水污染課件版 第5章 污水的好氧生物處理-生物膜

活性污泥法運行中常見的問題污泥膨脹污泥上浮污泥的致密與減少1.活性污泥的膨脹及其控制絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌性污泥膨脹?；钚晕勰嘟z狀膨脹:正常活性污泥：菌膠團占優(yōu)勢，輔以少量的絲狀細(xì)菌，大量鐘蟲類的固著型纖毛蟲、旋輪蟲等組成的活性污泥。膨脹污泥：①由絲狀細(xì)菌引起的絲狀膨脹污泥；②由非絲狀細(xì)菌引起的菌膠團膨脹污泥?；钚晕勰嘟z狀膨脹的致因微生物:

由于絲狀細(xì)菌極度生長引起的活性污泥膨脹稱為活性污泥絲狀膨脹。諾卡式菌諾卡式菌屬絲狀亮發(fā)菌屬發(fā)硫細(xì)菌大量絲狀細(xì)菌絲狀細(xì)菌放大絲狀細(xì)菌膨脹活性污泥絲狀膨脹的機理可用表面積與容積比假說解釋：在單位體積中，呈絲狀擴展生長的絲狀細(xì)菌的表面積與容積之比較絮凝性菌膠團細(xì)菌的大，對有限制性的營養(yǎng)和環(huán)境條件的爭奪占優(yōu)勢，絮凝性菌膠團細(xì)菌處于劣勢，絲狀細(xì)菌就能大量生長繁殖成優(yōu)勢菌，從而引起活性污泥絲狀膨脹?；钚晕勰嘟z狀膨脹的原因廢水水質(zhì)水溫溶解氧pH負(fù)荷率反應(yīng)器的混合液流態(tài)活性污泥非絲狀膨脹的原因活性污泥膨脹的克服方法（設(shè)計）1、不設(shè)初沉池2、滴濾池-曝氣池串聯(lián)的處理廠3、氣浮池取代二沉池4、在曝氣的前部設(shè)置缺氧區(qū)進行反硝化或設(shè)置厭氧區(qū)進行生物脫磷活性污泥膨脹的控制（運行）1、投加某種物質(zhì)來增加污泥的比重或殺死過量的絲狀菌2、改變進水方式和流態(tài)3、控制曝氣池的DO4、調(diào)整pH5、調(diào)整廢水的營養(yǎng)配比2、污泥上浮污泥脫氮上浮

污泥腐化上浮克服方法：增加由二沉池排出的回流污泥排出流量，以減少二沉池中污泥停留時間；減少曝氣池混合液流入出問題的二沉池；可能時增加刮泥機構(gòu)的速度；縮短SRT，使活性污泥脫離硝化作用；水污染控制原理謝嘉成都科技出版社水污染控制工程張希衡冶金工業(yè)出版社廢水工程梅特卡夫和埃迪公司化工出版社廢水處理新技術(shù)錢易環(huán)境科學(xué)出版社微生物與水處理工程李軍化工出版社參考資料思考題1、從工藝流程、工藝參數(shù)、平面布置等角度簡單描述一個你所了解的城市污水處理廠（可以是你所在城市的污水廠，也可以是你曾參觀過的污水廠）。2、在好氧條件下，廢水中有機物的去除主要是由哪幾個生物過程完成的？請分別給出其反應(yīng)方程式。3、試簡述影響廢水好氧生物處理的主要因素。4、普通活性污泥法、吸附再生法和完全混合法各有什么特點？在一般情況下，對于有機廢水BOD5的去除率如何？根據(jù)活性污泥增長曲線來看，這幾種運行方式的基本區(qū)別在什么地方？各自的優(yōu)缺點是什么？5、試指出污泥沉降比SV、污泥濃度MLSS和污泥指數(shù)SVI的定義，以及其在水處理工程中的實際意義以及一般的正常數(shù)值范圍。6、吸附再生法中的吸附池與A-B法中的A段都是利用微生物的吸附功能，試分析比較其異同之處。7、簡述如何提高生物法污水處理系統(tǒng)中沉淀池的沉淀效果？第五章污水的好氧生物處理

－生物膜法內(nèi)容5.1基本原理5.2生物濾池5.3生物轉(zhuǎn)盤法5.4生物接觸氧化法5.5生物膜法的進展

生物膜法又稱生物過濾法生物膜法——依靠固著在固體介質(zhì)表面的微生物來凈化有機物活性污泥法——依靠曝氣池中懸浮流動著的活性污泥來凈化有機物生物膜法的構(gòu)筑物有：普通濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池，以及生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化法（即浸沒式濾池法）等。

生物膜法分為以下三類：1）潤壁型生物膜法廢水和空氣沿固定的或轉(zhuǎn)動的接觸介質(zhì)表面的生物膜流過；2）浸沒型生物膜法接觸濾料固定在曝氣池內(nèi)，完全浸沒在水中，采用鼓風(fēng)曝氣；3）流動床型生物膜法使附著有生物膜的活性炭、砂等小粒徑接觸介質(zhì)懸浮流動于曝氣池中。5.1基本原理（一）生物膜的形成及結(jié)構(gòu)一、生物膜的結(jié)構(gòu)及凈化機理附著在惰性載體表面生長，以微生物為主，包含微生物及其產(chǎn)生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的無機及有機物等組成，并具有較強的吸附和生物降解性能的結(jié)構(gòu)。軟性填料生物填料上的生物膜生物膜的形成生物膜脫落原因1.細(xì)菌與真菌（二）生物膜的組成2.原生動物與后生動物3.濾池蠅4.藻類生物膜中的微生物群落及其功能微生物群落生物膜生物生物膜面生物濾池掃除生物微生物菌膠團為主，輔以浮游球衣菌、藻類等固著型纖毛蟲、游泳型纖毛蟲輪蟲、線蟲、寡毛類作用凈化、穩(wěn)定污廢水水質(zhì)促進濾池凈化速度，提高濾池整體的處理效率去除濾池內(nèi)的污泥，防止污泥積聚和堵塞生物膜的分層分布結(jié)構(gòu)生物濾池分上、中、下層。上層全是細(xì)菌，有少數(shù)鞭毛蟲中層微生物種類比上層稍多，有菌膠團、浮游球衣菌、鞭毛蟲、變形蟲、豆形蟲、腎形蟲等；下層微生物種類較多，有菌膠團、浮游球衣菌外，有以鐘蟲為主的固著型纖毛蟲和少數(shù)游泳型纖毛蟲及輪蟲。生物膜的凈化作用機理（三）生物膜凈化廢水的作用機理二、影響生物膜法污水處理效果的主要因素1、進水底物的組分和濃度2、營養(yǎng)物質(zhì)3、有機負(fù)荷及水力負(fù)荷4、溶解氧5、生物膜量6、pH值7、溫度8、有毒物質(zhì)負(fù)荷水力負(fù)荷和BOD負(fù)荷水力負(fù)荷——單位面積的濾池或單位體積的濾料每天處理的廢水量。前者稱為水力表面負(fù)荷，m3(廢水)/m2(濾池)·d

；后者稱為水力體積負(fù)荷，m3(廢水)/m3(濾料)·d

。水力表面負(fù)荷又稱為平均濾率，m/d。BOD負(fù)荷——單位時間供給單位體積濾料的BOD量，單位kg(BOD5)/m3(濾料)·d

三、生物膜法污水處理特征微生物方面的特征1、微生物種類豐富，生物的食物鏈長；2、存活世代時間較長的微生物有利于不同功能的優(yōu)勢菌群分段運行。處理工藝方面的特征1、對水質(zhì)、水量的變動有較強的適應(yīng)性；2、適合低濃度廢水的處理；3、剩余污泥量少；4、運行管理方便。生物膜法優(yōu)點：固著于固體表面上的微生物對廢水水質(zhì)、水量的變化有較強的適應(yīng)性；和活性污泥法相比，管理較方便；由于微生物固著于固體表面，即使增殖速度較慢的微生物也能生息，從而構(gòu)成了穩(wěn)定的生態(tài)系。生物膜法缺點：

固著于固體表面上的微生物量較難控制，因而在運轉(zhuǎn)操作上伸縮性差；

由于濾料表面積小，BOD容積負(fù)荷有限，因而空間效果差；

采用自然通風(fēng)供氧，在生物膜內(nèi)往往形成厭氧層，從而縮小了具有凈化功能的有效容積。四、生物膜法反應(yīng)動力學(xué)1、微生物向載體表面的運送主動運送被動運送2、可逆附著過程3、不可逆附著過程4、附著微生物的生長微生物在載體上附著的一般過程微生物向載體表面的運送附著過程附著微生物的生長四、生物膜法反應(yīng)動力學(xué)1、生物膜比增長速率μ2、底物比去除速率qobs（13-6）3、表觀生物膜產(chǎn)率系數(shù)Yobs（13-7）（13-10）4、生物膜密度ρ生物膜反應(yīng)動力學(xué)的幾個重要參數(shù)5.2生物濾池一、概述二、生物濾池的構(gòu)造濾料（掛膜介質(zhì)）2）常見濾料3）濾料的重要參數(shù)粒徑；比表面積；孔隙率基本要求：1）單位體積濾料的表面積要大；2）孔隙率要高；3）材質(zhì)輕而強度高；4）物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對微生物的增殖無危害作用；5）價廉，取材方便。1、濾床及池體1）濾料特性池壁圍擋濾料、保護布水池壁應(yīng)高出濾料層表面0.5~0.9米，以防風(fēng)力干擾，保證布水均勻2、布水設(shè)備布水設(shè)備有固定式和可動式（圖）兩種。固定式布水裝置旋轉(zhuǎn)布水器的組成及重要參數(shù)：布水橫管距濾料表面的高度0.15～0.25m，噴水旋轉(zhuǎn)所需的水頭2.5～10kPa。旋轉(zhuǎn)布水器的特點布水設(shè)備作用：在規(guī)定的表面負(fù)荷下，將廢水均勻分配到整個濾床表面。旋轉(zhuǎn)式布水器旋轉(zhuǎn)布水器3、排水系統(tǒng)圖排水系統(tǒng)的作用：收集濾床流出的污水與脫落的生物膜；保證通風(fēng)；支撐濾料

組成：重要提示：排水渠穿過池壁的地方，應(yīng)設(shè)排水和通風(fēng)孔洞，通風(fēng)面積應(yīng)不小于過水?dāng)嗝?。排水口可設(shè)于池壁的一側(cè)或數(shù)側(cè)，但通風(fēng)口必須均勻分布于池壁的兩對邊或四周。排水系統(tǒng)組成：池子底面及開設(shè)于其上的溝渠。重要參數(shù)：池子底面坡度(0.01～0.03)；排水溝坡度0.005～0.02。排水總渠坡度0.003～0.005。池底包括支承滲水結(jié)構(gòu)、底部空間、排水系統(tǒng)、排水口和通風(fēng)口

三、生物濾池法的工藝流程1、生物濾池的類型生物濾池分為普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池和超負(fù)荷生物濾池（塔式生物濾池）2、組成系統(tǒng)初沉池、生物濾池、二次沉淀池組合而成，其組合型式有單級運行系統(tǒng)、多級運行系統(tǒng)和交替運行系統(tǒng)。生物濾池單級運行圖生物濾池多級運行圖生物濾池多級運行圖（二級回流系統(tǒng)）二級交替運行圖思考題：如何選擇濾池類型和運行系統(tǒng)？工藝選擇：流程選擇：3、生物濾池的影響因素1）濾池高度2）負(fù)荷3)回流4)供氧2）負(fù)荷增大水力沖刷的主要途徑是加大表面負(fù)荷，其辦法有：一是增加濾料層高度，二是將處理后的廢水回流到生物濾池的進水中去。b.BOD負(fù)荷高的濾池，要求通風(fēng)條件好，在采用自然通風(fēng)的條件下，就要求濾料的孔隙率大和阻力小。c.BOD負(fù)荷低的生物濾池的氧化分解程度就高，污泥量少而穩(wěn)定，出水中有較高的溶解氧，有硝酸鹽，BOD5濃度可低于20mg/L；高負(fù)荷生物濾池的氧化分解程度低，污泥量多而不穩(wěn)定，出水中溶解氧低，沒有或很少有硝酸鹽，BOD5濃度高于30mg／L，塔式生物濾池的情況可能更差些。3)回流有利影響：a增大水力負(fù)荷、促進生物膜的脫落、防止堵塞；b

改善廢水的進水狀況降低和降低毒物濃度；c可向生物濾池連續(xù)接種，促進生物膜的生長；d提高進水的溶解氧；e防止濾池滋生蚊蠅和減少惡臭。不利影響：縮短廢水在濾池中的停留時間；降低生物膜吸附有機物的速度；回流水中難降解的物質(zhì)會產(chǎn)生積累，冬天濾池中水溫降低等。高負(fù)荷生物濾池的回流比生物濾池重要參數(shù)比較四、工藝設(shè)計生物濾池的設(shè)計包括：濾池類型和流程選擇;濾池幾何尺寸和個數(shù)的確定；布水設(shè)備計算；二沉池形式及工藝尺寸確定。以下情況考慮用二沉池出水回流：1、入流有機物濃度較高，可能引起供氧不足時；2、水量很小，無法維持最小經(jīng)驗值以下的水力負(fù)荷時；3、廢水中某種污染物在高濃度時可能抑制微生物生長時。負(fù)荷率法生物濾池計算1、濾床體積含有對微生物有毒的物質(zhì)時，必須用毒物負(fù)荷核算濾料體積，最后的濾料體積采用兩種方法中較大的一值。V--濾料體積，m3；S0

--廢水的BOD5濃度，mg／L；Q

—污水的日平均流量，m3/d；若有回流Q(1＋R)N--生物濾池負(fù)荷，kgBOD5／m3(濾料)·d；設(shè)計重要提示2、濾床高度及面積確定一般采用經(jīng)驗或試驗確定。低負(fù)荷生物濾池2m，兩級回流生物濾池1.0-1.8m，塔式生物濾池8m以上。當(dāng)總面積不大時可以采用1個或2個濾池濾床面積確定：V=HA水力負(fù)荷校核：QF

′

＝Q/A3、布水器設(shè)計設(shè)計計算內(nèi)容包括：確定工作水頭、橫管管徑、噴水孔的大小和個數(shù)及開孔位置。1）工作水頭h=h1+h2-h3h1--廢水由橫管始端到最外一個噴水小孔間的沿程水頭損失，m；h2---廢水通過布水小孔的局部水頭損失，m；h3--布水橫管中的流速恢復(fù)水頭，m，亦即廢水通過橫管時，由于沿程出流，流速愈來愈小，由此而造成的壓力恢復(fù)值。2）孔口數(shù)及開孔位置開孔數(shù)m:（13-22）孔口位置ri：（13-23）布水器轉(zhuǎn)數(shù)：（13-24）Q`－每根布水橫管上的污水流量D2－回轉(zhuǎn)布水器直徑，mm2、生物膜的指標(biāo)性生物1)高負(fù)荷生物膜生物膜呈黑色到灰色，溶解氧多在1mg/L以下。2)負(fù)荷適當(dāng)生物膜線蟲和寡毛蟲類較多，也出現(xiàn)絲狀菌和真菌類，灰褐色。3)低負(fù)荷生物膜生物膜為褐色4)更新快的生物膜：生物大量生長5)后生動物異常增長的生物膜：