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1、6.3 生物膜法生物膜法概述和基本原理生物滤池生物转盘生物接触氧化法概述和基本原理生物膜法生物膜法是依靠固着于固体介质表是依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物的，因而面的微生物来净化有机物的，因而这种方法亦称为这种方法亦称为生物过滤法。生物过滤法。 生物膜法是与活性污泥法并列的一生物膜法是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一物，同时对废水
2、中的氨氮还具有一定的硝化能力；定的硝化能力；主要的生物膜法有：| 生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等；| 生物转盘；| 生物接触氧化法；| 好氧生物流化床等。概述和基本原理|1、生物膜的形成 生物膜的形成必须具有以下几个前提条件： 起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中称为填料；在好氧生物流化床中称为载体； 供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质； 作为接种的微生物。生物膜的形成过程|(1) 生物膜的形成： 含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增
3、殖和生长，形成一层薄的生物膜。|(2) 生物膜的成熟：在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20C)生物膜的形成过程 (3)生物膜的更新与脱落|厌氧膜的出现出现： 生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态； 成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成； 好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。|厌氧膜的加厚加厚： 厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏； 气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力； 成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱
4、落。|生物膜的更新更新： 老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来； 新生生物膜的净化功能较强。生物膜的形成过程生物膜的结构生生物物膜膜处处理理工工艺艺的的特特点点微生物方面的特征微生物种类多样化多样化 生物膜上微生物的食物链较长 能够存活世代时间较长的微生物 在处理工艺方面的特征对水质、水量变动又较强的适应性；剩余污泥的沉降性能良好，易于固液分离；能够处理低浓度污水；易于维护运行，运行费用少。生物膜法分类生物滤池生物转盘生物接触氧化法普通生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池生物滤池生物滤池由生物滤池由滤床滤床(池体与滤料池体与滤料) 、布水系统和排水系统布水系统和排水系统等三部分组成。等三部分组成。
5、生物滤池的工作原理：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料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。氧化作用。生物滤池|工艺流程：| 与活性污泥工艺的流程不同的是，在生物滤池中常采用出水回流，而基本不会采用污泥回流，因此从二沉池排出的污泥全部
6、作为剩余污泥进入污泥处理流程进行进一步的处理。初沉池生物滤池 池二沉池出水回流出水进水剩余污泥生物滤池生物滤池塔塔式式生生物物滤滤池池生物滤池|池体|在20世纪30、40年代以前，生物滤池的池体多为方形或矩形；在出现了旋转布水器之后，则大多数的生物滤池均采用圆形池体，主要是便于运行；高负荷生物滤池通常是圆形；|池壁可有孔洞或不带孔洞的两种：有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在冬季易受低气温的影响；|一般要求池壁高于滤料0.5m；在寒冷地区，有时需要考虑防冻、采暖、或防蝇等措施。生物滤池|滤料 |滤料是生物膜赖以生长的载体，其主要特性特性有：| 大的表面积，有利于微生物的附着； 有足够大的孔隙
7、率，使脱落的生物膜能随水流到池底，同时保证良好的通风； 适合于生物膜的形成与粘附，且应该既不被微生物分解，又不抑制微生物的生长； 有较好的机械强度，不易变形和破碎； 价格低廉,能够就地取材。生物滤池|滤料生物滤池|滤料生物滤池|滤料 (1) 普通生物滤池的滤料： 一般为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等； 工作层的滤料的粒径为2540mm，承托层滤料的粒径为70100mm； 同一层滤料要尽量均匀，以提高孔隙率； 滤料的粒径愈小，比表面积 就愈大，处理能力可以提高；但粒径过小，孔隙率降低，则滤料层易被生物膜堵塞； 一般当滤料的孔隙率在45%左右时，滤料的比表面积约为65100m2/m3。生物滤池
8、 |滤料 |(2) 高负荷生物滤池的滤料：| 滤料粒径较大，一般为40100mm，其中工作层滤料的粒径为4070mm，承托层则为70100mm，孔隙率较高，可以防止堵塞和提高通风能力； 滤料常采用卵石、石英砂、花岗岩等，一般以表面光滑的卵石为好； 目前常采用塑料滤料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形状有波纹板式、斜管式和蜂窝式等，其特点有：质量轻、强度高、耐腐蚀、比表面积和孔隙率都较大。主要缺点：造价较高，初期投资较大。生物滤池 |滤料 (3) 塔式生物滤池的滤料： 多采用质轻、比表面积大和孔隙率高的人工合成滤料； 比表面积为100220 m2/m3，孔隙率一般大于94%。生物滤池 |
9、布水装置|布水装置的作用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；|普通生物滤池多采用固定式布水装置；|高负荷生物滤池和塔式生物滤池则常用旋转布水装置。生物滤池 |布水装置固定式布水装置间断布水，所以布水不均匀，配水的固定式布水装置间断布水，所以布水不均匀，配水的水头要高（配水面高水头要高（配水面高0.92.1m），目前应用较少。），目前应用较少。 生物滤池 |布水装置旋转布水器的优点是布水比较均匀，淋水周旋转布水器的优点是布水比较均匀，淋水周期短，水力冲刷作用强；缺点时喷水孔易堵，期短，水力冲刷作用强；缺点时喷水孔易堵，低温时要采用防冻措施，仅适用于圆形池。低
10、温时要采用防冻措施，仅适用于圆形池。 生生物物滤滤池池 | |排排水水系系统统|池底排水系统的作用是池底排水系统的作用是（1）收集滤）收集滤床流出的污水与生物膜；（床流出的污水与生物膜；（2）保证）保证通风；（通风；（3）支撑滤料。）支撑滤料。|一般由渗水顶板、集水沟和排水渠一般由渗水顶板、集水沟和排水渠所组成；所组成；|渗水顶板用于支撑滤料，其排水孔渗水顶板用于支撑滤料，其排水孔的总面积应不小于滤池表面积的的总面积应不小于滤池表面积的20%；|渗水顶板的下底与池底之间的净空渗水顶板的下底与池底之间的净空高度一般应在高度一般应在0.6m以上，以利通风，以上，以利通风，一般在出水区的四周池壁均匀
11、布置一般在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。进风孔。生生物物转转盘盘一、构造一、构造生生物物转转盘盘|二、净化原理二、净化原理废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；转盘40%的面积浸没在废水中，盘面低速转动；盘片不断旋转，则盘片不断旋转，则生物膜可不断从废水中吸附有机物，生物膜可不断从废水中吸附有机物，从大气中吸收氧气；从大气中吸收氧气；生物膜内部进行厌氧分解，老化后生物膜内部进行厌氧分解，老化后脱落。脱落。 生生物物转转盘盘生生物物转转盘盘|三、典型工艺流程三、典型工艺流程 单轴单级、单轴多级和多轴多级。单轴单级、单轴多级和多轴多级。生生物物转转盘盘生生物物接接触触氧氧化化法法|又称为
12、淹没式生物滤池。又称为淹没式生物滤池。净化原理净化原理u填料上生长生物膜，吸附、降解废填料上生长生物膜，吸附、降解废水中的有机物；水中的有机物；u曝气装置向水中提供氧气，并起搅曝气装置向水中提供氧气，并起搅拌和混合作用；拌和混合作用；u该法是一种介于活性污泥法和生物该法是一种介于活性污泥法和生物膜法二者之间的生物处理方法，具膜法二者之间的生物处理方法，具有二者的优点。有二者的优点。生生物物接接触触氧氧化化法法生生物物接接触触氧氧化化法法生生物物膜膜法法新新工工艺艺 |生物流化床是70年代开发的一种新型生物膜法处理工艺；以比重大于1的细小惰性颗粒如砂、焦碳、陶粒、活性炭等为载体；废水以较高的上升
13、流速使载体处于流化状态；生物固体浓度很高，传质效率也很高，是一种高效的生物处理构筑物。生生物物膜膜法法新新工工艺艺|载体颗粒的流化，是由于上升的水流(或水流与气流)所造成的。一般可以有以下三种状态：1) 固定状态；2) 流化状态；3) 流失状态|生物流化床可分为两相生物流化床和三相生物流化床。生生物物膜膜法法新新工工艺艺|1、两相生物流化床：在生物流化床外设充氧设备和脱膜设备，在床体内只有液、固两相；进入反应器之前，废水中的DO可达89mg/l(以纯氧为气源时，可达3040mg/l)。生生物物膜膜法法新新工工艺艺|三相生物流化床 ：直接向反应器内充氧，床体内有气、固、液三相共存；气体搅动剧烈，载体颗粒之间摩擦剧烈，可使表层的生物膜自行脱落，因此一般无需体外脱膜装置。
