最新[工学]第四章 污水的好氧生物膜法处理
污水处理生物膜法
29.03.2021
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2. 生物滤池（i）
• 生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉 的实践基础上，经较原始的间隙砂滤池和接触滤 池而发展起来的人工生物处理技术，已有百余年 的发展史。
• 污水长时间以滴状喷洒在块状填料层的表面上， 在污水流经的表面上会形成生物膜，待生物膜成 熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取流经污水 中的有机物作为营养，从而使污水得到净化。
3.1适应冲击负荷能力强
• 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 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 外，生物膜反应器还可以处理BOD5低于50~60mg/L 的进水，使出水BOD5降到5~10mg/L，这是活性污泥 法无法做到的。
29.03.2021
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3.2反应器内微生物浓度高
• 单位容积反应器内的微生物量可以高到活性污泥法 的5~20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 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。
29.03.2021
29.03.2021
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– 4.6 生物厚度及活性
• 生物膜的厚度要区分总厚度和活性厚度，生物膜中的扩散 阻力（膜内传质阻力）限制了过厚生物膜实际参与降解基 质的生物量。只有在膜活性厚度范围（70~100nm）内， 基质降解速率随膜厚度的增加而增加。当生物膜为薄层膜 时，膜内传质阻力小，膜的活性好。当生物膜厚度增大时， 基质降解速率与膜的厚度无关。各种生物膜法的适宜的生 物膜厚度应控制在159nm以下。随生物膜 厚度增大，膜内 传质阻力增加，单位生物膜量的膜活性下降，已不能提高 生物池对基质的降解能力，反而会因生物膜的持续增厚， 膜内层由兼性层转入厌氧状态，导致膜的大量脱落（超过 600nm即发生脱落），或填料上出现积泥，或出现填料堵 塞现象，从而影响生物池的出水水质。
第四章 生物膜法
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生物膜法
6 污水的好氧生化处理（II）——生物膜法生物膜法和活性污泥法一样，同属好气生物处理方法。
但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则主要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。
与活性污泥法相比，生物膜法具有以下特点：（1）固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好。
（2）不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。
（3）由于微生物固着于固体表面即使增值速度慢的微生物也能生长繁殖。
而在活性污泥法中，世代期比停留时间长的微生物被排出曝气池。
因此，生物膜中的生物相更为丰富，且沿水流方向，膜中生物种群具有一定分布。
（4）因高营养级的微生物存在，有机物代谢时较多的转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少。
（5）采用自然通风供氧。
（6）活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。
（7）由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。
国外的运行经验表明，在处理城市污水时，生物滤池处理厂的处理效率比活性污泥法处理厂略低。
50%的活性污泥法处理厂BOD去除率高于91%，50%的生物滤池处理厂BOD去除率为83%，相应的出水BOD分别为14和28MG/L。
生物膜法设备类型很多，按生物膜法与废水的接触方式不同，可分为填充式和浸渍式两类。
在填充式生物膜法中，废水和空气沿固定的填料或转动的盘片表面流过，与其上生长的生物膜接触，典型设备有生物滤池和生物转盘。
在浸渍式生物膜法中，生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。
如载体固定，称为接触氧化法；如载体流化则称为生物流化床。
目前所采用的生物膜法多数是好氧装置，少数是厌氧形式，如厌氧滤池和厌氧流化床等。
本章主要讨论好氧生物膜法。
６.1 基本原理生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使废水获得净化。
同时，生物膜内微生物不断生长与繁殖。
生物膜在载体上的生长过程是这样的：当有机废水或由活性污泥悬浮液培养而成的接种液流过载体时，水中的悬浮物及微生物呗吸附于固相表面上，其中的微生物利用有机底物而生长繁殖，逐渐在载体表面形成一层粘液状的生物膜。
污水生物处理(好氧、厌氧生物处理)
活性污泥法工艺流程
空气
进水 初次沉 淀池
曝气池
出水
二次沉淀池
回流污泥
污 泥
剩余污泥
氧化沟（OD）
1.概念： 氧化沟是一种改良的活性污泥法，其曝气池 呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在 其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又 称‘‘环形曝气池”。
采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟
(英国ASH Vale 污水处理厂)
小结
(厌氧生物处理反应机理图) 不溶性有机物和高分子 溶性有机物
水解阶段 （细菌胞外酶作用）
原酸化阶段和产 乙酸阶段可合并 为一个阶段
小分子溶性有机物
产酸脱氢 （产酸菌作用） 阶段
细菌细胞
挥发酸 (如乙酸)
CO2+H2
其他产物 (如醇类等)
产甲烷阶段 (产甲烷细菌作用)
细菌细胞
CH4+CO2
几种厌氧生物滤池
➢ 要保证污水处理的效果，首先必须有足够数量 的微生物，同时，还必须有足够数量的营养物 质。
好氧生物处理
❖ 传统活性污泥法 ❖ 氧化沟 ❖ 序批式活性污泥法 ❖ 生物滤池、生物转盘 ❖ 流化床
活性污泥法
生物膜法
活性污泥的特征与微生物
①特征 a、形态：在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。 b、颜色：正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变
UASB反应器工作原理
进水 厌氧膨胀床和流化床工艺流程
污水自然生物处理
污水自然生物处理的回顾与前瞻
❖ 污水的自然生物处理已有300多年的历史，但随着经济和社会 的发展，生活污水和工业废水的水质水量发生了很大的变化， “经典式”生态系统的自然净化能力承受不了越来越沉重的 污染负荷。为了解决日益严重的水环境污染问题，出现了以 普通活性污泥法、生物膜法等高效的人工净化技术。但进入 20世纪70年代，严重的世界能源危机，迫使人们又转向研究 节省能源、资源和投资的处理方法。污水的自然生物处理作 为“替代技术”之一受到重视。
污水的好氧生物处理-生物膜法
10.1 概述和基本原理
生物膜法的类型：
（1）润壁型生物膜法 废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生 物膜流过，如生物滤池和生物转盘等； （2）浸没型生物膜法 生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。 如载体固定，称为接触氧化法；如载体流化则称为生物流化床
生物膜法具有以下几个特点：固着于固体表面上的微生物对废水水质、
水量的变化有较强的适应性；和活性污泥法相比，管理较方便；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，从而构成了稳定的 生态系统；生物过滤法比活性污泥法的剩余污泥量要少。
生物膜法的缺点：由于固着于固体表面的微生物量较难控制，因而在
塑料滤料 表面积可达100～200m2/m3，孔隙率高达80～95%，空气
流通好，所以在布水均匀时可承受高负荷。
（早期使用的碎石滤料，比表面积65~100m2/m3，孔隙率在45%~50% 左右，其粒径在3~8cm左右）
滤床高度 同滤料的密度密切相关。石质滤料组成的滤床高度一般在
1~2.5之间（1.1~1.4t/m3）；塑料滤料（100kg/m3）滤床一般采 用双层滤床，高7m左右；或采用多层的“塔式”结构，高度10m以上。
塔式生物滤池一般是单级的，可以是多级进水。回流式生物滤池可以 是单级，也可以是两级。两级回流式生物滤池处理效率较高，运行上比较 灵活，但运行费及建设费都比较高。在国内，塔式生物滤池已被较好地用 于工业有机废水的处理。
生物滤池与活性污泥法的比较和应用选择
好氧生物膜法作用原理
好氧生物膜法作用原理
好氧生物膜法是一种以生物膜为基础的生物处理技术，适用于污水处理厂的有机废水处理。
它利用了好氧微生物的氧化作用，将有机污染物转化为二氧化碳和水，并且在生物膜上形成了一层富生态系统的薄膜，这个薄膜包含了各种不同种类的微生物，它们通过互惠互利的关系协同工作，以最大化地去除有机废水。
好氧生物膜法的基本作用原理是：将废水通过人工生物膜，流动在微生物生长用的固体基质表面，间接进行好氧生物处理。
好氧微生物利用有机污染物为碳源，吸收氧气进行代谢活动，将有机污染物氧化分解成较小的物质，如CO2和水等。
同时，好氧生物膜法将废水中的氨氮和硝态氮依次转化为硝酸盐，从而避免了传统生物处理技术中可能出现的氮氧化过程中的亚硝酸盐的形成，以及对环境造成的二次污染问题。
在这个过程中，生物膜上的微生物数量逐渐增多，其厚度也逐渐增加，从而提高了处理系统的有机物负荷、抗冲击负荷、抗毒负荷能力等。
污水的好氧生物处理-生物膜法共70页
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
污水的好氧生物处理-生物膜法
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力来的。 ——马 克罗维 乌斯
生物膜法好氧池汽水比
生物膜法好氧池汽水比生物膜法好氧池是污水处理中常见的一种方法，其中一个关键参数是汽水比。
汽水比是指进入好氧池的污水与曝气所需空气的比值。
合理的汽水比可以有效地提高生物膜法好氧池的处理效果。
汽水比的大小对生物膜法好氧池的运行有着重要的影响。
过大的汽水比会导致氧气过剩，造成能量的浪费；而过小的汽水比则会导致氧气不足，影响生物膜的正常生长和污水处理效果。
因此，确定合适的汽水比是优化生物膜法好氧池运行的关键之一。
确定合适的汽水比需要考虑好氧池的尺寸和工艺设计。
好氧池的尺寸决定了其处理能力，而工艺设计则确定了曝气所需的空气量。
根据好氧池的尺寸和设计要求，可以计算出合理的汽水比范围。
应根据进水水质和处理要求来调整汽水比。
进水水质的不同会对好氧池的处理效果产生影响，而处理要求的不同则对好氧池的运行参数提出了不同的要求。
根据具体情况，可以适当调整汽水比以达到最佳的处理效果。
生物膜的生长情况也是确定汽水比的重要因素之一。
生物膜是好氧池中的关键组成部分，通过附着在填料表面形成生物膜，生物膜中的微生物可以进行有氧降解。
而生物膜的生长需要适当的氧气供应，因此汽水比的大小也会对生物膜的生长产生影响。
为了确定合适的汽水比，可以通过监测好氧池的溶解氧浓度和污水的COD浓度来进行调整。
溶解氧浓度的变化可以反映汽水比的合理性，而COD浓度的变化则可以反映处理效果。
通过监测这些指标的变化，可以逐步调整汽水比，以实现最佳的处理效果。
在实际操作中，可以采用逐步递增汽水比的方法来确定合适的数值。
首先，可以将汽水比设定为一个较小的值，然后根据处理效果和监测指标的变化逐步增加汽水比。
在逐步增加汽水比的过程中，需要及时监测好氧池的处理效果和运行参数，并根据监测结果进行调整，直至找到最佳的汽水比。
汽水比是生物膜法好氧池中一个重要的运行参数，合理的汽水比可以提高处理效果。
确定合适的汽水比需要考虑好氧池的尺寸和工艺设计、进水水质和处理要求以及生物膜的生长情况。