05排水工程-第五章污水的生物处理-生物膜法

第五章第五章 污水的生物处理污水的生物处理 生物膜法生物膜法 5.1 5.1 概述概述 生物膜法利用固着生长的微生物生物膜法利用固着生长的微生物生物膜的代谢作用去除有生物膜的代谢作用去除有 机物，有厌氧和好氧两种，主要适于处理溶解性有机物。是机物，有厌氧和好氧两种，主要适于处理溶解性有机物。是 一种被广泛采用的生物处理方法。一种被广泛采用的生物处理方法。 污水同生物膜接触后，溶解性有机物和少量悬浮物被生物膜污水同生物膜接触后，溶解性有机物和少量悬浮物被生物膜 吸附并降解为稳定的无机物（吸附并降解为稳定的无机物（COCO2 2、H H2 2O O等）。等）。 生物膜法是对污水土地的模拟和强化。生物膜法是对污水土地的模拟和强化。 18931893年英国年英国CorbettCorbett在在SalfordSalford创建了第一个具有喷嘴布水装创建了第一个具有喷嘴布水装 臵的生物滤池。迄今为止，有生物滤池（普通生物滤池、高臵的生物滤池。迄今为止，有生物滤池（普通生物滤池、高 负荷生物滤池、塔式生物滤池）、生物转盘、生物接触氧化负荷生物滤池、塔式生物滤池）、生物转盘、生物接触氧化 设备和生物流化床等。设备和生物流化床等。 是细菌和菌类一类的微是细菌和菌类一类的微 生物和原生动物、后生生物和原生动物、后生 动物一类的微型动物附动物一类的微型动物附 着在滤料或某些载体上着在滤料或某些载体上 生长繁殖，并在其上形生长繁殖，并在其上形 成膜状生物污泥成膜状生物污泥- -生物膜。生物膜。 生物膜高度亲水，外生物膜高度亲水，外 侧为吸水层，在膜表侧为吸水层，在膜表 面和一定深度繁殖着面和一定深度繁殖着 大量的微生物，并形大量的微生物，并形 成有机污染物成有机污染物- -细菌细菌- - 原生动物（后生动物）原生动物（后生动物） 的食物链。的食物链。 5.1.15.1.1、生物膜的构造及其对有机物的降解、生物膜的构造及其对有机物的降解 1 1、生物膜构造：、生物膜构造： 微生物附着在介质微生物附着在介质“滤料滤料”表面上，形成生物膜，状态良好的生物膜表面上，形成生物膜，状态良好的生物膜 是细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物及固体杂质等构成的生态是细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物及固体杂质等构成的生态 系统，细菌占主导地位。系统，细菌占主导地位。 挂膜挂膜- -成熟成熟- -形成内外两层膜，好氧膜的厚度一般形成内外两层膜，好氧膜的厚度一般2mm2mm左右。左右。 2 2、有机物降解过程、有机物降解过程 空气中氧溶解于流动水层中空气中氧溶解于流动水层中 污水中有机物由流动水层传递到附着水层，再进入生物膜污水中有机物由流动水层传递到附着水层，再进入生物膜 微生物代谢产物：微生物代谢产物：H H2 2O O、COCO2 2、NHNH3 3和微生物细胞物质，和微生物细胞物质， 3 3、生物膜的老化与更新、生物膜的老化与更新 生物膜从开始形成到成熟，生物膜要经历潜伏和生长两个阶生物膜从开始形成到成熟，生物膜要经历潜伏和生长两个阶 段，一般的城市生活污水，在段，一般的城市生活污水，在2020度左右的条件现大致需要度左右的条件现大致需要3030 天左右的时间。天左右的时间。 5.1.25.1.2、生物膜法的主要特征、生物膜法的主要特征 1 1、微生物相方面的特征：、微生物相方面的特征： a a、参与净化反应微生物多样化。、参与净化反应微生物多样化。 b b、食物链长、食物链长( (纤毛虫、轮虫类、线虫类），污泥产率低，比活性污泥法纤毛虫、轮虫类、线虫类），污泥产率低，比活性污泥法 少少1/41/4左右。左右。 c c、能够存活世代较长的微生物，在生物膜法中，、能够存活世代较长的微生物，在生物膜法中，c c与污水的停留时间与污水的停留时间 无关，因此硝化细菌等可以增值（特别是在冬季低温）。无关，因此硝化细菌等可以增值（特别是在冬季低温）。 d d、可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力。、可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力。 2 2、工艺方面的特征：、工艺方面的特征： a a、对水质水量变动有较强适应性、对水质水量变动有较强适应性顺水流方向形成了微生态系统。顺水流方向形成了微生态系统。 b b、污泥沉降性能好，宜于固液分离，但是，如果生物膜内部形成的厌、污泥沉降性能好，宜于固液分离，但是，如果生物膜内部形成的厌 氧层过厚，在其脱落后，将有大量的非活性的细小悬浮物分散于水中，氧层过厚，在其脱落后，将有大量的非活性的细小悬浮物分散于水中， 使处理水的澄清度降低。使处理水的澄清度降低。 c c、能处理低浓度污水。生物膜能处理活性污泥法不能处理的低浓度污、能处理低浓度污水。生物膜能处理活性污泥法不能处理的低浓度污 水和微污染的原水，使水和微污染的原水，使B0DB0D5 5降至降至5 5- -10mg/L10mg/L。 d d、易于维护管理、节能。无污泥回流系统，甚至无曝气系统，节能并、易于维护管理、节能。无污泥回流系统，甚至无曝气系统，节能并 易运行管理。易运行管理。 与活性污泥法相比：与活性污泥法相比： 活性污泥法系人工强化生物处理系统，生物量大，处理活性污泥法系人工强化生物处理系统，生物量大，处理 能力强，而膜法更趋于自然净化原理。能力强，而膜法更趋于自然净化原理。 活性污泥法为人工强化三相传质，膜法趋向浓度差扩散活性污泥法为人工强化三相传质，膜法趋向浓度差扩散 传质，传质效果较活性污泥差，处理效率较活性污泥差。传质，传质效果较活性污泥差，处理效率较活性污泥差。 适于工业废水处理站和小规模生活污理厂。适于工业废水处理站和小规模生活污理厂。 生物膜法生物膜法 的主要工艺的主要工艺 5.2 5.2 生物滤池生物滤池 5.2.1 5.2.1 概述概述 生物滤池生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的基础上，是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的基础上， 经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物技经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物技 术。术。 污水在粗滤料上喷洒，处理构筑物称为生物滤池。污水流经污水在粗滤料上喷洒，处理构筑物称为生物滤池。污水流经 表面，在表面上形成生物膜，待生物膜上的微生物即摄取流表面，在表面上形成生物膜，待生物膜上的微生物即摄取流 经污水中的有机物作为营养，从而净化污水。经污水中的有机物作为营养，从而净化污水。 污水先要预处理，去除原污水中的悬浮物等能够堵塞滤料的污水先要预处理，去除原污水中的悬浮物等能够堵塞滤料的 污染物，并使水质均化。脱落的生物膜随处理水流出，因此，污染物，并使水质均化。脱落的生物膜随处理水流出，因此， 生物滤池后也应设沉淀池（二次沉淀池）予以截留。生物滤池后也应设沉淀池（二次沉淀池）予以截留。 5.2.2、普通生物滤池（滴滤池）、普通生物滤池（滴滤池） 1 1、普通生物滤池的构造、普通生物滤池的构造 典型的生物滤池的构造典型的生物滤池的构造 池体池体 滤料滤料 排水系统排水系统 布水装臵布水装臵 （1 1）池体）池体 高于池表面高于池表面0.50.5- - 0.9m0.9m。带孔洞和不。带孔洞和不 带孔洞的两种形式。带孔洞的两种形式。 滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性： (1)(1)比表面积大，能为微生物附着提供大量的面积；比表面积大，能为微生物附着提供大量的面积； (2)(2)质坚、高强耐腐蚀、抗冰冻。质坚、高强耐腐蚀、抗冰冻。 (3)(3)有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和 使脱落的生物膜能随水流出滤池；使脱落的生物膜能随水流出滤池； (4)(4)价格低廉，就地取材，便于加工、运输。价格低廉，就地取材，便于加工、运输。 滤料粒径并非越小越好，会造成堵塞，影响通风。滤料粒径并非越小越好，会造成堵塞，影响通风。 早期主要以拳状碎石为滤料，其直径在早期主要以拳状碎石为滤料，其直径在2.52.504cm04cm左右。左右。 （2 2）滤料）滤料 (3) 布水设备 设臵目的设臵目的 为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面上为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面上 生物滤池的布水设备分为两类生物滤池的布水设备分为两类 固定式喷嘴固定式喷嘴 布水系统布水系统 回转式布水器的中央是回转式布水器的中央是 一根空心的立柱，底端与设一根空心的立柱，底端与设 在池底下面的进水管衔接。在池底下面的进水管衔接。 其所需水头在其所需水头在0.60.61.5m1.5m左右。左右。 固定式布水系统由投配固定式布水系统由投配 池、布水管道和喷嘴组成。池、布水管道和喷嘴组成。 移动式（常用回移动式（常用回 转式）布水器转式）布水器 污水流入投配污水流入投配 池是连续的，但布池是连续的，但布 水是间歇式，喷水水是间歇式，喷水 周期周期5 5- -8min8min。 投配池内设虹投配池内设虹 吸装臵吸装臵( (间歇供水，间歇供水， 使滤料排水后间歇使滤料排水后间歇 充氧，生物膜再生充氧，生物膜再生) )。 排水干管布设排水干管布设 在滤池表面下在滤池表面下0.50.5- - 0.80.8 m m，支，支( (竖竖) )管依据喷管依据喷 咀服务半径设臵咀服务半径设臵, ,高高 出滤料之上出滤料之上0.150.15- - 0.2m0.2m，竖管上安装，竖管上安装 喷咀，通过喷咀均喷咀，通过喷咀均 匀布水。匀布水。 脉冲式生物滤池配水系统 (4)(4)排水系统排水系统 作作 用用 收集滤床流出的污水收集滤床流出的污水 保证通风保证通风 2 2、普通生物滤池的设计与计算、普通生物滤池的设计与计算 1) 1 1）BODBOD5 5容积负荷率：每立方米滤料在容积负荷率：每立方米滤料在1d1d内所能接受的内所能接受的BOD5BOD5量，量， 单位单位gBODgBOD5 5/m/m3 3滤料滤料 d d 2 2）水力负荷率：）水力负荷率： m3m3污水污水/m3/m3滤料滤料d d 3 3、普通生物滤池的适用范围与优缺点、普通生物滤池的适用范围与优缺点 优点：处理效果好，优点：处理效果好，BODBOD5 5的去除率可达的去除率可达9090以上，出水以上，出水 BODBOD5 5 可下降到可下降到25mg/L25mg/L以下，硝酸盐含量在以下，硝酸盐含量在10mg/L10mg/L左右，出水水质稳左右，出水水质稳 定，运行简单，节约能源。定，运行简单，节约能源。 缺点：占地面积大，不适合处理水量大的污水；易堵塞；灰缺点：占地面积大，不适合处理水量大的污水；易堵塞；灰 蝇很多，散发臭味，影响环境卫生。生物滤池适用于小城镇和蝇很多，散发臭味，影响环境卫生。生物滤池适用于小城镇和 边远地区。边远地区。 5.2.35.2.3、高负荷生物滤池、高负荷生物滤池 1 1 特征特征 提高了滤池的提高了滤池的BODBOD- -负荷率，高于普通生物滤池的负荷率，高于普通生物滤池的6 6- -8 8倍，水力负荷率高达倍，水力负荷率高达1010 倍。倍。 高负荷生物滤池的高滤率时通过限制进水高负荷生物滤池的高滤率时通过限制进水BODBOD5 5 值和在运行上采取处理水回流 值和在运行上采取处理水回流 等技术而达到的。等技术而达到的。 进入高负荷生物滤池的进入高负荷生物滤池的BOD5BOD5值必须低于值必须低于200mg/L200mg/L，否则用处理水回流加以稀，否则用处理水回流加以稀 释。释。 回流产生的效应：回流产生的效应： （1 1）均化与稳定进水水质；）均化与稳定进水水质； （2 2）加大水力负荷，及时冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑）加大水力负荷，及时冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑 制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性；制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性； （3 3）抑制滤池蝇的过度滋长；）抑制滤池蝇的过度滋长； （4 4）减轻散发的臭味。）减轻散发的臭味。 2 2、工艺流程、工艺流程 a a、一段法部分污泥回流。、一段法部分污泥回流。 工艺工艺1 1：生物滤池出水直接向滤池回流；由：生物滤池出水直接向滤池回流；由 二次沉淀池向初次沉淀池回流污泥，有助于二次沉淀池向初次沉淀池回流污泥，有助于 生物膜接种。生物膜接种。 工艺工艺2 2：处理水回流滤池前，可避免加大初：处理水回流滤池前，可避免加大初 次沉淀池容积，生物污泥由二次沉淀池回流次沉淀池容积，生物污泥由二次沉淀池回流 初次沉淀池，提高沉淀池的沉淀效果。初次沉淀池，提高沉淀池的沉淀效果。 工艺工艺3 3：处理水和生物污泥同步从二次沉淀：处理水和生物污泥同步从二次沉淀 池回流初次沉淀池，提高了初次沉淀池的沉池回流初次沉淀池，提高了初次沉淀池的沉 淀效果，加大了滤池的水力负荷。弊端在于淀效果，加大了滤池的水力负荷。弊端在于 提高了初次沉淀池的负荷。提高了初次沉淀池的负荷。 工艺工艺4 4：不设二次沉淀池，提高了初次沉淀：不设二次沉淀池，提高了初次沉淀 池的效果，并使其兼行二次沉淀池的功能。池的效果，并使其兼行二次沉淀池的功能。 工艺工艺5 5：处理水直接由滤池出水回流，生物：处理水直接由滤池出水回流，生物 污泥则从二次沉淀池回流，然后两者同步回污泥则从二次沉淀池回流，然后两者同步回 流初次沉淀池。流初次沉淀池。 b.b.二段滤池二段滤池 原污水浓度较高，或对水处理水质要求较高时，可以考虑二段滤池处理系统原污水浓度较高，或对水处理水质要求较高时，可以考虑二段滤池处理系统 负荷率不均匀是二段生物滤池的负荷率不均匀是二段生物滤池的 主要弊端，一段滤池负荷率高，主要弊端，一段滤池负荷率高， 生物膜生长快，脱落生物膜易于生物膜生长快，脱落生物膜易于 积存并产生堵塞现象，二段生物积存并产生堵塞现象，二段生物 滤池往往负荷率低，生物膜生长滤池往往负荷率低，生物膜生长 不佳，滤池容积未能得到充分利不佳，滤池容积未能得到充分利 用。用。 可采用交替配水的二段生物滤池可采用交替配水的二段生物滤池 系统（图系统（图5-7） 交替式二级生物滤池法的流程交替式二级生物滤池法的流程 沉淀污水经配水槽进入沉淀污水经配水槽进入 滤池滤池A A（作为一段滤池（作为一段滤池 考虑），再经二次沉淀考虑），再经二次沉淀 池的池的A A沉淀池处理，处沉淀池处理，处 理水用泵抽升送入滤池理水用泵抽升送入滤池 B B（二段滤池），然后（二段滤池），然后 通过沉淀池通过沉淀池B B处理后排处理后排 放，经一段时间后，转放，经一段时间后，转 换水流方向。优点：有换水流方向。优点：有 效提高处理效果，缺点，效提高处理效果，缺点， 增加建设成本。增加建设成本。 3 3、高负荷生物滤池的构造特点：、高负荷生物滤池的构造特点： 构造与普通生物滤池同（池体、滤料、布水与排水系统），构造与普通生物滤池同（池体、滤料、布水与排水系统）， 不同之处如下：不同之处如下： a a、池形圆形、池形圆形 使用的滤料直径较大，一般为使用的滤料直径较大，一般为4040- -100mm100mm，空隙率高。，空隙率高。 b b、旋转式布水器、旋转式布水器 污水以一定的压力流入位于池中央处的固定竖管，再流入布污水以一定的压力流入位于池中央处的固定竖管，再流入布 水横管。水横管。 4 4、高负荷生物滤池的需氧与供氧、高负荷生物滤池的需氧与供氧 1 1）生物膜量：）生物膜量： 好氧膜厚好氧膜厚2mm2mm，含水率，含水率98%98%。 2 2）生物滤池需氧量：）生物滤池需氧量： O O2 2=a=aBODBODr r + b + bP P（kg/mkg/m3 3滤料）滤料） a a =1.46 b=1.46 b=0.18 kgO=0.18 kgO2 2/ kg/ kg生物膜生物膜 a a-每每kgBOD5kgBOD5完全降解所需要的氧量（完全降解所需要的氧量（kgkg），对城市污水，为），对城市污水，为1.461.46左右。左右。 BODrBODr- -在生物滤池上去除的在生物滤池上去除的BOD5BOD5值。值。 b b-单位重量活性生物膜的需氧量，此值大致为单位重量活性生物膜的需氧量，此值大致为0.18kg/m0.18kg/m3 3。 P P- -每每m m3 3 滤料上覆盖着的活性生物膜。 滤料上覆盖着的活性生物膜。 3 3）生物滤池的供氧：）生物滤池的供氧： 通风传质的影响因素有：滤池内外的温差、风力、滤料类型、水力负荷通风传质的影响因素有：滤池内外的温差、风力、滤料类型、水力负荷 （布水量），其中主要是温差。（布水量），其中主要是温差。 v v0.0750.075T T- -0.150.15 V V空气流速空气流速 T T滤池内、外温差滤池内、外温差 例题例题5 5- -1 1 （p211p211页）页） 5 5、高负荷生物滤池的工艺计算与设计：、高负荷生物滤池的工艺计算与设计： 生物滤池系统的功能设计包括：生物滤池系统的功能设计包括： 滤池类型和流程选择；滤池类型和流程选择； 滤池个数和滤床尺寸；滤池个数和滤床尺寸； 二次沉淀池的形式、个数和工艺尺寸的确定；二次沉淀池的形式、个数和工艺尺寸的确定； 布水设备的计算。布水设备的计算。 1 1）滤池池体的工艺计算与设计：）滤池池体的工艺计算与设计： 常用的负荷率有：常用的负荷率有： BODBOD- -容积负荷率容积负荷率: :一般一般1200gBOD5/m3d1200gBOD5/m3d BODBOD- -面积负荷率，一般在面积负荷率，一般在11001100- -2000gBOD5/m2d2000gBOD5/m2d 水力负荷率水力负荷率每平方米滤池表面每日所能接受的污水量每平方米滤池表面每日所能接受的污水量 池体一般采用负荷法计算。池体一般采用负荷法计算。 取值：容积负荷取值：容积负荷1.2kgBOD1.2kgBOD5 5/ /（m m3 3滤料滤料.d.d）；表面面积负荷）；表面面积负荷1.11.1 2kgBOD2kgBOD5 5/ /（m m2 2滤料滤料.d.d）；水力负荷）；水力负荷101030m30m3 3/ /（m m3 3.d.d），其主要取决于），其主要取决于 污水浓度或回流比：污水浓度或回流比： a a、进水浓度（、进水浓度（BODBOD）SaSaSe Se （SeSe为出水浓度），为出水浓度），见表见表5 5- -5 5取值，它取值，它 反映了其可降解的能力。反映了其可降解的能力。 b b、回流稀释倍数、回流稀释倍数 n n（S S0 0SaSa）/(Sa/(Sa- -Se) Se) c c、滤料容积、滤料容积V=Q(n+1)Sa/NV=Q(n+1)Sa/NV V d d、滤池表面积、滤池表面积A=V/HA=V/H， e e、R=QR=QR R/Q =/Q =回流水量回流水量/ /原污水量原污水量 f f、Sa=(SoSa=(SoRSeRSe）/ /（1 1R R） SaSa向滤池喷洒污水的向滤池喷洒污水的BODBOD值；值；SoSo原污水原污水 的的BODBOD值。值。SeSe- -滤池处理水的滤池处理水的BODBOD值；值；R R回流比回流比 或按表面负荷计算或按表面负荷计算A= Q(n+1)Sa/NA= Q(n+1)Sa/NA A N NA A面积负荷面积负荷 或按水力负荷计算或按水力负荷计算A= Q(n+1)/ NA= Q(n+1)/ Nq q N Nq q 水力负荷 水力负荷 目前生物滤池的最大直径为目前生物滤池的最大直径为60m60m，通常是在，通常是在35m35m以下。以下。 例题见例题见213 213 例例5 5- -2 2 2 2）滤池个数和滤床尺寸）滤池个数和滤床尺寸 3 3） 旋转布水器计算与设计旋转布水器计算与设计 a a、旋转布水器的直径旋转布水器的直径D=D=D D- -200mm 200mm （D D滤池直径）滤池直径） b b、布水横管的数目及其管径、布水横管的数目及其管径D D， 布水横管可以采用钢管或铝管，横管数目一般布水横管可以采用钢管或铝管，横管数目一般2 2- -4 4根根, , 管中流速管中流速v v 0.50.51.0m/s1.0m/s，管底离滤床表面，管底离滤床表面150150250mm250mm，以避免风力的影响。，以避免风力的影响。 c c、布水横管的出水孔口数（、布水横管的出水孔口数（m m）、孔口直径（）、孔口直径（d d）及每个孔口距池中心）及每个孔口距池中心 的距离的距离(r(ri i) )。 设计依据：设计依据：V V0.5m/s0.5m/s以及每个孔口的喷洒面积基本相等。则以及每个孔口的喷洒面积基本相等。则 m m 1/11/1- -(1(1- -a/d) aa/d) a为最末端为最末端2 2个出流孔口间距的个出流孔口间距的2 2倍，取倍，取0.08m0.08m； 出口孔径出口孔径d d一般一般1010- -15mm15mm，不得小于，不得小于10mm10mm。 每个出流孔口距滤池中心的距离每个出流孔口距滤池中心的距离(ri) ri(ri) riR R（i/mi/m）（开平方）（开平方） （中间（中间 间距大、外侧小）间距大、外侧小）R R为布水半径（为布水半径（D/2D/2），），i i为从池中心算起，每个孔为从池中心算起，每个孔 口的排列顺序。孔口间距一般从口的排列顺序。孔口间距一般从300mm300mm，开始逐步减少到，开始逐步减少到40mm40mm。 d.d.每分钟的旋转周数每分钟的旋转周数n n34.7834.7810106 6/m/md d2 2D D e.e.工作水头工作水头（包括沿程水损、局部水损，而局部水损又含孔口阻力，管（包括沿程水损、局部水损，而局部水损又含孔口阻力，管 口降速水头）口降速水头）H Hh h1 1h h2 2h h3 3 ，布水器所需压力为，布水器所需压力为0.50.51.0m1.0m。 5.2.4 5.2.4 塔式生物滤池：塔式生物滤池： 1 1、特征、特征 在构造方面：在构造方面： 塔身塔身( (高：高：8 8- -24m24m；直径；直径1 1- - 3.5m3.5m，径高比，径高比1 1：6 6- -1 1：8)8)； 滤料；滤料； 布水装臵；布水装臵； 通风通风 在工艺方面：在工艺方面： 高负荷率（高负荷率（8080- -200m200m3 3为一为一 般高负荷滤池的般高负荷滤池的2 2- -1010倍；倍； 滤层内部的分层（不同层适滤层内部的分层（不同层适 于不同微生物生长，提高污于不同微生物生长，提高污 水处理能力。水处理能力。 2 2、计算与设计、计算与设计 参考教材参考教材220220页例页例5 5- -3 3 高高8 8- -2424米米 塔滤的工艺设计可以按塔滤的工艺设计可以按BOD5BOD5- -容积允许负荷率进行。容积允许负荷率进行。 出水出水BOD q=Q/A=Q/A 例题例题5 5- -3 3（P220P220- -221)221) 某城镇居民某城镇居民50005000人，排水量标准人，排水量标准100L/(100L/(人人 d d），冬季水温），冬季水温 1212度，每人每日产生的度，每人每日产生的BODuBODu值以值以40g40g计，生活污水拟用塔计，生活污水拟用塔 滤处理，处理水的滤处理，处理水的BODuBODu按按35mg/L35mg/L考虑。考虑。 5.2.55.2.5曝气生物滤池曝气生物滤池 1 1、 曝气生物滤池的特征曝气生物滤池的特征 集生物降解、固液分离于一体的污水处理设备。集生物降解、固液分离于一体的污水处理设备。 当滤层内的截污量达当滤层内的截污量达 到某种程度时，对滤到某种程度时，对滤 层进行反冲洗，反冲层进行反冲洗，反冲 水通过反冲水排放管水通过反冲水排放管 排出。排出。 （1 1）气液在滤料间歇充分接触，由于气、液相固相三相接触，）气液在滤料间歇充分接触，由于气、液相固相三相接触， 氧的转移率高，动力消耗低。氧的转移率高，动力消耗低。 （2 2）有截留原污水中悬浮物与脱落的生物污泥的功能，不需）有截留原污水中悬浮物与脱落的生物污泥的功能，不需 沉淀池，占地面积小。沉淀池，占地面积小。 （3 3）以）以3 3- -5mm5mm的小颗粒为滤料，比表面积大，微生物吸附力强。的小颗粒为滤料，比表面积大，微生物吸附力强。 （4 4）池内能够保持大量的生物量，再由于截留作用，污水处）池内能够保持大量的生物量，再由于截留作用，污水处 理效果良好。理效果良好。 （5 5）不需污泥回流，也无污泥膨胀之虑，如反冲洗全部自动）不需污泥回流，也无污泥膨胀之虑，如反冲洗全部自动 化，则维护管理非常方便。化，则维护管理非常方便。 本工艺设计的参数参考本工艺设计的参数参考P222P222 5.3 5.3 生物转盘生物转盘 5.3.15.3.1概述概述 1.1.生物转盘对污水净化作用原理生物转盘对污水净化作用原理 又名转盘式生物滤池，属充填式生物膜法处理设备。又名转盘式生物滤池，属充填式生物膜法处理设备。 19541954年在联邦年在联邦 德国的德国的HeilbronnHeilbronn建成世界上第一座生物转盘污水处理厂。建成世界上第一座生物转盘污水处理厂。 图图5 5- -18 18 生物转盘净化反应过程与物质传递示意图生物转盘净化反应过程与物质传递示意图 生物转盘的主体是垂直固定在水平轴上的一组圆形盘片和一生物转盘的主体是垂直固定在水平轴上的一组圆形盘片和一 个同它配合的半圆形水槽。个同它配合的半圆形水槽。 微生物生长并形成一层生物膜附着在盘片表面，约微生物生长并形成一层生物膜附着在盘片表面，约40%50%40%50%的的 盘面（转轴以下的部分）浸没在废水中，上半部敞露在大气中。盘面（转轴以下的部分）浸没在废水中，上半部敞露在大气中。 工作时，废水流过水槽，电动机转动转盘，生物膜和大气与废工作时，废水流过水槽，电动机转动转盘，生物膜和大气与废 水轮替接触，浸没时吸附废水中的有机物，敞露时吸收大气中的氧气。水轮替接触，浸没时吸附废水中的有机物，敞露时吸收大气中的氧气。 转盘的转动转盘的转动,带进空气带进空气,并引起水槽内废水紊动并引起水槽内废水紊动, , 使溶解氧均匀分布。使溶解氧均匀分布。 生物膜的厚度约为生物膜的厚度约为0.52.0mm0.52.0mm，随着膜的增厚，内层的微生物呈，随着膜的增厚，内层的微生物呈 厌氧状态，失去活性时使生物膜脱落，并随同出水流至二次沉淀池。厌氧状态，失去活性时使生物膜脱落，并随同出水流至二次沉淀池。 2 2、生物转盘系统的特征、生物转盘系统的特征 （1 1）微生物浓度高。转盘上的生物膜量折算成曝气池的）微生物浓度高。转盘上的生物膜量折算成曝气池的MLVSSMLVSS， 可达可达4000040000- -60000mg/L,F/M60000mg/L,F/M为为0.050.05- -0.10.1，因此，生物转盘的效，因此，生物转盘的效 率高。率高。 （2 2）生物相分级，在每级转盘生长着适应于流入该级污水性）生物相分级，在每级转盘生长着适应于流入该级污水性 质的生物相，这种现象对微生物的生长繁育，有机物降解非常质的生物相，这种现象对微生物的生长繁育，有机物降解非常 有利。有利。 （3 3）污泥龄长，在转盘上能够增值世代时间长的微生物，如）污泥龄长，在转盘上能够增值世代时间长的微生物，如 硝化细菌等。硝化细菌等。 （4 4）生物转盘耐冲击负荷。）生物转盘耐冲击负荷。 （5 5）在生物膜上微生物的食物链长，因此产生的污泥量少。）在生物膜上微生物的食物链长，因此产生的污泥量少。 （6 6）接触反应不需要曝气，污泥也无需回流，因此，动力消）接触反应不需要曝气，污泥也无需回流，因此，动力消 耗小。耗小。 （7 7）本法不需经常调节生物污泥量，不产生污泥膨胀，便于）本法不需经常调节生物污泥量，不产生污泥膨胀，便于 维护管理。维护管理。 （8 8）设计合理，运行正常的生物转盘，不产生滤池蝇、不出）设计合理，运行正常的生物转盘，不产生滤池蝇、不出 现泡沫也不产生噪音，不存在发生二次污染的现象。现泡沫也不产生噪音，不存在发生二次污染的现象。 （9 9）生物转盘的流态，从一个生物转盘单元来看是完全混）生物转盘的流态，从一个生物转盘单元来看是完全混 合型的，在转盘不断转动的条件下，接触反应槽内的污水合型的，在转盘不断转动的条件下，接触反应槽内的污水 能够得到良好的混合，但多级生物转盘又应作为推流式，能够得到良好的混合，但多级生物转盘又应作为推流式， 因此，生物转盘的流态，应按完全混合因此，生物转盘的流态，应按完全混合- -推流来考虑。推流来考虑。 5.3.25.3.2生物转盘的组成与构造特点生物转盘的组成与构造特点 1 1、盘片：盘片： 要求要求：轻质高强，耐腐蚀、耐老化、易于挂膜、不变形，轻质高强，耐腐蚀、耐老化、易于挂膜、不变形， 比表面积大，易于取材，便于加工。比表面积大，易于取材，便于加工。 直径：直径：2 2- -3.6m3.6m，转速，转速2 2- -3r/min3r/min，间距，间距2030mm2030mm。受材料、污。受材料、污 水与膜的接触均匀性、外缘膜易脱落等影响，直径不可能做大。水与膜的接触均匀性、外缘膜易脱落等影响，直径不可能做大。 2 2、转动轴：、转动轴： 具有足够的强度和刚度，防止断裂和挠曲。转轴中心与接具有足够的强度和刚度，防止断裂和挠曲。转轴中心与接 触反应槽液面的距离一般不小于触反应槽液面的距离一般不小于150mm.150mm. 直径：直径：5050- -80mm80mm，长度，长度0.50.5- -7m7m。 3 3、接触反应槽、接触反应槽： 不小于盘片直径的不小于盘片直径的35%35%浸没在反应槽的污水中，与盘片相吻浸没在反应槽的污水中，与盘片相吻 合的半圆形，接触反应槽的尺寸和长度，应根据转盘直径和轴合的半圆形，接触反应槽的尺寸和长度，应根据转盘直径和轴 长决定。长决定。 4 4、驱动装臵：、驱动装臵： 动力设备、减速装臵以及转动链条等。动力设备、减速装臵以及转动链条等。 5.3.35.3.3生物转盘处理系统的工艺流程与组合生物转盘处理系统的工艺流程与组合 设计时特别注意第一级，因为第一级转设计时特别注意第一级，因为第一级转 盘的污水负荷最高，故应增加盘片面积，盘的污水负荷最高，故应增加盘片面积， 加大转数等措施。加大转数等措施。 生物转盘的二级处理流程生物转盘的二级处理流程 用于处理高浓度的有机污水，能够将用于处理高浓度的有机污水，能够将BODBOD值由数千值由数千mg/Lmg/L降至降至20mg/L20mg/L 5.3.45.3.4、生物转盘的计算与设计、生物转盘的计算与设计 1 1、生物转盘工艺设计内容：、生物转盘工艺设计内容： 盘片面积、盘片数、氧化槽长度、氧化槽容积及转盘转速等。盘片面积、盘片数、氧化槽长度、氧化槽容积及转盘转速等。 2 2、设计参数：、设计参数：主要有停留时间、水力负荷和面积负荷率等。主要有停留时间、水力负荷和面积负荷率等。 3 3、生物转盘设计的程序是：、生物转盘设计的程序是： 1 1计算转盘总面积；计算转盘总面积； 2 2选定盘片直径，计算盘片数；选定盘片直径，计算盘片数； 3 3选定盘片净间距，计算转盘总长度；选定盘片净间距，计算转盘总长度； 4 4选定每级转盘的轴长，计算级数；选定每级转盘的轴长，计算级数； 5 5根据转盘总长度，计算氧化槽有效容积；根据转盘总长度，计算氧化槽有效容积； 6 6核算停留时间；核算停留时间； 7 7计算转盘转速；计算转盘转速； 8 8计算转盘轴功率。计算转盘轴功率。 4 4、负荷率计算、负荷率计算 （1 1）容积面积比（）容积面积比（G G）（确定参考图）（确定参考图5 5- -24)24) 又称液量面积比，它是接触氧化槽的实际容积又称液量面积比，它是接触氧化槽的实际容积V V（m3m3）与转盘盘片）与转盘盘片 全部表面积全部表面积A A（m2)m2)的比值，用的比值，用G G表示。表示。 G GV/A V/A 10103 3 (L/(L/) ) （2 2） BOD BOD 面积负荷率面积负荷率N NA A( (表表5 5- -9 9） N NA A QSo/A gBOD/(QSo/A gBOD/( d)d) SoSo原污水的原污水的BOD5 BOD5 值值 A A盘片总表面积，盘片总表面积， （3 3）水力负荷率）水力负荷率NqNq 单位盘片表面积在单位盘片表面积在1 1天内能够接受并使转盘处理达到预期效果的污天内能够接受并使转盘处理达到预期效果的污 水量。水量。 Nq Nq Q/A Q/A 10103 3 (L/ (L/ d)d) 此值决定于原污水的此值决定于原污水的BODBOD值，原污水值，原污水BODBOD值不同，此值有较大的差异。值不同，此值有较大的差异。 (4)(4)平均接触时间平均接触时间 污水在接触氧化槽内与转盘接触，并进行净化反应的时间，即污水在接触氧化槽内与转盘接触，并进行净化反应的时间，即 t ta a V/Q V/Q 24 (d)24 (d) 增加接触时间，能够提高净化效果。增加接触时间，能够提高净化效果。 （5 5）G G、N NA A、NqNq及及t ta a 之间的关系 之间的关系 t ta a G/ Nq G/ Nq 24 (h) N24 (h) NA A SoSo NqNq 图图5-24 当当G G值低于值低于5 5时，时，BODBOD去除率即去除率即 将有较大幅度的下降，对城市将有较大幅度的下降，对城市 污水，污水，G G值以介于值以介于5 5- -9 9之间为宜。之间为宜。 图图5-24 BOD去除率与容积面积比去除率与容积面积比 （G值）之间的关系（对城市污水）值）之间的关系（对城市污水） 原联邦德国斯梯尔公司归纳、分析大量运行数据的基础上，原联邦德国斯梯尔公司归纳、分析大量运行数据的基础上， 设计而成，可作为实际参考用。设计而成，可作为实际参考用。 BODBOD- -面积负荷（面积负荷（g/m2d)g/m2d) 对城市污水，我对城市污水，我 国国标规定：国国标规定： BODBOD- -面积负荷率面积负荷率 介于介于1010- - 20g/(m2d),20g/(m2d),对第对第 一级转盘一级转盘BODBOD- -面面 积负荷不宜超过积负荷不宜超过 4040- -50g/(m2d)50g/(m2d) 图图5 5- -25 25 处理水处理水BODBOD值与值与BODBOD- -面积负荷率之间的关系面积负荷率之间的关系 供生物转盘设计参考用供生物转盘设计参考用 本表适用于年平均水温为本表适用于年平均水温为1313度以上的城市污度以上的城市污 水，水温低于水，水温低于1313度的城市污水，应按图度的城市污水，应按图5 5- -2828， 即以即以1313度为度为1.01.0，水温低于，水温低于1313度的城市污水，度的城市污水， 用其实际温度除以相应的系数，即可得出相用其实际温度除以相应的系数，即可得出相 应的水力负荷率值。应的水力负荷率值。 美国大量实际运行美国大量实际运行 数据而整理出的数据而整理出的 6 6、计算公式、计算公式 在确定负荷率值（在确定负荷率值（BODBOD面积负荷率或水力负荷率）后，可按下面公式计算生面积负荷率或水力负荷率）后，可按下面公式计算生 物转盘的各项设计系数。物转盘的各项设计系数。 1 1）转盘总面积）转盘总面积 A AQSQSo o/ N/ NA A A A转盘总面积 转盘总面积 Q Q-平均日污水量平均日污水量 S S0 0 - -原污水原污水BODBOD值值 N NA A - -BODBOD面积负荷面积负荷 按水力负荷率计算按水力负荷率计算 A A Q/NqQ/Nq 2 2）转盘总片数）转盘总片数 采用圆形转盘时采用圆形转盘时 M M转盘总片数转盘总片数 D D-圆形转盘直径圆形转盘直径 当所采用的转盘为多边形或波纹板时，应按一般常规方法计算每片转盘面积当所采用的转盘为多边形或波纹板时，应按一般常规方法计算每片转盘面积a.a.转盘转盘 总片数为总片数为M MA/2aA/2a 3 3）每台转盘的转轴长度）每台转盘的转轴长度 L L每台转盘的转轴长度每台转盘的转轴长度 m m每台转盘的片数每台转盘的片数 d d盘片间距盘片间距 b b-盘片厚度，一般取值盘片厚度，一般取值0.0010.001- -0.0130.013 k k考虑污水流动的循环沟道的系数，取值考虑污水流动的循环沟道的系数，取值1.21.2 4 4）接触反应槽容积）接触反应槽容积 当采用半圆形接触反应槽时，其总有效面积当采用半圆形接触反应槽时，其总有效面积V V为为 5 5）转盘的旋转速度）转盘的旋转速度 转盘的最小转数转盘的最小转数nnmin min 的计算公式： 的计算公式： 例题例题 p232p232- -233233页页 某住宅小区人口某住宅小区人口50005000人，排水量标准人，排水量标准100L/(100L/(人人 d)d)经沉淀处理经沉淀处理 后后BOD5BOD5值为值为135 mg/L135 mg/L，处理水的，处理水的BODBOD值不得大于值不得大于15mg/L15mg/L。拟采。拟采 用生物转盘处理，试进行生物生物转盘设计。用生物转盘处理，试进行生物生物转盘设计。 7 7、经验图表计算法、经验图表计算法 适用于服务人口数大于适用于服务人口数大于1000010000的二级生物转盘设备的二级生物转盘设备 如果人口数低于如果人口数低于1000010000，则应对，则应对q q值加以修正，乘以修正系数值加以修正，乘以修正系数k1k1 通过计算所得的通过计算所得的BODBOD- -面积负荷率还需图面积负荷率还需图5 5- -3030和图和图5 5- -31 31 进行校正。进行校正。 校核在所确定的校核在所确定的 BODBOD- -面积负荷值面积负荷值 的条件下，处理的条件下，处理 水的水的BODBOD值能否值能否 达到要求。达到要求。 图图5-31生活污水生物转盘处理盘面负荷与处理水生活污水生物转盘处理盘面负荷与处理水BOD浓度的关系浓度的关系 图图5-30在该原水在该原水BOD 浓度条件下，所确定浓度条件下，所确定 的的BOD-面积负荷值是面积负荷值是 否适宜。否适宜。 第三项校正的内容是所确定的生物转盘处理系统的第一级，第三项校正的内容是所确定的生物转盘处理系统的第一级， 其其BODBOD- -面积负荷值不得超过下表所列的数值面积负荷值不得超过下表所列的数值 5 5、生物转盘设计时应考虑的因素与某些数据、生物转盘设计时应考虑的因素与某些数据 根据我国国标根据我国国标室外排水设计规范室外排水设计规范GB 14GB 14- -87 87 的规定及运行经验在生的规定及运行经验在生 物转盘设计时应考虑的下列各项因素和采用的数据。物转盘设计时应考虑的下列各项因素和采用的数据。 1 1）污水量：日平均值）污水量：日平均值 2 2）进入转盘的）进入转盘的BODBOD值：按调节沉淀后的平均值考虑。值：按调节沉淀后的平均值考虑。 3 3）有关盘片的数据：）有关盘片的数据： 直径、厚度、间距、浸没率直径、厚度、间距、浸没率 4 4）转盘转速：）转盘转速： 5 5）产泥量：）产泥量：0.50.5- -0.6kg0.6kg污泥污泥/kgBOD/kgBOD 6 6）级数：不少于两级，不少于两组。）级数：不少于两级，不少于两组。 7 7）每平方米盘片具有的接触反应槽有效容积。）每平方米盘片具有的接触反应槽有效容积。5 5- -9L9L 8 8）防雨、防风、保温措施。）防雨、防风、保温措施。 （1 1）空气驱动生物转盘空气驱动生物转盘 （2 2）合建式生物转盘合建式生物转盘 （3 3）活性污泥活性污泥生物转盘复合工艺生物转盘复合工艺 5.3.55.3.5、生物转盘处理技术的进展、生物转盘处理技术的进展 特点特点 1 1、槽内污水含有较高的、槽内污水含有较高的 溶解氧，在相同的负荷率溶解氧，在相同的负荷率 条件内，条件内，BODBOD去除率高。去除率高。 2 2、生物膜较薄，有较强、生物膜较薄，有较强 的活性。的活性。 3 3、通过调节空气量改变、通过调节空气量改变 转盘的转数，采用气量调转盘的转数，采用气量调 节装臵，根据槽内溶解氧节装臵，根据槽内溶解氧 的变化自动进行。的变化自动进行。 4 4、易于维护管理。、易于维护管理。 1 1、空气驱动生物转盘、空气驱动生物转盘 2 2、生物转盘与其他设备相组合、生物转盘与其他设备相组合 （1 1）与沉淀池相结合的生物转盘）与沉淀池相结合的生物转盘 活性污泥活性污泥生物转盘复合工艺生物转盘复合工艺 （2)2)与曝气池相结合的生物转盘与曝气池相结合的生物转盘 转盘用空气驱动，盘片转盘用空气驱动，盘片40%40%的面积的面积 浸于水中。浸于水中。 特点特点 （1 1）提高设备的处理效果）提高设备的处理效果, ,改装前改装前 BODBOD去除率为去除率为60%60%- -70%70%，改装后提高，改装后提高 到到90%90%。 （2 2）提高原有设备的处理能力，）提高原有设备的处理能力， 占地面积小，附加设备费用低。占地面积小，附加设备费用低。 （3 3）处理效果稳定，菌体密度大，）处理效果稳定，菌体密度大， 生物量高微生物增值迅速，活性强。生物量高微生物增值迅速，活性强。 （4 4）污泥量少且易于沉淀。）污泥量少且易于沉淀。 （5 5）动力消耗少，活性污泥装臵）动力消耗少，活性污泥装臵 本身能够提供生物转盘转动的能量。本身能够提供生物转盘转动的能量。 （6 6）负荷选择适宜，