水污染控制工程XXXX湖南科技大学(三)

幻灯片1第第十十五五章章污污水水的的好好氧氧生生物物处处理理－－生生物物膜膜法法幻灯片2生物膜法框架内容15.1基本原理15.2生物滤池15.3生物转盘15.4生物接触氧化15.5生物流化床幻灯片31155..11基基本本原原理理概念:生物膜法是指利用附着在滤料或某种载体表面上,以膜的形态存在的生物污泥(即生物膜)对废水中有机污染物进行生化降解的处理方法.主要设施:生物滤池;生物转盘;生物接触氧化法;生物流化床生物膜法特点：固着于固体表面上的微生物群落范围广，故对废水水质、水量的变化有较强的适应性；所需氧气可以直接来自大气；由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度较慢的微生物也能生息，故管理较方便；不需要污泥回流。幻灯片4生物膜净化废水的原理生物膜微生物以吸附和沉积于膜上的有机物为营养料,增殖的生物膜脱落后进入废水，在二次沉淀池中被截留下来，成为污泥。生物膜呈蓬松的絮状结构，微孔多且表面积大，具有很强的吸附能力。其结构及净化机理如下图所示.幻灯片5幻灯片6生生物物膜膜净净化化污污水水示示意意图图生物膜的生物组成：细菌(好氧/厌氧/兼性)、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫组成。幻灯片7净净化化机机理理净化过程是复杂的,包括废水中各种传质过程﹑氧的扩散和吸收﹑有机物的分解和微生物的新陈代谢,污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附﹑降解,水得到净化.生物膜表层生长的微生物包括好氧﹑兼性,厚度约2mm,而其内层微生物处于厌氧状态,前者有机物降解后产物为CO2/H2O/NH3等,而后者有机物降解终点产物为有机酸/乙醇/醛/H2S等.生物膜增厚到一定程度时,内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢,失去其在滤料上的粘附性能而脱落,滤料表面再长新膜.膜的脱落与生长呈现动态平衡.幻灯片81155..22生生物物滤滤池池15.3.1生物滤池构造15.3.2生物滤池工艺类型15.3.3生物滤池设计15.3.4生物滤池运行幻灯片91155..22生生物物滤滤池池15.2.1生物滤池构造生物滤池于1889年在劳伦斯实验厂首先开始研究，1910年后期在美国开始了大规模的应用，20世纪70年代逐步被好氧法代替，随着新型滤料的不断诞生，生物滤池有再度复活的趋势.普通生物滤池构造如下图,包括:池壁﹑滤料﹑布水设备及排水系统.幻灯片10幻灯片11幻灯片12旋旋转转式式布布水水器器幻灯片13幻灯片14排排水水系系统统排水系统的作用：收集滤床流出的污水与生物膜；保证通风；支撑滤料.排水系统组成：池子底面及开设于其上的沟渠。重要提示：要保证不积淤流速(通常采用0.6m／s)，排水渠穿过池壁的地方，应设排水和通风孔洞，通风面积应不小于过水断面。通风口必须均匀分布于池壁的两对边或四周。另外,排水系统结构上类似雨水篦(bi)子.幻灯片151155..22..22生生物物滤滤池池工工艺艺类类型型生物滤池分为普通生物滤池（低负荷）、回流式生物滤池和塔式生物滤池(另见下页图).(1)特点1)BOD负荷高的滤池，生物膜增长快，对水力冲刷的要求也就迫切。增大水力冲刷的主要途径是加大表面负荷，其办法有二：一是增加滤料层高度，二是将处理后的废水回流到生物滤池的进水中去。所以，低负荷生物滤池的滤料层高度通常只有2～3m左右，而且多不采用回流措施；塔式滤池的高度达20m之多，而且常采用回流措施。幻灯片16幻灯片172)BOD负荷高的滤池，要求通风条件好，在采用自然通风的条件下，就要求滤料的孔隙率大和阻力小。所以，低负荷滤池的滤料粒径较小(25～70mm)，高负荷滤池的滤料粒径较大(40～100mm)，对于塔式生物滤池，最好采用塑料滤料。3)BOD负荷低的生物滤池，其氧化分解程度就高，污泥量少而稳定，出水中有较高的溶解氧，有硝酸盐，BOD5浓度可低于20mg/L；高负荷生物滤池的氧化分解程度低，污泥量多而不稳定，出水中溶解氧低，没有或很少有硝酸盐，BOD5浓度高于30mg／L，塔式生物滤池的情况可能更差些。(2)组成系统初沉池、生物滤池、二次沉淀池组合而成，其组合型式有单级运行系统、多级运行系统和交替运行系统。幻灯片18回回流流对对生生物物滤滤池池的的影影响响分分析析（（教教材材PP221100））：：出水回流对生物滤池的有利影响：1)增大水力负荷、促进生物膜的脱落、防止堵塞；2)改善废水的进水状况降低（水量、水质）和降低毒物浓度；3)可向生物滤池连续接种，促进生物膜的生长；4)提高进水的溶解氧；5)防止滤池滋生蚊蝇和减少恶臭。不利影响：缩短废水在滤池中的停留时间；降低生物膜吸附有机物的速度；回流水中难降解的物质会产生积累，冬天滤池中水温降低等。幻灯片19思思考考题题：：如如何何选选择择生生物物滤滤池池运运行行流流程程？？流程选择：确定流程时，应该决定是否用初次沉淀池，采用几级过滤，采用回流与否、选择回流方式及回流比选择问题。是否用初次沉淀池、视水质而定，悬浮物较多的废水，一级都使用初沉池；入流有机物浓度高、水力负荷很小和污水中某污染物质在高浓度时可能抑制微生物的生长应采用二沉或回流。幻灯片201155..22..33生生物物滤滤池池设设计计生物滤池设计包括：设计模型的确定，滤池类型和流程选择；滤池几何尺寸的确定；二沉池形式及工艺尺寸确定；布水设备计算。其中，布水器设计计算内容包括：确定工作水头、横管管径、喷水孔的大小和个数及开孔位置。幻灯片21生生物物滤滤池池重重要要参参数数比比较较普通生物滤池高负荷生物滤池水力负荷(m3/m2.d)1510~30BOD负荷(kg/m3.d)0.15~0.30.8~1.2滤层深度(m)1.8~3.00.9~2.4回   流无1：1~1：4二次污泥一般黑色，氧化良好一般褐色，氧化不充分布水周期5min以下15s以下BOD去除率（%）85~9575~90悬浮物去除率（%）70~8065~75硝化作用完全硝化负荷较低时有硝化项             目名                         称幻灯片221155..22..44生生物物滤滤池池运运行行（1）挂膜培养出适合待处理废水的活性污泥；将活性污泥置于滤床中，将池底部的活性污泥抽入上方的布水器淋下，使污泥在滤池内反复循环，当已有少量微生物黏附在填料上时开始进水，水量由小到大（设计水量20％～80％），当已达到运行所需的生物量时，系统可以进入正常运行。幻灯片23（（22））运运行行管管理理1）生物滤池主要构筑物的管理2）运转方式管理回流二级生物滤池滤池蝇气味滤料表面冻结滤池泥穴及蜗牛幻灯片24思思考考题题1﹑生物膜法(如生物滤池)处理中是否需要污泥回流?为什么?2﹑生物滤池内生物膜中微生物是否全为好氧微生物?膜的脱落与更新可能主要依靠哪类微生物?3﹑生物膜法有哪几种实施形式?幻灯片251155..33生生物物转转盘盘15.3.1生物转盘构造及其原理15.3.2生物转盘工艺流程15.3.3生物转盘设计计算15.3.4生物转盘工艺技术进展幻灯片261155..33..11生生物物转转盘盘构构造造及及其其原原理理主要构造部分:系列平行的圆盘片/转轴/驱动装置/氧化槽重要特征参数:浸没率：40%-45％转轴高于水面:10-25cm生物膜厚度:0.5-2.0mm降解机理:废水缓慢流动,圆盘片缓慢转动,每转动一圈,即进行一次吸附—吸氧—氧化分解过程,具体机理与生物滤池的类似。幻灯片27生生物物转转盘盘运运行行示示意意图图幻灯片281155..33..22生生物物转转盘盘工工艺艺流流程程幻灯片29幻灯片301155..33..33生生物物转转盘盘设设计计计计算算生物转盘的设计和计算包括：所需转盘总面积；接触氧化槽总体积、转轴长度以及污水在接触反应槽内的停留时间。水力负荷：单位接触氧化槽每天处理水量m3水/m3槽*d单位面积转盘每天处理水量m3水/m2盘片*d有机负荷：单位接触氧化槽每天处理的BOD5kgBOD5/m3槽*d单位面积转盘每天处理的的BOD5kgBOD5/m2盘片*d幻灯片311155..33..44生生物物转转盘盘工工艺艺技技术术进进展展幻灯片32幻灯片331155..44生生物物接接触触氧氧化化15.4.1生物接触氧化法及其原理15.4.2生物接触氧化池的构造15.4.3设计参数及计算幻灯片341155..44..11生生物物接接触触氧氧化化法法及及其其原原理理定义：生物接触氧化法又称淹没式生物滤池.亦是在生物膜的作用下，废水得到净化。不过,(1)与生物滤池相比,虽反应器内均设置填料，但滤池内的填料仅让废水流过,而接触氧化的填料则是淹没在废水中,经过充氧的废水与长满生物膜的填料进行了充分的接触;(2)与活性污泥法相比,则是在生化池内增设了填料.幻灯片35工工作作原原理理及及特特点点工作原理:废水与填料上的生物膜接触,水中有机物被微生物吸附﹑氧化分解和转化为新的生物膜,脱落的生物膜流到二沉池去除,废水得到净化.其中,微生物所需氧气可通过鼓入空气实现.特点:(1)具有较高的容积负荷(因为废水与填料进行了充分的接触),池容较小,占地少,基建投资低;(2)污泥浓度可高达10～20g/L,F/M较低(微生物位于稳定期与衰老期之间),污泥产量少;(3)运行管理方便(不需污泥回流,不存在污泥膨胀问题).幻灯片361155..44..22生生物物接接触触氧氧化化池池的的构构造造1、主要组成：池体、填料、布气装置、进出水装置(其基本构造见下页图)2、填料国内常见填料：蜂窝填料、立体波纹填料、软性纤维状填料、半软性填料、不规则粒状填料填料的安装：格栅支架、悬挂支架、框式支架3、布气装置作用:维持DO3～4mg/L;提高传质效率;防止填料堵塞.幻灯片37幻灯片38幻灯片391155..44..33设设计计参参数数及及计计算算1﹑有机负荷(kgBOD5/m3（填料）.d)—计算氧化池有效容积（填料体积）2﹑有效停留时间t～出水浓度Ct的关系有机物降解符合一级动力学方程,即Ct=Coexp-kt,可由米—门方程或劳—麦方程演变而来(∵-dC/dt=kC,㏑C︱0t=-kt,∴Ct=Coexp-kt.其中,k—0.1～1d-1,由试验确定).据此,在一定范围内,有效停留时间t越长,出水浓度Ct越低,从而处理效率越高.3﹑气水比—计算氧化池内所需空气量对于城市污水,3～5:1,对于工业废水15～25:1,有时高达30～40:1。幻灯片401155..55生生物物流流化化床床以砂、活性炭、焦炭等颗粒微载体充填于生物反应器内，由于载体表面附着生长着生物膜而使质量变轻；当污水以一定流速从下向上流动时，载体便处于流动状态。载体颗粒小、表面积大，为微生物生长提供了充足的场所，极大地提高了反应器内的微生物量：10-14g/L;颗粒处于流态化状态,极大地提高了有机污染物由污水向微生物细胞膜内的传质速度。注意:与塔式生物滤池相比,滤料呈膨胀流化状态.生物流化床类型:两相生物流化床/三相生物流化床幻灯片41幻灯片42作作业业题题某工业废水:Q=150m3/h,BOD5=530mg/L,经生物接触氧化处理后BOD5≤30mg/L.已知容积负荷1.5kgBOD5/m3（填料）.d(按去除量计),试计算该生化池内填料的有效容积V及有效停留时间t.幻灯片43第第十十六六章章厌厌氧氧生生物物处处理理概述16.1厌氧法基本原理16.2厌氧法影响因素16.3厌氧处理方法幻灯片44概述厌氧生物处理法最早用于处理城市污水处理厂的沉淀污泥，后来用于处理高浓度有机废水。普通厌氧生物处理法的主要缺点是水力停留时间长，一般需要20～30d。常用的新型厌氧生物处理有厌氧接触法、厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床、厌氧膨胀床和厌氧流化床、厌氧生物转盘、厌氧挡板式反应器等。工业废水厌氧生物处理后面常常要连接好氧生物处理。幻灯片451166..11厌