污水生物膜法及应用,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2030年代建造了许多生物膜反应器；40-50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。,1. 概 述,一、生物膜法的基本流程,二、生物膜的构造及净化机理 1、构造 1）结构：从外面到里面的顺序为污 水、流动水层、附着水层、 生物膜（分为好氧层和厌氧 层）、滤料。 2）挂膜：污水流经滤料，污水和细 菌附着的有机物被分解形成 生物膜并逐渐成熟。 3)生物膜特性:高度亲水的物质，同时 也是微生物高度密集的物质。 4)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。 5）生物膜生长阶段：潜伏期、生长期（20-30d）,2、生物膜净化污水的机理及优势,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。,4）分段运行与优势菌种,分多段运行，每段繁衍于本段水质相适应的微生物,1、生物相方面的特征,三、 生物膜处理法的主要特征,1）微生物的多样化,生物相生物膜上生物的种类，数量及其生活状态的概括。 细菌、真菌|微型动物|滤池蝇具有抑制生物膜的过速增长的功能 线虫 具有较好生物膜，促进其脱落的功能,2）生物的食物链长,生物膜上的食物链要长于活性污泥污泥量少于活性污泥系统,3）能够存活世代时间长的微生物,SRT与HRT无关,2、处理工艺方面的特征,1）对水质、水量变动有较强的适应性,一段时间中断进水，对生物膜也不会有致命影响，通水后易恢复,2）污泥沉淀性良好,污泥比重较大,3）能够处理低浓度废水,活性污泥：不适合处理低浓度的污水，若BOD长期低于50-60 mg/L， 会影响污泥絮体的形成 。,生物膜：20-30mg/L时，能降解到5-10mg/L,4）易于维护运行，节能，动力费用低,以土壤自净原理为根据，在污水灌溉的实践基础上发展 需要有预处理及二沉池 早期生物滤池（普通生物滤池） 水量负荷低，（1-4m/m.d）；BOD负荷0.1-0.4kg/m.d 高负荷生物滤池,塔式生物滤池,限制进水BOD浓度（200mg/l），常常采用回流水稀释。 水量负荷提高3.0倍至40m/m.d;BOD负荷上升至0.5-2.5kg/m.d。,径高比1：61：8，H=26米，通风良好，解决占地， 水量80-200m/m.dBOD负荷2-3 kg/m.d,2. 生物滤池,一、生物滤池的工作原理,含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使得废水得以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。,二、影响生物滤池功能的主要因素,1、滤床的比表面积和孔隙率 滤床的比表面积和孔隙率愈大，扩大传质的界面，促进水流的紊动，有利于提高净化功能。 2、滤床的高度 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。 3、 有机负荷与水力负荷 有机负荷较高，生物膜的增长较快，引起滤料堵塞，需要调整水力负荷，水力负荷增加，提高水力冲刷力，维持生物膜的厚度。 4、回流 5、供氧,三、普通生物滤池,1、构造,普通生物滤池又称滴滤池，水力负荷和BOD负荷低。,池壁：分为有孔池壁和无孔池壁 。 池底：支撑滤料和排除处理后的水，池底四周设置通风口。,1）池体：,2）滤料：,质坚，稳定性好 适于生物膜附着 适于污水的流动,有较高的比表面积 有较大的孔隙比 就地取材,3）布水装置,目的：是将废水均匀地喷洒在滤料上 主要有两种：固定式布水装置、旋转式布水装置,4）排水系统,不淤流速0.7m/s 渗水装置：与池底距离0.4m,2、普通生物滤池的设计与计算,工作层填料的粒径为2540mm，厚度为1.31.8m；承托层填料的 粒径为70100mm，厚度为0.2m。 正常气温条件处理城市废水时，表面水力负荷为13 m3/m2.d， BOD5容积负荷为0.150.30kgBOD5/m3.d，BOD5的去除率一般为 8595%； 池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的1%； 滤池数不应小于2座。,滤料容积 ：按负荷率计算 BOD负荷率（gBOD/m.d） 水力负荷率 (m/m滤料.d) 滤料选定、容积与滤池结构的工艺设计，布水装置系统的计算与设计,1）设计内容：,2） 设计参数：,四、高负荷生物滤池,1、构造,高负荷生物滤池是生物滤池的第二代工艺。,1）高负荷生物滤池池体：,平面上多为圆形。 滤料层高一般为2m。,2） 高负荷生物滤池的布水：,多使用旋转式布水器。,3） 高负荷生物滤池的滤料：轻质、高强、耐腐蚀,1）适用：处理浓度和流量变化浓度比较大的水。 进水水质要求： BOD5200mg/L，否则原水需稀释。,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，加速生物膜的 更新，抑制厌氧层发育，保持生物膜较高的活性； 抑制滤蝇的过度滋生； 减轻散发的臭气。,2、适用范围及特点,2）高负荷生物滤池通常采用处理水回流稀释。其效果主要表现在：,3）高负荷生物滤池的特点：,滤料粒径比普通生物滤池大，有较高的空隙率。 高负荷生物滤池选用旋转式的布水装置。,3、高负荷生物滤池典型流程,1）单池系统,2） 二段处理系统,两级串联,交替式两级串联,五、塔式生物滤池,1、构造,塔式生物滤池是新型高负荷生物滤池。以加大滤层高度来增加处理能力。,1）塔式生物滤池池体：,塔身：8-24m，直径1-3.5m 径高比：1：6-1：8。,2） 高负荷生物滤池的布水：,旋转式布水器、固定式布水器,3）塔式生物滤池的滤料： 玻璃纸蜂窝滤料,4）通风：自然风 机械通风（上部吸风，下部鼓风）,2、工艺特点,1）塔身高，占地小， 2）属于高负荷生物滤池: 水力负荷高达80200 m3/m2(滤料)d 有机负荷可达20003000gBOD5/m3 (滤料)d 3）高落差，使用旋转布水器，废水淋洗的冲力使老化的生物膜脱落更 新快。 4）滤层内部的分层：微生物的优势菌种。 塔的高度使塔内生长不同种的微生物群。 5）能够抵御较高的冲击负荷 6）一般规模上不超过10000m3/d（工业、生活污水均可） 7）供氧不如曝气池充足，易产生厌氧 8）废水在塔内停留时间短，降解效率低。,3、设计与计算,按BOD-容积负荷率计算,1）塔滤的滤料容积 V=SaQ/Na，式中:Sa进水 BOD5； Q污水流量（日平均） Na容积负荷率；v滤料体积 2）滤塔面积 A=V/H, H工作高度，是由进水的BOD5值确定，查表P220 A表面面积 3）塔滤的水力负荷 q=Q/A, qm/m.d,普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池对比,六、曝气生物滤池,1、构造,1）分区：,2）滤池池体 ：,缓冲配水区、承托层及滤料层、出水区,圆形、方形、矩形。,3）承托层及滤料层：,5）配水室：缓冲配水区和滤板组成； 6）布气系统：正常运行曝气和反冲洗时曝气； 7）反冲洗系统：采用气水联合反冲洗； 8）出水系统：周边出水和单侧堰出水等； 9）管道和自控系统组成：采用PL控制系统。,4）布水系统：配水室和滤板上的配水滤 头，或者采用管式大阻力配水系统 ；,滤料3-5mm，比表面积大，微生物吸着能力强 （陶粒、焦炭等）,2、工作原理,曝气生物滤池是在生物接触工艺的基础上，以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂等)为载体，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢作用，生物絮凝作用，物理过滤作用，膜及填料的物理吸附和截留作用，以及反应器内沿水流方向实物链的生物多级捕食作用，实现污染物在任一单元反应器内高效去除,3、曝气生物滤的池工艺优势,1) 负荷高，出水水质好：容积负荷可在6.0kgBOD/m3.d的负荷下，保持出水在20mg/L，出水可以达到硝化，出水达到或接近生活杂用水水标准；,2)占地面积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的1/5-1/10； 3)耐冲击负荷；,4)投资省：BAF系统总水力停留时间短，所需基建投资少，同时该工艺出水水质高。,1）负荷 2）水温 3）进水SS和BOD的浓度， 4）pH值6.5-9.5,包括：池体、供气系统、配水系统、反冲洗系统、污泥产量等,1） BOD污泥负荷：根据水质定，0.2kg-1.4kgBOD/kgvss.d BOD容积负荷：0.12-0.18kgBOD/m滤料.d； 考虑氨氮硝化时小于2.0 kgBOD/m滤料.d； 仅考虑BOD时4-6 kgBOD/m滤料.d 2） 反冲洗,4、影响因素,5、工艺设计主要参数,六、工艺流程及原理,过滤、生物吸附与生物氧化作用净化污水，滤料表面为好氧环境，内部为缺氧、厌氧的微环境，使得硝化、反硝化作用同时进行。,七、几种曝气生物滤池,1 、BIOCARBONE,2、BIOSTYR,3 .BIOFOR,具有氧化降解、生物絮凝吸附、截留悬浮物的功能，集生物作用与固 液分离作用于一身，不需后设二沉池。曝气装置设于整个滤料下面 滤料在过滤时呈压实状态。,气水同向流（上向流），并以较高的滤速过滤 采用气水联合反冲洗，主要依赖气体的擦洗作用，反冲洗时滤料基 本不膨胀。反冲污泥最终回流入初沉池。,60年代起源于德 国，我国70年代引进，能耗低，效果好的技术 适用范围广（城市污水、各类工业水）,3. 生物转盘,一、生物转盘的构造特点,盘片、接触反应槽、转轴、驱动装置,1、盘片,形状一般为圆形平板，正多角形，同心圆，放射形 .,直径2-5.0m,间距标准值30mm，（不堵塞及通风）,材质平板（聚氯乙烯），波纹板（聚酯玻璃管）,盘片直径40%浸没于污水中，盘片边缘与槽内面间距100-150mm， 进出水采用锯齿形溢流堰， 槽底放空管 多极槽，格与格设导流槽,2、接触反应槽,3、转轴,长度：0.5-7.0m，其直径50-80mm 轴中心高于槽液面150mm，,4、驱动装置,驱动方式电力，空气，水力驱动 转速0.8-3.0r/min，外缘线速度15-18m/min,二、生物转盘的净化机理,1）当转盘浸没水中时，有机物被生物膜吸附； 2）当转盘离开水面时，固着水层从空气中吸收氧，固着水层氧 过饱和，转移到生物膜和污水中； 3）圆盘的搅动也使大气中的O2进入水中（O2有两部分来源）；,4）盘上的“生物膜”，与“水”及“空气”间，交替接触，进而去除BOD、 COD，也有利于CO2、NH3等的传递。,三、 生物转盘的特征,1、工艺特征,（1）微生物浓度高，折成MLVSS可达40-60g/l，F/M：0.05-0.1系数，效率高。,（3）耐冲击负荷BOD值10000-10mg/l，均可适应 （4）不需曝气，污泥回流，调节污泥量；不存在污泥膨胀；节能，易于管理 （5）食物链长，剩余污泥少，为活性污泥法的 1/2左右 （6）流态：完全混合 - 推流式 （7）污泥龄长，存在硝化和反硝化，可以脱氮,（2）生物相有分级，细菌和原生动物种类分级明显,2 、 转盘的负荷与供氧量,DO供给：转速上升，DO上升，去除率上升，但动力上升，应力上升 所以不宜采用增加转速的方式来提高DO,3、转盘分级与处理效果,转盘分级改进停留时间，防止短路，从而提高处理效果 分级过多效果增