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1、城镇污水处理技术城镇污水处理技术 一、一、城城镇镇污水处理概论污水处理概论 v城市污水的组成：城市污水的组成：v生活污水生活污水v工业废水工业废水v入渗地下水入渗地下水v（合流制排水系统的初期雨水）（合流制排水系统的初期雨水）v城市污水的污染指标：城市污水的污染指标：v感观指标：浊、色、嗅、味、温感观指标：浊、色、嗅、味、温v物理化学指标：物理化学指标：pHpH、SSSS、BODBOD、CODCOD、毒物指标、毒物指标v生物指标：细菌总数、粪大肠菌群数、病毒生物指标：细菌总数、粪大肠菌群数、病毒水体污染分类水体污染分类和和危害危害 v水体物理性污染和危害（水温、色度、水体物理性污染和危害（水温
2、、色度、SS）v水体无机物污染和危害水体无机物污染和危害v氮、磷污染和水体富营养化氮、磷污染和水体富营养化v重金属污染和食物链的富集、迁移、转化重金属污染和食物链的富集、迁移、转化v水体有机物污染和危害水体有机物污染和危害v有机物污染（微生物耗氧导致水质恶化）有机物污染（微生物耗氧导致水质恶化）v油类污染（油膜覆盖导致水生态恶化）油类污染（油膜覆盖导致水生态恶化）v毒性有机物污染（对人类和水生物的危害）毒性有机物污染（对人类和水生物的危害）v水体病原微生物污染和危害水体病原微生物污染和危害城城镇镇污水处理基本方法污水处理基本方法 v污水一级处理和一级强化处理污水一级处理和一级强化处理v处理对象
3、：悬浮物（处理对象：悬浮物（SS），部分有机物），部分有机物v处理方法：格栅截留，重力分离处理方法：格栅截留，重力分离v处理构筑物：处理构筑物：v格栅格栅v沉砂池沉砂池v沉淀池沉淀池城城镇镇污水处理的基本方法污水处理的基本方法 v污水二级处理（生物处理）污水二级处理（生物处理）v处理对象：胶体和溶解性有机物（处理对象：胶体和溶解性有机物（BOD,COD），氮，磷），氮，磷v处理方法：生物法（脱氮除磷），化学法处理方法：生物法（脱氮除磷），化学法v处理构筑物：处理构筑物：v活性污泥法（传统法，活性污泥法（传统法，AAO法，氧化沟，法，氧化沟，SBR）v生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）生物膜法
4、（曝气生物滤池，接触氧化法）城城镇镇污水处理基本方法污水处理基本方法 v污水三级处理（深度处理）污水三级处理（深度处理）v处理对象：进一步去除氮、磷、处理对象：进一步去除氮、磷、SS和有机物和有机物（BOD,COD）v处理方法：生物法，物化法，物理法处理方法：生物法，物化法，物理法v处理构筑物：处理构筑物：v生物除磷脱氮系统，曝气生物滤池，生物除磷脱氮系统，曝气生物滤池，MBRv混凝沉淀过滤（混凝沉淀过滤（CMF）v活性炭吸附过滤活性炭吸附过滤v电渗析，反渗透电渗析，反渗透城城镇镇污水处理基本方法污水处理基本方法 v污水处理厂污泥处理污水处理厂污泥处理v处理目的：减量化，无害化，稳定化，资源化
5、处理目的：减量化，无害化，稳定化，资源化v处理方法：物理法，化学法，生物法处理方法：物理法，化学法，生物法v处理构筑物：处理构筑物：v浓缩池，浓缩机械浓缩池，浓缩机械v消化池，沼气利用设备消化池，沼气利用设备v污泥脱水机械污泥脱水机械v污泥干化焚烧设备污泥干化焚烧设备1 1 范围范围范围范围2 2 规范性规范性规范性规范性引用文件引用文件引用文件引用文件3 3 术语和术语和术语和术语和定义定义定义定义4 4 城镇污城镇污城镇污城镇污水处理厂水处理厂水处理厂水处理厂污泥处置污泥处置污泥处置污泥处置的分类的分类的分类的分类目录目录目录目录城镇污水处理厂污泥处置城镇污水处理厂污泥处置 分类分类序号分
6、类范围备注1污泥土地利用园林绿化造林、育苗和园林绿化等的基质或肥料土地改良盐碱地、沙化地和废弃矿场的土壤改良材料农用注1农用肥料、农田土壤改良材料2污泥填埋混合填埋在城市生活垃圾填埋场进行混合填埋（含填埋场覆盖材料利用）单独填埋在专门填埋污泥的填埋场进行填埋处置3污泥建筑材料利用制水泥添加料制水泥的部分原料或添加料制砖制砖的部分原料制轻质骨料制轻质骨料（陶粒等）的部分原料4污泥焚烧注2单独焚烧在专门污泥焚烧炉焚烧与垃圾混合焚烧与生活垃圾一同焚烧利用锅炉焚烧注1：农用包括进食物链利用和不进食物链利用两种。注2：污泥焚烧既可认为是污泥处理方式，也可认为是污泥处置方式。城城镇镇污水处理的基本方法污水
7、处理的基本方法 v典型污水二级处理工艺流程图典型污水二级处理工艺流程图二、二、污水物理处理污水物理处理 v物理处理法去除对象：物理处理法去除对象：v粗大漂浮物粗大漂浮物v悬浮物（悬浮物（SS）v物理处理法常用工艺和设备物理处理法常用工艺和设备v筛滤截留筛滤截留格栅格栅，筛网，过滤，筛网，过滤v重力分离重力分离沉淀沉淀，气浮，气浮格栅类型格栅类型和和构造特点构造特点 v位置（泵前，泵后）位置（泵前，泵后）v作用（保护水泵，去除作用（保护水泵，去除SS）v间隙（粗格栅，中格栅，细格栅）间隙（粗格栅，中格栅，细格栅）v形状（平面，曲面）形状（平面，曲面）v清渣方式（手动，机械）清渣方式（手动，机械）
8、格栅设计要点格栅设计要点1.为了充分发挥格栅作用，应设两道格栅；为了充分发挥格栅作用，应设两道格栅；2.选用选用2台以上运行可靠、易于维修的机械格栅；台以上运行可靠、易于维修的机械格栅；3.合理设计格栅间，考虑接管、切换、维修、清渣合理设计格栅间，考虑接管、切换、维修、清渣的要求；的要求；4.合理选择设计参数，正确计算（确定）格栅断面合理选择设计参数，正确计算（确定）格栅断面尺寸；尺寸；5.正确计算栅渣量，合理确定清渣方式。正确计算栅渣量，合理确定清渣方式。沉淀分类沉淀分类 v自由沉淀（平流沉砂池）自由沉淀（平流沉砂池）v絮凝沉淀（初沉池）絮凝沉淀（初沉池）v拥挤沉淀（二沉池）拥挤沉淀（二沉池
9、）v压缩沉淀（污泥浓缩池）压缩沉淀（污泥浓缩池）理想沉淀池和重要推论理想沉淀池和重要推论v表面负荷表面负荷(q0)与设计沉速与设计沉速(u0)数值相等，单位与数值相等，单位与物理意义不同。物理意义不同。v颗粒沉淀分离效果取决于沉淀区面积，与沉淀时颗粒沉淀分离效果取决于沉淀区面积，与沉淀时间和沉淀高度无关间和沉淀高度无关浅池理论浅池理论。v根据浅池理论开发的斜板（管）沉淀池，可以大根据浅池理论开发的斜板（管）沉淀池，可以大幅度提高沉淀池表面负荷。幅度提高沉淀池表面负荷。沉砂池类型沉砂池类型和和构造特点构造特点 v平流式沉砂池平流式沉砂池v浅池，平流，流速、时间控制工艺尺寸，重力沉砂；浅池，平流，
10、流速、时间控制工艺尺寸，重力沉砂；v多斗贮砂，重力、水力排砂。多斗贮砂，重力、水力排砂。v曝气沉砂池曝气沉砂池v方形断面，曝气旋流，摩擦碰撞，强化分离，水流正交，挡方形断面，曝气旋流，摩擦碰撞，强化分离，水流正交，挡板隔渣；板隔渣；v坡底、边槽集砂，移动式机械刮吸排砂。坡底、边槽集砂，移动式机械刮吸排砂。v机械旋流沉砂池（比机械旋流沉砂池（比式沉砂池式沉砂池，多尔沉砂池），多尔沉砂池）v钟形断面，切向进水，机械旋流，强化分离；钟形断面，切向进水，机械旋流，强化分离；v中心砂斗，气提排砂。中心砂斗，气提排砂。曝气沉砂池构造原理示意图曝气沉砂池构造原理示意图 空气管曝气头集砂槽I=0.1-0.5曝
11、气沉砂池的设计与计算曝气沉砂池的设计与计算 1.按最大设计流量设计，池数和分格数应不少于按最大设计流量设计，池数和分格数应不少于2；2.选定沉砂池水力停留时间选定沉砂池水力停留时间2min以上，计算总有效容积；以上，计算总有效容积；3.选定沉砂池设计水平流速选定沉砂池设计水平流速(0.1m/s)，计算总有效断面积；，计算总有效断面积；4.选定沉砂池有效水深选定沉砂池有效水深(23m)，计算池长和总宽度；，计算池长和总宽度；5.根据宽深比要求根据宽深比要求(11.5)，确定池数或分格数；，确定池数或分格数；6.计算沉砂量计算沉砂量(0.03L/m3)，校核沉砂斗容积，选择排砂设备；，校核沉砂斗容
12、积，选择排砂设备；7.选定气水比选定气水比(0.10.2)或曝气强度，计算曝气量；或曝气强度，计算曝气量；8.设计进、出水系统，空气管路系统，选择鼓风机和曝气装置。设计进、出水系统，空气管路系统，选择鼓风机和曝气装置。沉淀池类型沉淀池类型和和构造特点构造特点 v平流式沉淀池平流式沉淀池【斜板（管）沉淀池】v竖流式沉淀池竖流式沉淀池v辐流式沉淀池辐流式沉淀池v三种沉淀池的特点及适用条件（三种沉淀池的特点及适用条件（表273）v辐流式初沉池和二沉池的主要区别辐流式初沉池和二沉池的主要区别初沉池初沉池二沉池二沉池处理目的处理目的去除去除SSSS回收活性污泥回收活性污泥SS浓度浓度200-400 mg
13、/L200-400 mg/L2000-4000 mg/L2000-4000 mg/L沉淀类型沉淀类型絮凝沉淀絮凝沉淀拥挤沉淀拥挤沉淀表面负荷表面负荷1.51.54.5 m4.5 m3 3/m/m2 2.h.h0.60.61.5 m1.5 m3 3/m/m2 2.h.h设计沉速设计沉速1.51.54.5 m/h4.5 m/h0.60.61.5 m/h1.5 m/h沉淀时间沉淀时间0.50.52.0 h2.0 h1.51.54.0 h4.0 h堰上负荷堰上负荷2.9 L/s.m2.9 L/s.m1.7 L/s.m1.7 L/s.m排泥方式排泥方式间歇、重力间歇、重力连续、虹吸连续、虹吸排泥机械排泥
14、机械半桥式刮泥机半桥式刮泥机全桥式刮、吸泥机全桥式刮、吸泥机污泥含水率污泥含水率959597%97%999999.2%99.2%浮渣挡板浮渣挡板必须设必须设可不设（宜）可不设（宜）辐流式沉淀池设计辐流式沉淀池设计和和计算计算 1.确定沉淀池个数（不少于确定沉淀池个数（不少于2个）；个）；2.确定设计流量和表面负荷，计算单池面积；确定设计流量和表面负荷，计算单池面积；3.确定沉淀时间，计算有效水深并校核径深比（确定沉淀时间，计算有效水深并校核径深比（612）；）；4.计算沉淀池总高度（保护高有效水深缓冲层高坡底计算沉淀池总高度（保护高有效水深缓冲层高坡底落差污泥斗高）；落差污泥斗高）；5.计算污
15、泥量，校核污泥斗容积；计算污泥量，校核污泥斗容积；6.设计进水系统，排水系统，排泥系统，排渣系统设计进水系统，排水系统，排泥系统，排渣系统三、三、污水生物处理污水生物处理 v活性污泥法的基本理论和工艺设计活性污泥法的基本理论和工艺设计v生物除磷脱氮基本原理和工艺设计生物除磷脱氮基本原理和工艺设计v生物膜法的基本原理和工艺设计生物膜法的基本原理和工艺设计 活性污泥处理系统基本流程活性污泥处理系统基本流程 回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥预处理后的污水预处理后的污水曝气池曝气池空气空气二沉池二沉池处理水处理水回流污泥泵回流污泥泵活性污泥净化活性污泥净化污水污水反应过程反应过程 回流污泥回流污泥剩余
16、污泥剩余污泥初期吸附初期吸附（捕食）（捕食）空气空气处理水处理水活性污泥活性污泥污水污水氧化分解氧化分解（代谢）（代谢）絮凝沉淀絮凝沉淀（回收）（回收）空气空气污泥污泥活性污泥生物代谢过程模式图活性污泥生物代谢过程模式图 分解代谢分解代谢O2合成代谢合成代谢代谢产物代谢产物H2O,CO2,NH3能量能量微生物微生物内源呼吸内源呼吸O2内源呼吸内源呼吸内源呼吸产物内源呼吸产物H2O,CO2,NH3微生物微生物内源呼吸残留物内源呼吸残留物合成细胞物质合成细胞物质C5H7NO2污水中有机物污水中有机物（CxHyOz）能量能量活性污泥增长曲线活性污泥增长曲线 对数增殖期对数增殖期减速增殖期减速增殖期内
17、源呼吸期内源呼吸期S(BODS(BOD)O O2 2X(X(污泥污泥)X X0 0量量时间时间0 0活性污泥法主要设计参数活性污泥法主要设计参数 vBODBOD负荷负荷 F/MF/M（N Ns s，N Nv v）v污泥龄（污泥龄（t ts s）生物固体停留时间生物固体停留时间v污泥容积指数（污泥容积指数（SVISVI）v污泥浓度（污泥浓度（X X，X Xr r）v污泥回流比（污泥回流比（R R）v剩余污泥量（剩余污泥量（Q Qw w）活性污泥法主要设计参数活性污泥法主要设计参数 vBODBOD污泥负荷（污泥负荷（kg BODkg BOD5 5/kg MLSS.d/kg MLSS.d）Q Q 设
18、计流量设计流量V V 曝气池容积曝气池容积t t 水力停留时间水力停留时间S Sa a 进水进水BODBOD浓度浓度S Se e 出水出水BODBOD浓度浓度X X 曝气池混合液污泥浓度曝气池混合液污泥浓度K K2 2 有机物降解动力学常数有机物降解动力学常数f f MLVSS/MLSSMLVSS/MLSS0.750.75 BODBOD去除率去除率活性污泥法主要设计参数活性污泥法主要设计参数 v污泥龄（污泥龄（d d）生物固体停留时间生物固体停留时间(SRT)(SRT)活性污泥法主要设计参数活性污泥法主要设计参数 vBODBOD负荷与污泥龄的关系负荷与污泥龄的关系低负荷低负荷一般负荷一般负荷高
19、负荷高负荷污泥负荷污泥负荷1.5污泥龄污泥龄20305150.22.5活性污泥法主要设计参数活性污泥法主要设计参数 v污泥容积指数（污泥容积指数（mL/gmL/g）vSVISVI是判断活性污泥沉降性能和生物活性的指标，正常是判断活性污泥沉降性能和生物活性的指标，正常活性污泥的活性污泥的SVISVI应在应在8080150150之间，一般为之间，一般为120120左右；左右；vSVI80SVI150SVI150，说明活性污泥沉降性能变差，有膨胀趋势；，说明活性污泥沉降性能变差，有膨胀趋势；活性污泥法主要设计参数活性污泥法主要设计参数 v污泥浓度（污泥浓度（g/Lg/L，kg/mkg/m3 3）活性
20、污泥法主要设计参数活性污泥法主要设计参数 v污泥回流比污泥回流比SVISVI，X X，XrXr，R R 之间的关系之间的关系SVIXr(mg/L)下列下列X值值(mg/L)时的回流比时的回流比(R)15002000300040005000600080150000.110.150.250.360.500.66120100000.180.250.430.671.001.5015080000.240.330.601.001.703.00活性污泥法主要设计参数活性污泥法主要设计参数 v剩余污泥量剩余污泥量(m(m3 3/d)/d)活性污泥法常用运行方式活性污泥法常用运行方式1 1传统活性污泥法处理系统
21、（普通曝气）传统活性污泥法处理系统（普通曝气）2 2阶段曝气活性污泥法处理系统阶段曝气活性污泥法处理系统 3 3吸附再生活性污泥法处理系统吸附再生活性污泥法处理系统4 4延时曝气活性污泥法处理系统延时曝气活性污泥法处理系统 5 5完全混合活性污泥法处理系统完全混合活性污泥法处理系统6 6深井曝气活性污泥法处理系统深井曝气活性污泥法处理系统7 7纯氧曝气活性污泥法处理系统纯氧曝气活性污泥法处理系统活性污泥法常用运行方式的活性污泥法常用运行方式的主要工艺特征主要工艺特征 类类 别别主要工艺特征主要工艺特征普通曝气普通曝气推流式，长方折流廊道形，推流式，长方折流廊道形，污泥增长曲线上某一段污泥增长曲
22、线上某一段，曝气池与，曝气池与二沉池分建，鼓风曝气二沉池分建，鼓风曝气 阶段曝气阶段曝气推流式，长方折流廊道形，推流式，长方折流廊道形，多点进水或渐减曝气多点进水或渐减曝气，改善传统活，改善传统活性污泥法存在的负荷不均和需氧性污泥法存在的负荷不均和需氧-供氧失调的弊端供氧失调的弊端 吸附再生吸附再生推流式，长方折流廊道形，推流式，长方折流廊道形，进水口在曝气池中部某一点进水口在曝气池中部某一点，充分，充分利用活性污泥的初期吸附能力，提高效率，减少体积利用活性污泥的初期吸附能力，提高效率，减少体积 延时曝气延时曝气推流式，长方折流廊道形，推流式，长方折流廊道形，污泥增长曲线末端污泥增长曲线末端，
23、污泥负荷低，污泥负荷低，停留时间长，出水水质好，剩余污泥量少且稳定停留时间长，出水水质好，剩余污泥量少且稳定 完全混合完全混合完全混合，圆或方形，完全混合，圆或方形，污泥增长曲线上某一点污泥增长曲线上某一点，曝气池与二沉，曝气池与二沉池合建，表面曝气池合建，表面曝气 深井曝气深井曝气圆形深井构造圆形深井构造，曝气提升循环流动，氧利用率高，高效高负荷，曝气提升循环流动，氧利用率高，高效高负荷纯氧曝气纯氧曝气多室串联，多室串联，密闭纯氧曝气密闭纯氧曝气，气体循环，氧利用率高，混合液浓，气体循环，氧利用率高，混合液浓度高，容积负荷高，污泥沉降性能好，剩余污泥量少度高，容积负荷高，污泥沉降性能好，剩余
24、污泥量少氧化沟处理系统基本流程氧化沟处理系统基本流程 回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥预处理后的污水预处理后的污水污泥污泥处理水处理水污泥泵房污泥泵房二沉池二沉池氧化沟氧化沟转刷转刷氧化沟处理系统主要特点氧化沟处理系统主要特点 常用工艺类型：（三沟式，常用工艺类型：（三沟式，Carrousel,Orbal)Carrousel,Orbal)v构造方面：构造方面：v环状沟渠型，池长可达百米以上，水深环状沟渠型，池长可达百米以上，水深2 25m5m；v多沟并行或交替工作时，设自动控制配水装置；多沟并行或交替工作时，设自动控制配水装置；v出水采用可升降溢流堰调节水位或控制水流方向。出水采用可升降溢流堰
25、调节水位或控制水流方向。v流态方面：流态方面：v循环流，介于完全混合与推流之间；循环流，介于完全混合与推流之间；v独特的流态有利于活性污泥的生物絮凝和生物脱氮。独特的流态有利于活性污泥的生物絮凝和生物脱氮。v工艺方面：工艺方面：vBODBOD负荷低，污泥龄长，抗冲击负荷能力强；负荷低，污泥龄长，抗冲击负荷能力强；v可不设初沉池，剩余污泥量少，污泥达到好氧稳定；可不设初沉池，剩余污泥量少，污泥达到好氧稳定；v可不再单设二沉池，省却污泥回流设施。可不再单设二沉池，省却污泥回流设施。SBR处理系统的工作原理处理系统的工作原理 空气空气处理水处理水进水时段进水时段进水进水曝气时段曝气时段沉淀时段沉淀时
26、段排水时段排水时段闲置时段闲置时段空气空气SBR处理系统的主要特点处理系统的主要特点 常用工艺类型：常用工艺类型：(CASS,ICEAS,DAT-IAT(CASS,ICEAS,DAT-IAT）v通过时间上的推流排序，在同一反应器内完成活性通过时间上的推流排序，在同一反应器内完成活性污泥处理过程；污泥处理过程；v工艺组成简单，无需二沉池和污泥回流设备，建设工艺组成简单，无需二沉池和污泥回流设备，建设费用和运行费用降低；费用和运行费用降低；v污泥的污泥的SVISVI值低，沉淀性能好，不易膨胀；值低，沉淀性能好，不易膨胀；v通过对运行方式的调节，可在同一反应器内实现除通过对运行方式的调节，可在同一反
27、应器内实现除磷脱氮；磷脱氮；v应用电动阀门、液位计和应用电动阀门、液位计和PLCPLC等自控仪表，可实现等自控仪表，可实现工艺过程自动化控制。工艺过程自动化控制。曝气系统曝气系统 v曝气的作用（供氧，混合搅拌）曝气的作用（供氧，混合搅拌）v双膜理论及影响氧转移效率的主要因素双膜理论及影响氧转移效率的主要因素 v曝气方式和曝气设备曝气方式和曝气设备v鼓风曝气（鼓风机，空气扩散装置）鼓风曝气（鼓风机，空气扩散装置）v机械充氧（叶轮搅拌器，曝气转刷）机械充氧（叶轮搅拌器，曝气转刷）v衡量曝气设备技术性能的主要指标衡量曝气设备技术性能的主要指标 v动力效率（动力效率（E EP P）v氧利用效率（氧利用
28、效率（E EA A）v氧转移效率（氧转移效率（E EL L）充氧能力）充氧能力鼓风曝气系统空气量计算鼓风曝气系统空气量计算 1.1.需氧量计算：需氧量计算：2.2.曝气池内溶解氧饱和度：曝气池内溶解氧饱和度：3.3.标准状态下需氧量：标准状态下需氧量：4.4.实际供气量：实际供气量：活性污泥处理系统工艺设计活性污泥处理系统工艺设计 1.1.选定处理工艺方案选定处理工艺方案2.2.确定主要工艺设计参数确定主要工艺设计参数 3.3.生物反应池容积计算设计生物反应池容积计算设计4.4.需氧量、供气量和曝气系统计算设计需氧量、供气量和曝气系统计算设计 5.5.回流污泥量、剩余污泥量和污泥回流系统的计回
29、流污泥量、剩余污泥量和污泥回流系统的计算设计算设计 6.6.沉淀池池型的选定、容积的计算设计沉淀池池型的选定、容积的计算设计 生物膜法生物膜法 v生物膜法的基本原理生物膜法的基本原理v生物膜法的典型工艺及工艺特征生物膜法的典型工艺及工艺特征 v生物膜法处理工艺的新发展生物膜法处理工艺的新发展v生物膜法处理系统的工艺设计生物膜法处理系统的工艺设计 生物膜法的典型工艺生物膜法的典型工艺 v生物滤池（滴洒滤池）生物滤池（滴洒滤池）v生物转盘（回转式生物接触器）生物转盘（回转式生物接触器）v生物接触氧化（浸没式生物滤池）生物接触氧化（浸没式生物滤池）v曝气生物滤池曝气生物滤池v生物移动床生物移动床v生
30、物流化床生物流化床生物膜法与活性污泥法的最大区别生物膜法与活性污泥法的最大区别生物膜法与活性污泥法的最大区别生物膜法与活性污泥法的最大区别v生生物物膜膜法法与与活活性性污污泥泥法法最最大大的的区区别别在在于于生生物物载体（填料）载体（填料）的引入。的引入。v由由于于生生物物载载体体是是人人为为提提供供的的，所所以以载载体体的的形形状状、性性质质、填填充充方方式式等等也也可可根根据据需需要要人人为为地地进进行行选选定定，这这就就使使得得生生物物膜膜法法单单元元设设施施比比活活性污泥法更具有灵活性、多样性和创造性。性污泥法更具有灵活性、多样性和创造性。生物膜法的主要工艺特征生物膜法的主要工艺特征生
31、物膜法的主要工艺特征生物膜法的主要工艺特征 生物膜法生物膜法活性污泥法活性污泥法起源起源土壤自净的人工化土壤自净的人工化水体自净的人工化水体自净的人工化生长方式生长方式附着在填料表面，固定生长附着在填料表面，固定生长分散在水中，悬浮生长分散在水中，悬浮生长生物群体外观生物群体外观膜状覆盖膜状覆盖絮状污泥絮状污泥 生物相生物相种类多，食物链长，微生物生种类多，食物链长，微生物生长不受世代时间限制长不受世代时间限制 种类少，食物链短，微生物种类少，食物链短，微生物生长受泥龄限制生长受泥龄限制 生物量生物量100001000060000 mg/L60000 mg/L，抗冲击负荷能力强，抗冲击负荷能力
32、强，单位池容处理能力大单位池容处理能力大 200020003000 mg/L3000 mg/L，抗冲击负荷能力差抗冲击负荷能力差单位池容处理能力低单位池容处理能力低 摄食方式摄食方式移动、接触、传递移动、接触、传递 分散、混合、接触分散、混合、接触 二沉池作用二沉池作用澄清澄清 回收活性污泥回收活性污泥 运行管理运行管理简单，能耗低简单，能耗低 复杂，能耗高复杂，能耗高生物膜形成的基本要素生物膜形成的基本要素生物膜形成的基本要素生物膜形成的基本要素v生生物物载载体体（填填料料）：固固体体表表面面（砾砾石石，焦焦炭炭，石石英英砂砂，陶陶粒粒，塑料板、管、环，化学纤维丝、束、团）塑料板、管、环，化
33、学纤维丝、束、团）v污水污水（营养物质）：（营养物质）：BOD,N,PBOD,N,Pv空气空气（溶解氧）：（溶解氧）：DODOv微生物微生物：细菌真菌原生动物后生动物小型昆虫：细菌真菌原生动物后生动物小型昆虫v在在有有氧氧的的条条件件下下，使使污污水水与与生生物物载载体体表表面面对对流流接接触触，经经过过一一段段时时间间后后，生生物物载载体体表表面面被被一一层层膜膜状状活活性性污污泥泥生生物物膜膜所所覆覆盖盖，这这一一过过程程工工程程上上称称为为生生物物挂挂膜膜。生生物物膜膜从从形形成成到到成成熟熟，经经历历潜潜伏伏和和生生长长两两个个阶阶段段。一一般般的的城城市市污污水水，在在2020左左右
34、右的的温温度度条条件件下，这一过程大致需要下，这一过程大致需要3030天左右。天左右。生物膜的构造和代谢工况生物膜的构造和代谢工况生物膜的构造和代谢工况生物膜的构造和代谢工况 v生生物物载载体体、污污水水、空空气气的的对对流流接触：接触：v养养料料（污污水水中中的的有有机机物物，空空气气中的氧）的传递：中的氧）的传递：v好好氧氧代代谢谢产产物物的的传传递递：（COCO2 2，H H2 2O O，NHNH3 3+.）v生物膜的增殖，厌氧层形成：生物膜的增殖，厌氧层形成：v厌厌氧氧代代谢谢产产物物的的传传递递：（CHCH4 4，H H2 2S S，N N2 2）v生物膜的老化、脱落和更新：生物膜的
35、老化、脱落和更新：生物膜脱落的主要原因生物膜脱落的主要原因生物膜脱落的主要原因生物膜脱落的主要原因 v生生物物膜膜过过厚厚，营营养养物物质质不不能能到到达达，微微生生物物处处于于内内源源呼吸或死亡，生物膜附着力减弱；呼吸或死亡，生物膜附着力减弱；v生生物物膜膜内内侧侧厌厌氧氧层层代代谢谢产产物物传传递递过过程程中中的的气气体体顶顶托托作用；作用；v生物膜中小型昆虫的穿凿蠕动，使生物膜松动脱落；生物膜中小型昆虫的穿凿蠕动，使生物膜松动脱落；v水力剪切、冲刷作用造成生物膜松动脱落。水力剪切、冲刷作用造成生物膜松动脱落。生物滤池的基本构造生物滤池的基本构造生物滤池的基本构造生物滤池的基本构造 1.1
36、.池体：填充、围护、承托滤料，风筒作用池体：填充、围护、承托滤料，风筒作用 2.2.滤料：生物载体，为微生物生长，微生物、滤料：生物载体，为微生物生长，微生物、污水、空气对流接触提供巨大表面积和孔隙污水、空气对流接触提供巨大表面积和孔隙 3.3.布水装置：向滤池表面均匀洒布污水（固定布水装置：向滤池表面均匀洒布污水（固定式，旋转式）式，旋转式）4.4.集、排水装置：收集、排除处理后污水，保集、排水装置：收集、排除处理后污水，保证良好通风条件证良好通风条件 生物滤池的类型与发展生物滤池的类型与发展生物滤池的类型与发展生物滤池的类型与发展 v生物滤池工艺发展的原因：生物滤池工艺发展的原因：v占地面
37、积大占地面积大v滤料堵塞滤料堵塞v滤池蝇滤池蝇v干臭味干臭味 生生物物滤滤池池普普通通生生物物滤滤池池高高负负荷荷生生物物滤滤池池塔塔式式v生物滤池的工艺类型：生物滤池的工艺类型：生物滤池的动力学特征生物滤池的动力学特征生物滤池的动力学特征生物滤池的动力学特征 v污污水水沿沿滤滤池池高高度度自自上上而而下下滴滴落落，污污水水BODBOD浓浓度度沿沿滤滤池池高高度度自自上上而而下下变变化化，相相当当于于推推流流式式活活性性污污泥工艺。泥工艺。v有机物负荷：上高，下低有机物负荷：上高，下低v生物膜分布：上厚，下薄生物膜分布：上厚，下薄v生物相分布：上低级，下高级生物相分布：上低级，下高级 生物滤池
38、的主要工艺特征生物滤池的主要工艺特征生物滤池的主要工艺特征生物滤池的主要工艺特征 工艺特征工艺特征普通生物滤池普通生物滤池高负荷生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池池体构造池体构造圆形，砖石砌筑圆形，砖石砌筑圆形，砖石砌筑或圆形，砖石砌筑或钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构圆形，矩形，钢圆形，矩形，钢筋混凝土结构筋混凝土结构滤料滤料材料材料砾石，炉渣，焦炭砾石，炉渣，焦炭天然或塑料滤材天然或塑料滤材轻型塑料滤材轻型塑料滤材波纹板波纹板蜂窝管蜂窝管粒径粒径252540mm(40mm(工作层工作层)404070mm(70mm(工作层工作层)7070100mm(100mm(承托层承托层)7070
39、100mm(100mm(承托层承托层)高度高度1.51.52.0 m2.0 m2.0 m2.0 m8 824 m24 m布水方式布水方式固定喷嘴，间歇固定喷嘴，间歇旋转布水器，连续旋转布水器，连续固定或旋转固定或旋转供氧方式供氧方式自然通风自然通风自然通风自然通风自然通风自然通风处理水回流处理水回流不回流不回流回流回流回流回流负荷负荷特征特征低负荷低负荷高负荷高负荷高负荷高负荷容积负荷容积负荷0.150.150.3 kg/m0.3 kg/m3 3.d.d0.50.51.2 kg/m1.2 kg/m3 3.d.d1 12 kg/m2 kg/m3 3.d.d水量负荷水量负荷1 13 m3 m3 3
40、/m/m2 2.d.d101030 m30 m3 3/m/m2 2.d.d8080200 m200 m3 3/m/m2 2.d.d生物接触氧化法的生物接触氧化法的生物接触氧化法的生物接触氧化法的工作原理工作原理工作原理工作原理 v池池内内填填充充生生物物载载体体（填填料料），污污水水淹淹没没填填料料，池池底底通通入入空空气气曝曝气气，充充氧氧、搅搅拌拌、三三相相对对流流接接触触、传传递递，通通过填料表面生物膜的代谢作用，使污水得到净化。过填料表面生物膜的代谢作用，使污水得到净化。v构构造造形形式式与与生生物物滤滤池池相相近近，但但填填料料全全部部淹淹没没在在水水中中，所以又称为所以又称为“淹没
41、式生物滤池淹没式生物滤池”。v运运行行方方式式与与曝曝气气池池相相似似，只只是是在在池池内内人人为为提提供供微微生生物物栖息生长的填料，所以又称为栖息生长的填料，所以又称为“接触曝气法接触曝气法”。v实实质质上上，生生物物接接触触氧氧化化是是一一种种介介于于活活性性污污泥泥法法和和生生物物滤滤池池之之间间的的生生物物处处理理技技术术，兼兼具具两两者者的的特特点点，所所以以也也称为称为“悬浮附着生物接触氧化法悬浮附着生物接触氧化法”。生物接触氧化法的主要特点生物接触氧化法的主要特点生物接触氧化法的主要特点生物接触氧化法的主要特点 v优点：优点：v兼兼具具活活性性污污泥泥法法和和生生物物膜膜法法的
42、的主主要要优优点点，由由于于生生物物载载体体（填填料）的不断革新、变化，使该工艺更具灵活性、多样性。料）的不断革新、变化，使该工艺更具灵活性、多样性。v填填料料表表面面微微生生物物固固定定生生长长，生生物物相相丰丰富富，食食物物链链长长，能能够够生生长氧化能力强的球衣菌属丝状菌而不发生污泥膨胀。长氧化能力强的球衣菌属丝状菌而不发生污泥膨胀。v悬悬浮浮、附附着着微微生生物物共共存存，生生物物浓浓度度高高（10000 10000 mg/Lmg/L），处处理能力大，耐冲击负荷能力强。理能力大，耐冲击负荷能力强。v气气、液液、固固三三相相混混合合接接触触，加加之之填填料料的的分分割割作作用用，水水流流
43、状状态态好，氧利用率高。好，氧利用率高。v不产生滤池蝇和臭气，操作简单，运行管理方便。不产生滤池蝇和臭气，操作简单，运行管理方便。v适用于工业废水处理和污水深度处理。适用于工业废水处理和污水深度处理。生物接触氧化法的主要特点生物接触氧化法的主要特点生物接触氧化法的主要特点生物接触氧化法的主要特点v缺点：缺点：v如果设计运行不当，填料易堵塞；如果设计运行不当，填料易堵塞；v布水、布气不易均匀；布水、布气不易均匀；v由于大量填料的使用，造价较高。由于大量填料的使用，造价较高。v常用填料：常用填料：v刚性固定填料：塑料、玻璃钢，蜂窝管、波纹板，刚性固定填料：塑料、玻璃钢，蜂窝管、波纹板，v软性固定填
44、料：有机合成纤维束软性固定填料：有机合成纤维束v半半软软性性固固定定填填料料：塑塑料料片片、软软纤纤维维结结合合（盾盾形形组组合合填填料料），弹性填料，自旋转填料弹性填料，自旋转填料v轻轻型型移移动动填填料料：塑塑料料，比比重重接接近近水水，空空心心球球，空空心心环环，废废弃饮料瓶弃饮料瓶生物接触氧化池的设计计算生物接触氧化池的设计计算生物接触氧化池的设计计算生物接触氧化池的设计计算 vBODBOD容积负荷（容积负荷（NwNw）：）：1.01.05.0 kgBOD/m5.0 kgBOD/m3 3.d.d 填料有效容积填料有效容积 式中：式中：Q Q 日平均污水量，日平均污水量，m m3 3/d
45、/d S S0 0 原污水原污水BODBOD浓度，浓度，mg/L mg/L v水力停留时间（水力停留时间（HRTHRT）：）：2.02.04.0 h 4.0 h 曝气生物滤池的曝气生物滤池的曝气生物滤池的曝气生物滤池的主要特点和工程应用主要特点和工程应用主要特点和工程应用主要特点和工程应用 v主要特点：主要特点：v气、液、固三相对流接触，氧的转移率高，动力消耗低。气、液、固三相对流接触，氧的转移率高，动力消耗低。v具有截留悬浮物和脱落生物膜的净化功能，无需二沉池。具有截留悬浮物和脱落生物膜的净化功能，无需二沉池。v采采用用3 35 5 mmmm的的颗颗粒粒滤滤料料（石石英英砂砂，陶陶粒粒，活活
46、性性炭炭等等），比比表表面积大，生物浓度高（面积大，生物浓度高（8000800023000 mg/L23000 mg/L），处理效果好。），处理效果好。v无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑，维护管理方便。无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑，维护管理方便。v工程应用：工程应用：v微污染水处理微污染水处理 v污水二级和三级处理污水二级和三级处理 v工业废水处理（造纸，食品，制药）工业废水处理（造纸，食品，制药）污水污水脱氮除磷脱氮除磷处理处理 v污水常规二级生物处理（活性污泥法、生物膜法）污水常规二级生物处理（活性污泥法、生物膜法），还含有相当数量的污染物质，如：，还含有相当数量的污染物质，如：BODBO
47、D、CODCOD、SSSS、氮、磷、重金属等。、氮、磷、重金属等。v会导致水体的富营养化；会导致水体的富营养化；v会导致水质恶化，使其遭到破坏；会导致水质恶化，使其遭到破坏；v不能满足回用要求。不能满足回用要求。v要使污水处理水质满足以上要求，必须进行脱氮要使污水处理水质满足以上要求，必须进行脱氮除磷处理。除磷处理。污水脱氮除磷处理的对象、污水脱氮除磷处理的对象、污水脱氮除磷处理的对象、污水脱氮除磷处理的对象、目标与技术目标与技术目标与技术目标与技术处理目的处理目的处理对象处理对象水质指标水质指标主要处理技术主要处理技术排放水体排放水体再生回用再生回用有机物有机物悬浮状态悬浮状态SS混凝沉淀、
48、过滤混凝沉淀、过滤溶解状态溶解状态BODCODTOC膜生物反应器膜生物反应器活性炭吸附活性炭吸附臭氧氧化臭氧氧化防止富营防止富营养化养化植物性营植物性营养盐类养盐类氮氮TNNH3N生物脱氮生物脱氮磷磷PO4PTP化学除磷化学除磷生物除磷生物除磷再生回用再生回用微量成分微量成分溶解性无机物溶解性无机物无机盐类无机盐类电导率电导率Mg、Ca、Cl离子离子反渗透、电渗析反渗透、电渗析离子交换离子交换微生物微生物细菌、病毒细菌、病毒氧化、消毒氧化、消毒生物脱氮原理生物脱氮原理生物脱氮原理生物脱氮原理v生物脱氮过程：生物脱氮过程：含氮含氮化合物化合物硝化反应过程硝化反应过程氧氧NONO-3 3N N2
49、2硝化细菌硝化细菌碳碳反硝化细菌反硝化细菌反硝化反应过程反硝化反应过程影响硝化反硝化反应过程的主要因素影响硝化反硝化反应过程的主要因素影响硝化反硝化反应过程的主要因素影响硝化反硝化反应过程的主要因素硝化反应硝化反应反硝化反应反硝化反应细菌特征细菌特征硝化菌是化能自养菌，生理硝化菌是化能自养菌，生理活动不需要有机性营养物质活动不需要有机性营养物质反硝化菌是异养兼性厌氧菌，在反硝化菌是异养兼性厌氧菌，在无氧条件下进行生命代谢活动无氧条件下进行生命代谢活动反应机理反应机理从从COCO2 2获取碳源，从无机物的获取碳源，从无机物的氧化中获取能量氧化中获取能量以硝酸氮为电子受体，以有机碳以硝酸氮为电子受
50、体，以有机碳为电子供体，使硝酸盐还原为电子供体，使硝酸盐还原碳源要求碳源要求混合液中有机物含量不应过混合液中有机物含量不应过高，高，BODBOD20mg/L20mg/L混合液中有机物含量不应过低，混合液中有机物含量不应过低，BOD/T-N 3BOD/T-N 35 5，当碳源不足时，当碳源不足时，应考虑外加碳源（甲醇）应考虑外加碳源（甲醇）溶解氧要求溶解氧要求氧是硝化反应的电子受体，氧是硝化反应的电子受体，DO1 mg/LDO1 mg/L反应器内溶解氧较高时，反硝化反应器内溶解氧较高时，反硝化菌将利用氧进行呼吸，阻碍硝酸菌将利用氧进行呼吸，阻碍硝酸氮的还原，氮的还原，DO 0.5mg/LDO 0