水污染控制工程課件第十三章(三)

1、 一、一、 概述概述 19世紀(jì)末即有生物接觸氧化法處理污水的試驗(yàn)研究；世紀(jì)末即有生物接觸氧化法處理污水的試驗(yàn)研究； 1912年，德國人年，德國人Closs獲得專利；獲得專利； 之后，歐、美、日本、前蘇聯(lián)地區(qū)有廣泛應(yīng)用。之后，歐、美、日本、前蘇聯(lián)地區(qū)有廣泛應(yīng)用。 我國我國1975年開始試驗(yàn)，年開始試驗(yàn)，1977年開始工程實(shí)踐。年開始工程實(shí)踐。 生物接觸氧化法又稱浸沒式曝氣生物濾池，從生物濾池基礎(chǔ)生物接觸氧化法又稱浸沒式曝氣生物濾池，從生物濾池基礎(chǔ) 上發(fā)展起來。上發(fā)展起來。 目前，生物接觸氧化法在有機(jī)工業(yè)廢水、小型生活污水處目前，生物接觸氧化法在有機(jī)工業(yè)廢水、小型生活污水處 理中，成為主流工藝之一

2、。理中，成為主流工藝之一。 生物接觸氧化法的特點(diǎn)生物接觸氧化法的特點(diǎn) 生物接觸氧化法是活性污泥法和生物濾池的結(jié)合技術(shù)，兼有生物接觸氧化法是活性污泥法和生物濾池的結(jié)合技術(shù)，兼有 二者的特點(diǎn)，其主要優(yōu)點(diǎn)：二者的特點(diǎn)，其主要優(yōu)點(diǎn)： 1.1.填料比表面積大，充氧條件好，生物接觸氧化池內(nèi)生物固體填料比表面積大，充氧條件好，生物接觸氧化池內(nèi)生物固體 量大，有較高的容積負(fù)荷；量大，有較高的容積負(fù)荷； 2.2.無污泥回流，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹，運(yùn)行管理簡便；無污泥回流，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹，運(yùn)行管理簡便； 3.3.具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力；具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力； 4.4.池內(nèi)有機(jī)物容積負(fù)荷較高時(shí)，其污泥負(fù)荷池內(nèi)有

3、機(jī)物容積負(fù)荷較高時(shí)，其污泥負(fù)荷F/MF/M仍保持較低水仍保持較低水 平，污泥產(chǎn)率低，剩余污泥量少。平，污泥產(chǎn)率低，剩余污泥量少。 二、二、 生物接觸氧化池的構(gòu)造生物接觸氧化池的構(gòu)造 進(jìn)水采用穿進(jìn)水采用穿 孔管；設(shè)于孔管；設(shè)于 填料床上部填料床上部 或下部；或下部； 出水采用堰出水采用堰 式出水或穿式出水或穿 孔管出水。孔管出水。 呈圓形、矩形呈圓形、矩形 或方形；總高或方形；總高 4.55m其中其中 填料床高填料床高 3.03.5m 底部布?xì)鈱痈叩撞坎細(xì)鈱痈?0.60.7m 頂部穩(wěn)定水層頂部穩(wěn)定水層 高高0.50.6m。 填料要求：填料要求： 比表面積大比表面積大 空隙率高空隙率高 水力阻力小

4、水力阻力小 強(qiáng)度大強(qiáng)度大 化學(xué)和生物化學(xué)和生物 穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好 能經(jīng)久耐用能經(jīng)久耐用 接觸氧化池的主要部分接觸氧化池的主要部分 池體池體 填料床填料床進(jìn)出水裝置進(jìn)出水裝置 多采用穿孔布多采用穿孔布 氣管；氣管； 設(shè)在填料床下設(shè)在填料床下 部或一側(cè)；部或一側(cè)； 用鼓風(fēng)機(jī)或射用鼓風(fēng)機(jī)或射 流器供氣；流器供氣； 也有采用表面也有采用表面 曝氣機(jī)供氣；曝氣機(jī)供氣； 留一定裕量以留一定裕量以 備加大氣量備加大氣量 布?xì)庋b置布?xì)庋b置 接觸氧化池外觀圖接觸氧化池外觀圖 接觸氧化池反應(yīng)區(qū)的構(gòu)造接觸氧化池反應(yīng)區(qū)的構(gòu)造 生生 物物 接接 觸觸 氧氧 化化 法法 纖纖 維維 填填 料料 新型的纖維網(wǎng)狀填料新型的纖

5、維網(wǎng)狀填料 新型的纖維網(wǎng)狀填料新型的纖維網(wǎng)狀填料 軟性纖維填料的結(jié)構(gòu)軟性纖維填料的結(jié)構(gòu) . .栓接繩栓接繩 . .纖維束纖維束 . .中心繩中心繩 生物填料框架生物填料框架 框框 架架 與與 生生 物物 填填 料料 新新 型型 的的 三三 維維 立立 體體 網(wǎng)網(wǎng) 狀狀 填填 料料 聚乙烯生物填料聚乙烯生物填料 生物接觸氧化池的布水布?xì)庑问缴锝佑|氧化池的布水布?xì)庑问?底部進(jìn)水、進(jìn)氣式底部進(jìn)水、進(jìn)氣式 底部進(jìn)水，中心曝氣式底部進(jìn)水，中心曝氣式 側(cè)部進(jìn)氣側(cè)部進(jìn)氣、上部進(jìn)水式上部進(jìn)水式底部進(jìn)水、表曝充氧式底部進(jìn)水、表曝充氧式 反應(yīng)區(qū)曝氣系統(tǒng)的布置反應(yīng)區(qū)曝氣系統(tǒng)的布置 牛腿與槽鋼的布置牛腿與槽鋼的布置

6、 剛玉微孔剛玉微孔 曝氣盤曝氣盤 三、三、 生物接觸氧化法的工藝流程生物接觸氧化法的工藝流程 單級生物接觸氧化法單級生物接觸氧化法 原水原水 接觸氧化池接觸氧化池 二沉池二沉池 污泥污泥 處理水處理水 初沉池初沉池 填料填料 二級生物接觸氧化法二級生物接觸氧化法 原水原水 一級一級 接觸氧化池接觸氧化池二沉池二沉池 污泥污泥 處理水處理水 初沉池初沉池 填料填料 二級二級 接觸氧化池接觸氧化池 填料填料 中間沉淀池中間沉淀池 一級接觸氧化池內(nèi)：一級接觸氧化池內(nèi)： 微生物處于對數(shù)增殖期和微生物處于對數(shù)增殖期和 減速增殖期的前段，生物減速增殖期的前段，生物 膜增長快，膜增長快，BODBOD負(fù)荷高，

7、負(fù)荷高， 有機(jī)物降解速率快有機(jī)物降解速率快 二級接觸氧化池內(nèi)：二級接觸氧化池內(nèi)： 微生物處于減速增殖期的微生物處于減速增殖期的 后段或內(nèi)源呼吸期，生物后段或內(nèi)源呼吸期，生物 膜增長緩慢，膜增長緩慢，BODBOD負(fù)荷低，負(fù)荷低， 處理水水質(zhì)逐步提高處理水水質(zhì)逐步提高 四、四、 生物接觸氧化法的設(shè)計(jì)計(jì)算生物接觸氧化法的設(shè)計(jì)計(jì)算 0 3 () m /d kgBODmd e V V Q SS V L Q L 3 5 設(shè)計(jì)污水處理量， 填料容積負(fù)荷，/填料 1. 1. 池的有效容積（即填料體積）池的有效容積（即填料體積）V V 填料容積負(fù)荷的經(jīng)驗(yàn)值：填料容積負(fù)荷的經(jīng)驗(yàn)值： 單純?nèi)コ袡C(jī)物時(shí)，取單純?nèi)コ?/p>

8、機(jī)物時(shí)，取2.05.0 kgBOD5/m3d; 去除有機(jī)物去除有機(jī)物+脫氮時(shí)，取脫氮時(shí)，取0.22.0 kgBOD5/m3d 。 0 1 0 2 1 3.0m m V A h A N A h A 填料高度，一般用 單座池子面積， 2. 2. 池的總面積池的總面積A A和池?cái)?shù)和池?cái)?shù)N N 生物接觸氧化法的氧化池一般不少于生物接觸氧化法的氧化池一般不少于2個(gè)，并聯(lián)運(yùn)行，每個(gè)，并聯(lián)運(yùn)行，每 組由二級或二級以上的氧化池組成。組由二級或二級以上的氧化池組成。 V t Q 4. 4. 有效停留時(shí)間有效停留時(shí)間 t t 0 33 0 mm /m DD Q D 3 處理1污水所需空氣量，取15 20 5. 5

9、. 供氣量供氣量 D D 和空氣管道系統(tǒng)計(jì)算和空氣管道系統(tǒng)計(jì)算 0123 1 2 3 0.5 0.6m 0.4 0.5m 0.5m hhhhh h h h 超高， 填料層以上水深， 填料層至池底的高度，一般采用 3. 3. 池深池深 h h 一、一、 曝氣生物濾池曝氣生物濾池 曝氣生物濾池（曝氣生物濾池（biological aerated filter，BAF），始于上），始于上 世紀(jì)世紀(jì)70年代末的歐洲。年代末的歐洲。 BAF最初用于污水二級處理后的深度處理，由于處理性能良最初用于污水二級處理后的深度處理，由于處理性能良 好，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。好，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 20世紀(jì)世紀(jì)90年代，

10、年代，BAF在歐美快速發(fā)展，處理規(guī)模不斷擴(kuò)大，在歐美快速發(fā)展，處理規(guī)模不斷擴(kuò)大， 形成成熟的技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品。形成成熟的技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品。 我國目前我國目前BAF主要用于城市污水處理，工業(yè)廢水處理和污水主要用于城市污水處理，工業(yè)廢水處理和污水 回用的深度處理?；赜玫纳疃忍幚?。 （一）（一） 概述概述 曝氣生物濾池的特點(diǎn)：曝氣生物濾池的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1. 投資費(fèi)用低：投資費(fèi)用低：BAF不需二沉池，水力負(fù)荷、容積負(fù)荷高，不需二沉池，水力負(fù)荷、容積負(fù)荷高， 停留時(shí)間短，布置緊湊，節(jié)約占地和建設(shè)費(fèi)用；停留時(shí)間短，布置緊湊，節(jié)約占地和建設(shè)費(fèi)用； 2. 工藝效果好：生物量大，抗沖擊負(fù)荷，耐低溫，無污泥

11、膨工藝效果好：生物量大，抗沖擊負(fù)荷，耐低溫，無污泥膨 脹，出水水質(zhì)好；脹，出水水質(zhì)好； 3. 易掛膜，啟動(dòng)快；易掛膜，啟動(dòng)快； 4. BAF中氧傳輸效率高，曝氣量小，供氧的動(dòng)力消耗低，自中氧傳輸效率高，曝氣量小，供氧的動(dòng)力消耗低，自 動(dòng)化程度高，運(yùn)行管理方便。動(dòng)化程度高，運(yùn)行管理方便。 曝氣生物濾池的特點(diǎn)：曝氣生物濾池的特點(diǎn)： 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1. 1. 要求進(jìn)水要求進(jìn)水SSSS濃度盡量低，以防濾料堵塞，所以對進(jìn)水要濃度盡量低，以防濾料堵塞，所以對進(jìn)水要 有預(yù)處理工藝；有預(yù)處理工藝； 2. 2. 曝氣生物濾池內(nèi)水力損失較大，對進(jìn)水的提升水頭要求曝氣生物濾池內(nèi)水力損失較大，對進(jìn)水的提升水頭要求 較

12、高；較高； 3. 3. 曝氣生物濾池有反沖洗工序，操作煩瑣，易引起濾料流曝氣生物濾池有反沖洗工序，操作煩瑣，易引起濾料流 失。失。 4. 4. 剩余污泥量大于活性污泥法，且污泥穩(wěn)定性差，易腐爛。剩余污泥量大于活性污泥法，且污泥穩(wěn)定性差，易腐爛。 （二）（二） 曝氣生物濾池的構(gòu)造及工作原理曝氣生物濾池的構(gòu)造及工作原理 布水系統(tǒng)布水系統(tǒng) 布?xì)庀到y(tǒng)布?xì)庀到y(tǒng) 反沖洗系統(tǒng)反沖洗系統(tǒng) （氣水聯(lián)合）（氣水聯(lián)合） 濾層濾層 曝氣生物濾池中的濾料既是生物膜的載體，又有截留懸浮曝氣生物濾池中的濾料既是生物膜的載體，又有截留懸浮 物的作用，對處理功效有直接影響；此外，濾料費(fèi)用占曝氣生物的作用，對處理功效有直接影響；

13、此外，濾料費(fèi)用占曝氣生 物濾池處理系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用的很大比例。物濾池處理系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用的很大比例。 對濾料的要求：對濾料的要求： 1. 質(zhì)輕，堆積容積小，機(jī)械強(qiáng)度高；質(zhì)輕，堆積容積小，機(jī)械強(qiáng)度高； 2. 比表面積大，孔隙率高，不與污水中污染物發(fā)生反應(yīng)；比表面積大，孔隙率高，不與污水中污染物發(fā)生反應(yīng)； 3. 不含威脅人體健康的有害物質(zhì)，化學(xué)穩(wěn)定性好；不含威脅人體健康的有害物質(zhì)，化學(xué)穩(wěn)定性好； 4. 水頭損失小，形狀系數(shù)好，吸附能力強(qiáng)。水頭損失小，形狀系數(shù)好，吸附能力強(qiáng)。 常用濾料特性見教材常用濾料特性見教材P236的表的表13-7. （三）（三） 曝氣生物濾池的工藝曝氣生物濾池的工藝 預(yù)處理設(shè)施（格柵

14、、沉砂、初沉）預(yù)處理設(shè)施（格柵、沉砂、初沉） 曝氣生物濾池曝氣生物濾池 反沖洗系統(tǒng)反沖洗系統(tǒng) 無二沉池！無二沉池！ 反沖洗水進(jìn)入初反沖洗水進(jìn)入初 沉池泥水分離沉池泥水分離 進(jìn)水懸浮物濃度進(jìn)水懸浮物濃度 60 mg/L; 根據(jù)處理處理程度不同，分為碳氧化、硝化、反硝化。根據(jù)處理處理程度不同，分為碳氧化、硝化、反硝化。 按進(jìn)水流向：按進(jìn)水流向： 下向流式（池頂進(jìn)水，水流與空氣逆流）下向流式（池頂進(jìn)水，水流與空氣逆流） 上向流式（池底進(jìn)水，水流與空氣并流）上向流式（池底進(jìn)水，水流與空氣并流） BIOSTYRBIOSTYR（有脫氮功能）（有脫氮功能） 上部：上部： 曝氣生化反應(yīng)區(qū)曝氣生化反應(yīng)區(qū)(好氧好

15、氧). 下部：下部： 非曝氣的過渡區(qū)非曝氣的過渡區(qū)(缺氧缺氧). 曝氣管曝氣管 進(jìn)水管進(jìn)水管 處理水處理水 回流回流 （四）（四） 曝氣生物濾池的主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)曝氣生物濾池的主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù) 負(fù)荷類別負(fù)荷類別碳氧化碳氧化硝化硝化反硝化反硝化 水力負(fù)荷水力負(fù)荷,m3/m2h210210- 最大容積負(fù)荷最大容積負(fù)荷 kgX/m3d 36 36 1.5 (10) 2.0 (20) 2 (10) 5 (20) 注意：碳氧化、硝化和反硝化時(shí)，注意：碳氧化、硝化和反硝化時(shí)，X分別代表分別代表BOD5、NH3-N、 NO3-N。 二、二、 生物流化床生物流化床 以砂、活性炭、焦炭等以砂、活性炭、焦炭等 比

16、重略大于比重略大于1.0的顆粒的顆粒 為載體充填于生物反應(yīng)為載體充填于生物反應(yīng) 器內(nèi)，因載體表面附著器內(nèi)，因載體表面附著 生物膜而使其質(zhì)變輕，生物膜而使其質(zhì)變輕， 當(dāng)污水以一定流速從下當(dāng)污水以一定流速從下 向上流動(dòng)時(shí)，載體處于向上流動(dòng)時(shí)，載體處于 流化狀態(tài)，這種生物處流化狀態(tài)，這種生物處 理技術(shù)即生物流化床。理技術(shù)即生物流化床。 美國美國Ecolotrol公司公司 19731975年研制成功年研制成功 HyFlo生物流化床生物流化床 固液兩相固液兩相 床層的三種狀態(tài)床層的三種狀態(tài) 液體流速增大，液體流速增大，P上升至穩(wěn)定狀態(tài)，上升至穩(wěn)定狀態(tài)， 顆粒被液體托起呈懸浮態(tài)顆粒被液體托起呈懸浮態(tài) （二

17、）（二） 生物流化床的類型生物流化床的類型 三相生物流化床三相生物流化床 ( (以氣流為動(dòng)力以氣流為動(dòng)力) ) 兩相生物流化床兩相生物流化床 ( (以液流為動(dòng)力以液流為動(dòng)力) ) 根據(jù)生物流化床的供氧、脫膜和床體結(jié)構(gòu)的根據(jù)生物流化床的供氧、脫膜和床體結(jié)構(gòu)的 不同，好氧生物流化床主要有兩種類型：不同，好氧生物流化床主要有兩種類型： 1.1.兩相生物流化床兩相生物流化床 兩相生物流化床以液流（污水）為動(dòng)力使載體流化；兩相生物流化床以液流（污水）為動(dòng)力使載體流化； 在流化床體外設(shè)置充氧與脫膜裝置。在流化床體外設(shè)置充氧與脫膜裝置。 脫膜：兩相生物流化床內(nèi)僅僅依靠載體顆粒間的相互摩擦碰撞脫膜：兩相生物流

18、化床內(nèi)僅僅依靠載體顆粒間的相互摩擦碰撞 還不足以保證生物膜的更新，需設(shè)有專門的脫膜裝置；還不足以保證生物膜的更新，需設(shè)有專門的脫膜裝置； 主要有葉輪攪拌器、振動(dòng)篩和刷形脫膜機(jī)等。主要有葉輪攪拌器、振動(dòng)篩和刷形脫膜機(jī)等。 2.2.三相生物流化床三相生物流化床 三相生物流化床以氣體為動(dòng)力使載體流化，在反應(yīng)器內(nèi)有作三相生物流化床以氣體為動(dòng)力使載體流化，在反應(yīng)器內(nèi)有作 為污水的液相、作為生物膜載體的固相、作為空氣或純氧的氣相為污水的液相、作為生物膜載體的固相、作為空氣或純氧的氣相 三相互相接觸。三相互相接觸。 與兩相流化床相比，三相流化床不另設(shè)充氧設(shè)備和脫膜設(shè)備，與兩相流化床相比，三相流化床不另設(shè)充氧設(shè)備和脫膜設(shè)備， 載體表面的生物膜依靠氣體的攪動(dòng)作用，使顆粒之間激烈摩擦而載體表面的生物膜依靠氣體的