生物膜法基本原理

1、1、生物膜法的净化机理、生物膜法的净化机理 （1）生物膜的形成：污水与挂膜介质）生物膜的形成：污水与挂膜介质 流动接触，微生物在介质表面生长，流动接触，微生物在介质表面生长， 经过一段时间后，介质表面将覆盖一经过一段时间后，介质表面将覆盖一 层膜状污泥，即生物膜。层膜状污泥，即生物膜。 （2）净化机理：当生物膜增厚到一定）净化机理：当生物膜增厚到一定 程度后，在氧不能透入的里层为厌氧程度后，在氧不能透入的里层为厌氧 状态，这样生物膜由好氧层和厌氧层状态，这样生物膜由好氧层和厌氧层 组成，好氧层一般为组成，好氧层一般为2cm左右。左右。 （3）膜脱落：在膜生长过程中，由于水力冲刷、重量下沉、）膜

2、脱落：在膜生长过程中，由于水力冲刷、重量下沉、 气体外逸、后生动物活动等左右，使生物膜不断的脱落、更气体外逸、后生动物活动等左右，使生物膜不断的脱落、更 新，生物膜的更新脱落是完全必要的。新，生物膜的更新脱落是完全必要的。 2、生物膜的主要特点、生物膜的主要特点 （1）适应冲击负荷变化的能力强；）适应冲击负荷变化的能力强； （2）反应器内微生物的浓度高；）反应器内微生物的浓度高； （3）无污泥回流系统，剩余污泥产量低；）无污泥回流系统，剩余污泥产量低； （4）同时存在硝化和反硝化，氨氮去除效率高；）同时存在硝化和反硝化，氨氮去除效率高； （5）操作管理简单，运行费用低；）操作管理简单，运行费用

3、低； 3、生物膜法的影响因素、生物膜法的影响因素 （1）温度：）温度：1035。 （2）pH：6.58.5，避免，避免pH值的突然变化。值的突然变化。 （3）水力负荷：水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间）水力负荷：水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间 愈长，处理效果愈好。愈长，处理效果愈好。 （4）溶解氧：一般应维持在）溶解氧：一般应维持在4mg/L左右。左右。 （5）填料类型：影响填料载膜性质的因素有表面及大小、）填料类型：影响填料载膜性质的因素有表面及大小、 表面亲水性、表面电荷、表面粗糙度、载体的密度、孔表面亲水性、表面电荷、表面粗糙度、载体的密度、孔 隙率、强度等等。隙率、强度等等。 3

4、、生物膜法的影响因素、生物膜法的影响因素 （6）生物膜量及活性：）生物膜量及活性： （7）有毒物质：重金属离子、酚、氰等。）有毒物质：重金属离子、酚、氰等。 （8）营养物质：）营养物质：BOD5:N:P=100:5:1;微量元素。微量元素。 1、生物膜法的分类、生物膜法的分类 生物膜法的工艺类型很多，根据生物膜法的反应器附着状生物膜法的工艺类型很多，根据生物膜法的反应器附着状 态，生物膜反应器可以划分为态，生物膜反应器可以划分为固定床固定床和和流动床流动床两大类。两大类。 常见的生物膜法包括常见的生物膜法包括生物滤池生物滤池、生物转盘生物转盘、接触氧化接触氧化等。等。 2、生物滤池、生物滤池

5、（1）普通生物滤池）普通生物滤池 （2）高负荷生物滤池）高负荷生物滤池 （3）塔式生物滤池）塔式生物滤池 （4）曝气生物滤池）曝气生物滤池 （1）普通生物滤池（滴滤池）普通生物滤池（滴滤池） A. 池体池体平面上呈现方形或矩形，池壁用砖石筑造，一平面上呈现方形或矩形，池壁用砖石筑造，一 般高出填料表面般高出填料表面0.50.9m。 B.填料填料 多采用空心的拳状填料，如碎石、卵石、炉渣、多采用空心的拳状填料，如碎石、卵石、炉渣、 焦炭等，一般分工作层和承托层两层填充，焦炭等，一般分工作层和承托层两层填充， 总厚度约为总厚度约为1.52.0m。工作层厚。工作层厚1.31.8m， 粒径介于粒径介于

6、2540mm，承托层厚，承托层厚0.2m，填料，填料 介于介于70100mm。 C.布水布水 采用固定喷嘴布水系统，由投配池，布水管道采用固定喷嘴布水系统，由投配池，布水管道 和喷嘴等几部分组成。运行方便，但水头较和喷嘴等几部分组成。运行方便，但水头较 大，喷水周期短大，喷水周期短58min。 （1）普通生物滤池（滴滤池）普通生物滤池（滴滤池） D. 排水排水排除处理后的污水，保证滤池良好的通风。排排除处理后的污水，保证滤池良好的通风。排 水系统包括渗水装置、汇水沟和总排水沟，水系统包括渗水装置、汇水沟和总排水沟， 底部空间的高度不应小于底部空间的高度不应小于0.6m。 E.优点优点 处理效果

7、好，处理效果好，BOD的去处效率可达的去处效率可达95%； 运行稳定、易于管理、节省能源。运行稳定、易于管理、节省能源。 F.缺点缺点 填料易堵塞；填料易堵塞； 占地面积大，不适合处理量大的污水；占地面积大，不适合处理量大的污水； 产生滤池蝇，喷嘴产生臭味等，恶化环境。产生滤池蝇，喷嘴产生臭味等，恶化环境。 硬性填料硬性填料 软性填料软性填料 半软性填料半软性填料 球状悬浮型填料球状悬浮型填料 （2）高负荷生物滤池）高负荷生物滤池 与普通生物滤池相比，高负荷生与普通生物滤池相比，高负荷生 物滤池大幅度的提高了滤池的物滤池大幅度的提高了滤池的 负荷，其负荷，其BOD容积负荷高于普容积负荷高于普

8、通生物滤池通生物滤池68倍，水力负荷倍，水力负荷 则高达则高达10倍。倍。 优点：均化与稳定进水水质；加优点：均化与稳定进水水质；加 速生物膜的再生，抑制滤池蝇速生物膜的再生，抑制滤池蝇 的滋生，减轻散发的臭味。的滋生，减轻散发的臭味。 滤料滤料 布水器布水器 承托层承托层 排水系统排水系统 进水进水 出水出水 （3）塔式生物滤池）塔式生物滤池 A. 塔式生物膜的组成：塔式生物滤池一般高达塔式生物膜的组成：塔式生物滤池一般高达824m，直径，直径13.5m， 径高比介于径高比介于1:61:8左右，呈塔状，由塔身、填料、布水系统、通风左右，呈塔状，由塔身、填料、布水系统、通风 和排水系统组成。和

9、排水系统组成。 塔身：分层建筑，在分层处设置格栅，每层高度不超过塔身：分层建筑，在分层处设置格栅，每层高度不超过2.5m，每层都，每层都 应设检修口以便更换填料，并设置测量口和观察孔。应设检修口以便更换填料，并设置测量口和观察孔。 填料：塔式生物滤池宜于采用轻质填料，在我国使用比较多的是环氧树填料：塔式生物滤池宜于采用轻质填料，在我国使用比较多的是环氧树 脂固化的玻璃布蜂窝填料。这种填料比表面积大，结构均匀，有利脂固化的玻璃布蜂窝填料。这种填料比表面积大，结构均匀，有利 于空气流通和污水的均匀分布，不易堵塞。于空气流通和污水的均匀分布，不易堵塞。 布水和通风：大中型滤塔多采用电机驱动的旋转布水

10、器，也可以用水流布水和通风：大中型滤塔多采用电机驱动的旋转布水器，也可以用水流 的反作用驱动，小型的多采用固定喷嘴布水系统，也可采用多孔管的反作用驱动，小型的多采用固定喷嘴布水系统，也可采用多孔管 和溅水筛板布水；塔底有高度为和溅水筛板布水；塔底有高度为0.40.6m的空间进行通风。的空间进行通风。 （3）塔式生物滤池）塔式生物滤池 B. 塔式生物膜的特点：塔式生物膜的特点： 高负荷率：塔式生物滤池水力负荷可达高负荷率：塔式生物滤池水力负荷可达80 200m3/(m2d)，为一般高负荷生物滤池的，为一般高负荷生物滤池的210倍，生倍，生 物膜生长速度快，活性较高。物膜生长速度快，活性较高。 微

11、生物分层现象：在各层生长着种属各异、但适应该层特微生物分层现象：在各层生长着种属各异、但适应该层特 征的污水，有助于微生物的生长和污染物质的去除。耐征的污水，有助于微生物的生长和污染物质的去除。耐 冲击能力强，因此常用于高浓度工业废水二级生物处理冲击能力强，因此常用于高浓度工业废水二级生物处理 的第一级处理。塔式生物滤池适宜于小规模污水处理，的第一级处理。塔式生物滤池适宜于小规模污水处理， 一般不超过一般不超过10000m3/d。 （3）塔式生物滤池）塔式生物滤池 B. 塔式生物膜的特点：塔式生物膜的特点： 高负荷率：塔式生物滤池水力负荷可达高负荷率：塔式生物滤池水力负荷可达80 200m3/

12、(m2d)，为一般高负荷生物滤池的，为一般高负荷生物滤池的210倍，生倍，生 物膜生长速度快，活性较高。物膜生长速度快，活性较高。 微生物分层现象：在各层生长着种属各异、但适应该层特微生物分层现象：在各层生长着种属各异、但适应该层特 征的污水，有助于微生物的生长和污染物质的去除。耐征的污水，有助于微生物的生长和污染物质的去除。耐 冲击能力强，因此常用于高浓度工业废水二级生物处理冲击能力强，因此常用于高浓度工业废水二级生物处理 的第一级处理。塔式生物滤池适宜于小规模污水处理，的第一级处理。塔式生物滤池适宜于小规模污水处理， 一般不超过一般不超过10000m3/d。 （4）曝气生物滤池）曝气生物滤

13、池 A. 结构与处理过程：结构与处理过程： 底部设置承托层，上部为填料，在承托层设置曝气用的空气管及空气扩底部设置承托层，上部为填料，在承托层设置曝气用的空气管及空气扩 散装置，处理水集水管间作反冲洗水管设置在承托层内。散装置，处理水集水管间作反冲洗水管设置在承托层内。 B. 主要特征：主要特征： 无需沉淀池，占地面积小；无需沉淀池，占地面积小； 以以35mm的小颗粒作为填料，比表面积大，微生物附着力强；的小颗粒作为填料，比表面积大，微生物附着力强； 无需污泥回流，无污泥膨胀，反冲洗自动化，维护管理方便。无需污泥回流，无污泥膨胀，反冲洗自动化，维护管理方便。 （4）曝气生物滤池）曝气生物滤池

14、C. 曝气生物滤池的设计参数曝气生物滤池的设计参数 生物滤池的特征生物滤池的特征 参数参数 滤料直径滤料直径/mm 生物滤床高度生物滤床高度/m 生物滤床单位面积生物滤床单位面积/m2 38 24 100 运行参数运行参数过滤滤速过滤滤速/m3/(m2h) 曝气强度曝气强度/m3/(m2h) BOD5负荷负荷/kg/(m3h) 28 415 47 生物滤池的冲洗生物滤池的冲洗 水冲洗强度水冲洗强度/m3/(m2h) 气冲洗强度气冲洗强度/m3/(m2h) 冲洗周期冲洗周期 冲洗时间冲洗时间/min 2080 2080 12h，3d 3040 3、生物转盘、生物转盘 （1）组成和构造）组成和构造

15、 生物转盘有盘片、转轴和驱动装置生物转盘有盘片、转轴和驱动装置 以及接触反应槽三部分组成。以及接触反应槽三部分组成。 盘片：具有轻质高强、耐腐蚀、耐老化、易于挂膜、不变形，比表面盘片：具有轻质高强、耐腐蚀、耐老化、易于挂膜、不变形，比表面 及大等性质，盘片为圆型、正多角型。直径为及大等性质，盘片为圆型、正多角型。直径为2.03.6m之间，盘之间，盘 片间距片间距30mm。35%侵没于水中。侵没于水中。 驱动装置：动力设备，减速设备以及传动链条等，电力机械传动、空驱动装置：动力设备，减速设备以及传动链条等，电力机械传动、空 气机械传动和水力机械传动，转速气机械传动和水力机械传动，转速0.83.0

16、r/min，外缘线速度以，外缘线速度以 1518m/min为宜。为宜。 厌氧膜厌氧膜 好氧膜好氧膜 转盘载转盘载 体体 液膜液膜 3、生物转盘、生物转盘 （2）生物转盘的特征）生物转盘的特征 微生物浓度高，微生物浓度高，F/M比为比为0.050.1； 污泥龄长，硝化细菌生长，能够实现硝化反硝化脱氮；污泥龄长，硝化细菌生长，能够实现硝化反硝化脱氮； 处理废水的范围广，耐冲击能力强；处理废水的范围广，耐冲击能力强； 污泥量少，约为活性污泥系统的污泥量少，约为活性污泥系统的1/2左右；左右； 动力消耗低，每去除动力消耗低，每去除1kgBOD的耗电量约为的耗电量约为0.7kwh； 3、生物转盘、生物转

17、盘 （3）生物转盘的工艺流程）生物转盘的工艺流程 4、接触氧化、接触氧化 （1）生物接触氧化的特征）生物接触氧化的特征 较强额耐冲击负荷能力，间歇运行的条件下，能够保证良较强额耐冲击负荷能力，间歇运行的条件下，能够保证良 好的运行效果，对排水不均匀的企业好的运行效果，对排水不均匀的企业 更具有实际意义。更具有实际意义。 操作简单、运行方便，易于管理，无需污泥回流，无污泥操作简单、运行方便，易于管理，无需污泥回流，无污泥 膨胀；污泥少，颗粒大，易沉降。膨胀；污泥少，颗粒大，易沉降。 具有多种净化功能，能够脱氮，可作为深度处理技术；具有多种净化功能，能够脱氮，可作为深度处理技术； 进水进水 初沉池

18、初沉池 生物接触氧化池生物接触氧化池 空气空气 剩余污泥剩余污泥 二沉池二沉池 出水出水 回流污泥回流污泥 ？ 生物接触氧化工艺流程生物接触氧化工艺流程 4、接触氧化、接触氧化 （2）生物接触氧化的流程）生物接触氧化的流程（2）生物接触氧化的流程）生物接触氧化的流程 A. 一级处理流程一级处理流程 B. 二级处理流程二级处理流程 C. 三级处理流程三级处理流程 4、接触氧化、接触氧化 （2）生物接触氧化的流程）生物接触氧化的流程（3）生物接触氧化的构造）生物接触氧化的构造 接触氧化池是由接触氧化池是由池体、池体、填料、支架填料、支架及及曝气装置、进出水装置曝气装置、进出水装置以及以及排排 泥管

19、道泥管道等部件组成。等部件组成。 4、接触氧化、接触氧化 （2）生物接触氧化的流程）生物接触氧化的流程（4）生物接触氧化的设计计算）生物接触氧化的设计计算 按平均日处理量进行计算；按平均日处理量进行计算； 池座数一般不应小于两座，并按同时工作考虑；池座数一般不应小于两座，并按同时工作考虑； 填料层总高度一般取填料层总高度一般取3m，当采用蜂窝填料时，应分层装填，每层高，当采用蜂窝填料时，应分层装填，每层高 1m，蜂窝内切孔径不宜小于，蜂窝内切孔径不宜小于25mm； 池中的溶解氧一般维持在池中的溶解氧一般维持在2.53.5mg/L之间，气水比为之间，气水比为1520:1; 污水在池内有效接触时间

20、不应少于污水在池内有效接触时间不应少于2h; 生物接触氧化池的填料体积可按生物接触氧化池的填料体积可按BOD溶积负荷计算，亦可以按接触溶积负荷计算，亦可以按接触 时间计算。时间计算。 1、挂膜的方法、挂膜的方法 （2）生物接触氧化的流程）生物接触氧化的流程（1）直接挂膜法）直接挂膜法生物接触氧化池、塔式生物滤池生物接触氧化池、塔式生物滤池 该方法是在合适的水温，溶解氧等环境条件及合适的该方法是在合适的水温，溶解氧等环境条件及合适的pH、 BOD、C/N等水质条件下，让处理系统连续进水正常运等水质条件下，让处理系统连续进水正常运 行。对于生活无数、城市无数或混有较大比例的生活污行。对于生活无数、

21、城市无数或混有较大比例的生活污 水的工业废水可以采用直接挂膜法，一般经过水的工业废水可以采用直接挂膜法，一般经过710d 就可以完成挂膜过程。就可以完成挂膜过程。 1、挂膜的方法、挂膜的方法 （2）生物接触氧化的流程）生物接触氧化的流程（2）间接挂膜法）间接挂膜法普通生物滤池、生物转盘普通生物滤池、生物转盘 先将生活污水或工业废水的混合污水培养出活性污泥，然后先将生活污水或工业废水的混合污水培养出活性污泥，然后 将该污泥或其他类似污水处理厂的污泥与工业废水一起将该污泥或其他类似污水处理厂的污泥与工业废水一起 放入循环池，再用泵投入生物膜法处理设施中，出水和放入循环池，再用泵投入生物膜法处理设施

22、中，出水和 沉淀池污泥回流到循环池，循环形成生物膜后通水运行，沉淀池污泥回流到循环池，循环形成生物膜后通水运行， 并加入要处理的工业废水，可先投入并加入要处理的工业废水，可先投入20的工业废水，的工业废水， 逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水。逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水。 2、培养生物膜过程中的注意事项、培养生物膜过程中的注意事项 （2）生物接触氧化的流程）生物接触氧化的流程（1）开始挂膜时，进水流量应小于设计值，可按设计流）开始挂膜时，进水流量应小于设计值，可按设计流 量的量的2040启动运转，在外观有生物膜生成时，流启动运转，在外观有生物膜生成时，流 量可提高量

23、可提高6080，待出水效果达到要求时，提高至设，待出水效果达到要求时，提高至设 计标准；计标准； （2）生物转盘中，用于硝化的转盘，挂膜时间要增加）生物转盘中，用于硝化的转盘，挂膜时间要增加2 3周；周； （3）挂膜所需的环境条件与活性污泥培养菌时间相同，）挂膜所需的环境条件与活性污泥培养菌时间相同， 要求进水具有合适的营养、温度、要求进水具有合适的营养、温度、pH等，尤其是氮磷等，尤其是氮磷 等营养元素必须充足（等营养元素必须充足（BOD:N:P100:5:1），同时避），同时避 免毒物进入免毒物进入 ； 2、培养生物膜过程中的注意事项、培养生物膜过程中的注意事项 （2）生物接触氧化的流程）

24、生物接触氧化的流程（4）挂膜初期，由于膜较少，可减少充气量，小的水力）挂膜初期，由于膜较少，可减少充气量，小的水力 负荷减少对生物膜的冲刷作用，增加填料的挂膜速度；负荷减少对生物膜的冲刷作用，增加填料的挂膜速度； （5）挂膜初期由于生物膜适应能力差，往往会出现膜脱）挂膜初期由于生物膜适应能力差，往往会出现膜脱 落，尤其是采用工业废水进行驯化时，这是正常现象；落，尤其是采用工业废水进行驯化时，这是正常现象； （6）冬季挂膜，周期延长）冬季挂膜，周期延长23倍；倍； （7）通过调整水力负荷、改变回流水量等使生物膜均衡）通过调整水力负荷、改变回流水量等使生物膜均衡 脱落，保持膜的厚度在脱落，保持膜的

25、厚度在2mm左右。左右。 2、生物滤池、生物滤池 （1）普通生物滤池）普通生物滤池 （2）高负荷生物滤池）高负荷生物滤池 （3）塔式生物滤池）塔式生物滤池 （4）曝气生物滤池）曝气生物滤池 （1）普通生物滤池（滴滤池）普通生物滤池（滴滤池） A. 池体池体平面上呈现方形或矩形，池壁用砖石筑造，一平面上呈现方形或矩形，池壁用砖石筑造，一 般高出填料表面般高出填料表面0.50.9m。 B.填料填料 多采用空心的拳状填料，如碎石、卵石、炉渣、多采用空心的拳状填料，如碎石、卵石、炉渣、 焦炭等，一般分工作层和承托层两层填充，焦炭等，一般分工作层和承托层两层填充， 总厚度约为总厚度约为1.52.0m。工

26、作层厚。工作层厚1.31.8m， 粒径介于粒径介于2540mm，承托层厚，承托层厚0.2m，填料，填料 介于介于70100mm。 C.布水布水 采用固定喷嘴布水系统，由投配池，布水管道采用固定喷嘴布水系统，由投配池，布水管道 和喷嘴等几部分组成。运行方便，但水头较和喷嘴等几部分组成。运行方便，但水头较 大，喷水周期短大，喷水周期短58min。 （3）塔式生物滤池）塔式生物滤池 B. 塔式生物膜的特点：塔式生物膜的特点： 高负荷率：塔式生物滤池水力负荷可达高负荷率：塔式生物滤池水力负荷可达80 200m3/(m2d)，为一般高负荷生物滤池的，为一般高负荷生物滤池的210倍，生倍，生 物膜生长速度

27、快，活性较高。物膜生长速度快，活性较高。 微生物分层现象：在各层生长着种属各异、但适应该层特微生物分层现象：在各层生长着种属各异、但适应该层特 征的污水，有助于微生物的生长和污染物质的去除。耐征的污水，有助于微生物的生长和污染物质的去除。耐 冲击能力强，因此常用于高浓度工业废水二级生物处理冲击能力强，因此常用于高浓度工业废水二级生物处理 的第一级处理。塔式生物滤池适宜于小规模污水处理，的第一级处理。塔式生物滤池适宜于小规模污水处理， 一般不超过一般不超过10000m3/d。 4、接触氧化、接触氧化 （1）生物接触氧化的特征）生物接触氧化的特征 较强额耐冲击负荷能力，间歇运行的条件下，能够保证良较强额耐冲击负荷能力，间歇运行的条件下，能够保证良 好的运