《城市水工程运行与管理 教学课件 ppt 作者 肖利萍 于洋第20章 生物膜法处理系统的运行与管理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《城市水工程运行与管理 教学课件 ppt 作者 肖利萍 于洋第20章 生物膜法处理系统的运行与管理（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、城市水工程运行与管理电子教案,第20章 生物膜法处理系统的运行与管理,20.3 生物滤池工艺的运行控制与管理,20.4 生物转盘工艺的运行控制与管理,20.5 生物接触氧化法,20.1 生物膜法工艺概述,20.2 生物膜的培养驯化,20.1 生物膜法工艺概述,生物膜法从19世纪中叶开始，在一代又一代专家的继续努力下，不断发展、改进、创新、开发，迄今已拥有多种处理工艺技术，有效而广泛地应用于生活污水、城市污水及各种有机性工业废水的处理。 属于生物膜法的处理工艺有： （1）以碎石、炉渣或人工成型材料为滤料筑成一定厚度的滤层，废水从池面以滴状流下，借助自然通风充氧的生物滤池； （2）在池内充满废水，
2、并连续流入流出，池上安设串联起来且部分深入废水的圆形转盘，不断缓速旋转，使空气与废水交替接触的生物转盘； （3）在曝气池内充填各种类型贯通状的填料，废水充满池内并连续流入流出的生物接触氧化工艺；,（4）在池内部分地充填细小颗粒的填料，利用废水的水流动力和从底部鼓入的空气，使填料处于流态化状态的生物流化床 ； 其中最常用的是前三种生物膜法处理工艺。,生物膜法废水处理工艺有一个共同特点，就是无论是生物滤池和曝气生物滤池的滤料、还是生物转盘、生物接触氧化工艺和生物流化床内的填料，都为一层污泥所覆盖，在其表面和一定深度内生息着千千万万个细菌、原生动物、后生动物等微型动物的生物污泥，因其呈薄膜状，所以称
3、之为“生物膜”。废水流经生物膜时，废水中的溶解性有机污染物为微生物所摄取、利用，从而废水得到净化。生息在生物膜上的微生物都是好氧的，因此，对各种类型的生物膜法废水处理工艺，都必须采取相应的技术措施，提供充足的氧。,20.2 生物膜的培养驯化,生物膜的培养常称为挂膜。挂膜菌种大多数采用生活粪便污水或活性污泥混合液。由于生物膜中微生物固着生长，适宜特殊菌种的生存，所以，挂膜有时也可采用纯培养的特异菌种菌液。特异菌种可单独使用，也可以同活性污泥混合使用，由于所用的特异菌种比一般自然筛选的微生物更适宜于废水环境，因此，在与活性污泥混合使用时，仍可保持特异菌种在生物相中的优势。 挂膜过程必须使微生物吸附
4、在固体支撑物上，同时，还应不断供给营养物，使附着的微生物能在载体上繁殖，不被水流冲走。单纯的菌液或活性污泥混合液接种，即使固相支撑物上吸附有微生物，但还是不牢固，因此，在挂膜时应将菌液和营养液同时投加。 挂膜方法一般有两种，一种是闭路循环法，即将菌液和营养液从设备的一端流入，从另一端流出，将流出液收集在水槽内，槽内不断曝,气，使菌与污泥处于悬浮状态，曝气一段时间后，进入分离池进行沉淀（0.51.0h），去掉上清液，适当添加营养液或菌液，再回流入生物膜反应设备，如此形成一个闭路系统。直到发现载体上长有粘状泥，即开始连续进入废水。这种挂膜方法需要菌种及污泥数量大，而且由于营养物缺乏，代谢产物积累，
5、因而成膜时间较长，一般需要10天。另一种挂膜法是连续法，即菌液和污泥循环12次后即连续进水，并使进水量逐步增大。这种挂膜法由于营养物供应良好，只要控制挂膜液的流速（在转盘中控制转速），以保证微生物的吸附。在塔式滤池中挂膜时的水力负荷可采用47m3/m3d，约为正常运行的50%70%待挂膜后再逐步提高水力负荷至满负荷。 在各种型式的生物膜处理设施中，生物接触氧化池和塔式生物滤池由于具有曝气系统，而且填料量和填料空隙均较大，可以使用连续挂膜法，而普通生物滤池和生物转盘等设施适于使用闭路循环法。挂膜过程中回流沉淀池出水和池底污泥，可促进挂膜的早日完成。 对于生活污水、城市污水或混有较大比例生活污水的
6、工业废水可以采用连续法。对于不易生物降解的工业废水，尤其使用普通生物滤池和生,物转盘等设施处理时，为了保证挂膜的顺利进行，可以通过预先培养和驯化相应的活性污泥，然后再投加到生物膜处理系统中进行挂膜，也就是分步挂膜。通常的做法是先将生活污水或其与工业废水的混合污水培养出活性污泥，然后将该污泥与工业废水一起放入一个循环池内，再用泵投入生物膜反应器中，出水和沉淀污泥均回流到循环池。循环运行形成生物膜后，通水运行，并加入要处理的工业废水。可先投配20%的工业废水，经分析进出水的水质，生物膜具有一定处理效果后，再逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水为止。也可以用掺有少量（20%）工业废水的生活污
7、水直接培养生物膜，挂膜成功后再逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水为止。 为了能尽量缩短挂膜时间，应保证挂膜营养液及污泥量具有适宜细菌生长的PH值、温度、营养比等，尤其是氮磷等营养元素的数量必须充足（可按进水CODcr：N：P=100：5：1估算）。 在挂膜过程中，应经常采样进行显微镜检验，观察生物相的变化。 挂膜驯化后，系统即可进入试运转，测定生物膜反应设备的最佳工作运行条件，并在最佳条件下转入正常运行。,在生物膜培养挂膜期间，由于刚长成的生物膜适应能力较差，往往会出现膜状污泥大量脱落的现象，这可以说是正常的，尤其是采用工业废水进行驯化时，脱落现象会更严重。 在正常运行阶段，膜大量脱
8、落是不正常的。产生大量脱膜的主要原因是进水水质发生了变化，如抑制性或有毒污染物的含量突然升高或PH值发生突变等，解决办法是改善进水水质。,20.3 生物滤池工艺的运行控制与管理,20.3.1 生物滤池的工艺特点,生物滤池是生物膜法处理技术中最早开创的废水生物处理构筑物。它是以土壤自净原理为基础而发展起来的。 进入生物滤池的废水，应经过预处理，去除废水中悬浮物等能够堵塞滤料的污染物，并使水质均化。废水通过滤池时，滤料截流了废水中的悬浮物质使微生物很快繁殖起来，微生物又进一步吸附了废水中的溶解性有机物，逐渐增长并形成生物膜。生物滤池就是依靠滤料表面的生物膜对废水中的有机物进行吸附氧化作用，使废水得
9、到净化的。 滤料上的生物膜不断脱落、更新，脱落的生物膜随处理水流出，因此，在生物滤池后应设沉淀池予以截留。,20.3.1.1 普通生物滤池,普通生物滤池也叫滴滤池，为第一代生物滤池。在平面上呈方形或矩形，采用粒2030mm的块状滤料，如碎石、卵石、焦炭及炉渣等，滤层高为12m。 废水通过固定喷嘴式的布水系统，从滤池顶部喷洒下来，为了保证空气在布水的间隙中进入滤料，采用间歇喷洒固定喷嘴式布水系统，这种系统由投配池、布水管道及喷嘴三部分组成，废水注入投配池内，在达到一定高度后，虹吸装置开始作用，废水泄入布水管道，并以水花形式从喷嘴喷出，当投配池水位降到一定位置后，虹吸被破坏，喷水停止。向投配池供水
10、是连续的，但投配池向布水系统供水是间歇的。 普通生物滤池采用的水力负荷为14m3/（m2滤料d）和BOD负荷为0.10.4kg/（m3滤料d）。废水通过固定喷嘴式的布水系统（采用间歇式布水），从滤池顶部喷洒下来，流经滤料的水，通过滤池下方的渗水装置、集水沟及排水渠最后进入二沉池。这种滤池对废水的处理效果好，但占地面积大，负荷率低，且极容易堵塞，在使用上受到一定,20.3.1.2 高负荷生物滤池,高负荷生物滤池属于第二代是在普通生物滤池的基础上为克服普通生物滤池在构造、运行等方面存在的一些问题而发展起来的。其相对于普通生物滤池而言具有以下特征： 1在构造方面 采用粒径较大的粒状滤料，一般4065
11、mm，滤层深一般介于14m，有的可达6m。由于采用旋转布水置，因此，滤池表面多呈圆形； 2在运行方面 将单位滤池表面的水力负荷提高近10倍，达1030m3废水/（m2滤料d），加大水流强度形成较强的水力冲刷能力，防止生物膜堵塞滤料孔隙，使生物膜及时脱落，能够经常保持活性；BOD负荷提高到0.51.0kgBOD/（m3滤料d），为了适应提高水量负荷降低进水BOD值的要求，多采用处理水回流措施，并将进水BOD值限制在200mg/L以下，来缩小布水间隔时间。 多采用旋转布水器，废水从滤池上方慢速旋转的布水横管中流出，布水管高度离滤池表面约0.46m，太高水流受风影响，太低水流对生,生物膜不能起到冲刷
12、作用。沿布水管道从里向外喷嘴越来越密，以保证均匀布水。 由于滤池构造和运行管理方面的这些特征，使高负荷生物滤池提高了能够承受的处理水量，在净化功能和处理程度方面增强了灵活性。但是，虽然占地大，宜堵塞问题得到某些改善，但仍未得到彻底解决。与其它生物处理构筑物（例如曝气池）相比较，占地仍嫌过大。,20.3.1.3 塔式生物滤池,塔式生物滤池属于第三代生物滤池，简称滤塔。塔式生物滤池在废水净化工艺方面与高负荷生物滤池完全相同。但是，塔式生物滤池也具有如下特征。 1、构造方面 （1）塔式生物滤池在平面多呈圆形或方形，外观呈塔形。高一般824m，直径为0.53.5m，直径与高度之比为1618，沿高度分层
13、建设，每层高度则视所采用的滤料而定，一般介于24m。在分层处设格栅，以使滤料的荷重分层负担，每层都应设检修孔，以便采样，更换滤料等。池体可用砖砌，也可以现场浇筑钢筋混凝土或采用预制板材或钢框和塑料板面的混合结构。 （2）滤料的种类、强度、耐腐蚀等的要求与普通生物滤池基本相同。由于构造上具有的特点，对滤塔更应采用轻质高强、比表面积大、空隙率高的人工塑料成型滤料。如纸蜂窝滤料。塑料波纹板滤料、焦碳、炉渣及陶粒滤料等。,（3）滤塔的布水器、通风和排水系统与普通生物滤池和高负荷生物滤池基本相同。一般采用自然通风，如果自然通风供氧不足，就必须采用机械通风，机械通风的风量一般可按气水比（100150）1来
14、选择风机，或用需氧量来计算，氧的利用率不大于8%。 2运行与工艺方面特征 （1）污水自上而下滴流，空气自下而上流动。塔形构造，这种构造形式给滤塔带来了如下的效应。其一是在池内形成强大拔风状态，通风良好，加强了氧的转移效果。其二，由于池的高度增大，再加上水力负荷和有机物负荷的提高，塔内水流紊动剧烈，废水、空气、生物膜三相接触充分,传质效果良好。高额的负荷使生物膜的增长与脱落的速度提高，加快了生物膜的更新，使生物膜的活性增强，在滤池不同的高度存活着不同的微生物，这种情况非常有利于有机物的降解。 （2）塔式生物滤池水力负荷比高负荷生物滤池高210倍，达30200 m3/m2d，BOD负荷高达2000
15、3000g/ m2d是高负荷生物滤池23倍，成为“超高负荷生物滤池”。进水BOD浓度也可达到500mg/L、可用于较高浓,度的工业废水处理。尤其适用于处理含有较高浓度有毒有机污染物的石油化工、化纤等工业废水，如含酚含氰污水、丙烯腈污水等，如果用活性污泥法处理这些污水，会出现污泥膨胀现象 （3）生物相在塔内沿高度方向产生明显的分层、分级，扩大了净化功能的范围（如硝化作用等）。塔式生物滤池可以采用一处（塔顶）进水，也可以从沿塔身高度上若干点进水。 （4）塔式生物滤池常用于有机污水的预处理，以保证二级生物处理装置有稳定的处理效果。也可用在二级生物处理设备。 （5）塔式生物滤池的优点是水力负荷较大，占
16、地面积小，剩余污泥量少，日常运行费用较低；而且因为通风良好、氧气供应充足，产泥量明显低于普通活性污泥法，一般每去除1kgBOD5产泥只有0.030.1kg。由于污水在塔内停留时间很短（一般只有几分钟），塔式生物滤池对有机物的处理往往不是很完全，BOD5去除率较低（一般只有60%85%）。 （6）塔式生物滤池也适用于处理温度较高的工业废水，比如有的炼油和化纤工业排放的污水在夏季温度可高达4050，根本不可能采用活性污泥法。而塔式生物滤池的结构类似冷却塔，污水在塔内自上而下流动,过程中，温度会逐渐降低。不同高度生长着适应不同温度的微生物，即使在接触高温的顶部填料上，也生存着相当活跃的高温细菌，多重细菌在同一生物处理生物装置内出现，无疑会出现处理效果。,20.3.1.4 曝气生物滤池,曝气生物滤池（Biological Aerated Filter），简称BAF。是20世纪80年代初在普通生物滤池的基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺，最初用
