生物膜法思维导图

U246214778

2023-11-14

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生物转盘法

优点

主要缺点

设计参数计算

生物膜法介绍

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思维导图大纲

基本原理

生物膜的结构及净化机理

生物膜的形成与结构

生物膜是指附着在惰性载体表面生长的，以微生物为主。包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的结构

生物膜脱落的速率与有机负荷、水力负荷等因素有关

生物膜的组成

细菌与真菌

细菌对有机物的氧化分解起主要作用，有些真菌可以可降解难降解的有机物

原生动物与后生动物

栖息在生物膜的好氧表层内

可以作为指示动物，来检查和判断工艺运行情况和污水处理效果

滤池蝇

滤池蝇及其幼虫以微生物及生物膜为食料，故可以抑制生物膜的过度增长，具有使生物膜疏松，促使生物膜脱落的作用，从而使生物膜保持活性，同时在一定程度上防止滤床的堵塞。

藻类

生物膜的微生物含有丰富的生物相，自身分层分布

生物膜法的净化过程

吸附、稳定

影响生物膜法污水处理效果的主要因素

进水底物的组分和浓度

营养物质

BOD5:N:P=100:5:1

有机负荷及水力负荷

有机负荷和生物滤床关系极大

合适的水力负荷是保证生物滤池不堵塞的关键因素

溶解氧

生物膜量

衡量生物膜量的主要指标是生物膜厚度与密度

pH的改变可能会引起细胞膜电荷的变化，进而影响微生物对营养物质的吸收和微生物代谢过程中酶的活性

温度

水温达到40℃时生物膜会出现坏死和脱落现象，温度过低，会影响微生物的活性，物质转化速率下降，一般不低于5℃

有毒物质

有毒物质会对生物膜产生抑制和杀害作用，使微生物失去活性，发生膜大量脱落现象

生物膜法污水处理特征

微生物方面的特征

微生物种类丰富，生物的食物链长

较多种类的微生物，较大的生物量，较长的食物链，有利于提高处理效果和单位体积的处理负荷，也有利于处理系统内剩余污泥量的减少

存活世代时间较长的微生物，有利于不同功能的优势菌群分段运行

生物膜法多分段进行，每段繁衍与进入本段污水水质相适应的微生物，并形成优势菌群

处理工艺方面的特征

对水质、水量变动由较强的适应性

耐冲击负荷能力较强，对毒性物质有较好的抵抗性

适合低浓度污水的处理

剩余污泥量少

污泥沉降性能好，易于固液分离

运行管理方便

易于维护运行，节能

生物膜反应动力学介绍

微生物在载体上附着的一般过程

生物膜反应动力学的几个重要参数

生物膜比增长速率

底物比去除速率

表观生物膜产率系数

生物膜密度

生物滤池

概述

生物滤池使生物膜法处理污水的传统工艺，19世纪末，先于活性污泥法

早期普通的生物滤池水力负荷、有机负荷都很低，虽净化效果好，但占地面积大，易于堵塞

生物滤池的构造

滤床及池体

滤床由滤料组成，滤料是微生物生长栖息的地方

布水设备

使污水能均匀的分布在整个滤床表面上

旋转布水器

固定布水器

排水系统

收集滤床流出的污水与生物膜

保证通风

支承滤料

生物滤池法的工艺流程

普通生物滤池法

又称低负荷生物滤池法

优：处理效果好，BOD5去除率可达90%以上缺：占地面积大，易于堵塞，灰蝇很多，影响环境卫生

高负荷生物滤池法

交替式生物滤池

塔式生物滤池

负荷高，生物相分层明显，滤床堵塞可能性减小，占地小

影响生物滤池性能的主要因素

滤池高度

滤床上层，污水有机物浓度较高，微生物繁殖速率高，种属较低级，以细菌为主，生物膜量较多，有机物去除速率较高。随着滤床深度增加，微生物由低级趋向高级，种类逐渐增多，生物膜量有多到少。

负荷

以水力负荷和五日生化需氧量的容积负荷表示

回流

概念

利用污水厂出水或者生物滤池出水稀释进水的做法称为回流，回流水量与进水量之比叫回流比

影响

回流可提高生物滤池的滤率

提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭

当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有有毒有害物质时，回流可改善进水的腐化情况提供营养元素和降低毒物浓度

调节和稳定进水

供氧

供氧一般来自大气，主要影响因素是滤床自然拔风和风速

滤床高度的动力学计算方法

生物滤池的设计计算

生物滤池的运行

运行前要挂膜驯化

生物转盘法

概述

构造形式

圆盘浸没在污水中时，污水中的有机物被生物膜所吸附，当圆盘离开污水时，盘片表面形成薄薄一层水膜，水膜从空气中吸收氧气，同时生物膜分解被吸附的有机物

生物转盘的构造

一系列的旋转圆盘、转动中心轴、动力及减速装置、氧化槽等

生物转盘法的工艺流程

污水流入——初沉池——生物转盘——二沉池——消毒——流出

生物转盘的设计计算

设计计算方法

通过试验求得需要的设计参数

通过试验资料或其他方法确定设计负荷

设计参数计算

转盘总面积

转盘盘片数

污水处理槽有效长度

转盘的转速

生物转盘法的应用和研究进展

应用

水量较小的污水处理工程，完全处理、不完全处理和工业废水的预处理

研究发展

空气驱动式生物转盘、与沉淀池合建的生物转盘、与曝气池组合的生物转盘、藻类转盘

生物接触氧化法

概述

内设填料，填料淹没在污水中，填料上长满生物膜，污水与生物膜接触过程中水中有机物被微生物吸附，氧化分解和转化为新的生物膜

优点

填料比表面积大，池内充氧条件良好

不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题

对水质水量的骤变有较强的适应能力

污泥产率低

生物接触氧化池的构造

池体

用于设置填料、布水布气装置和支承填料的支架

填料

对微生物无毒害、易挂膜、质轻、高强度、抗老化、比表面积大和孔隙率高

进水布气装置

生物接触氧化法的设计计算

生物接触氧化池的有效容积

生物接触氧化池的总面积和池数

池深

有效停留时间

供气量和空气管道系统计算

生物接触氧化法的工艺流程

曝气生物滤池

概述

优点

投资费用较低

工艺效果好，不易发生污泥膨胀，出水水质好

易挂膜，启动快

氧传递效率高，供氧动力消耗低。自动化程度高，运行管理方便

缺点

对进水SS要求较高

水头损失大

反冲洗

产泥量略大与活性污泥法，污泥稳定性稍差

曝气生物滤池的构造及工作原理

池体

布水系统

布气系统

承托层

具有良好的机械强度和化学稳定性

滤层

具有二沉池的功能

反冲洗系统

曝气生物滤池的工艺

曝气生物滤池的主要工艺设计参数

生物流化床

流态化原理

固定床阶段

流化床阶段

液体输送阶段

生物流化床的类型

两相生物流化床

在流化床体外设置充氧设备和脱模装置，为处理水充氧并脱除载体表面的生物膜

三相生物流化床

气液固三相直接在流化床体内进行生化反应，不另设充氧设备和脱模设备，载体表面的生物膜依靠气体的搅动作用，使颗粒之间剧烈摩擦而脱落。

生物流化床的优缺点

主要优点

容积负荷高

微生物活性高

传质效果好

主要缺点

设备的磨损较固定床严重，载体颗粒在湍流过程中会被磨损变小

生物膜新型工艺

生物膜-活性污泥法联合处理工艺

生物脱氮除磷工艺

生物膜反应器

第四章物质的跨膜运输思维导图

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