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1、培训污水处理工培训生物膜法-cao Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第五章 生物膜法n n一、生物膜法概述（一、生物膜法概述（C C）n n二、生物膜法的主要形式（二、生物膜法的主要形式（A A）n n三、生物膜的培养和驯化（三、生物膜的培养和驯化（C C）n n四、生物膜法的运行管理（四、生物膜法的运行管理（A A）2一、生物膜法概述（）n n1.1 1.1 生物膜法的基本概念生物膜法的基本概念 n n1.2 1.2 生物膜法的净化机理生物膜法的净
2、化机理n n1.3 1.3 生物膜法的主要特点生物膜法的主要特点n n1.4 1.4 生物膜法的主要影响因素生物膜法的主要影响因素31.1 生物膜法的基本概念n n生物膜法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术，其生物膜法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术，其实质是使细菌和真菌类的微生物、原生动物和微后生动物附着在实质是使细菌和真菌类的微生物、原生动物和微后生动物附着在填料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥填料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥生生物膜。物膜。n n污水与生物膜接触，污水中有机污染物作为营养物质，被生物膜污水与生物膜接触，污水中有机污染物
3、作为营养物质，被生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到增殖。上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到增殖。n n生物膜法的主要工艺类型有：生物膜法的主要工艺类型有：生物滤池、生物转盘、生物接触氧生物滤池、生物转盘、生物接触氧生物滤池、生物转盘、生物接触氧生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、曝气生物滤池和生物流化床法化法、曝气生物滤池和生物流化床法化法、曝气生物滤池和生物流化床法化法、曝气生物滤池和生物流化床法等。生物滤池是早期出现、等。生物滤池是早期出现、至今仍在发展的污水生物处理技术。至今仍在发展的污水生物处理技术。41.2 生物膜法的净化机理n n1.2.1 1.2
4、.1 生物膜的形成生物膜的形成n n1.2.2 1.2.2 生物膜的构造与净化机理生物膜的构造与净化机理n n1.2.3 1.2.3 生物膜的更新脱落生物膜的更新脱落51.2.1 生物膜的形成在生物膜处理系统中，填充着数量相当多的挂膜介质在生物膜处理系统中，填充着数量相当多的挂膜介质（填料或载体），当污水与挂膜介质流动接触，接种或（填料或载体），当污水与挂膜介质流动接触，接种或原存在于污水中的微生物就会在介质表面生长。经过一原存在于污水中的微生物就会在介质表面生长。经过一段时间后，介质表面将会一种膜状污泥所覆盖，即称为段时间后，介质表面将会一种膜状污泥所覆盖，即称为生物膜。生物膜。6 n n
5、挂膜前挂膜前n n 挂膜后挂膜后1.2.1 生物膜的形成71.2.2 生物膜构造与净化机理由于微生物不断繁殖，生物膜厚由于微生物不断繁殖，生物膜厚度会不断增加，当增厚到一定程度会不断增加，当增厚到一定程度后，在氧不能透入的里侧深处度后，在氧不能透入的里侧深处即将转变为厌氧状态，形成厌氧即将转变为厌氧状态，形成厌氧性膜。这样，生物膜便由好氧层性膜。这样，生物膜便由好氧层和厌氧层两层组成。和厌氧层两层组成。好氧层的厚好氧层的厚好氧层的厚好氧层的厚度一般为度一般为度一般为度一般为2mm2mm2mm2mm左右，有机物的降解左右，有机物的降解左右，有机物的降解左右，有机物的降解主要在好氧层内进行。主要在
6、好氧层内进行。主要在好氧层内进行。主要在好氧层内进行。图图图图5-1 5-1 5-1 5-1 生物膜的构造生物膜的构造生物膜的构造生物膜的构造81.2.2 生物膜构造与净化机理（1 1）由于生物膜的吸附作用，在其表面有一层很薄的水层，称之）由于生物膜的吸附作用，在其表面有一层很薄的水层，称之为为附着水层附着水层附着水层附着水层。附着层内有机物大多已被氧化，其浓度比滤池。附着层内有机物大多已被氧化，其浓度比滤池进水的有机物浓度低得多。进水的有机物浓度低得多。（2 2）进入池内的污水沿膜面流动时，由于浓度差的作用，）进入池内的污水沿膜面流动时，由于浓度差的作用，有机物有机物有机物有机物会从污水中转
7、移到附着水层中会从污水中转移到附着水层中会从污水中转移到附着水层中会从污水中转移到附着水层中去，进而被生物膜吸附。去，进而被生物膜吸附。（3 3）空气中的）空气中的氧在溶入污水后，继而进入生物膜氧在溶入污水后，继而进入生物膜氧在溶入污水后，继而进入生物膜氧在溶入污水后，继而进入生物膜。（4 4）在此条件下，）在此条件下，微生物对有机物进行氧化分解和同化合成微生物对有机物进行氧化分解和同化合成微生物对有机物进行氧化分解和同化合成微生物对有机物进行氧化分解和同化合成。（5 5）微生物的）微生物的代谢产物如代谢产物如代谢产物如代谢产物如H H H H2 2 2 2O O O O等由附着水层进入流动水
8、层等由附着水层进入流动水层等由附着水层进入流动水层等由附着水层进入流动水层，并随其，并随其排走排走排走排走，而，而COCO2 2及厌氧层分解产物如及厌氧层分解产物如H H2 2S S、NHNH3 3、以及、以及CHCH4 4等气态代等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。谢产物则从水层逸出进入空气中。（6 6）如此）如此循环往复循环往复循环往复循环往复，使污水中有机物不断减少，从而得到净化。，使污水中有机物不断减少，从而得到净化。91.2.3 生物膜的更新脱落 一般认为，一般认为，生物膜厚度介于生物膜厚度介于生物膜厚度介于生物膜厚度介于23mm23mm23mm23mm时较为理想时较为理想时较为理
9、想时较为理想。当生物膜太。当生物膜太厚，内部的厌氧层的厚度就会增加，厌氧代谢产物也逐渐增多，厚，内部的厌氧层的厚度就会增加，厌氧代谢产物也逐渐增多，这些产物向外侧逸出，减弱了生物膜在介质（载体、填料）上的这些产物向外侧逸出，减弱了生物膜在介质（载体、填料）上的固着力，处于这种状态的生物膜即为老化生物膜，老化生物膜净固着力，处于这种状态的生物膜即为老化生物膜，老化生物膜净化功能差而且容易脱落。化功能差而且容易脱落。在处理过程中，生物膜总是在不断地增长、更新、脱落的。在处理过程中，生物膜总是在不断地增长、更新、脱落的。造成生物膜不断脱落的原因有：水力冲刷、由于膜增厚造成重量造成生物膜不断脱落的原因
10、有：水力冲刷、由于膜增厚造成重量的增大、原生动物使生物膜松动、厌氧层和介质的黏结力较弱等。的增大、原生动物使生物膜松动、厌氧层和介质的黏结力较弱等。其中其中以水力冲刷最为重要以水力冲刷最为重要以水力冲刷最为重要以水力冲刷最为重要。从处理要求看，。从处理要求看，生物膜更新脱落是完生物膜更新脱落是完生物膜更新脱落是完生物膜更新脱落是完全必要的全必要的全必要的全必要的。101.3 生物膜法的主要特点n n 适应冲击负荷能力强适应冲击负荷能力强n n 反应器内微生物浓度高反应器内微生物浓度高n n 剩余污泥产量低剩余污泥产量低n n 同时存在硝化和反硝化过程同时存在硝化和反硝化过程n n 操作管理简单
11、，运行费用较低操作管理简单，运行费用较低n n 调整运行的灵活性较差调整运行的灵活性较差n n 有机物去除率较低有机物去除率较低111.3 生物膜法的主要特点n n 适应冲击负荷能力强适应冲击负荷能力强 微生物主要固着于填料表面，微生物量比活性污泥法要高微生物主要固着于填料表面，微生物量比活性污泥法要高得多，因此得多，因此对污水水质水量的变化引起的冲击负荷适应能力较对污水水质水量的变化引起的冲击负荷适应能力较对污水水质水量的变化引起的冲击负荷适应能力较对污水水质水量的变化引起的冲击负荷适应能力较强强强强。即使短时间中断进水或工艺遭到破坏，反应器的性能也不。即使短时间中断进水或工艺遭到破坏，反应
12、器的性能也不会受到致命的影响，恢复起来较快，因此会受到致命的影响，恢复起来较快，因此适用于处理高浓度难适用于处理高浓度难适用于处理高浓度难适用于处理高浓度难降解的工业废水降解的工业废水降解的工业废水降解的工业废水。另外，生物膜反应器还可以处理。另外，生物膜反应器还可以处理BODBOD5 5低于低于505060mg/L60mg/L的进水，使出水的进水，使出水BODBOD5 5降到降到 5 510mg/L10mg/L，这是活性污泥，这是活性污泥法无法做到的。法无法做到的。121.3 生物膜法的主要特点n n 反应器内微生物浓度高反应器内微生物浓度高 单位容积反应器内的单位容积反应器内的微生物量可以
13、高到活性污泥法的微生物量可以高到活性污泥法的微生物量可以高到活性污泥法的微生物量可以高到活性污泥法的5 5 5 520202020倍倍倍倍，因此处理能力大，一般不建污泥回流系统；生物膜含水，因此处理能力大，一般不建污泥回流系统；生物膜含水率比活性污泥低，率比活性污泥低，不会出现活性污泥法经常发生的污泥膨胀现不会出现活性污泥法经常发生的污泥膨胀现不会出现活性污泥法经常发生的污泥膨胀现不会出现活性污泥法经常发生的污泥膨胀现象象象象，能保证出水悬浮物含量低，因此运行管理也比较方便。，能保证出水悬浮物含量低，因此运行管理也比较方便。131.3 生物膜法的主要特点n n 剩余污泥产量低剩余污泥产量低 生
14、物膜内存在较高级营养水平的原生动物和微后生动物，生物膜内存在较高级营养水平的原生动物和微后生动物，食物链较长，特别是生物膜较厚时，里侧深部厌氧菌能降解好食物链较长，特别是生物膜较厚时，里侧深部厌氧菌能降解好氧过程中合成的污泥，因而氧过程中合成的污泥，因而剩余污泥产量低，一般比活性污泥剩余污泥产量低，一般比活性污泥剩余污泥产量低，一般比活性污泥剩余污泥产量低，一般比活性污泥处理系统少处理系统少处理系统少处理系统少1/41/41/41/4左右左右左右左右，可减少污泥处理和处置费用。，可减少污泥处理和处置费用。141.3 生物膜法的主要特点n n 同时存在硝化和反硝化过程同时存在硝化和反硝化过程 由
15、于由于微生物固着于填料的表面，生物固体停留时间微生物固着于填料的表面，生物固体停留时间微生物固着于填料的表面，生物固体停留时间微生物固着于填料的表面，生物固体停留时间SRTSRTSRTSRT与水力停与水力停与水力停与水力停留时间留时间留时间留时间HRTHRTHRTHRT无关，因此为增殖速度较慢的微生物提供了生长繁殖的可无关，因此为增殖速度较慢的微生物提供了生长繁殖的可无关，因此为增殖速度较慢的微生物提供了生长繁殖的可无关，因此为增殖速度较慢的微生物提供了生长繁殖的可能性能性能性能性。因此，生物膜法中的生物相更为丰富，且沿水流方向膜中微。因此，生物膜法中的生物相更为丰富，且沿水流方向膜中微生物种
16、群分布具有一定的规律性。生物膜反应器生物种群分布具有一定的规律性。生物膜反应器适合世代时间长的适合世代时间长的适合世代时间长的适合世代时间长的硝化细菌生长硝化细菌生长硝化细菌生长硝化细菌生长，而且其中固着生长的微生物使硝化菌和反硝化菌各，而且其中固着生长的微生物使硝化菌和反硝化菌各有其生长的合适环境。因而，有其生长的合适环境。因而，生物膜反应器内部也会同时存在硝化生物膜反应器内部也会同时存在硝化生物膜反应器内部也会同时存在硝化生物膜反应器内部也会同时存在硝化和反硝化过程和反硝化过程和反硝化过程和反硝化过程。如果将已经实现硝化的污水回流到低速转动的生物。如果将已经实现硝化的污水回流到低速转动的生
17、物转盘和鼓风量较小的生物滤池等缺氧生物膜反应器内，可以取得更转盘和鼓风量较小的生物滤池等缺氧生物膜反应器内，可以取得更好的脱氮效果，而且不需要污泥回流。好的脱氮效果，而且不需要污泥回流。151.3 生物膜法的主要特点n n 操作管理简单，运行费用较低操作管理简单，运行费用较低 生物滤池、生物转盘等生物膜法采用自然通风供氧，装置生物滤池、生物转盘等生物膜法采用自然通风供氧，装置不会出现泡沫，没有污泥回流不会出现泡沫，没有污泥回流不会出现泡沫，没有污泥回流不会出现泡沫，没有污泥回流，管理简单，运行费较低，操作，管理简单，运行费较低，操作稳定性较好。稳定性较好。161.3 生物膜法的主要特点n n
18、调整运行的灵活性较差调整运行的灵活性较差 与与活性污泥法相比，除了活性污泥法相比，除了镜检法镜检法镜检法镜检法以外，对生物膜中微生物以外，对生物膜中微生物的数量、活性等指标的检测方式较少，而活性污泥法可以通过的数量、活性等指标的检测方式较少，而活性污泥法可以通过测定污泥沉降比、测定污泥沉降比、SVISVI、污泥浓度等多种方法对微生物的活性、污泥浓度等多种方法对微生物的活性进行监测。因此，进行监测。因此，生物膜出现问题以后，不容易被发现生物膜出现问题以后，不容易被发现生物膜出现问题以后，不容易被发现生物膜出现问题以后，不容易被发现，即调，即调整运行的灵活性较差。整运行的灵活性较差。171.3 生
19、物膜法的主要特点n n 有机物去除率较低有机物去除率较低 与与普通活性污泥法相比，普通活性污泥法相比，普通活性污泥法相比，普通活性污泥法相比，CODCODcrcr（BODBOD5 5）去除率较低）去除率较低）去除率较低）去除率较低。有资料表明，有资料表明，50%50%的活性污泥法处理厂的活性污泥法处理厂BODBOD5 5的去除率高于的去除率高于91%91%，50%50%的生物膜法处理厂的的生物膜法处理厂的BODBOD5 5去除率为去除率为83%83%左右，相对应的左右，相对应的出水出水BODBOD5 5分别为分别为14mg/L14mg/L和和28mg/L28mg/L。181.4 生物膜法的主要
20、影响因素n n 温度温度n n pH pH值值n n 水力负荷水力负荷n n 溶解氧溶解氧n n 填料类型及特征填料类型及特征n n 生物膜量及活性生物膜量及活性n n 有毒物质有毒物质n n 营养物质营养物质191.4 生物膜法的主要影响因素n n 温度温度 与活性污泥法相同，不过更易受气温的影响。一般适宜的与活性污泥法相同，不过更易受气温的影响。一般适宜的温度为温度为10103535。夏季温度高效果最好，冬季水温低，生物膜夏季温度高效果最好，冬季水温低，生物膜夏季温度高效果最好，冬季水温低，生物膜夏季温度高效果最好，冬季水温低，生物膜的活性受抑制，处理效果受到影响的活性受抑制，处理效果受到
21、影响的活性受抑制，处理效果受到影响的活性受抑制，处理效果受到影响。温度过高使饱和溶解氧降。温度过高使饱和溶解氧降低，使氧的传递速率降低，在供氧跟不上时造成溶解氧不足，低，使氧的传递速率降低，在供氧跟不上时造成溶解氧不足，污泥缺氧腐化而影响处理效果。污泥缺氧腐化而影响处理效果。201.4 生物膜法的主要影响因素n n pH pH值值 与活性污泥法相同，与活性污泥法相同，一般适宜一般适宜一般适宜一般适宜pHpHpHpH值范围在值范围在值范围在值范围在6.56.56.56.58.58.58.58.5之间之间之间之间。主要影响酶的活性和改变细菌表面电荷，影响细菌对营养的吸主要影响酶的活性和改变细菌表面
22、电荷，影响细菌对营养的吸收。收。微生物对微生物对微生物对微生物对pHpHpHpH值的波动十分敏感，应尽量避免污水值的波动十分敏感，应尽量避免污水值的波动十分敏感，应尽量避免污水值的波动十分敏感，应尽量避免污水pHpHpHpH值的突值的突值的突值的突然变化。然变化。然变化。然变化。211.4 生物膜法的主要影响因素n n 水力负荷水力负荷 水力负荷的大小直接关系到污水在反应器中与载体上生物膜的水力负荷的大小直接关系到污水在反应器中与载体上生物膜的接触时间。接触时间。水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间愈长，处理效水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间愈长，处理效水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间愈长，
23、处理效水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间愈长，处理效果愈好果愈好果愈好果愈好。当然，这里所指接触时间，其前提是载体的高度不变，。当然，这里所指接触时间，其前提是载体的高度不变，因而，水力负荷的本质是指有机负荷因而，水力负荷的本质是指有机负荷N Nf f对净化效果的影响。对净化效果的影响。水力负荷的大小对水力负荷的大小对控制生物膜的厚度、改善传质控制生物膜的厚度、改善传质控制生物膜的厚度、改善传质控制生物膜的厚度、改善传质方面也有一方面也有一定的作用。水力负荷提高，其紊流剪切作用对膜厚的控制以及对定的作用。水力负荷提高，其紊流剪切作用对膜厚的控制以及对传质的改善有利；但水力负荷应控制在一定范围内
24、，以免因水力传质的改善有利；但水力负荷应控制在一定范围内，以免因水力冲刷作用过强，造成生物膜的流失，因此不同的生物膜法工艺应冲刷作用过强，造成生物膜的流失，因此不同的生物膜法工艺应有其适宜的水力负荷。有其适宜的水力负荷。221.4 生物膜法的主要影响因素n n 溶解氧溶解氧 与活性污泥法相同，与活性污泥法相同，一般在一般在一般在一般在2 2 2 24mg/L4mg/L4mg/L4mg/L，溶解氧主要为满足，溶解氧主要为满足好氧微生物的代谢需要。好氧微生物的代谢需要。溶解氧过低，好氧微生物活性受影响，有机物氧化不能彻溶解氧过低，好氧微生物活性受影响，有机物氧化不能彻底进行，生物膜恶化变质，发黑发
25、臭。底进行，生物膜恶化变质，发黑发臭。溶解氧过高，使代谢活性增强，易产生污泥或生物膜的自溶解氧过高，使代谢活性增强，易产生污泥或生物膜的自身氧化，促使污泥老化。身氧化，促使污泥老化。231.4 生物膜法的主要影响因素n n 填料类型及特征填料类型及特征 主要影响在于载体的表面性质主要影响在于载体的表面性质主要影响在于载体的表面性质主要影响在于载体的表面性质，包括载体的比表面积的大小，表，包括载体的比表面积的大小，表面亲水性及表面电荷、表面粗糙度，载体的密度堆积密度、孔隙率、面亲水性及表面电荷、表面粗糙度，载体的密度堆积密度、孔隙率、强度等。因此，载体的选择不仅决定了可供生物膜生长的比表面积大强
26、度等。因此，载体的选择不仅决定了可供生物膜生长的比表面积大小和生物膜量的大小，而且还影响着反应器中的水动力学状态。微生小和生物膜量的大小，而且还影响着反应器中的水动力学状态。微生物表面带有负电荷，如果载体表面带正电荷，这将使微生物在载体表物表面带有负电荷，如果载体表面带正电荷，这将使微生物在载体表面附着、固定过程更易进行。载体表面的粗糙度有利于细菌附着、固面附着、固定过程更易进行。载体表面的粗糙度有利于细菌附着、固定，粗糙的表面增加了细菌与载体间的有效接触面积，比表面形成的定，粗糙的表面增加了细菌与载体间的有效接触面积，比表面形成的孔洞、裂缝等对已附着的细菌起到屏蔽保护，使其免受水力剪切的冲孔
27、洞、裂缝等对已附着的细菌起到屏蔽保护，使其免受水力剪切的冲刷作用。刷作用。载体表面最佳孔径是细菌体的载体表面最佳孔径是细菌体的载体表面最佳孔径是细菌体的载体表面最佳孔径是细菌体的4 4 4 4倍。倍。倍。倍。241.4 生物膜法的主要影响因素n n 生物膜量及活性生物膜量及活性 生物膜的厚度要区分总厚度和活性厚度，生物膜中的扩散阻力生物膜的厚度要区分总厚度和活性厚度，生物膜中的扩散阻力（膜内传质阻力）限制了过厚生物膜实际参与降解基质的生物量。只（膜内传质阻力）限制了过厚生物膜实际参与降解基质的生物量。只有在膜活性厚度范围（有在膜活性厚度范围（7070100nm100nm）内，基质降解速率随膜厚
28、度的增）内，基质降解速率随膜厚度的增加而增加。当生物膜为薄层膜时，膜内传质阻力小，膜的活性好。当加而增加。当生物膜为薄层膜时，膜内传质阻力小，膜的活性好。当生物膜厚度增大时，基质降解速率与膜的厚度无关。各种生物膜法的生物膜厚度增大时，基质降解速率与膜的厚度无关。各种生物膜法的适宜的生物膜厚度应控制在适宜的生物膜厚度应控制在159nm159nm以下。以下。随生物膜厚度增大，膜内传随生物膜厚度增大，膜内传随生物膜厚度增大，膜内传随生物膜厚度增大，膜内传质阻力增加，单位生物膜量的膜活性下降，已不能提高生物池对基质质阻力增加，单位生物膜量的膜活性下降，已不能提高生物池对基质质阻力增加，单位生物膜量的膜
29、活性下降，已不能提高生物池对基质质阻力增加，单位生物膜量的膜活性下降，已不能提高生物池对基质的降解能力，反而会因生物膜的持续增厚，膜内层由兼性层转入厌氧的降解能力，反而会因生物膜的持续增厚，膜内层由兼性层转入厌氧的降解能力，反而会因生物膜的持续增厚，膜内层由兼性层转入厌氧的降解能力，反而会因生物膜的持续增厚，膜内层由兼性层转入厌氧状态，导致膜的大量脱落（超过状态，导致膜的大量脱落（超过状态，导致膜的大量脱落（超过状态，导致膜的大量脱落（超过600nm600nm600nm600nm即发生脱落），或填料上出现即发生脱落），或填料上出现即发生脱落），或填料上出现即发生脱落），或填料上出现积泥，或出现
30、填料堵塞现象，从而影响生物池的出水水质积泥，或出现填料堵塞现象，从而影响生物池的出水水质积泥，或出现填料堵塞现象，从而影响生物池的出水水质积泥，或出现填料堵塞现象，从而影响生物池的出水水质。251.4 生物膜法的主要影响因素n n 有毒物质有毒物质 工业废水中存在的重金属离子、酚、氰等化学物质，对微工业废水中存在的重金属离子、酚、氰等化学物质，对微生物具有抑制和杀害作用，主要表现在细胞的正常结构遭到破生物具有抑制和杀害作用，主要表现在细胞的正常结构遭到破坏以及菌体内的酶变质，而失去活性。坏以及菌体内的酶变质，而失去活性。与活性污泥法相同。对有毒物质要控制，或对生物膜进行与活性污泥法相同。对有毒
31、物质要控制，或对生物膜进行驯化，提高其承受能力驯化，提高其承受能力。261.4 生物膜法的主要影响因素n n 营养物质营养物质 营养物质是能为微生物所氧化、分解、利用的那些物质，营养物质是能为微生物所氧化、分解、利用的那些物质，主要包括有机物、氮、磷、硫等以及微量元素主要包括有机物、氮、磷、硫等以及微量元素。好氧生物处理中主要营养物质比例：好氧生物处理中主要营养物质比例：好氧生物处理中主要营养物质比例：好氧生物处理中主要营养物质比例：BODBODBODBOD5 5 5 5：N N N N：P=100P=100P=100P=100：5 5 5 5：1 1 1 1。27二、生物膜法的主要形式（A）
32、n n2.1 2.1 生物膜法的分类生物膜法的分类 n n2.2 2.2 生物滤池生物滤池n n2.3 2.3 生物转盘生物转盘n n2.4 2.4 生物接触氧化生物接触氧化282.1 生物膜法的分类n n根据生物膜反应器附着生长载体的状态，可以分为根据生物膜反应器附着生长载体的状态，可以分为固定床和流动固定床和流动固定床和流动固定床和流动床床床床两大类。在两大类。在固定床中生长载体固定不动，在反应器内的相对位置固定床中生长载体固定不动，在反应器内的相对位置固定床中生长载体固定不动，在反应器内的相对位置固定床中生长载体固定不动，在反应器内的相对位置不变不变不变不变；而；而流动床中附着生长载体不
33、固定，在反应器内处于连续流动流动床中附着生长载体不固定，在反应器内处于连续流动流动床中附着生长载体不固定，在反应器内处于连续流动流动床中附着生长载体不固定，在反应器内处于连续流动状态状态状态状态。n n固定床又可分为淹没式和非淹没式。固定床又可分为淹没式和非淹没式。淹没式：曝气生物滤池、接触氧化法等。淹没式：曝气生物滤池、接触氧化法等。非淹没式：普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等。非淹没式：普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等。n n流动床包括：流化床、流动床以及生物转盘等。流化床介质以流流动床包括：流化床、流动床以及生物转盘等。流化床介质以流态化规律进行流动，流动床的介质的
34、流动是不规则，转盘与前两者态化规律进行流动，流动床的介质的流动是不规则，转盘与前两者不同的是其流动轨迹是固定的，周而复始的固定的圆周。不同的是其流动轨迹是固定的，周而复始的固定的圆周。292.2 生物滤池n n2.2.1 2.2.1 普通生物滤池普通生物滤池n n2.2.2 2.2.2 高负荷生物滤池高负荷生物滤池n n2.2.3 2.2.3 塔式生物滤池塔式生物滤池n n2.2.4 2.2.4 曝气生物滤池曝气生物滤池302.2 生物滤池n n生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经较原始的间隙砂滤池和接触滤池而发展
35、起来的人工生物处理技术。较原始的间隙砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术。n n污水长时间以滴状喷洒在块状填料层的表面上，在污水流经的表面污水长时间以滴状喷洒在块状填料层的表面上，在污水流经的表面污水长时间以滴状喷洒在块状填料层的表面上，在污水流经的表面污水长时间以滴状喷洒在块状填料层的表面上，在污水流经的表面上会形成生物膜，待生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取流上会形成生物膜，待生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取流上会形成生物膜，待生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取流上会形成生物膜，待生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取流经污水中的有机物作为营养，从而使
36、污水得到净化经污水中的有机物作为营养，从而使污水得到净化经污水中的有机物作为营养，从而使污水得到净化经污水中的有机物作为营养，从而使污水得到净化。n n在进入生物滤池前污水必须经过初次沉淀池，减少易堵塞滤池的悬在进入生物滤池前污水必须经过初次沉淀池，减少易堵塞滤池的悬浮固体物。填料上的生物膜，不断脱落更新，浮固体物。填料上的生物膜，不断脱落更新，脱落的生物膜随处理水流脱落的生物膜随处理水流脱落的生物膜随处理水流脱落的生物膜随处理水流出，因此生物滤池后也应设沉淀池（二次沉淀池）予以截流出，因此生物滤池后也应设沉淀池（二次沉淀池）予以截流出，因此生物滤池后也应设沉淀池（二次沉淀池）予以截流出，因此
37、生物滤池后也应设沉淀池（二次沉淀池）予以截流。n n生物滤池在发展过程中，经历了几个阶段，从低负荷发展为高负荷；生物滤池在发展过程中，经历了几个阶段，从低负荷发展为高负荷；突破了传统采用的填料层高度；扩大了应用范围。突破了传统采用的填料层高度；扩大了应用范围。312.2.1 普通生物滤池n n普通生物滤池，又名滴滤池，是生物滤池早期出现的类型。普通生物滤池，又名滴滤池，是生物滤池早期出现的类型。排水设备排水设备布水器布水器碎碎 石石 填填料料滤池底板滤池底板322.2.1 普通生物滤池n n 普通生物滤池的构造普通生物滤池的构造由由池体、填料、布水装置和排水系统池体、填料、布水装置和排水系统池
38、体、填料、布水装置和排水系统池体、填料、布水装置和排水系统四部分组成。四部分组成。池体具有围护填料的作用，应当能够承受填料压力，一般多用砖石池体具有围护填料的作用，应当能够承受填料压力，一般多用砖石砌造。池壁可筑成带孔洞和不带孔洞的两种形式，池壁一般应高出填料砌造。池壁可筑成带孔洞和不带孔洞的两种形式，池壁一般应高出填料表面表面0.50.50.9m0.9m。池体的底部为池底，作用是支撑填料和排除处理水。池体的底部为池底，作用是支撑填料和排除处理水。填料：生物滤池的主体。应具有的条件：填料：生物滤池的主体。应具有的条件：强度高、耐腐蚀；比表面强度高、耐腐蚀；比表面强度高、耐腐蚀；比表面强度高、耐
39、腐蚀；比表面积大；较大空隙率；就地取材、便于加工运输积大；较大空隙率；就地取材、便于加工运输积大；较大空隙率；就地取材、便于加工运输积大；较大空隙率；就地取材、便于加工运输。布水装置：布水装置：向滤池表面均匀地布水向滤池表面均匀地布水向滤池表面均匀地布水向滤池表面均匀地布水。一般为固定喷嘴式布水系统。一般为固定喷嘴式布水系统。排水系统：排除处理后的水，同时保证滤池良好通风。排水系统：排除处理后的水，同时保证滤池良好通风。滤池底部所滤池底部所滤池底部所滤池底部所需空间不小于需空间不小于需空间不小于需空间不小于0.6m0.6m0.6m0.6m。332.2.1 普通生物滤池n n 普通生物滤池的适用
40、范围普通生物滤池的适用范围 日污水量不高于日污水量不高于日污水量不高于日污水量不高于1000m1000m3 3的小城镇污水或有机性工业废水。的小城镇污水或有机性工业废水。的小城镇污水或有机性工业废水。的小城镇污水或有机性工业废水。n n 普通生物滤池的优缺点普通生物滤池的优缺点优点：优点：优点：优点：处理效果良好，处理效果良好，BODBOD5 5的去除率可达的去除率可达95%95%以上；以上；运行稳定、易于管理、节约能源。运行稳定、易于管理、节约能源。缺点：缺点：缺点：缺点：占地面积大、不适于处理量大的污水；占地面积大、不适于处理量大的污水；填料易堵塞；填料易堵塞；产生滤池蝇；产生滤池蝇；喷嘴
41、喷洒污水散发臭味。喷嘴喷洒污水散发臭味。342.2.2 高负荷生物滤池n n高负荷生物滤池大幅度提高了滤池的负荷，其高负荷生物滤池大幅度提高了滤池的负荷，其BODBOD容积负荷高于容积负荷高于普通生物滤池普通生物滤池6 68 8倍，水力负荷高达倍，水力负荷高达1010倍。倍。n n高负荷生物滤池的高滤率是通过限制进水高负荷生物滤池的高滤率是通过限制进水高负荷生物滤池的高滤率是通过限制进水高负荷生物滤池的高滤率是通过限制进水BODBODBODBOD5 5 5 5值和在运行上采取值和在运行上采取值和在运行上采取值和在运行上采取处理水回流等技术措施而达到的。处理水回流等技术措施而达到的。处理水回流等
42、技术措施而达到的。处理水回流等技术措施而达到的。n n处理水回流可以产生以下各项效应：处理水回流可以产生以下各项效应：均化与稳定水质；均化与稳定水质；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，抑制厌氧层的发育，使生物膜经常保持较高的活性；膜更新，抑制厌氧层的发育，使生物膜经常保持较高的活性；抑制滤池蝇的过度滋长；抑制滤池蝇的过度滋长；减轻散发的臭味。减轻散发的臭味。352.2.3 塔式生物滤池n n 构造特征：构造特征：塔式生物滤池一般高达塔式生物滤池一般高达8 824m24m，直径，直径1 13.5m3.5m，径高比介于，
43、径高比介于1 1：6 61 1：8 8左右，呈塔状；在平面上塔式生物滤池多呈圆形；在左右，呈塔状；在平面上塔式生物滤池多呈圆形；在构造上由塔身、填料、布水系统以及通风及排水装置所组成。构造上由塔身、填料、布水系统以及通风及排水装置所组成。362.2.3 塔式生物滤池n n 工艺特征：工艺特征：塔式滤池内部通风情况非常良好，污水从上向下滴落，水流紊动塔式滤池内部通风情况非常良好，污水从上向下滴落，水流紊动非常强烈，水、气、填料上生物膜三者接触充分，充氧效果良好，非常强烈，水、气、填料上生物膜三者接触充分，充氧效果良好，污染物质传质速度快，这些现象都非常有助于有机污染物的降解，污染物质传质速度快，
44、这些现象都非常有助于有机污染物的降解，是塔式滤池的独特优势。是塔式滤池的独特优势。高负荷率。高负荷率。水力负荷可达水力负荷可达水力负荷可达水力负荷可达80808080200m200m200m200m3 3 3 3/(m/(m/(m/(m2 2 2 2d),d),d),d),为一般高负荷为一般高负荷生物滤池的生物滤池的2 21010倍，倍，BODBOD容积负荷率达容积负荷率达1 12kgBOD2kgBOD5 5/(m/(m3 3d)d)，较高负，较高负荷生物滤池荷生物滤池2 23 3倍。高有机负荷率使生物膜生长迅速，高水力负荷倍。高有机负荷率使生物膜生长迅速，高水力负荷率促使生物膜不断的脱落更新
45、。但生物膜生长过速，易于产生填料率促使生物膜不断的脱落更新。但生物膜生长过速，易于产生填料堵塞现象。对此，堵塞现象。对此，将进水的将进水的将进水的将进水的BODBODBODBOD5 5 5 5控制在控制在控制在控制在500mg/L500mg/L500mg/L500mg/L以下，否则需采取处以下，否则需采取处以下，否则需采取处以下，否则需采取处理水回流稀释措施理水回流稀释措施理水回流稀释措施理水回流稀释措施。372.2.3 塔式生物滤池n n 工艺特征：工艺特征：滤池内部分层滤池内部分层滤池内部分层滤池内部分层。滤塔滤层内部存在明显分层现象，在各层生长。滤塔滤层内部存在明显分层现象，在各层生长繁
46、育着种属各异、但适应流至该层污水特征的微生物群集。这种情况有繁育着种属各异、但适应流至该层污水特征的微生物群集。这种情况有助于微生物的增殖、代谢等生理活动，更有助于有机污染物的降解、去助于微生物的增殖、代谢等生理活动，更有助于有机污染物的降解、去除，同时能承受较高的有机污染物冲击负荷。因此，滤塔常用于作为高除，同时能承受较高的有机污染物冲击负荷。因此，滤塔常用于作为高浓度工业废水二级生物处理的第一级工艺，较大幅度地去除有机污染物，浓度工业废水二级生物处理的第一级工艺，较大幅度地去除有机污染物，以保证第二级处理保持良好的处理效果。以保证第二级处理保持良好的处理效果。适用范围：适用范围：塔式生物滤
47、池适用于生活污水和城市污水处理，也适用于各种有机塔式生物滤池适用于生活污水和城市污水处理，也适用于各种有机塔式生物滤池适用于生活污水和城市污水处理，也适用于各种有机塔式生物滤池适用于生活污水和城市污水处理，也适用于各种有机性工业废水，但只适宜于小规模污水处理，一般不宜超过性工业废水，但只适宜于小规模污水处理，一般不宜超过性工业废水，但只适宜于小规模污水处理，一般不宜超过性工业废水，但只适宜于小规模污水处理，一般不宜超过10000m10000m10000m10000m3 3 3 3/d/d/d/d。382.2.4 曝气生物滤池n n曝气生物滤池是曝气生物滤池是集生物降解、固液分离于一体集生物降解
48、、固液分离于一体集生物降解、固液分离于一体集生物降解、固液分离于一体的污水处理设施，的污水处理设施，与给水处理的快滤池相类似，但在滤池承托层增设了曝气用的空与给水处理的快滤池相类似，但在滤池承托层增设了曝气用的空气管及空气扩散装置，处理水集水管兼作反冲洗水管也设置在承气管及空气扩散装置，处理水集水管兼作反冲洗水管也设置在承托层内。托层内。392.2.4 曝气生物滤池n n 曝气生物滤池的主要特征：曝气生物滤池的主要特征：曝气生物滤池的主要特征：曝气生物滤池的主要特征：气液在填料间隙充分接触，由于气、液、固三相接触，氧转移气液在填料间隙充分接触，由于气、液、固三相接触，氧转移率高，动力消耗低；率
49、高，动力消耗低；自身具有截留原污水中悬浮物与脱落的生物污泥的功能，因此，自身具有截留原污水中悬浮物与脱落的生物污泥的功能，因此，无需设沉淀池，占地面积少；无需设沉淀池，占地面积少；以以35mm35mm的小颗粒作为填料，比表面积大，微生物附着力强；的小颗粒作为填料，比表面积大，微生物附着力强；池内能保持大量的生物量，由于截留作用，污水处理效果好；池内能保持大量的生物量，由于截留作用，污水处理效果好；无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑。如反冲洗全部自动化，则无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑。如反冲洗全部自动化，则维护管理也非常方便。维护管理也非常方便。402.3 生物转盘n n生物转盘是于生物转盘是于6
50、060年代在原联邦德国所开创的一种污水生物处理技术，年代在原联邦德国所开创的一种污水生物处理技术，初期用于生活污水处理，后来推广到城市污水处理和有机性工业废水的初期用于生活污水处理，后来推广到城市污水处理和有机性工业废水的处理，转盘构造和设备也日益完善。处理，转盘构造和设备也日益完善。n n生物转盘技术具有一系列的优点，在国际范围内得到广泛应用，在生物转盘技术具有一系列的优点，在国际范围内得到广泛应用，在其构造形式、系统组成计算理论等各方面都得到了一定的发展。当前，其构造形式、系统组成计算理论等各方面都得到了一定的发展。当前，生物转盘处理技术已被公认为一种净化效果好、能源消耗低的生物处理生物转