生物滤池

第1页已知某城镇人口80000人，排水量定额为100L/人·d，BOD5为20g/人·d。该城镇还有一座工厂，污水量为2000m3/d，其BOD5为2200mg/L。拟将居民生活污水和工厂的工业废水混合采用回流式生物滤池进行处理，处理后出水的BOD5要求达到30mg/L。(1)基本设计参数计算（设在此不考虑初次沉淀池计算生活污水和工业废水总水量生活污水与工业废水混合后的BOD5浓度由于生活污水和工业废水混合后BOD5浓度较高，应考虑回流，设回流稀释后滤池进水BOD5为300mg/L，回流比为2)生物滤池个数，单个滤床尺寸计算生物滤池总体积：设生物滤池的有机负荷率采用1.2kgBOD5/m3·d，于是设池深2.5m，则滤池总面积为若采用6个滤池，每个滤池面积滤池直径为(3)校核符合要求经计算，采用6个直径21m，高2.5m的高负荷生物滤池。采用公式进行计算第一步是选定滤料和进水方式，然后进行试验，求得K’、m、n等常数值；第二步确定是否回流，若需要回流，则要确定回流比；最后计算滤池的尺寸。[例题]：已知某工业废水CODB为700mg/L，水量为7080m3/d。选用塑料滤料，在满足出水水质要求的条件下，其最小水力负荷为24.4m3/m2·d，最大水力负荷244m3/m2·d。试验得到K’=128、m=-0.45、n=-0.55。要求出水CODB不大于30mg/L[解]：由于入流污水浓度较高，应考虑用二沉池出水回流。当回流比为1时，滤池进水CODB=365mg/L。而回流比为2时，滤池进水CODB=253mg/L回流比为1时要求池子的最小面积为（7080×2）/244=58m，最大面积为（7080×2）/24.4=580m。回流比为2时要求池子的最小面积为（7080×3）/244=87m2，最大面积为（7080×3）/24.4=870m2。生物膜的指标性生物1、高负荷生物膜生物膜呈黑色到灰色，溶解氧多在1mg/L以下。2、低负荷生物膜生物膜为褐色3、更新快的生物膜：生物大量生长4、后生动物异常增长的生物膜：红色5、发生恶臭的生物膜：溶解氧下降出现恶臭线虫和寡毛虫类较多，也出现丝状菌和真菌类，灰褐色。要点1、生物滤池是附着生长的好氧生化系统，主要包括：滤床；布水装置；排水系统；构筑物；通风系统。2、氧气由自然通风或强制通风来供给。3、废水在进入滤池前必须预处理，多设置初沉池。4、生物滤池可以用于处理多种废水。5、生物滤池的蚊蝇，用水力负荷、冲刷等技术来控制。6、滤池多使用旋转或固定喷嘴布水器。7、滤池的处理效果受废水的温度影响（季节性）。dmqv/1000020001000100800003Lmgso/60010000208000022002000rrqvqvqvqv300306001.130300300600qvqvrr352502.1100030011.110000mV221005.25250mA2135062100mAmAD2114.3350441dm/10210011.110000滤率55.055.045.0/2278.0111130700128113030700lnAqvAqvh55.055.045.0/3201.021212307001282130230700lnAqvAqvh第2页厌氧生物法也称厌氧消化法或厌氧发酵发。是在无氧条件下，通过兼性菌和厌氧菌的代谢作用降解污泥和废水中的有机污染物，分解的终产物主要是沼气(CH4和CO2)。厌氧生物法也称厌氧消化法或厌氧发酵发。是在无氧条件下，通过兼性菌和厌氧菌的代谢作用降解污泥和废水中的有机污染物，分解的终产物主要是沼气(CH4和CO2)。（2）现代厌氧反应器的形成和发展第二代厌氧反应器1955年开发了厌氧接触法新工艺，标志着现代厌氧反应器的开端。进一步推动了厌氧技术的应用和发展。上世纪60年代末，McCarty等开发了厌氧生物滤池(AF)1974年荷兰的Lettinga开发了上流式厌氧污泥床反应器（UASB）2010-05-07河北科技大学环境科学与工程学院6厌氧生物转盘、UASB+AF（3）第三代厌氧反应器1980年Switzenbaum等推出了厌氧附着膜膨胀床反应器（AAFEB）,还有厌氧流化床（AFB）上世纪90年代后，出现了厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）、内循环反应器（IC）、升流式厌氧污泥床过滤器（UBF）1.两阶段理论：自上世纪30年代，厌氧消化过程被认为由不产甲烷的发酵性细菌和产甲烷的细菌共同进行的两阶段过程。酸性发酵阶段：发酵性细菌把复杂有机物进行水解发酵，形成脂肪酸、醇类、CO2和H2；甲烷发酵阶段：由产甲烷菌将第一阶段的发酵产物转化为CH4和CO2。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌(fermentativebacteria)、产氢产乙酸细菌(acetogenicbacteria)和产甲烷细菌(methanogenicbacteria)的联合作用完成。参与消化的细菌，酸化阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎包括所有的兼性细菌；甲烷化阶段的统称甲烷细菌。2.三阶段理论三阶段理论1979年由Bryant提出水解阶段：碳水化合物（脂肪、蛋白质）在水解发酵菌作用下转化为糖类、脂肪酸、氨基酸、水和二氧化碳；�产酸产乙酸阶段：脂肪酸在产氢产乙酸菌作用下转化成H2、CO2、乙酸CH3CH2COOH→CO2+CH3COOH+H2�产甲烷阶段：最后两组生理不同的产甲烷菌，有共同的产物4H2+CO2→CH4+2H2O（1/3）CO2还原�2CHCOOH→2CH+2CO（2/3）乙酸脱羧四类群理论Zeikus等因发现同型产乙酸菌将H2/CO2转化为乙酸提出了四菌群理论（1）水解阶段在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物（2）发酵阶段梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等第3页（3）产乙酸阶段上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌。同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。（4）产甲烷阶段乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷和以及甲烷菌细胞物质。经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。泥。注意点�此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的l/3后者约占2/3。�上述三个阶段的反应速度依废水性质而异，在含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的废水中，水解易成为速度限制步骤；�简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均能被微生物迅速分解，对含这类有机物为主的废水，产甲烷易成为限速阶段。4.厌氧生物处理过程中微生物优势种群的演替及相互关系由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲烷菌、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物，其中产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架�产酸细菌为产甲烷细菌提供生长繁殖的底物�产酸细菌为产甲烷细菌创造了适宜的氧化还原电位�产酸细菌为产甲烷细菌清除了有毒物质�产甲烷细菌为产酸细菌的生化反应解除了反馈抑制�产酸细菌和产甲烷细菌共同维持环境中的适宜pH值5.厌氧生化法的优点（1）应用范围广因供氧限制，好氧法一般适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法适用于中、高浓度有机废水。有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。（2）产生的沼气可用于发电或作为能源�沼气中的主要成分是甲烷，含量50~75%之间，是一种很好的燃料。以日排COD10t的工厂为例，若COD去除率为80%，甲烷产量为理论的80%时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于3.85t原煤，可发电5400度电。（3）对营养物的需求量少好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厌氧方法为（350~500）：5：1，相比而言对N、P的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。（4）产生的污泥量少，运行费用低?繁殖慢；不需要曝气（5）有杀菌作用厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。6.厌氧生化法的缺点（1）出水的有机物浓度高于好氧处理；发酵分解有机物不完全；（2）对温度变化较为敏感工业中需要设置进水的控温装置，37℃。（3）厌氧微生物对有毒物质较为敏感但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高。（4）初次启动过程缓慢,处理时间长好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要8~12周才可以培育成功（5）处理过程中产生臭气和有色物质（为什么？）臭气主要是SRB形成的具有臭味的硫化氢气体以及硫醇、氨气、有机酸等的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭。1.化粪池用于处理来自厕所的粪便废水，或为生活污水的预处理——液固分离处理污泥及厌氧杀寄生虫及病菌。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅式建筑。工作原理2级(平流沉淀+厌氧污泥消化)缺点：污泥量少、易被带出，静态消化2.厌氧滤池厌氧滤池（anaerobicfilter又称厌氧固定膜反应器，是60年代末开发的新型高效厌氧处理装置。滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密封。厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降解，并产生沼气沼气从池顶部排出。废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池；废水从池上部进入，以降流的形式流过填料层，从池底部排出，称降流式厌氧滤池。厌氧生物滤池的特点�微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；�当废水中有机物浓度高时，特别是进水悬浮固体浓度和颗粒较大时，进水部位容易发生堵塞现象。对厌氧生物滤池采取如下改进：�出水回流；�部分充填载体；采填料用软性。3.厌氧接触法在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了厌氧接触法（anaerobiccontactprocess)。�厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。第4页�厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如肉类加工废水等)效果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉淀。�在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌可以用机械方法，也可以用泵循环池水。厌氧接触法的特点:�通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为10-15g/L，耐冲击能力强；�消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为2-l0kgCOD/m3·d，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下，普通消化池为15-30天，而接触法小于10天；可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在堵塞问题；混合液经沉降后，出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离的缺点几种脱气方法:�真空脱气，由消化池排出的混合液经真空脱气器(真空度为0.005MPa)，将污泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉降性能；�热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行急速冷却。�絮凝沉降，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚成大颗粒，加速沉降；用超滤器代替沉淀池以改善固液分离效果。4.上流式厌氧污泥床反应器�上流式厌氧污泥床反应器（upflowanaerobicsludgeblanketreactor)，简称UA