第5.2节 生物滤池

5 2生物滤池 生物滤池是以土壤自净为依据 是在污水灌溉的实践基础上发展起来的人工生物处理法 1893年在英国试验成功 1900年开始应用于废水处理中 生物滤池类型 普通生物滤池 高负荷生物滤池 塔式生物滤池 活性炭生物滤池 曝气生物滤池等 生物滤池与活性污泥法的比较 5 2 2普通生物滤池的构造 生物滤池由池体 滤料 布水装置和排水系统等部分组成 1 池体 1 形状 30 40年代以前多是方形或矩形 出现旋转布水器后 大多采用圆形 高负荷生物滤池通常是圆形 2 池壁可有孔洞或不带孔洞的两种 有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风 但在冬季易受低气温的影响 3 一般要求池壁高于滤料0 5m 0 9m 以防风力对布水的影响 必要时池体应考虑防冻 采暖 以及防蝇等措施 池壁滤料布水系统排水系统 普通生物滤池 2 滤料 对滤料的要求 1 单位体积滤料的表面积要大 2 孔隙率要高 3 材质轻而强度高 4 物理化学性质稳定 对微生物的增殖无危害作用 5 价廉 取材方便 常用滤料 碎石 裸石 炉渣 焦碳 3 布水设备 作用 均匀向滤料撒布污水 布水设备有固定式和可动式 图 两种 固定式布水装置间断布水 所以布水不均匀 配水的水头要高 配水池也较高 配水面高0 9 2 1m 故目前应用较少 可动式布水器 旋转布水器 组成及重要参数 水竖管和可旋转的布水横管组成 横管可以是多根 布水小孔的直径10 15mm 布水横管距滤料表面的高度0 15 0 25m 喷水旋转所需的水头2 5 10kPa 旋转布水器的特点 布水比较均匀 淋水周期短 水力冲刷作用强 缺点时喷水孔易堵 低温时要采用防冻措施 仅适用于圆形池 喷嘴 4 排水系统 图5 3 a 排水系统的作用 排除处理后的污水 保证通风 支撑滤料b 排水系统组成 渗水装置 汇水沟 总排水沟 排水假底 主要参数 1 混凝土板式渗水装置 图5 4 孔隙总面积不得低于滤池总面积的20 与池底距离不小于0 4m 2 池子底面坡度 0 01 0 02 排水沟坡度0 005 0 02 排水总渠坡度0 003 0 005 重要提示 要保证不积淤流速 通常采用0 6m s 排水渠穿过池壁的地方 应设排水和通风孔洞 通风面积应不小于过水断面 排水口可设于池壁的一侧或数侧 但通风口必须均匀分布于池壁的两对边或四周 普通生物滤池优缺点 1 处理效果好 BOD5去除率95 以上 2 运行稳定 易于管理 节省能源缺点 占地面积大 滤料易堵塞 产生滤池蝇 喷洒污水 撒发臭味 生物滤池一般工艺流程 注意 此处是出水回流 而不是污泥回流 组合型式有单级运行系统 多级运行系统和交替运行系统 如何选择滤池类型和运行系统 1 工艺选择 低负荷生物滤池的体积大 占地多 滤料的需要量大 易堵塞 常出现池蝇和臭味 仅在水量小的地区选用 目前大多数采用高负荷生物滤池 塔式生物滤池多用于工业有机废水的处理 2 流程选择 确定流程时 应该决定是否用初次沉淀池 采用几级过滤 采用回流与否 选择回流方式及回流比泽问题 是否用初次沉淀池 视水质而定 悬浮物较多的废水 一级都使用初沉池 入流有机物浓度高 水力负荷很小和污水中某污染物质在高浓度时可能抑制微生物的生长应采用二沉或回流 5 2 3高负荷生物滤池 BOD负荷为普通生物滤池6 8倍 水力负荷10倍 1 有机负荷 kgBOD5 m3 d 2 水力负荷 1 水力表面负荷 m3 m2 d 或m d 2 水力容积负荷 m3 m2 d 二 高负荷生物滤池的构造由滤床 池壁与滤料 布水装置和排水系统三部分组成 旋转式布水器 旋转布水器 回流意义 对于高负荷生物滤池与塔式生物滤池 有机负荷高 生物膜增长快 需要较高的水力负荷 一般是通过出水回流来解决 为什么 1 不论原废水的流量如何波动 滤池可得到连续投配的废水 因而其工作较稳定 2 可以冲刷去除老化生物膜 降低膜的厚度 并抑制滤池蝇的孳生 3 均衡滤池负荷 提高滤池的效率 4 可以稀释和降低有毒有害物质的浓度以及进水有机物浓度 回流比参见p207表5 3 高负荷滤池流程 1 高负荷滤池流程 2 2段滤池 负荷高低生物滤池的异同 1 BOD负荷高的滤池 生物膜增长快 对水力冲刷的要求也就迫切 增大水力冲刷的主要途径是加大表面负荷 其办法有二 一是增加滤料层高度 二是将处理后的废水回流到生物滤池的进水中去 所以 低负荷生物滤池的滤料层高度通常只有2 3m左右 而且多不采用回流措施 塔式滤池的高度达20m之多 而且常采用回流措施 2 BOD负荷高的滤池 要求通风条件好 在采用自然通风的条件下 就要求滤料的孔隙率大和阻力小 所以 低负荷滤池的滤料粒径较小 25 70mm 高负荷滤池的滤料粒径较大 40 100mm 对于塔式生物滤池 最好采用塑料滤料 3 BOD负荷低的生物滤池的氧化分解程度就高 污泥量少而稳定 出水中有较高的溶解氧 有硝酸盐 BOD5浓度可低于20mg L 高负荷生物滤池的氧化分解程度低 污泥量多而不稳定 出水中溶解氧低 没有或很少有硝酸盐 BOD5浓度高于30mg L 塔式生物滤池的情况可能更差些 表5 2普通生物滤池 高负荷生物滤池和塔式生物滤池的比较 表5 2普通生物滤池 高负荷生物滤池和塔式生物滤池的比较 生物滤池重要参数比较 交替配水2段滤池 3 需氧与供氧 需氧按单位容积滤料的需氧量计算 1 一般采用自然通风 高负荷滤池的滤层厚度超过2m时人工通风 2 影响滤池自然通风的主要因素 池内温度与气温之差 滤池高度 滤料孔隙率及风力等 滤池堵塞也会影响通风 a 降解1kgBOD的需氧量 城市污水1 46 b 单位重量活性生物膜的需氧量 0 18P 每m3滤料上覆盖的生物膜量 kg m3滤料 kg m3滤料 塔式生物滤池 一般高8 24m 直径1 3 5m 径高比1 6 1 8塔身 砖砌 钢筋混凝土 钢框架结构 一般分层 每层不超过2 5m 分层处设隔栅 滤料 采用轻质滤料布水 小型固定喷嘴 大中型旋转布水通风 一般自然通风 也可机械通风 影响生物滤池功能的主要因素 1 滤床的比表面积和孔隙率生物膜是生物膜法的主体 滤料表面积愈大 生物膜的表面积也愈大 生物膜的量就愈多 净化功能就愈强 孔隙率大 则滤床不易堵塞 通风效果好 可为生物膜的好氧代谢提供足够的氧 滤床的比表面积和孔隙率愈大 扩大了传质的界面 促进了水流的紊动 有利于提高净化功能 2 滤床的高度 1 滤床的不同高度 生物膜量 微生物种类 去除有机物的速度等方面都是不同的 2 滤床的上层 废水中的有机物浓度高 营养物质丰富 微生物繁殖速度快 生物膜量多且主要以细菌为主 有机污染物的去除速度高 3 随着滤床深度的增加 废水中的有机物量减少 生物膜量也减少 微生物从低级趋向高级 有机物去除速度降低 4 有机物的去除效果随滤床深度的增加而提高 但去除速率却随深度的增加而降低 滤床高度与处理效率之间的关系和滤床不同深度处的生物膜量 生物滤池的运行 1 挂膜 培养出适合待处理废水的活性污泥 将活性污泥置于滤床中 将池底部的活性污泥抽入上方的布水器淋下 使污泥在滤池内反复循环 当已有少量微生物黏附在填料上时开始进水 水量由小到大 设计水量20 80 当已达到运行所需的生物量时 系统可以进入正常运行 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 负荷适当生物膜 线虫和寡毛虫类较多 也出现丝状菌和真菌类 灰褐色 3 低负荷生物膜为褐色 4 更新快的生物膜 生物大量生长 5 后生动物异常增长的生物膜 红色 6 发生恶臭的生物膜 溶解氧下降出现恶臭 生物膜系统运行应特别注意的问题 1 防止生物膜过厚 加大回流 借助水力冲脱过厚的生物膜 二级滤池串连交替进水 低频加水 使布水器转数减慢 2 维持较高的DO 曝气池的DO 4mg L处理效果明显下降 DO增加可以减少厌氧层厚度 增大好氧层的比例 同时改善系统的传质条件 曝气生物滤池集生物降解与固液分离于一体的污水处理构筑物 构造与快滤池相似 池低设承托层 上部为填料 滤料 在承托层设空气扩散装置和反洗水管 原污水中的悬浮物及由于生物膜脱落形成的生物污泥 被填料所截留 滤层具有二次沉淀池的功能 当滤层内的截污量达到某种程度时 对滤层进行反冲洗 反冲水通过反冲水排故管排出 曝气生物滤池工艺特征与应用特征 1 气液在滤料间隙充分接触 由于气 液固 三相接触 氧的转移率高 动力消耗低 2 本滤池自身具有截留原污水中悬浮物