天然滤料,有比表面积小和空隙率低等缺点。 20世纪50年代,受化学工业填料塔启发,产生了塔式生物滤池,占地面积小、通风供氧能力大。 生物膜法的产生和特点⑴生物膜法的产生
20世纪60年代,新兴的有机合成材料大量生产,由聚乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等制成的填料,其比表面积和空隙率大大增加,生物膜法获得了新的发展。 20世纪70年代,除了生物滤池外,生物转盘、淹没式生物滤池和生物流化床技术都得到了比较多的研究和应用。 近年来,大量新型的生物膜反应器。
借助于挂膜介质,当有机废水流过介质表面时,微生物在其表面生长繁殖,形成生物膜。借助于挂膜介质,当有机废水流过介质表面时,微生物在其表面生长繁殖,形成生物膜。 膜的表面溶有较多的溶解氧,形成好氧层,膜的内层溶解氧较少,易形成厌氧层。 整个膜处于增长、脱落和更新的生态系统。 ⑵ 基本原理
膜的表面吸取营养和溶解氧容易,微生物生长繁殖迅速,形成了好氧微生物和兼性微生物组成的好氧层。膜的表面吸取营养和溶解氧容易,微生物生长繁殖迅速,形成了好氧微生物和兼性微生物组成的好氧层。 内部营养和溶解氧的供应条件差,生长繁殖受到限制,形成了厌氧微生物和兼性微生物组成的厌氧层。
从开始形成到成熟,生物膜要经历潜伏和生长两个阶段,一般的城市污水,在20℃条件下大致需要30d左右的时间。从开始形成到成熟,生物膜要经历潜伏和生长两个阶段,一般的城市污水,在20℃条件下大致需要30d左右的时间。 正常生物膜厚2~3mm。 好氧层的厚度一般为2mm左右,有机物的降解主要是在好氧层内进行。
细菌(好氧、 厌氧、兼性) ⑶生物膜的构造 生物膜的组成 真菌 后生 动物 一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫 藻类 原生 动物
具有以下特点: 1)附着于固体介质表面上的微生物对水量、水质的变化有较强的适应性。 2)固体介质有利于微生物形成稳定的生态体系,栖息微生物的种类较多,处理效率高。 3)降解产物污泥量少。 4)管理方便。 ⑸ 生物膜法的特点
缺点: (1)滤料表面积小,BOD容积负荷小。 (2)附着于固体表面的微生物量较难控制,操作伸缩性差。 (3)靠自然通风供氧,不如活性污泥供氧充足,容易产生厌氧。 生物膜法的基本原理
(1)润湿型 生物滤池、生物滤塔、生物转盘 (2)浸没型 接触氧化 (3)流动床型 ⑹ 生物膜法的形式
污水长时间喷洒在块状滤料层的表面上,在污水流经的表面上就会形成生物膜,待生物膜成熟后,栖息在生物膜上的微生物摄取流经污水中的有机物作为营养,从而使污水得到净化。污水长时间喷洒在块状滤料层的表面上,在污水流经的表面上就会形成生物膜,待生物膜成熟后,栖息在生物膜上的微生物摄取流经污水中的有机物作为营养,从而使污水得到净化。 2.1 生物滤池
生物滤池由滤料、池体、池底排水系统、上部布水系统组成。 ⑴ 生物滤池的组成
滤料是生物滤池的主体,对生物滤池的净化功能有直接影响。滤料是生物滤池的主体,对生物滤池的净化功能有直接影响。 1)对滤料的要求 a、比表面积大; b、孔隙率高、均匀; c、材质轻、强度高; d、物化性质稳定,对微生物增殖无毒害作用; e、价廉、取材方便 滤料
2)滤料的填充 一般以块状滤料为多,炉渣、石块、焦炭等,总厚度1.5 ~2.0m,分2层。 工作层厚度1.3~1.8m,粒径25~40mm; 承托层0.2m,粒径70~100mm。
滤床高度同滤料种类的关系 石质拳状滤料 滤床高度:1~2.5m。 孔隙率低,滤床过高会影响通风; 太重, 过高会影响排水系统和滤池基础结构。 塑料滤料 比重小,孔隙率高,滤床高度不但可以提高,而且可以采用双层或多层构造。 国外一般采用双层滤床,高7m左右;国内常采用多层的“塔式”结构,高度在10m以上。
几种常见滤料 比表面积65~100m2/m3, 孔隙率45%~50% 比表面积在98~340m2/m3, 孔隙率为93%~95% 比表面积在81~195m2/m3, 孔隙率为93%~95%
生物滤池的池体多为圆形、方形或矩形; 作用:围挡滤料保护布水。 池壁可有孔洞或不带孔洞的两种形式 有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风,但在低温季节,易受低温的影响,使净化功能降低; 池壁一般要求高于滤料表面0.5~0.9m。 池体
为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面上 移动式(常用回 转式)布水器 布水装置 生物滤池的布水设备分为两类 固定式喷嘴 布水系统
排水系统 作 用 收集污水与生物膜 保证通风 组 成 排水假底 支撑滤料 渗水装置 渗水装置用于支撑滤料;渗水装置与池底之间的距离一般应在0.4m以上,以利通风,在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。 集水沟
普通生物滤池 :水力负荷1-5m3/m2·d;BOD负荷0.15-0.3 kg/m3·d 高负荷生物滤池: 水力负荷10-30m3/m2·d;BOD负荷0.8-1.2kg/m3·d 超负荷生物滤池(塔式生物滤池) ⑵ 生物滤池的类型
普通生物滤池 第一代工艺 滤料粒径较小(25~70mm),滤料层高度通常只有 2~3m左右,多不采用回流措施; 流程系统 污水预处理(格栅、沉淀池、初沉池等) 生物滤池→二沉池 排放
优点:处理效果好,BOD5去除率可达90%以上,出水水质稳定。优点:处理效果好,BOD5去除率可达90%以上,出水水质稳定。 缺点:占地面积大,易于堵塞,影响环境卫生。
高负荷生物滤池 第二代工艺 (1)大幅度地提高了滤池的负荷率; (2)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; (3)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。
塔式生物滤池 第三代生物滤池 高度达20m之多,常采用回流措施。采用塑料滤料。 工艺特点: (1)通风良好,污水、空气、滤料接触充分,充氧效果良好,传质速度快; (2)高负荷率,水力负荷为高负荷生物滤池2-10倍,生物膜活性高,净化效率也较高; (3) 滤层内部的分层,能够承受较高的有机污染物的冲击负荷。
滤床的比表面积和孔隙率 滤料表面积愈大,生物膜的表面积也愈大,生物膜的量就愈多,净化功能就愈强; 孔隙率大,则滤床不易堵塞,通风效果好,可为生物膜的好氧代谢提供足够的氧; 滤床的比表面积和孔隙率愈大,扩大了传质的界面,促进了水流的紊动,有利于提高净化功能。 ⑶ 影响生物滤池功能的主要因素
滤床的高度 高度不同,生物膜量、微生物种类、去除有机物的速度等都不同; 滤床的上层,废水中的有机物浓度高,微生物繁殖速度快,生物膜量多且主要以细菌为主,有机污染物的去除速度高;随着滤床深度的增加,废水中的有机物量减少,生物膜量也减少,微生物从低级趋向高级,有机物去除速度降低;有机物的去除效果随滤床深度的增加而提高,但去除速率却随深度的增加而降低。
有机负荷与水力负荷 有机负荷-----kgBOD5/m3.d; 水力负荷:① 水力表面负荷----m3/m2.d,或m/d;----滤速;② 水力容积负荷---- m3/m3.d 在有机负荷较高时,生物膜的增长也会较快,可能会引起滤料堵塞,此时就需要调整水力负荷,当水力负荷增加时,可以提高水力冲刷力,维持生物膜的厚度,一般是通过出水回流来解决。
回流 高负荷生物滤池与塔式生物滤池,常采用回流。其优点:① 不论原废水的流量如何波动,滤池可得到连续投配的废水,因而其工作较稳定;② 可以冲刷去除老化生物膜,降低膜的厚度,并抑制滤池蝇的孳生;③ 均衡滤池负荷,提高滤池的效率;④ 可以稀释和降低有毒有害物质的浓度以及进水有机物浓度。
供氧 生物滤池是通过自然通风来保证供氧的;影响生物滤池自然通风的主要因素有:① 池内温度与气温之差;② 滤池高度;③ 滤料孔隙率及风力等;④ 滤池堵塞。
生物转盘技术是一种净化效果好、能源消耗低的生物处理技术。生物转盘技术是一种净化效果好、能源消耗低的生物处理技术。 1954年在德国建立第一座生物转盘污水厂。 我国从70年代初开始引进生物转盘技术,对其开展了广泛的研究。在生活污水和城市污水,化纤、印染、制革及造纸等工业废水都得到了应用。 2.2 生物转盘
水池中充满了待处理的废水,盘片的一半浸没在水面之下,盘片在水平轴的带动下缓慢转动,盘片上生长着一层生物膜。水池中充满了待处理的废水,盘片的一半浸没在水面之下,盘片在水平轴的带动下缓慢转动,盘片上生长着一层生物膜。 当盘片的一部分浸入废水时,生物膜吸附废水中的有机物,使微生物获得营养,当转出水面时,生物膜又从空气中吸收氧气,如此反复循环,使废水中的有机物得到氧化分解,盘片上脱落下的生物膜在后设的二沉池中去除。 ⑴ 工作原理
去除废水中有机物的机理和生物滤池基本相同。去除废水中有机物的机理和生物滤池基本相同。 • 废水处于半静止状态,微生物在转动的盘面上; • 转盘40%的面积浸没在废水中,盘面低速转动; • 盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关,一般0.1~0.5mm。
⑵ 生物转盘的构造 生物转盘由盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置所组成。
一般采用圆形或正多边形平板盘片,也有采用表面波纹板状或两者结合使用的。一般采用圆形或正多边形平板盘片,也有采用表面波纹板状或两者结合使用的。 一般用塑料板、玻璃钢板或金属板材。 盘片直径2.0~3.6米,盘片标准间距30mm,对多级转盘,前级间距大些25~35mm,后级小些10~20mm。 盘片