污水处理生物膜法.ppt

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1、 污水的生物膜处理法与活性污泥法并列的一种污水好氧生污水的生物膜处理法与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。这种处理法的实质是使细菌和真菌类的微生物处理技术。这种处理法的实质是使细菌和真菌类的微生物、原生动物和后生动物类的微型动物附着物、原生动物和后生动物类的微型动物附着 在填料或某在填料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥生物生物膜。膜。污水与生物膜接触，污水中有机污染物作为营养污水与生物膜接触，污水中有机污染物作为营养物质，被生物膜上的微生物所摄取，污水得到净物质，被生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到增殖。化，微

2、生物自身也得到增殖。迄今为止，属于生物膜处理污水的工艺有生物滤迄今为止，属于生物膜处理污水的工艺有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和曝气滤池等。池、生物转盘、生物接触氧化法和曝气滤池等。生物滤池是早期出现、至今仍在发展的污水生物生物滤池是早期出现、至今仍在发展的污水生物处理技术，而后两者则是近几十年来开发的新工处理技术，而后两者则是近几十年来开发的新工艺。艺。在生物膜处理系统中，填充着数量相当多的挂膜在生物膜处理系统中，填充着数量相当多的挂膜介质（填料或载体），当污水与挂膜介质流动接介质（填料或载体），当污水与挂膜介质流动接触，接种或原存在于污水中的微生物就会在介质触，接种或原存在于污水中的

3、微生物就会在介质表面生长。经过一段时间后，介质表面将会一种表面生长。经过一段时间后，介质表面将会一种膜状污泥膜状污泥生物膜所覆盖，即称为生物膜。生物膜所覆盖，即称为生物膜。由于微生物不断繁殖，生物膜厚度会不断增加，当由于微生物不断繁殖，生物膜厚度会不断增加，当增厚到一定程度后，在氧不能透入的里侧深处即将增厚到一定程度后，在氧不能透入的里侧深处即将转变为厌氧状态，形成厌氧性膜。这样，生物膜便转变为厌氧状态，形成厌氧性膜。这样，生物膜便由好氧层和厌氧层两层组成。好氧层的厚度一般为由好氧层和厌氧层两层组成。好氧层的厚度一般为2mm左右，有机物的降解主要在好氧层内进行。左右，有机物的降解主要在好氧层内

4、进行。（见图（见图5-1）图图5-1所示是附着在生物滤池填料上的生物膜构造。所示是附着在生物滤池填料上的生物膜构造。由于生物膜的吸附作用，在其表面有一层很薄的水由于生物膜的吸附作用，在其表面有一层很薄的水层，称之为附着水层。附着层内有机物大多已被氧层，称之为附着水层。附着层内有机物大多已被氧化，其浓度比滤池进水的有机物浓度低得多。因此，化，其浓度比滤池进水的有机物浓度低得多。因此，进入池内的污水沿膜面流动时，由于浓度差的作用，进入池内的污水沿膜面流动时，由于浓度差的作用，有机物会从污水中转移到附着水层中去，进而被生有机物会从污水中转移到附着水层中去，进而被生物膜所吸附。同时，空气中的氧在溶入污

5、水后，继物膜所吸附。同时，空气中的氧在溶入污水后，继而进入生物膜。在此条件下，微生物对有机物进行而进入生物膜。在此条件下，微生物对有机物进行氧化分解和同化合成。微生物的代谢产物如氧化分解和同化合成。微生物的代谢产物如H2O等等则附着水层进入流动水层，并随其排走，而则附着水层进入流动水层，并随其排走，而CO2及及厌氧层分解产物如厌氧层分解产物如H2S、NH3、以及、以及CH4等气态代谢等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。如此循环往复，使产物则从水层逸出进入空气中。如此循环往复，使污水中有机物不断减少，从而得到净化。污水中有机物不断减少，从而得到净化。一般认为，生物膜厚度介于一般认为，生物膜厚度

6、介于23mm时较为理想。当时较为理想。当生物膜太厚，内部的厌氧层的厚度就会增加，厌氧生物膜太厚，内部的厌氧层的厚度就会增加，厌氧代谢产物也逐渐增多，这些产物向外侧逸出，减弱代谢产物也逐渐增多，这些产物向外侧逸出，减弱了生物膜在介质（载体、填料）上的固着力，处于了生物膜在介质（载体、填料）上的固着力，处于这种状态的生物膜即为老化生物膜，老化生物膜净这种状态的生物膜即为老化生物膜，老化生物膜净化功能差而且容易脱落。化功能差而且容易脱落。在处理过程中，生物膜总是在不断地增长、更新、在处理过程中，生物膜总是在不断地增长、更新、脱落的。造成生物膜不断脱落的原因有：水力冲刷、脱落的。造成生物膜不断脱落的原

7、因有：水力冲刷、由于膜增厚造成重量的增大、原生动物使生物膜松由于膜增厚造成重量的增大、原生动物使生物膜松动、厌氧层和介质的黏结力较弱等。其中以水力冲动、厌氧层和介质的黏结力较弱等。其中以水力冲刷最为重要。从处理要求看，生物膜更新脱落是完刷最为重要。从处理要求看，生物膜更新脱落是完全必要的。全必要的。微生物主要固着于填料表面，微生物量比活性污泥法微生物主要固着于填料表面，微生物量比活性污泥法要高得多，因此对污水水质水量的变化引起的冲击负要高得多，因此对污水水质水量的变化引起的冲击负荷适应能力较强。即使短时间中断进水或工艺遭到破荷适应能力较强。即使短时间中断进水或工艺遭到破坏，反应器的性能也不会受

8、到致命的影响，恢复起来坏，反应器的性能也不会受到致命的影响，恢复起来较快，因此适用于处理高浓度难降解的工业废水。另较快，因此适用于处理高浓度难降解的工业废水。另外，生物膜反应器还可以处理外，生物膜反应器还可以处理BOD5低于低于5060mg/L的进水，使出水的进水，使出水BOD5降到降到510mg/L，这是活性污泥，这是活性污泥法无法做到的。法无法做到的。单位容积反应器内的微生物量可以高到活性污泥法单位容积反应器内的微生物量可以高到活性污泥法的的520倍，因此处理能力大，一般不建污泥回流系倍，因此处理能力大，一般不建污泥回流系统；生物膜含水率比活性污泥低，不会出现活性污统；生物膜含水率比活性污

9、泥低，不会出现活性污泥法经常发生的污泥膨胀现象，能保证出水悬浮物泥法经常发生的污泥膨胀现象，能保证出水悬浮物含量低，因此运行管理也比较方便。含量低，因此运行管理也比较方便。生物膜内存在较高级营养水平的原生动物和生物膜内存在较高级营养水平的原生动物和后生动物，食物链较长，特别是生物膜较厚后生动物，食物链较长，特别是生物膜较厚时，里侧深部厌氧菌能降解好氧过程中合成时，里侧深部厌氧菌能降解好氧过程中合成的污泥，因而剩余污泥产量低，一般比活性的污泥，因而剩余污泥产量低，一般比活性污泥处理系统少污泥处理系统少1/4左右，可减少污泥处理左右，可减少污泥处理和处置费用。和处置费用。由于微生物固着于填料的表面

10、，生物固体停留时由于微生物固着于填料的表面，生物固体停留时间间SRT与水力停留时间与水力停留时间HRT无关无关，因此为增殖速因此为增殖速度较慢的微生物提供了生长繁殖的可能性度较慢的微生物提供了生长繁殖的可能性。因此，。因此，生物膜法中的生物相更为丰富，且沿水流方向膜生物膜法中的生物相更为丰富，且沿水流方向膜中微生物种群分布具有一定的规律性。生物膜反中微生物种群分布具有一定的规律性。生物膜反应器适合世代时间长的硝化细菌生长，而且其中应器适合世代时间长的硝化细菌生长，而且其中固着生长的微生物使硝化菌和反硝化菌各有其生固着生长的微生物使硝化菌和反硝化菌各有其生长的合适环境。因而，生物膜反应器内部也会

11、同长的合适环境。因而，生物膜反应器内部也会同时存在硝化和反硝化过程。如果将已经实现硝化时存在硝化和反硝化过程。如果将已经实现硝化的污水回流到低速转动的生物转盘和鼓风量较小的污水回流到低速转动的生物转盘和鼓风量较小的生物滤池等缺氧生物膜反应器内，的生物滤池等缺氧生物膜反应器内，可以取得更可以取得更好的脱氮效果好的脱氮效果，而且不需要污泥回流。，而且不需要污泥回流。生物滤池、生物转盘等生物膜法采用自然通风供生物滤池、生物转盘等生物膜法采用自然通风供氧，装置不会出现泡沫，没有污泥回流，管理简氧，装置不会出现泡沫，没有污泥回流，管理简单，运行费较低，操作稳定性较好。单，运行费较低，操作稳定性较好。和活

12、性污泥法相比，除了镜检法以外，对生物膜和活性污泥法相比，除了镜检法以外，对生物膜中微生物的数量、活性等指标的中微生物的数量、活性等指标的监检测方式较少监检测方式较少，而活性污泥法可以通过测定污泥沉降比、而活性污泥法可以通过测定污泥沉降比、SVI、污泥浓度等多种方法对微生物的活性进行监测。污泥浓度等多种方法对微生物的活性进行监测。因此，生物膜出现问题以后，不容易被发现，即因此，生物膜出现问题以后，不容易被发现，即调整运行的灵活性较差。调整运行的灵活性较差。和普通活性污泥法相比，和普通活性污泥法相比，CODcr（BOD5）去除率较）去除率较低。有资料表明，低。有资料表明，50%的活性污泥法处理厂的

13、活性污泥法处理厂BOD5的去除率高于的去除率高于91%，50%的生物膜法处理厂的的生物膜法处理厂的BOD5去除率为去除率为83%左右左右，相对应的出水，相对应的出水BOD5分别分别为为14mg/L和和28mg/L。与活性污泥法相同，不过更易受气温的影响。一般与活性污泥法相同，不过更易受气温的影响。一般1035。夏季温度高效果最好，冬季水温低，生。夏季温度高效果最好，冬季水温低，生物膜的活性受抑制，处理效果受到影响。温度过高物膜的活性受抑制，处理效果受到影响。温度过高使饱和溶解氧降低，使氧的传递速率降低，在供氧使饱和溶解氧降低，使氧的传递速率降低，在供氧跟不上时造成溶解氧不足，污泥确氧腐化而影响

14、处跟不上时造成溶解氧不足，污泥确氧腐化而影响处理效果。理效果。与活性污泥法相同，一般适宜与活性污泥法相同，一般适宜pH在在6.58.5之间之间。主要影响酶的活性和改变细菌表面电荷，影响细菌主要影响酶的活性和改变细菌表面电荷，影响细菌对营养的吸收。对营养的吸收。水力负荷的大小直接关系到污水在反应器中与载体上生物水力负荷的大小直接关系到污水在反应器中与载体上生物膜的接触时间。微生物对有机物的降解需要一定的接触时膜的接触时间。微生物对有机物的降解需要一定的接触时间来保证。间来保证。水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间愈长，水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间愈长，处理效果愈好处理效果愈好。当然，这里所指

15、接触时间，其前提是载体。当然，这里所指接触时间，其前提是载体的高度不变，因而，水力负荷的本质是指有机负荷的高度不变，因而，水力负荷的本质是指有机负荷Nf对净对净化效果的影响。化效果的影响。水力负荷的大小对控制生物膜的厚度、改善传质方面也有水力负荷的大小对控制生物膜的厚度、改善传质方面也有一定的作用一定的作用。水力负荷提高，其紊流剪切作用对膜厚的控。水力负荷提高，其紊流剪切作用对膜厚的控制以及对传质的改善有利；但水力负荷应控制在一定范围制以及对传质的改善有利；但水力负荷应控制在一定范围内，以免因水力冲刷作用过强，造成生物膜的流失，因此，内，以免因水力冲刷作用过强，造成生物膜的流失，因此，不同的不

16、同的 生物膜法工艺应有其适宜的水力负荷。生物膜法工艺应有其适宜的水力负荷。与活性污泥法相同，一般在与活性污泥法相同，一般在24mg/L，溶解氧主要为满足，溶解氧主要为满足好氧微生物的代谢需要。好氧微生物的代谢需要。生物载体对处理效果的影响主要反映在载体的表面性质上，生物载体对处理效果的影响主要反映在载体的表面性质上，包括载体的包括载体的比表面积的大小，表面亲水性及表面电荷、表比表面积的大小，表面亲水性及表面电荷、表面粗糙度，载体的密度堆积密度、孔隙率、强度面粗糙度，载体的密度堆积密度、孔隙率、强度等。因此，等。因此，载体的选择不仅决定了可供生物膜生长的比表面积大小和载体的选择不仅决定了可供生物膜生长的比表面积大小和生物膜量的大小，而且还影响着反应器中的水动力学状态。生物膜量的大小，而且还影响着反应器中的水动力学状态。微生物表面带有负电荷，如果载体表面带正电荷，这将使微生物表面带有负电荷，如果载体表面带正电荷，这将使微生物在载体表面附着、固定过程更易进行微生物在载体表面附着、固定过程更易进行。载体表面的。载体表面的粗糙度有利于细菌附着、固定，粗糙的表面增加了细菌与粗糙度有利于细菌附着、固