生物膜法原理与应用
影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拔风和风速。
自然拔风的推动力是池内温度与气温之差以及滤池的高度。
温度差越大,通风条件越好; 当水温较低,滤池内的温度低于水温时(夏季),池 内气流向下流动; 当水温较高,池内温度高于气温时(冬季),气流向 上流动; 若池内外无温度差,则停止通风; 正常运行的生物滤池,自然通风可以提供生物降解所 需的氧量,自然通风不能满足时,应考虑强制通风。
生物膜法的 主要设施
生物滤池
生物滤池法的流程
建设中的生物滤池
典型的生物滤池的构造
滤床
布水设备
排水系统
滤床
滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所,理想的滤料应具 备下述特性:
(1)能为微生物附着提供大量的面积;
(2)使污水以液膜状态流过生物膜; (3)有足够的空隙率,保证通风(即保证氧的供给)和使脱落的生物膜 能随水流出滤池;
影响生物滤池性能的主要因素——滤池高度
滤床的上层和下层相比,
滤床上层,污水中
生物膜量、微生物种类和去
有机物浓度较高,微
除有机物的速率均不相同。
生物繁殖速率高,种
滤
属较低级,以细菌为
主,生物膜量较多,有
机物去除速率较高。
滤床中的这一递变现象,
类似污染河流在自净过程中
床
的生物递变。
随着滤床深度增 加,微生物从低级趋 向高级,种类逐渐 增多,生物膜量从多 到少。
交替式二级生物滤池法的流程
运行时,滤池是串联工作的,污水经初步沉淀后进入一级生物 滤池,出水经相应的中间沉淀池去除残膜后用泵送入二级生物滤 池,二级生物滤池的出水经过沉淀后排出污水厂。
工作一段时间后,一级生物滤池因表面生物膜累积,即将出现 堵塞,改作二级生物滤池,而原来的二级生物滤池则改作一级生物 滤池。
占地面积,基建费用和运行费用的比较,常起关键 作用。
流程的选择
确定流程时要解决的问题
是否设初次沉淀池
采用几级滤池
是否采用回流,回流 方式和回流比的确定
当废水含悬浮 物较多,采用拳 状滤料时,须有初 次沉淀池,以避免 生物滤池阻塞。 处理城市污水时, 一般都设置初次 沉淀池。
下述三种情况应考虑用二次沉淀 池出水回流:
回转式布水器的中央是一根 空心的立柱,底端与设在池 底下面的进水管衔接。其所 需水头在0.6~1.5m左右。
固定式喷嘴 布水系统
固定式布水系统是由虹吸装 置、馈水池、布水管道和喷嘴 组成。这类布水系统需要较大 的水头,约在2m左右。
脉冲式生物滤池配水系统
排水系统
收集滤床流出的污水与生物膜 作
由于微生物的不断繁殖,生物膜不断加厚,超过一定厚度后,吸附有机物 在传递到生物膜内层的微生物以前,已被代谢掉。此时,内层微生物因得不 到充分的营养而进入内源代谢,失去其黏附在滤料上的性质,脱落下来随水 流出滤池,滤料表面再重新长出新的生物膜。
生物膜的组成
细菌(好氧、 真 藻类 原生 后生 一些肉眼可见的蠕
塑料滤料每立方米质量仅为100kg左右,孔隙率高达 93%~95%,滤床高度不但可以提高,而且可以采用 双层或多层构造。
国外一般采用双层滤床,高7m左右;国内常采用多层 的“塔式”结构,高度在10m以上。
布水设备
设置目的
为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面上 生物滤池的布水设备分为两类
移动式(常用回 转式)布水器
保证通风 用
支撑滤料
池底排水系统的组成
排水假底 池底
集水沟
排水假底是用特制砌块或栅板铺成,滤料堆 在假底上面。假底空隙率不小于滤池面积5%~ 8%,高于池底0.4~0.6m。
池底除支撑滤料外,还要排泄滤床上的来水, 池底中心轴线上设有集水沟,两侧底面向集水沟 倾斜,池底和集水沟的坡度约1%~2%。
85~95 75~90 65~85
影响处理效果的因素很多,除负荷率之外,主要的还有污水的 浓度、水质、温度、滤料特性和滤床的高度。对于回流滤池,则 还有回流比。 没有经验可以援用的工业废水,应经过试验,确定其设计的负 荷率。试验性生物滤池的滤料和滤床高度应与设计相一致。
滤池个数和滤床尺寸的确定
(2)滤床高度的确定
有机有负机荷负率荷:率以:B以OBDO5为D5准为,准k,g(kgB(OBDO5或D5特或定特污定染污物染质物) /质m)3·d/(。m3·d)。
由于生物滤池的作用是去除污水中有机物或特定污染 物,因此,它的负荷率通常以有机物或特定污染物质为准 较合理。
影响生物滤池性能的主要因素——负 荷 率
在低负荷条件下,随着滤率的提高,污水中有机物的传 质速率加快,生物膜量增多,滤床特别是它的表面很容易堵 塞。
影响生物滤池性能的主要因素
生物滤池中有机物的降解过程 同时发生着多过程
有机物在 污水和生 物膜中的 传质过程
有机物的 好氧和厌 氧代谢过
程
氧在污水 和生物膜 中的传质
过程
生物膜的 生长和脱 落等过程
这些过程的发生和发展决定了生物滤池净化 污水的性能。影响这些过程的主要因素有:
滤池高度 负 荷 率 回 流 供 氧
qv——污水日平均流量,m3/d,采用回流式生物滤池时, 此项应为qv(1+r),回流比r可根据经验确定;
N——有机负荷率, kg BOD5/(m3·d)。
滤池个数和滤床尺寸的确定
计算滤床总体积(V)时,应注意下述问题: 计算时采用的负荷率应与设计处理的效率相应。通常,负荷 率是影响处理效果的主要因素,两者常相提并论。 下表所示数据是城市污水一般经验的概括。
根据计算结合经验确定。
在滤床的总体积和高度确定后,滤床的总面积可以算出。 当总面积不大时,可采用2个滤池。
目前生物滤池的最大直径为60m,通常是在35m以下。
最后应该核算滤速,看它是否合理。回流生物滤池池深浅, 滤速一般不超过30m/d,其滤率的确定与进水BOD5有关, 如下表所示。
当滤床各层的进水水质 互不相同时,各层生物膜的 微生物就不相同,处理污水 的功能也随之不同。
影响生物滤池性能的主要因素——滤池高度
影响生物滤池性能的主要因素——负 荷 率
生物滤池的负荷率有三种表达形式:
水力负荷率:以流量为准,m3(水)/m3(滤料) ·d 。
表面水力负荷率:m3(水)/(m2·d),又称平均滤 率, m/d 。
集水沟要有充分的高度,并在任何时候不会漫 流,确保空气能在水面上畅通无阻,使滤池中空 隙充满空气。
生物滤池法的流程
低负荷生物滤池又称普通生物滤池。 优点:处理效果好,BOD5的去除率可达90%以上,出 水 BOD5可下降到25mg/L以下,硝酸盐含量在10mg/L左 右,出水水质稳定。 缺点:占地面积大,灰蝇很多,影响环境卫生。
入流有机物浓度较高,可能引起 供氧不足时;
水量很小,无法维持水力负荷率 在最小经验值以下时;
污水中某种污染物在高浓度时, 可能抑制微生物生长的情况下。
滤池个数和滤床尺寸的确定
⑴滤床总体积(V)
V S0 qV 103
N
式中:V——滤床总体积,m3;
ρs0——污水进滤池前的BOD5平均值,mg/L;
厌氧、兼性) 菌
动物 动物 虫、昆虫的幼虫
生物膜脱落原因
低负荷滤池:原因复杂,昆 虫及其幼虫的活动促使生物 膜脱落。
高负荷滤池:水力冲刷使生 物膜不断脱落,生物膜厚度 与滤率大小有关。
有机物转化深度
低负荷滤池:有机物被深度 转化,出水中硝酸盐含量较 高,残膜呈深棕色,类似腐 殖质,沉淀性能较好。
高负荷滤池:只有在负荷率 较低时,出水才含有较低的 硝酸盐,残膜易腐化。
国内目前采用的玻璃钢蜂窝状块状滤料,孔心间距在 20mm左右,孔隙率95%左右,比表面积在200m2/m3左右。
滤料比表面积在98~340m2/m3 滤料比表面积在81~195m2/m3
之间,孔隙率为93%~95%Biblioteka 之间,孔隙率为93%~95%
滤床高度同滤料的密度有密切关系
石质拳状滤料组成的滤床高度一般在1~2.5m之间。 一方面是由于孔隙率低,滤床过高会影响通风;另一方 面由于太重, 过高会影响排水系统和滤池基础结构。
废水流过生物膜时,有机物经附着 水层向膜内扩散。膜内微生物在氧 的参加下对有机物进行分解和机体 新陈代谢。代谢产物沿底物扩散相 反的方向,从生物膜传递返回水相 和空气中。
微生物生长繁殖——生物膜厚度增 大——底物和氧传递阻力加大—— 膜内营养不足——出现厌氧层—— 厌氧层产气+膜的附着力减小+水力 冲刷——膜脱落——新的膜生长
生物膜法
内容: 生物滤池 生物转盘 目的与要求: 掌握生物膜法原理 掌握生物滤池的工艺原理
一、 生物膜法
生物膜——微生物(真核)附着在滤料或某些载体 表面上生长繁殖,并在其上形成膜状生物污泥。
生物膜法:污水经过(从前往后具有细菌→原生动 物→后生动物、从表至里具好氧→间氧→厌氧的) 生物膜系统而得到净化的生物处理技术。
生物滤池的一个主要优点是运行简单,因此,适用于小 城镇和边远地区。
生物滤池 机理
生物滤池的工作情况 挂膜
污水通过布水设备连续地、均匀地喷洒到滤床表面上, 在重力作用下,污水以水滴的形式向下渗沥,或以波状薄膜 的形式向下渗流。最后,污水到达排水系统,流出滤池。
污水流过滤床时,有一部分污水、污染物和细菌附着在 滤料表面上,微生物便在滤料表面大量繁殖,不久,形成一 层充满微生物的黏膜,称为生物膜。这个起始阶段称为挂膜, 是生物滤池的成熟期。
(2)提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭;
(3)当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有有害物 质时,回流可改善进水的腐化状况、提供营养元素和降低毒 物质浓度;
(4)进水的质和量有波动时,回流有调节和稳定进水的 作用。