第四章生物膜法

1、第四章第四章 废水好氧生物处理工艺废水好氧生物处理工艺(2)(2) 生物膜法生物膜法第一节第一节 生物膜法的基本原理生物膜法的基本原理什么是什么是“生物膜生物膜”？2、生物膜工作过程及、生物膜工作过程及结构结构示意图示意图滤料滤料或或填料填料或或载体载体生物膜生物膜空空气气附着附着水层水层流动流动水层水层CO2O2O2O2BOD5BOD5H2ONH3BOD5CH4、H2S、NH3厌厌氧氧膜膜好好氧氧膜膜3、生物膜的、生物膜的更新更新与与脱落脱落4、生物膜法的主要特点、生物膜法的主要特点微生物微生物活性污泥法生物膜法生物膜法微生物微生物活性污泥活性污泥法法生物膜生物膜法法细细 菌菌+轮轮 虫虫+

2、真真 菌菌+线线 虫虫+藻藻 类类 +寡毛虫 +鞭毛虫+其它后生动物 +肉足虫+昆虫类昆虫类 +纤毛虫+4、生物膜法的主要特点、生物膜法的主要特点生物膜法的主要设施生物膜法的主要设施生物膜法的主要设施生物接触氧化池生物流化床高负荷生物滤池普通（单层）生物滤池塔式（多层）生物滤池生物转盘生物滤池第二节第二节 生物滤池生物滤池建设中的生物滤池1、基本结构、基本结构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2、工艺流程工艺流程初沉池初沉池生物生物滤池滤池二沉池二沉池出水回流出水回流出水出水进水进水剩余污泥剩余污泥典型生物滤池的构造 滤 床 布水装置排水系统二、生物滤池的构造二、

3、生物滤池的构造二、生物滤池的构造二、生物滤池的构造滤料是生物滤池的主体，是生物膜赖以生长的介质，它对生物滤料是生物滤池的主体，是生物膜赖以生长的介质，它对生物滤池的净化功能有直接影响，理想的滤料应具备下述特性：滤池的净化功能有直接影响，理想的滤料应具备下述特性：(1) 比表面积大，有利于微生物的附着； (2) 能使废水以液膜状均匀分布于其表面；(3) 孔隙率大，使脱落的生物膜能随出水流到池底，同时保证通风（即保证氧的供给）良好；(4) 适于生物膜形成与粘附，且应该既不被微生物分解，又不抑制微生物的生长，有较好的化学性能； (5)有较好的机械强度，不易变形和破碎，就地取材，便于加工、运输 2、滤

4、 料2.1 普通生物滤池的滤料：普通生物滤池的滤料：2.2 高负荷生物滤池的滤料：高负荷生物滤池的滤料：两种常见的塑料滤料 滤料比表面积在98340m2/m3之间，孔隙率为9395 滤料比表面积在81195m2/m3之间，孔隙率为9395高负荷生物滤池的滤料：高负荷生物滤池的滤料：型式型式孔径(mm)比表面积比表面积(m2/m3)孔隙率孔隙率(%)重量(kg/m3)立体波纹立体波纹板板3065198907040851509360501001139650蜂窝状蜂窝状19201983638251539926283212299212336989920222.3 塔式生物滤池的滤料：塔式生物滤池的滤料

5、：滤床高度同滤料的密度有密切关系 塑料滤料每立方米质量仅为100kg左右，孔隙率高达9395，滤床高度不但可以提高，而且可以采用双层或多层构造。 国外一般采用双层滤床，高7m左右；国内常采用多层的“塔式”结构，高度在10m以上塔式生物滤池。 滤床四周一般设池壁，池壁起围护滤料、减少污水飞溅的作用。常用砖、石或混凝土块砌筑。 石质拳状滤料组成的滤床高度一般在12.5m之间。一方面是由于孔隙率低，滤床过高会影响通风；另一方面由于太重, 过高会影响排水系统和滤池基础结构。 3、布水系统 设置目的为了使废水能均匀地布洒在整个滤床表面上生物滤池的布水装置分为两类固定式喷嘴布水系统回转式布水器的中央是一根

6、空心的立柱，底端与设在池底下面的进水管衔接。其所需水头在0.61.5m左右。高负荷生物滤池、塔式生物滤池多采用回转式布水装置固定式布水系统是由虹吸装置、投配池、布水管道和喷嘴组成。这类布水系统需要较大的水头，约在2m左右。普通生物滤池多采用固定式布水装置移动式（常用回转式）布水器投配池投配池虹吸装置虹吸装置布水管道布水管道喷嘴喷嘴固定式布水系统固定式布水系统旋转式布水系统旋转式布水系统回（旋）转布水器布水均匀，水力冲刷作用强，所需作用回（旋）转布水器布水均匀，水力冲刷作用强，所需作用压力小压力小脉冲式生物滤池配水系统4、排水系统、排水系统池底排水系统的组成池底排水假底集水沟 排水假底是用特制砌

7、块或栅板铺成，滤料堆在假底上面。假底空隙率不小于滤池面积58，高于池底0.40.6m。 池底除支撑滤料外，还要排泄滤床上的来水，池底中心轴线上设有集水沟，两侧底面向集水沟倾斜，池底和集水沟的坡度约12。 集水沟要有充分的高度，并在任何时候不会漫流，确保空气能在水面上畅通无阻，使滤池中空隙充满空气。四、工艺类型四、工艺类型1 1、普通生物滤池、普通生物滤池)(3mNQLVvaHVA 用水力负荷校核，水力负荷应该用水力负荷校核，水力负荷应该13m3/m2滤池滤池d1 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 生物滤池的第二代工艺，它是在解决、改善普通生物滤池在生物滤池的第二

8、代工艺，它是在解决、改善普通生物滤池在净化功能和运行中存在的实际弊端的基础上开创的。净化功能和运行中存在的实际弊端的基础上开创的。 特征：特征： 使负荷率比普通生物滤池提高了数倍：使负荷率比普通生物滤池提高了数倍：BOD容积负荷率容积负荷率高高于普通生物滤池于普通生物滤池68倍，倍，水力负荷率水力负荷率提高达提高达10倍。因而使得倍。因而使得池子体积大大缩小，高负荷生物滤池的高负荷率是通过池子体积大大缩小，高负荷生物滤池的高负荷率是通过限制限制进水进水BOD5值值和和运行上采用处理水回流运行上采用处理水回流等技术措施而达到的。等技术措施而达到的。 池子体积较小，占地面积小，但池子体积较小，占地

9、面积小，但BOD5去除率较低。去除率较低。 运行灵活，可以通过调整负荷和工艺流程，得到不同的处理运行灵活，可以通过调整负荷和工艺流程，得到不同的处理效率。效率。 负荷率提高，有机物降解不彻底，排出的生物膜容易腐化。负荷率提高，有机物降解不彻底，排出的生物膜容易腐化。1 1、高负荷生物滤池、高负荷生物滤池利用二沉池的出水或生物滤池出水稀释进水的做法称处理水回流，回流水量与进水量之比叫回流比。处理水回流对生物滤池性能可以产生以下各项效应： （1）可以均化与稳定进水水质，当进水缺氧、腐化、缺少营养元可以均化与稳定进水水质，当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有有害物质时，回流可改善进水的腐化状况、提供

10、营养元素和降素或含有有害物质时，回流可改善进水的腐化状况、提供营养元素和降低毒物质浓度；低毒物质浓度； （2）加大水力负荷率，及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生加大水力负荷率，及时地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；物膜更新，抑制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性； （3）抑制滤池蝇的过度滋长；抑制滤池蝇的过度滋长； （4）减轻散发的臭味；减轻散发的臭味；1 1、高负荷生物滤池、高负荷生物滤池初沉池初沉池生物生物滤池滤池二沉池二沉池出水回流出水回流出水出水进水进水剩余污泥剩余污泥A、初沉池初沉池生物生物滤池滤池二沉池二沉池出水回流出水回流

11、出水出水进水进水剩余污泥剩余污泥B、常采用常采用1 1、高负荷生物滤池、高负荷生物滤池适用于适用于高浓度污水高浓度污水或或出水水质要求较高出水水质要求较高的场合的场合交替式二级生物滤池法的流程 交替式二级生物滤池法比并联流程负荷率可提高两三倍。 运行时，滤池是串联工作的，污水经初步沉淀后进入一级生物滤池，出水经相应的中间沉淀池去除残膜后用泵送入二级生物滤池，二级生物滤池的出水经过沉淀后排出污水厂。 工作一段时间后，一级生物滤池因表面生物膜累积，即将出现堵塞，改作二级生物滤池，而原来的二级生物滤池则改作一级生物滤池。50%的活性污泥法处理厂BOD去除率高于90%以上生物滤池的去除效率比活性污泥法

12、略低生物滤池的去除效率比活性污泥法略低小于或等于某处理效率的污水厂占所有污水厂的比例 (生物滤池)50%的生物滤池处理厂BOD去除率高于83%以上2、塔式生物滤池塔式生物滤池生物滤池系统的功能设计 滤池类型和流程选择滤池个数和滤床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滤 池 类 型 的 选 择 低负荷生物滤池现在已经基本上不常用，仅在污水量小、地区比较偏僻、石料不贵的场合尚有可能使用。大多采用高负荷生物滤池两种类型回流式塔式（多层式） 滤池类型的选择，只有通过方案的比较，才能得出合理的结论。 占地面积，基建费用和运行费用的比较，常起关键作用。 流 程 的 选 择 确定流

13、程时要解决的问题是否设初次沉淀池采用几级滤池是否采用回流，回流方式和回流比的确定 当废水含悬浮物较多，采用拳状滤料时,须有初次沉淀池,以避免生物滤池阻塞。处理城市污水时,一般都设置初次沉淀池。 下述三种情况应考虑用二次沉淀池出水回流：入流有机物浓度较高，可能引起供氧不足时；水量很小，无法维持水力负荷率污水中某种污染物在高浓度时，可能抑制微生物生长的情况下。滤 池 个 数 和 滤 床 尺 寸 的 确 定滤床总体积（V）310NsvVqV式中：V滤床总体积，m3；s污水进滤池前的BOD5平均值（回流后的BOD5），mg/L； 系数a是与水温和滤料高度相关的参数，查表qv污水日平均流量，m3/d，采

14、用回流式生物滤池时，此项应为qv(1+r)，回流比r可根据经验确定；Nv有机负荷率， kg BOD5/（m3d）。 计算后，需要进行校核，看BOD面积负荷和水力负荷Nq是否在适宜的范围内。310s01vNrVqVeSsa多按多按BOD-容积负荷进行计算容积负荷进行计算滤 池 个 数 和 滤 床 尺 寸 的 确 定计算滤床总体积（V）时，应注意下述问题： 计算时采用的负荷率应与设计处理的效率相应。通常，负荷率是影响处理效果的主要因素，两者常相提并论。下表所示数据是城市污水一般经验的概括。影响处理效果的因素很多，除负荷率之外，主要的还有污水的浓度、水质、温度、滤料特性和滤床的高度。对于回流滤池，则

15、还有回流比。没有经验可以援用的工业废水，应经过试验，确定其设计的负荷率。试验性生物滤池的滤料和滤床高度应与设计相一致。859575906585滤床高度根据经验或试验结果确定。在滤床的总体积和高度确定后，滤床的总面积可以算出。当总面积不大时，可采用2个滤池。目前生物滤池的直径通常是在35m以下，最大为60m。最后应该核算滤速，看它是否合理。回流生物滤池池深浅，滤速一般不超过30m/d，其滤率的确定与进水BOD5有关，如下表所示。 滤 池 个 数 和 滤 床 尺 寸 的 确 定（2）滤床高度的确定 已知某城镇人口80000人，排水量定额为100L/（人d），BOD5为 20g/（人 d）。设有一座

16、工厂，污水量为2000m3/d，其BOD5为2200mg/L。拟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。 基本设计参数计量（设在此不考虑初次沉淀池的计算） 生活污水和工业废水总水量： 生活污水和工业废水混合后的BOD5浓度：由于生活污水和工业废水混合后BOD5浓度较高，应考虑处理水回流，设回流稀释后滤池进水BOD5为 ：设该城镇年平均气温大于6，冬季污水平均气温为15 ，滤层深度取2.5m，查表得出a=5.7，则有例:解:/dm1000/dm2000/dm10001008000333Vqmg/L600mg/L10000208000022002000S0L/17

17、1mg307 .5eSs as 经计算回流稀释后滤池进水BOD5为171mg/L,回流比为：生物滤池的个数和滤床尺寸计算 滤料容积计算：按生物滤池的有机负荷率计算，设采用1.2kgBOD5/（m3d），（在0.81.2 kgBOD5/（m3d之间），A.滤床高度计算解:330171171600VV)VV(171V30V600rrrqqrqqqq35700m3m2 .11000171)13(10000VnVm0e0)A/q(SK)S/Sln(hnVmeieeiAq) r1 ()r1rSS(K) r1 (SrSSlnh解:22280m2m5.25700A若采用6个滤池，每个滤池面积： 滤池直径为：

18、 校核 经过计算，采用6个直径22m、高2.5m的高负荷生物滤池。2380m2m622801A2m2m3.143804m14ADdm2/35m.1722801310000）（水力负荷介于介于1030之间，符合要求之间，符合要求采用公式进行计算步骤第一步是选定滤料和进水方式，然后进行试验，求得K、m和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 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），最大水力负荷为244m3/（m2 d）。试验得到K=128、m=-0.45

19、、n=-0.55。要求出水CODB不大于30 mg/L。 由于入流污水浓度较高，应考虑用二次沉淀池回流。当回流比为1时，滤池进水CODB365 mg/L。而回流比为2时，滤池进水CODB253mg/L。例:解: 回流比为1时： 要求池子的最小面积为（70802）/244=58m2，最大面积为（70802）/24.4=580m2。回流比为2时：要求池子的最小面积为（70803）/244=87m2，最大面积为（70803）/24.4=870m2。55.0V55.0V45.0)/2(278.0)11 (1130700128)11 (3030700lnAqAqh55.0V55.0V45.0)/3(20

20、1.0)21(21230700128)21(30230700lnAqAqh第三节第三节 生物转盘工生物转盘工艺艺生物转盘的流程 微生物生长并形成一层生物膜附着在盘片表面，约45%50%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。 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。转盘的转动, 带进空气, 并引起水槽内废水紊动, 使溶解氧均匀分布。 生物膜的厚度约为0.52.0mm，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。 一、基本原理一、基本原理 二、生物转盘的构造生

21、物转盘的主要组成部分转动轴盘片接触反应槽驱动装置系统组成：系统组成：盘片串联成组，其中贯以转轴，转轴的两端设在接触盘片串联成组，其中贯以转轴，转轴的两端设在接触反应槽的支座上，转盘面积的反应槽的支座上，转盘面积的45%50%浸没在槽内的污水中，浸没在槽内的污水中，转轴在水面之上转轴在水面之上1025cm。1、盘片：、盘片：2、接触反应槽：、接触反应槽：3、转轴和驱动装置、转轴和驱动装置动力来源： 机械驱动装置； 空气驱动装置； 水轮驱动装置。三、生物转盘的工艺流程与组合三、生物转盘的工艺流程与组合生物转盘的布置方式 三、生物转盘的工艺流程与组合三、生物转盘的工艺流程与组合沉砂池沉砂池沉淀池沉淀

22、池 生物生物转盘转盘二沉池二沉池出水出水废水废水 1、生物转盘为主体的工艺流程生物转盘为主体的工艺流程初沉池生物转盘(BOD去除)生物转盘(硝化)二沉池生物转盘(缺氧脱氮)生物转盘(再曝气)终沉池废水出水絮凝剂(除磷)甲醇2、生物转盘与其它工艺的组合流程生物转盘与其它工艺的组合流程生物转盘沉淀池出水(1)废水(2)废水初沉池生物转盘曝气池二沉池出水活性污泥回流(3)废水初沉池生物转盘二沉池出水活性污泥回流曝气池(4)废水初沉池生物转盘二沉池出水活性污泥回流曝气池四、生物转盘的设计和计算四、生物转盘的设计和计算AQLAN0AQNg（1）转盘总面积转盘总面积AQLNA0AQNgANQLA0或或gN

23、QA 处理城市污水时：处理城市污水时：BOD5面积负荷率面积负荷率介于介于520gBOD5/m2d；首级转盘的负荷率不宜超过首级转盘的负荷率不宜超过4050gBOD5/m2d水力负荷率水力负荷率多在多在0.080.2m3/m2d。生物转盘的负荷率与废水性质、废水浓度、气候条件及构造、运行等多种因素有关，设计时可以通过试验或根据经验值确定。生物转盘的设计计算方法 当没有条件进行试验时，可以用经验性图表、经验值（如下页表）进行计算。生物转盘的设计计算方法生物转盘的设计计算方法生物转盘的设计计算方法部分工业废水设计负荷（2）转盘的总片数转盘的总片数22637. 042DADAM（转盘为原形）（转盘为

24、原形）（3）转盘的转轴长度转盘的转轴长度KbdmL其中其中m为每级转盘的盘片数为每级转盘的盘片数即：即：nMm（4）接触反应槽的容积接触反应槽的容积（5）平均停留时间）平均停留时间ta第四节第四节 生物接触氧化法生物接触氧化法 -又称为淹没式生物滤池生物接触氧化法是一种浸没曝气式生物滤池，是曝气池和生物滤池综合在一起的处理构筑物，兼有两者优点。接触氧化池构造示例接触氧化池构造示例一、基本原理与特点一、基本原理与特点进水进水 初沉池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填料床填料床淹没式生物滤池的工艺流程可分为一级、二级和多极处理形式。淹没式生物滤池的工艺

25、流程可分为一级、二级和多极处理形式。二级处理流程中：两端接触氧化池串联运行，其中间可设有中间沉淀池或不设。二级处理流程中：两端接触氧化池串联运行，其中间可设有中间沉淀池或不设。一、生物接触氧化法的特点生物接触氧化法的性能特征：(1)具有较高的微生物浓度，高于活性污泥法和生物滤池，一般可达1000020000mg/L；(2)生物膜具有丰富的生物相，含有大量丝状菌，形成了稳定的生态系统，污泥产量低；(3)具有较高的氧利用率；(4)具有较强的耐冲击负荷能力；(5)生物膜活性高；(6)无需污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理简单； 缺点：滤床易堵塞和更换，运行费用较高。二、生物接触氧化工艺的组成与构造二

26、、生物接触氧化工艺的组成与构造接触氧化池外观图接触氧化池外观图接触氧化池反应区的构造接触氧化池反应区的构造（2）填料床填料床二、生物接触氧化工艺的组成与构造二、生物接触氧化工艺的组成与构造生物接触氧化法中的各种填料生物接触氧化法中的各种填料硬性填料硬性填料聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料半软性填料半软性填料软性填料软性填料弹性立体填料弹性立体填料生物接触氧化法中的各种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半软性填料半软性填料SQC型丝球形悬浮填料型丝球形悬浮填料生物接触氧化法填料新型的纤维网状填料新型的纤维网状填料新型的纤维网状填料新型的纤维网状填料生物填料框架生物填料框架框架与生物

27、填料框架与生物填料框架与生物填料框架与生物填料新型的三维立体网状填料新型的三维立体网状填料挂膜后的网状填料挂膜后的网状填料曝气装置安装 二、生物接触氧化工艺的组成与构造二、生物接触氧化工艺的组成与构造n 填料区水流稳定，填料区水流稳定，有利于生物膜生长有利于生物膜生长；n 但冲刷力不够，但冲刷力不够，生物膜不易脱落生物膜不易脱落。 填料间紊流激烈，生物膜更新快，活性高，容易脱落，填料间紊流激烈，生物膜更新快，活性高，容易脱落， 不易堵塞；不易堵塞； 检修较困难。检修较困难。 生 物 接 触 氧 化 池 的 设 计 计 算1生物接触氧化池的有效容积（即填料体积）V式中：Q平均日设计污水量，m3/d；S0进水BOD5，mg/L；Nv有机容积负荷率，kg ( BOD5)/ (m3