污染控制第四章-生物膜法课件

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1、1,污染控制微生物工程 刘廷志 张红杰 60601169 60601988 6号楼421 生物楼208,2,第四章 微生物技术在污染控制工程中的应用,第一节：活性污泥法 第二节：生物膜法 第三节：厌氧生物处理 第四节：生物脱氮 第五节生物除磷,3,第二节 生物膜法,利用附着于填料表面上的生物膜氧化分解废水中的有机污染物，达到净水目的。 反应器中微生物附着在载体的表面上形成一种生物膜，当废水流经其表面时，生物膜、水和空气相互接触，发生生物化学反应（附着生长）。 固着于固体表面上的微生物对废水水质、水量的变化有较强的适应性；和活性污泥法相比，管理较方便；由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度较慢的

2、微生物也能生息，从而构成了稳定的生态系。,4,生物膜传质示意图,5,一、生物膜法净化机理,生物膜的形成（挂膜） 生物膜的更新 净化效果的影响因素,6,1.生物膜的形成（挂膜）,吸附作用：微生物附着在填料表面； 微生物生长：利用水中有机物为营养，获得能量和生命物质，在填料表面生长繁殖；,7,2.生物膜的更新,有机物的好氧代谢： 表面生物膜微生物养料、氧气充足，生长旺盛，菌膜厚度增加代谢能力强； 生物膜剥离： 内层生物膜以厌氧微生物为主，代谢产物（H2S、NH3、CH4）等作用导致生物膜附着力减弱，在外部作用下剥离，成为原生动物（噬膜微型动物）的食物；,8,3.净化效果的影响因素,生物膜特性：菌膜

3、厚度一般1-2mm； 废水特性：溶氧量、流动特性等。,9,二、常用生物膜法废水处理工艺,生物滤池（滴滤池） 塔式生物滤池 接触氧化 生物转盘 生物流化床 膜生物反应器,10,生物滤池,生物滤池于1889年在劳伦斯实验厂首先开始研究，1910年后期在美国开始了大规模的应用，20世纪70年代逐步被好氧法代替，随着新型滤料的不断诞生，生物滤池又得到了的改进，应用范围不断扩大。,11,生物滤池的构造 生物滤池由滤床、布水装置和排水系统三部分组成。,12,池壁 滤料 布水系统 排水系统,13,1、滤 床,滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性： 单位体积滤料的表面积要大 有

4、足够的空隙率，保证通风 物理化学性质稳定 对微生物的增殖无危害作用 有一定机械强度； 价格低廉。,14,滤 料,15,早期主要以拳状碎石为滤料， 60年代中期塑料工业发展起来以后，塑料滤料开始被广泛采用。,16,布水设备,布水设备有固定式和可动式两种。,17,18,旋转布水器,19,排水系统,要保证不积淤流速(通常采用0.6ms)， 排水渠穿过池壁的地方，应设排水和通风孔洞，通风面积应不小于过水断面。排水口可设于池壁的一侧或数侧，但通风口必须均匀分布于池壁的两对边或四周。,20,1.2 生物滤池的工艺类型及典型应用,生物滤池分为普通生物滤池、高负荷生物滤池和超负荷生物滤池（塔式生物滤池）。,2

5、1,普通生物滤池,1主要结构参数： （1）滤料一般为天然滤料：碎石、炉渣、 卵石等 （2）滤料高度1.31.8m 滤料直径 d= 2570mm 承托厚度 0.2m，滤料总高1.52.0米 （3）布水：采用固定式喷嘴布水系统,22,2工艺设计参数： 水力负荷q= 1 3（m3/m2d）; 有机负荷Fw =0.1 0.25kgBOD/ m3d; BOD去除率 8095%; 出水BOD25mg/L, NO-310mg/L 3.主要优缺点： 优点： （1）处理效果较好 （2）运行稳定，节约能源 （3）操作方便，易维护管理,23,缺点： 占地面积大，仅适合1000m3/d以下小型污水处理厂； 滤料易堵塞

6、； 易产生灰蝇，卫生条件差； 喷洒污水，散发臭味。,24,高负荷生物滤池,布水一般采用旋转布水，负荷高，但不适合进水浓度较高废水,25,特点总结： 1)BOD负荷高的滤池，生物膜增长快，对水力冲刷的要求也就迫切。 2)BOD负荷高的滤池，要求通风条件好，在采用自然通风的条件下，就要求滤料的孔隙率大和阻力小。,26,3)BOD负荷低的生物滤池的氧化分解程度就高，污泥量少而稳定，出水中有较高的溶解氧， 2、组成系统 初沉池、生物滤池、二次沉淀池组合而成，其组合型式有单级运行系统、多级运行系统和交替运行系统。,27,传统生物滤池的改进：,改善供氧、传质； 提高填料比表面积； 提高设备处理能力和效果；

7、 减少池蝇、气味，改善卫生条件。,28,2.塔式生物滤池,29,1）“塔滤”主要特征：,水力负荷高： 30-200m3/(m2d)，BOD可大于500mg/L，BOD负荷2000-3000g/(m3d)； 塔式滤池内部紊流强烈、通风好： 塔高8-24m，径高比1:6-1:8，内部环境有利于微生物膜更新和有机物降解。,30,2)“塔滤”构造：,塔身： 砖、钢塑料面板或混凝土结构，格栅分隔填料层，层高2m。 滤料： 比表面积大、空隙率大、轻质；纸蜂窝滤料,31,纸蜂窝：,比表面积大（200m2/m3）、轻质、 易成膜、利于膜排泄、易短路，一般稳定运行2-3年；,32,斜交错塑料波纹板滤料：,比表面

8、积略小，布水性能不好，易短路、易堵塞、通风不好、原料短缺、加工难；,33,焦炭、炉渣、陶瓷滤料：,比表面积大、布水均匀、空隙小、易堵塞，重量大； 适宜负荷低、生物膜生长慢污水； 焦炭、炉渣便宜；,34,4)布水器、通风和排水系统：,35,布水器：,固定喷嘴式、旋转布水式和移动式。 以旋转布水式为主。利用水压头（5-10kPa）为旋转动力,36,通风：,一般按气水比（100-150）：1确定风机 按需氧量计算（氧利用率8%）。,37,3.接触氧化法：,介于活性污泥法与生物过滤法之间的一种处理方法，兼备前者高效和后者易管理之优势。 分为： 生物滤料浸入水中曝气； 生物滤料支撑体提升至空气曝气两种。

9、,38,39,特点：,效率高，生物量大、适应性强； 处理时间短，占地面积小； 无污泥膨胀； 对间歇运行适应力强； 便于维护，无污泥回流；,40,4.生物转盘,组成： 盘片、废水处理槽、转动轴和驱动装置。 材料： 盘片材料多为硬质聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚乙烯泡沫板、聚酯玻璃钢、铝板等。 转盘布置： 单轴单级、单轴多级和多轴多级,41,42,43,优点：,无堵塞现象和污泥膨胀现象，适宜处理高浓度有机废水，耐负荷突变，脱落生物膜易沉淀，便于管理、运行费用低；,44,处理效果,45,缺点：,目前建设费用较高，占地面积大。,46,47,5.生物流化床,以粒径1mm左右的砂、焦炭、活性碳类颗粒材料作为载体，

10、通过脉冲进水措施使污水由下向上流过，使载体呈流动状态，称为“流化”； 依靠载体表面附着生长的生物膜使污水净化。,48,工艺特点：,效率高 耐冲击 建设费用低,49,效率高：,颗粒细小则比表面积大（2000-3000m2/m3），生物量大（污泥浓度10-40g/L）； 据资料报道，普通生活污水16min内去除BOD93%。,50,耐冲击：,类似生物滤池，生物固定化有利于耐冲击负荷与毒物负荷；,51,建设费用低：,生物膜脱落少，可能省略二沉池； 悬浮物浓度大，空气（氧）利用率高； 占地少，仅为普通活性污泥法5%左右，投资省。,52,工艺流程：,以纯氧为氧源的流化床 以压缩空气为氧源的流化床 三相生

11、物流化床,53,54,55,56,a)以纯氧为氧源的流化床,溶解氧：32-40mg/L,57,b)以压缩空气为氧源的流化床,溶解氧：9mg/L，动力消耗大,58,c)三相生物流化床：,三相：空气（氧）液固（带膜载体）需回流载体,59,d)厌氧兼氧生物流化床,城市污水表面复氧（2mg/L），经厌氧兼氧生物流化床处理，可去除部分BOD，之后进行好氧处理，可减少动力消耗和污泥产量。,60,膜生物反应器（MBR）工艺Membrane Biological Reactor,膜生物反应器是由膜分离技术与生物反应器相结合的生化反应系统，即利用分离效果非常好的膜分离系统代替传统好氧生物处理工艺中的二沉池，提高

12、泥水分离效果，可以获得很高的出水水质。,61,膜生物反应器原理,62,膜生物反应器原理,63,膜生物反应器发展,实际上，膜生物反应器最早于上世纪60年代就出现在酶制剂工业中，在水处理工程中的应用开始于70年代初期，到80年代中后期，膜生物反应器在水处理工程中的应用有了很大的进展。,64,膜生物反应器的主要类型,膜生物反应器可以有多种分类方法，简述如下： 在膜生物反应器中，所应用的生物反应器可以有不同的类型，如：好氧生物反应器、厌氧生物反应器等； 所应用的膜可以有不同的类型，如：超滤膜（UF，0.010.04m）、微滤膜（MF，0.10.2m）、萃取膜（具有选择性）；,65,膜生物反应器的主要类

13、型, 膜的材料也可以各不相同，如：陶瓷、醋酸纤维（CA）、聚砜（PS）、聚丙烯晴等； 膜的结构也各不相同，如：中空纤维、管式、平板式等； 还可以按生物反应器与膜单元的结合方式进行划分，可分为：一体式、分离式、隔离式等三种膜生物反应器。,66,一体式膜生物反应器,67,一体式膜生物反应器特点, 膜组件浸没在生物反应器中； 出水需要通过负压抽吸经过膜单元后排出； 主要优点有：体积小、整体性强、工作压力小、节能、不易堵塞等； 主要缺点为：膜的表面流速小、易污染、出水不连续等。,68,分离式膜生物反应器,在分离式膜生物反应器中生物反应器与膜单元相对独立，通过混合液循环泵使得处理水通过膜组件后外排；其中

14、的生物反应器与膜分离装置之间的相互干扰较小。,69,隔离式膜生物反应器,在隔离式膜生物反应器中所采用的膜是选择性萃取膜，它能将将废水与生物反应器完全隔离开，具有选择性的萃取模只容许原废水中的目标污染物透过，并进入生物反应器而被降解，废水中其它对生物具有毒害的物质则不能进入生物反应器，这样可以提高生物反应器的效能；而废水中的有毒有害物质则可以单独通过其它物化的方法进行处理,70,膜生物反应器的主要特点,与传统生物法相比，膜生物反应器具有以下主要特点： 可以使SRT 与HRT完全分开，在维持较短的HRT 的同时，又可保持极长的SRT； 膜截流的高效性可以使世代时间长的如硝化菌等在生物反应器内生长，因此脱氮效果较好； 可以维持很高的MLSS；,71,膜生物反应器的主要特点, 膜分离可使废水中的大分子颗粒状难降解物质在反应器内停留较长的时间，最终得以去除； 可溶性大分子化合物也可以被截留下来，不会随出水流出而影响出水水质，最终也可以被降解； 膜的高效截留作用可使出水悬浮物浓度极低。,