《水污染控制技术》课件-项目四 工业废水的生物处理

1项目四

工业废水的生物处理任务一

活性污泥法2第一节活性污泥法的基本原理一、活性污泥法起源活性污泥法背景

18世纪60年代欧洲工业革命，工业和城市化快速发展

大量的工业废水、生活污水

未经处理直接排入水体，成为当时污染最为严重的地区。图11858年，伦敦发生“大恶臭(TheGreatStink)”事件

活性污泥法起源大事记1865年，英国成立河流污染皇家委员会1898年，成立污水处理皇家委员会，是污水处理技术发展的

里程碑事件1908年，污水处理皇家委员会提出著名的“30:20(SS:30mg/L、BOD:20mg/L)+完全硝化”出水标准，1912年该标准被采纳，当时被视为污水处理工艺发展的巨大挑战。5什么是活性污泥法？以活性污泥为主体的污水生物处理技术。本质：天然水体自净化作用的人工强化，是好氧生物处理过程。应用：去除污水中溶解和胶体状态的可生物降解有机物。6（一）什么是活性污泥？

由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。一、活性污泥77一组活性污泥图片8（二）曝气池活性污泥的性状颜色黄褐色、茶褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味，有霉臭味相对密度曝气池混合液：1.002～1.003回流污泥：1.004～1.006粒径0.02～0.2mm20～100cm2/mL比表面积1、正常pH略显酸性9（二）活性污泥的性状供氧不足或厌氧黑色灰白色供氧过多或营养不足1、不正常1010曝气池11111212曝气池出水堰1313曝气池混合液配水进入二沉池141、栖息着的微生物（三）活性污泥的组成大量的细菌真菌原生动物后生动物

除活性微生物外，活性污泥还挟带着来自污水的有机物、无机悬浮物、胶体物；活性污泥中栖息的微生物以好氧微生物为主，是一个以细菌为主体的群体，除细菌外,还有酵母菌、放线菌、霉菌以及原生动物和后生动物。活性污泥中细菌含量一般在107～108个/mL；原生动物103个/mL，原生动物中以纤毛虫居多数，固着型纤毛虫可作为指示生物，固着型纤毛虫如钟虫、等枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且数量较多时，说明培养成熟且活性良好。2、干固体和水分含水98％~99％干固体1％~2%MLSS15按McKinney的分析：混合液悬浮固体：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii式中：Ma——有活性的微生物；Me——微生物自身氧化残留物，即内源代谢残留的微生物有机体;Mi——有机污染物，吸附在污泥上未被降解；Mii——无机悬浮固体，吸附在污泥上。3、活性污泥的组成：有活性的微生物存在形态——菌胶团：

由细菌分泌的多糖类物质将细菌等包覆成的粘性团块。164、按有机性和无机性成分：MLSSMLVSS:70%NVSS:30%MLSS——混合液悬浮固体浓度，也叫污泥浓度（g/L)，

MLVSS——混合液挥发性悬浮固体浓度，表示混合液悬浮固体中有机物含量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示污泥。

NVSS——灼烧残量，表示无机物含量。MLVSS:一般范围为55％~75％，即MLVSS/MLSS=0.7~0.8，17污泥沉降比：SV（四）活性污泥的沉降浓缩性能

取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。可反映污泥的沉降性能。污泥沉淀30min后密度接近最大，故SV可反映沉降性能。能反映污泥膨胀等异常情况，可控制剩余污泥的排放量。城市污水正常值为15%～30%左右。简单易行但SV不能确切表示污泥沉降性能。污泥沉降比（SV）的测定1919污泥体积指数：SVI(污泥指数、污泥容积指数曝气池出口处混合液，经30分钟静沉后，每g干泥所形成的湿污泥的体积，简称污泥指数，单位为mL/g。1L混合液沉淀30min的活性污泥体积（mL）

SV(mL/L)SVI==1升混合液中悬浮固体干重（g）

MLSS(g/L)反映污泥的凝聚、沉降性能。SVI应在100～150（有说70～100）。影响SVI的最重要的因素是微生物群体所在的增殖期。太高，沉降性能差，可能膨胀；太低，可能处在内源呼吸期，泥粒细小而紧密，易沉降，活性差，无机物多。实际运行中，一般用SV了解SVI，因为曝气池MLSS变化不大。

假定二沉池出水不夹带活性污泥，二沉池中污泥增长为0。在稳定状态下，对二沉池作生物量平衡，有：SVI与二沉池回流比及回流污泥浓度的关系xR——回流污泥浓度，mg/l;R——污泥回流比（回流污泥量/曝气池进水量）；X——混合液污泥浓度，mg/l.

用30min沉淀后污泥浓度代表二沉池污泥浓度，则有：引入修正系数，并可得曝气池混合液污泥浓度，有：

活性污泥的生物相指示（1）正常情况下，细菌以菌胶团形式存在，游离细菌多是活性污泥处于不正常状态的特征。（2）丝状菌：球衣细菌(Sphaeotilus)、白硫细菌(Beggiatoa)（3）一般以钟虫作为活性污泥法的特征指示生物。钟虫大量出现通常意味着水质处理得较好。（4）曝气不足时，活性污泥恶化，出现的原生动物主要是滴虫、屋滴虫、侧滴虫及波豆虫、肾形虫、草履虫等；曝气过度时，出现的原生动物是变形虫。

小结活性污泥指标的作用：1.活性污泥系统的设计参数

MLSS、MLVSS、SVI2.现有系统运行状态的判定与调节系统污泥观察污泥物理外表观察生物相测定SVMLSSMLVSS计算SVI产生：从间歇式发展到连续式基本工艺流程：活性污泥法基本流程图二、活性污泥法的基本流程

废水经过适当预处理（如初沉）后，进入曝气池与池内活性污泥混合成混合液，并在池内充分曝气，废水中有机物在曝气池内被活性污泥吸附、吸收和氧化分解后，混合液进入二次沉淀池，进行固液分离，净化的废水排出。

活性污泥法的基本组成①曝气池：反应主体②二沉池：

1）进行泥水分离，保证出水水质；

2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。③污泥回流系统：

1）维持曝气池的污泥浓度；

2）改变回流比（回流污泥量与污水流量之比），改变曝气池的运行工况。④剩余污泥排放系统：

1）是去除有机物的途径之一；

2）维持系统的稳定运行。⑤供氧系统：提供足够的溶解氧25三、活性污泥降解污水中有机物的过程

活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段：吸附阶段稳定阶段

由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。

主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。26第二节活性污泥法参数

——污泥负荷与泥龄一般将有机底物与活性污泥的重量比值（F／M），也即单位重量活性污泥（kgMLSS）在单位时间内所承受的有机物量(kgBOD)，称为污泥负荷，常用L表示。式中Q、S0、V、X分别代表废水流量、原污水中BOD浓度、曝气池容积、混合液悬浮固体浓度（MLSS）。式中：S0——原污水中有机污染物的浓度（BOD），mg/L

X——混合液悬浮固体（MLSS）浓度，mg/LV——曝气池容积，m3一、污泥负荷对于Monod方程中，当S《KS有，结合污泥负荷定义式有：污泥负荷与处理效率的数学关系模型说明污泥负荷与去除率成反比，与出水水质成正比。污泥负荷对污泥生成量的影响式中Δx—每天污泥增加量，kg/d；

a—污泥合成系数，a=0.30－0.72,平均为0.52；

b—污泥自身氧化系数，d-1，b＝0.02～0.18，平均为0.07。活性污泥在混合液中的浓度净增长速度为式中Y——微生物增长常数,一般取0.35～0.8mgMLVSS/mgBOD5；

kd——微生物自身氧化率,一般取0.05～0.1d-1。在工程上常采用平均值计算，即30指曝气池的单位容积，在单位时间内所能够接受，并将其降解到某一规定额数的BOD5的质量，即:式中：Lv——容积负荷，kg(BOD5)/(m3·d)。容积负荷实际计算:X、Ls、Lv可查表.对于某些工业污水，试验确定X、Ls、Lv污泥负荷法应用方便，但需要一定的经验。二、细胞平均停留时间（泥龄）与水力停留时间细胞平均停留时间θc也称泥龄，表示微生物在曝气池中的平均培养时间,也即曝气池内活性污泥平均更新一遍所需的时间。间歇实置中泥龄与水力停留时间相等；连续流活性污泥系统中，由于存在污泥回流，泥龄比水力停留时间大得多。水力停留时间(HRT)(hydraulicretentiontime,HRT)是指水在处理系统中的停留时间，单位也是d。

HRT＝V/Q

V---曝气池的体积；

Q---废水的流量。32第三节活性污泥法的发展活性污泥法典型工艺组成典型好氧活性污泥法处理工艺流程工艺主要组成部分及功能1、生化反应池:通过生化池中的微生物群落（活性污泥）多种物理（吸附、络合、沉淀）或生长代谢（主要化能异养、化能自养），实现废水中有机物降解去除。2、供气或曝气系统:由曝气风机或曝气器为微生物呼吸作用提供足够的溶解氧，是整个工艺的主要能耗部分。3、沉淀/回流系统:1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。35封闭环流式序批式曝气池的四种池型推流式曝气池完全混合式曝气池活性污泥法曝气反应池的基本形式其他曝气池基本上是这四种池型的组合或变形361、推流式曝气池

推流式曝气池的长宽比一般为5～10；进水方式不限；出水用溢流堰。1.平面布置

推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为1～2。2.横断面布置工艺流程：水流：推流型底物浓度分布：进口最高，沿池长逐渐降低，出口端最低。理想推流：横断面上浓度均匀，纵向无掺混37根据横断面上的水流情况，可分为平流推移式旋转推移式3838推流式曝气池3939推流式曝气池402.完全混合曝气池

池形根据和沉淀池的关系

圆形

方形

矩形分建式合建式4142

污水与回流污泥在进入曝气池后，立即与池中的混合液完全混合池中微生物的种类和浓度、底物浓度需氧速率各点相同——与推流式不同；对冲击负荷有较强的适应能力；出水水质不及传统法。完全混合法的特征

完全混合法4343曝气池的三种池型4444机械曝气完全混合曝气池4545鼓风曝气完全混合曝气池4646局部完全混合推流式曝气池47473.封闭环流式反应池结合了推流和完全混合两种流态与推流式的区别:污水有40～300次循环484.序批式反应池（SBR）

SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、排放和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。

49(1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；

(2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池；

(3)反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质;(4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；

(5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀;(6)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比的优点50(1)容积利用率低；

(2)水头损失大；

(3)出水不连续；

(4)峰值需氧量高；

(5)设备利用率低；

(6)运行控制复杂；

(7)不适用于大水量。序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺的缺点51传统活性污泥法渐减曝气分步曝气完全混合法浅层曝气深层曝气高负荷曝气或变形曝气克劳斯法延时曝气接触稳定法氧化沟纯氧曝气活性污泥生物滤池（ABF工艺）吸附－生物降解工艺（AB法）序批式活性污泥法（SBR法）二、活性污泥法的发展和演变有机物去除和氨氮硝化52推流式曝气池，一般采用3～5条廊道。充氧设备沿池长均匀分布。在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。前半段氧远远不够，后半段供氧量超过需要，而充氧设备沿池长均匀分布。易受冲击负荷的影响，适应水质水量变化的能力差：污泥进入池后不能立即与混合液充分混合。1、传统活性污泥工艺53542、渐减曝气：特征：充氧设备沿池长布置与需氧量匹配。节能55在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。实际情况是：前半段氧远远不够，后半段供氧量超过需要。渐减曝气的目的就是合理地布置扩散器，使布气沿程变化，而总的空气量不变，这样可以提高处理效率。

渐减曝气56特征:把入流的一部分从池端引入到池的中部

分点进水。优点：均衡了污泥负荷和需氧率提高了耐冲击负荷的能力3、阶段曝气（分步曝气）阶段曝气示意图57

部分污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷曝气法。

曝气池构造与传统推流式相同。

曝气时间比较短，约为1.5～3h，BOD5处理效率仅约70%～75％左右。活性污泥处于旺盛生长期。4.高负荷曝气（改良曝气）58

延时曝气的特点：曝气时间很长，达24h甚至更长，MLSS较高，达到3000～6000mg/L；活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥主要是一些难于生物降解的微生物内源代谢残留物，少而稳定，无需消化，可直接排放；适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污水处理系统多有使用。耐冲击负荷，无需初沉池，缺点：池体积大，基建费运行费高5、延时曝气5959606.接触稳定法（吸附再生法）

混合液曝气过程中第一阶段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，对于溶解的有机物，吸附作用不大或没有，因此，把这种方法称为接触稳定法，也叫吸附再生法。间隔较短时间测得的曲线，下降由吸附引起间隔较长时间测得的曲线61直接用于原污水的处理比用于初沉池的出流处理效果好；可省去初沉池；此方法接触时间短，氨氮难硝化，不适于处理溶解性有机污染物废水，剩余污泥量多。接触稳定法混合液的曝气完成了吸附作用，回流污泥的曝气完成了污泥再生。回流污泥的曝气使污泥再生曝气的同时吸附627.吸附－生物降解工艺（AB法）63特征：分为预处理段、A级和B级三段，无初沉池A级以高负荷或超高负荷运行，B级以低负荷运行，A级曝气池停留时间短，30～60min，B级停留时间2～4h。该系统不设初沉池，A级曝气池是一个开放性的生物系统。A、B两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。7.吸附－生物降解工艺（AB法）648.完全混合法

长条形池子的完全混合法：在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池子中也能做到完全混合状态。6566

（1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同。（2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一定优点。（3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。完全混合法的特征

完全混合法67679.深层曝气深井曝气法处理流程深井曝气池简图6868一般深层曝气池直径约1~6m，水深约10～20m。但深井曝气法深度可达150～300m，节省了用地面积。在深井中可利用空气作为动力，促使液流循环。深井曝气法中，活性污泥经受压力变化较大，实践表明这时微生物的活性和代谢能力并无异常变化，但合成和能量分配有一定的变化。深井曝气池内，气液紊流大，液膜更新快，同时气液接触时间延长，溶解氧的饱和度也随深度的增加而增加。需解决的问题：当井壁腐蚀或受损时，污水可能会通过井壁渗透，污染地下水。

深层曝气普通曝气池深度：5～6m，占地面积大。69

纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。纯氧曝气池的构造见右图。10.纯氧曝气缺点：纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。

在密闭的容器中，溶解氧的饱和度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性也好。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充分发挥了作用。采用密闭池7071氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为0.3～0.6m/s，使活性污泥呈悬浮状态。5～15min完成一次循环。廊道水流呈推流式，但总体接近完全混合反应器12.氧化沟奥贝尔氧化沟737413.浅层曝气

特点：气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可以获得较高的氧传递速率。1953年派斯维尔（Pasveer）的研究：氧在10℃静止水中的传递特征，如下图所示。75

浅层曝气扩散器的深度以在水面以下0.6～0.8m范围为宜，可以节省动力费用，动力效率可达1.8～2.6kg（O2）/kW·h。可以用一般的离心鼓风机。浅层曝气与一般曝气相比，空气量增大，但风压仅为一般曝气的1/4~1/6左右，约10kPa，故电耗略有下降。曝气池水深一般3～4m，深宽比1.0～1.3，气量比30～40m3/（m3H2O.h）。浅层池适用于中小型规模的污水厂。由于布气系统进行维修上的困难，没有得到推广利用。7614.活性污泥生物滤池（ABF工艺）

上图为ABF的流程，在通常的活性污泥过程之前设置一个塔式滤池，它同曝气池可以是串联或并联的。77塔式滤池滤料表面附着很多的活性污泥，因此滤料的材质和构造不同于一般生物滤池。滤池也可以看作采用表面曝气特殊形式的曝气池，塔是一外置的强烈充氧器。因而ABF可以认为是一种复合式活性污泥法。活性污泥生物滤池（ABF工艺）7815.序批式活性污泥法（SBR法）

SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。

79(1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；

(2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池；

(3)反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质;

(4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；

(5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀;(6)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比的优点80(1)容积利用率低；

(2)水头损失大；

(3)出水不连续；

(4)峰值需氧量高；

(5)设备利用率低；

(6)运行控制复杂；

(7)不适用于大水量。序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺的缺点81第四节气体传递原理和曝设备

82

活性污泥法的三个要素构成活性污泥：引起吸附和氧化分解作用；有机物：是处理对象，也是微生物的食料；溶解氧：没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。83一、气体传递原理

双膜理论①认为在气液界面存在着二层做层流流动的膜：气膜和液膜。②传质阻力仅存于这两层膜。气液界面达到平衡态，无阻力。③传质推动力气膜：氧分压差液膜：氧浓度差④氧的传质阻力主要在液膜上，故液膜内的氧的传质是控制步骤。84

在废水生物处理系统中，氧的传递速率可用下式表示：式中：dM/dt——氧传递率；M——氧的质量；

D

——液膜中氧的扩散系数；

A——气液接触面的面积；

cs——氧在溶液中的饱和浓度；

c

——溶液中溶解氧的浓度。而dM=Vdc，V为液相主体体积，则上式可改写成：为液膜中氧分子的传质系数。表示氧分子的总传质系数。为氧转移速率——液相中溶解氧浓度变化速率氧传递率：单位时间通过气液界面的氧的质量85由此上式变为：将上式进行积分，可求得总的传质系数：

KLa值受污水水质的影响，把用于清水测出的值用于污水，要采用修正系数α，同样清水的cs值要用于污水要乘以系数β，因而上式变为：式中：c1，c2——t1，t2时溶液中氧的浓度。8686提高氧转移速率的措施提高KLa值提高紊流程度，降低液膜厚度；加速气液界面的更新；微孔曝气，增大气液接触面积。2.提高cs值提高气相氧分压，如采用纯氧曝气、深井曝气。87

二、氧气转移影响因素（1）污水水质污水中的杂质对氧气的转移以及溶解度有一定影响，如表面活性物质会形成一层膜，增加楚地阻力所以引入小于1的修正系α数，则有：88

（2）水温

水温上升，水的粘度降低，液膜厚度减小，Kla值增高；氧气在水中的溶解度随温度上升而降低。温度对氧气转移有二种相反的影响，但不能相互抵消，

总体上，低温有利于氧气的转移。89

（3）氧分压氧分压越高，越有利于氧气的转移。90曝气的作用与曝气方式

曝气方式：1.鼓风曝气系统2.机械曝气装置：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器3.鼓风+机械曝气系统4.其他：富氧曝气、纯氧曝气9191常用鼓风机形式

92微孔曝气设备圆盘式微孔扩散器管式微孔扩散器93微孔曝气盘

9494微孔曝气管9595微孔曝气管96微孔曝气设备测试9797微孔曝气设备安装9898微孔曝气设备的运行状况99可变微孔曝气器安装100五龙口二期101机械曝气：表面曝气机

102机械曝气：表面曝气机

曝气的效率取决于：曝气机的性能曝气池的池形倒伞形平板形泵形

这类曝气机的转动轴与水面平行,主要用于氧化沟。竖式曝气机卧式曝气刷103103曝气转刷104105105测试中的曝气转碟106第五节曝气池的构造与设计107107活性污泥系统工艺设计

主要设计内容：根据进出水质的要求确定以下内容（1）工艺流程选择；（2）曝气池容积和构筑物尺寸的确定；（3）二沉池澄清区、污泥区的工艺设计；（4）供氧系统设计：供氧量、曝气设备选择；（5）污泥回流设备设计：剩余污泥量。

主要依据：水质水量资料生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验工业废水：试验研究设计参数曝气池的计算：纯经验方法有机物负荷率法泥龄法活性污泥负荷率NS（简称污泥负荷）曝气区容积负荷率NV（简称容积负荷）

由于当前两种形式的曝气池实际效果差不多，因而完全混合的计算模式也可用于推流式曝气池的计算。

曝气池(区)的计算方法主要有负荷法和泥龄法。污泥负荷法是通过试验或参照同类型企业的设备工作状况，选择合适的污泥负荷计算曝气池容积V。或采用泥龄作设计依据时，由式(13-20)有

根据Lawrence-McCarty模式(13-24)，有处理污水量为21600m3/d，经沉淀后的BOD5为250mg/L,希望处理后的出水BOD5为20mg/L。要求确定曝气池的体积、排泥量和空气量。经研究，还确立下列条件：（1）污水温度为20℃；（2）曝气池中混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）同混合液悬浮固体（MLSS）之比为0.8；（3）回流污泥SS浓度为10000mg/L；（4）曝气池中MLSS为3500mg/L；（5）设计的θc为10d；（6）出水中含有22mg/L生物固体，其中65％是可生化的；（7）污水中含有足够的生化反应所需的氧、磷和其他微量元素；（8）污水流量的总变化系数为2.5。

例解

确定出水中悬浮固体的BOD5：

(a)悬浮固体中可生化的部分为0.65×22mg/L

=14.2mg/L(b)可生化悬浮固体的最终BODU＝

0.65×22×1.4mg/L

＝20.3mg/L(c)可生化悬浮固体的BODU为BOD5＝0.68×20.3mg/L＝13.8mg/L(d)确定经曝气池处理后的出水溶解性BOD5，即ρs20mg/L＝ρs＋13.8mg/Lρs＝6.2mg/L

计算处理效率E：

若沉淀池能去除全部悬浮固体，则处理效率可达1.估计出水中溶解性BOD5的浓度出水中总的BOD5＝出水中溶解性的BOD5＋出水中悬浮固体的BOD5已知则：解2.计算曝气池的体积解3.计算每天排除的剩余活性污泥量计算yobs计算排除的以挥发性悬浮固体计的污泥量计算排除的以SS计的污泥量解4.计算回流污泥比r

曝气池中VSS浓度＝3500mg/L回流污泥VSS浓度＝8000mg/L解5.计算曝气池的水力停留时间解6.计算曝气池所需的空气量(1)生化反应中含碳有机物全部生化所需的氧量:所需氧量＝(7744-1.42×1645.7)kg/d

＝5407.1kg/d首先计算曝气池所需的氧量(2)生化反应所需氧量:解6.计算曝气池所需的空气量(1)若空气密度为1.201kg/m3,空气中含有的氧量为23.2％，则所需的理论空气量为：(2)实际所需的空气量为:其次根据所需的氧量计算相应的空气量

(3)设计所需的空气量为:118第六节活性污泥法运行与管理119水力负荷有机负荷微生物浓度曝气时间微生物平均停留时间（MCRT）氧传递速率回流污泥浓度污泥回流比曝气池的构造pH和碱度溶解氧浓度污泥膨胀及其控制120流向污水厂的流量变化

一、水力负荷一天内的流量变化随季节的流量变化雨水造成的流量变化泵的选择不当造成的流量变化121水力负荷的变化影响活性污泥法系统的曝气池和二次沉淀池。当流量增大时，污水在曝气池内的停留时间缩短，影响出水质量，同时影响曝气池的水位。若为机械表面曝气机，由于水面的变化，它的运行就变得不稳定。对二次沉淀池造成水力冲击影响。

一、水力负荷122

二、有机负荷率N

污泥负荷N和MLSS的设计值采用得大一些，曝气池所需的体积可以小一些。但出水水质要降低，而且使剩余污泥量增多，增加了污泥处置的费用和困难，同时，整个处理系统较不耐冲击，造成运行中的困难。为避免剩余污泥处置上的困难和保持污水处理系统的稳定可靠，可以采用低的污泥负荷（<0.1），把曝气池建得很大，这就是延时曝气法。

曝气区容积的计算，设计中要考虑的主要问题是如何确定污泥负荷N和MLSS的设计值。123123

三、微生物浓度

在设计中采用高的MLSS并不能提高效益，原因如下：

其一，污泥量并不就是微生物的活细胞量。曝气池污泥量的增加意味着泥龄的增加，泥龄的增加就使污泥中活细胞的比例减小。

其二，过高的微生物浓度使污泥在后续的沉淀池中难以沉淀，影响出水水质。

其三，曝气池污泥的增加，就要求曝气池中有更高的氧传递速率，否则，微生物就受到抑制，处理效率降低。采用一定的曝气设备系统，实际上只能够采用相应的污泥浓度，MLSS的提高是有限度的。124

四、曝气时间

在通常情况下，城市污水的最短曝气时间为3h，这与满足曝气池需氧速率有关。

当曝气池做得较小时，曝气设备是按系统的负荷峰值控制设计的。这样，在非高峰时间，供氧量过大，造成浪费，设备的能力不能得到充分利用。

若曝气池做得大些，可降低需氧速率，同时由于负荷率的降低，曝气设备可以减小，曝气设备的利用率得到提高。125五、微生物平均停留时间(MCRT)(又称泥龄)

微生物平均停留时间至少等于水力停留时间，此时，曝气池内的微生物浓度很低，大部分微生物是充分分散的。

微生物的停留时间应足够长，促使微生物能很好地絮凝，以便重力分离，但不能过长，过长反而会使絮凝条件变差。

微生物平均停留时间还有助于说明活性污泥中微生物的组成。世代时间长于微生物平均停留时间的那些微生物几乎不可能在该活性污泥中繁殖。126

六、氧传递速率氧传递速率要考虑二个过程要提高氧的传递速率氧传递到水中氧真正传递到微生物的膜表面必须有充足的氧量必须使混合液中的悬浮固体保持悬浮状态和紊动条件127七、回流污泥浓度

回流污泥浓度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函数。按右图进行物料衡算，可推得下列关系式：式中：X——曝气池中的MLSS,mg/L;XR——回流污泥的悬浮固体浓度,mg/L;R——污泥回流比。

根据上式可知，曝气池中的MLSS不可能高于回流污泥浓度，两者愈接近，回流比愈大。限制MLSS值的主要因素是回流污泥的浓度。128128

衡量活性污泥的沉降浓缩特性的指标，它是指曝气池混合液沉淀30min后，每单位质量干泥形成的湿泥的体积，常用单位是mL/g。

（1）在曝气池出口处取混合液试样；（2）测定MLSS（g/L）；（3）把试样放在一个1000mL的量筒中沉淀30min，读出活性污泥的体积（mL）；（4）按下式计算：活性污泥体积指数SVISVI的测定七、回流污泥浓度129八、污泥回流率

高的污泥回流率增大了进入沉淀池的污泥流量，增加了二沉池的负荷，缩短了沉淀池的沉淀时间，降低了沉淀效率，使未被沉淀的固体随出流带走。

活性污泥回流率的设计应有弹性，并应操作在可能的最低流量。这为沉淀池提供了最大稳定性。130九、曝气池的构造推流式曝气池完全混合式曝气池示踪剂的研究表明：推流式曝气池的纵向混合很严重氧消耗率的数据表明：氧的传递受到限制处理量小时，只配有一个机械曝气机，很容易围绕曝气机形成混合区处理量大时，曝气池也相应增大，曝气池不是充分完全混合的131十、pH和碱度

活性污泥pH通常为6.5～8.5。

pH之所以能保持在这个范围，是由于污水中的蛋白质代谢后产生碳酸铵碱度和从天然水中带来的碱度所致。

工业污水中经常缺少蛋白质，因而产生pH过低的问题。工业废水中的有机酸通常在进入曝气池前进行中和。

生活污水中有足够的碱度使pH保持在较好的水平。132十一、溶解氧浓度

通常溶解氧浓度不是一个关键因素，除非溶解氧浓度跌落到接近于零。只要细菌能获得所需要的溶解氧来进行代谢，其代谢速率就不受溶解氧的影响。

一般认为混合液中溶解氧浓度应保持在0.5～2mg/L，以保证活性污泥系统的正常运行。

过分的曝气使氧浓度得到提高，但由于紊动过于剧烈，导致絮状体破裂，使出水浊度升高。特别是对于好氧速度不快而泥龄偏长的系统，强烈混合使破碎的絮状体不能很好地再凝聚。133十二、污泥膨胀及其控制

正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥体积指数SVI在50～150之间；当活性污泥不正常时，污泥不易沉淀，反映在SVI值升高。混合液在1000mL量筒中沉淀30min后，污泥体积膨胀，上层澄清液减少，这种现象称为活性污泥膨胀。

活性污泥膨胀可分为污泥中丝状菌大量繁殖导致的丝状菌性膨胀并无大量丝状菌存在的非丝状菌性膨胀134丝状菌性膨胀絮花状物质，其骨干是菌胶团正常的活性污泥丝状菌大量出现，主要是有鞘细菌和硫细菌不正常的情况下

当污泥中有大量丝状菌时，大量有一定强度的丝状体相互支撑、交错，大大恶化了污泥的沉降、压缩性能，形成了污泥膨胀。135丝状菌性膨胀的主要因素污水水质运行条件工艺方法

污水水质是造成污泥膨胀的最主要因素。

含溶解性碳水化合物多的污水往往发生由浮游球衣细菌引起的丝状膨胀。

含硫化物多的污水往往发生由硫细菌引起的丝状膨胀。

水温低于15℃时，一般不会发生膨胀。pH低时，容易产生膨胀。136丝状菌性膨胀的主要因素污水水质运行条件工艺方法

污泥负荷对污泥膨胀在一定条件下有一定的影响，但两者无必然的联系。

溶解氧浓度并不一定影响污泥的膨胀。137137丝状菌性膨胀的主要因素污水水质运行条件工艺方法

完全混合的工艺方法比传统的推流方式较易发生污泥膨胀。

间歇运行的曝气池最不容易发生污泥膨胀。

不设初次沉淀池的活性污泥法，不容易发生污泥膨胀。

叶轮式机械曝气与鼓风曝气相比，易于发生丝状菌性膨胀。

射流曝气的供氧方式可以有效地克制浮游球衣细菌引起的污泥膨胀。138非丝状菌性膨胀

非丝状菌性膨胀主要发生在污水水温较低而污泥负荷太高时。微生物的负荷高，细菌吸收了大量的营养物，但由于温度低，代谢速度较慢，就积贮起大量高黏性的多糖类物质。这些多糖类物质的积贮，使活性污泥的表面附着水大大增加，使污泥形成污泥膨胀。

发生污泥非丝状菌性膨胀时，处理效率仍很高，上清液也清澈。

针对膨胀的类型和丝状菌特性，可采取抑制措施：(1)控制曝气量，使曝气池保持适量的溶解氧；(2)调整pH；(3)如磷、氮比例失调，可适量投加氮、磷化合物；(4)投加一些化学药剂如絮凝剂、消毒剂等；(5)城市污经过沉砂池后跳跃初沉池，直接进入曝气池。

对于易发生污泥膨胀的污水，设计时可采用以下方法：(1)跳跃或取消初沉池，增加进入曝气池的悬浮物，可使曝气池中的污泥浓度明显提高，污泥沉降性能改善；(2)两级生物处理法，即采用沉砂池—一级曝气池—中间沉淀池—二级曝气池—二次沉淀池等工艺；(3)对于现有易发生污泥膨胀的污水厂，可在曝气池前面部分设置填料（降低了曝气池的污泥负荷，也改变了进入后面部分曝气池的水质）；(4)用气浮池代替二次沉淀池，可使处理系统正常运行。（1）污泥被破碎，沉速减小而不能下沉（2）污泥颗粒挟带气体或油滴，密度减小而上浮（3）曝气量过小，二沉池底污泥厌氧分解，产生大量气体，促使污泥上浮。（4）曝气时间长或曝气量大时，在沉淀池中可能由于反硝化而产生大量N2，而使污泥上浮。（5）水温度较高时，沉淀池中形成温差异重流。十三污泥上浮（1）发生污泥上浮后应暂停进水，打碎或清除浮泥，判明原因。（2）调整操作。如沉降性差，可投加混凝剂或惰性物质，改善沉淀性；如进水负荷过大应减小进水量；如污泥颗粒细小可降低曝气机转速；如有反硝化，应减小曝气量，增大污泥回流或排泥量；如发现行泥腐化，应加大曝气量，清除积泥，并设法改善池内水力条件。

废水中常含各种表面活性物质，曝气时产生大量泡沫，泡沫从池面逸出，影响操作环境，带走大量污泥；当采用机械曝气时，泡沫阻隔空气，妨碍充氧。消泡措施主要包括表面喷淋水或除沫剂。

常用除沫剂为机油、煤油、硅油等。

增加曝气池污泥浓度或适当减小曝气量，能有效控制泡沫产生。当废水中含表面活性物质较多时，宜预先用泡沫分离法或其他方法去除。十四泡沫问题任务2

生物膜法一、生物膜法的概述污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。这种处理法的实质是使细菌和真菌类的微生物、原生动物和后生动物一类的微型动物附着在填料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥———生物膜。污水中的有机污染物作为营养物质，被生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到增殖。（一）生物膜法的净化机理生物膜发的净化机理主要有：①生物膜的形成②生物膜的构造与净化机理③生物膜的更新脱落①生物膜的形成在生物膜处理系统中，填充着数量相当多的挂膜（填料或载体），当污水与挂膜介质流动接触，接种的或原存在于污水中的微生物就会在介质表面中生长。经过一段时间后，介质表面将会为一种膜状污泥——生物膜所覆盖，即称为生物膜。②生物膜的构造与净化机理生物膜由好氧层和厌氧层两层组成。好氧层的厚度一般为2mm左右，有机物的降解主要是在好氧层内进行。a.附着水层内的有机物大多已被氧化，其浓度比滤池进水的有机物浓度低的多。b.由于浓度差的作用，有机物会从污水中转移到附着水层中去，进而被生物膜所吸附。同时，空气中的氧在溶入污水后，进入生物膜，在此条件下，微生物对有机物进行氧化分解和同化合成。c.微生物的代谢产物通过附着水层进入流动水层，并随其排走，CO2及厌氧层分解产物从水层逸出进入空气中。循环往复，使污水得到净化。生物膜净化污水示意图生物膜去除有机物过程

好氧代谢起主导作用，是有机物去除的主要过程③生物膜的更新脱落生物膜厚度介于2~3mm，老化生物膜进化功能较差易于脱落。在处理过程中，生物膜总是在不断地增长、更新、脱落的。生物膜不断脱落的原因：有水力冲刷、由于膜增厚，造成重量的增大、原生动物是生物膜松动、厌氧层和介质的黏接力较弱等。生物膜的更新和脱落是完全必要的。（二）生物膜法的主要特点与活性污泥法相比，生物膜法的主要特点包括以下几方面：①适应冲击负荷变化能力强②反应器内微生物浓度高③剩余污泥产量低④同时存在硝化和反硝化过程，操作管理简单，费用较低⑤调整运行的灵活性较差⑥有机物去除率较低①适应冲击负荷变化能力强微生物主要固着于填料的表面，微生物量比活性污泥法要高得多，因此对污水水质水量的变化一起的冲积负荷适应能力较强。适用于高浓度难降解的工业废水。生物膜反应器可以处理BOD5低于50~60mg/L的进水。②反应器内微生物浓度高单位容积反应器内的微生物量可以高达活性污泥法的5~20倍，不会出现污泥膨胀现象。③剩余污泥产量低生物膜中食物链较长，剩余污泥产量低，一般比活性污泥处理系统少1/4左右。④同时存在硝化和反硝化过程，操作管理简单,费用较低生物膜反应器适合世代时间长的硝化细菌生长，而且其中固着生长的微生物使硝化菌和反硝化菌各有其适合生长的环境。因而，生物膜反应器内部，也会同时存在硝化和反硝化过程。生物滤池、转盘等生物膜法采用自然通风功能，装置不会出现泡沫，管理简单，运行费用较低，操作稳定性较好。缺点①生物膜法和活性污泥法相比，除了镜检法以外，对生物膜中微生物的数量、活性等指标的监测方法较少，生物膜出现问题以后，不容易被发现调整运行的灵活性较差。②生物膜法和普通活性污泥法相比，CODcr（BOD5）去除率较低。（三）生物膜法的主要影响因素①温度②pH③水力负荷④溶解氧⑤填料类型及特征⑥生物膜量及活性⑦有毒物质⑧营养物质①温度好氧微生物的适用温度范围是10~35℃，一般水温低于10℃对生物处理的净化效果将产生不利影响。②pH

对好氧微生物来说，pH在6.5~8.5之间较为适宜，微生物对ph值的波动十分敏感。③水力负荷A.水力负荷的大小之间关系到污水在反应器中与载体上生物膜的接触时间。水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间愈长，处理效果愈好。B.水力负荷的大小在控制生物膜厚度、改善传质方面也有一定的作用。④溶解氧如果溶解氧不足，好氧微生物由于得不到足够的氧，正常的生长规律遭到影响，甚至破坏；好氧微生物的活性受到影响，新陈代谢能力降低，污水中的有机物质的氧化不能彻底进行，反应器中的活性污泥或生物膜恶化变质、发愁发黑，处理效果显著下降。溶解氧一般以4mg/L左右为宜。溶解氧的低值，一般应维持不低于2mg/L。⑤填料类型及特征载体的表面属性包括比表面积、表面亲水性及表面电荷、表面粗糙度，载体的密度、堆积密度、孔隙率、强度等。⑥生物膜量及活性a.生物膜的厚度反映了生物膜量的大小，也影响着溶解氧和基质的传递；b.总厚度和活性厚度要区分，在活性厚度范围内，基质降解速率随厚度的增加而增加。生物膜法适宜的生物膜厚度应控制在159nm以下。（超过6mm即发生脱落）⑦有毒物质工业废水存在对微生物具有抑制和杀害作用的化学物质，如：重金属离子、酚、氰等。⑧营养物质营养物质是指能为微生物所氧化、分解、利用和那些物质，应包括组成细胞的各种元素和产生能量的物质，微生物细胞主要有碳、氢、氧、氮、磷、硫组成，另外包括钠、钙、钾、铁、锰、铜、钴、镍、钼等。主要营养物质的比例为：BOD：N：P=100：5：1二、生物膜法的主要形式（一）生物膜法的分类根据生物膜反应器附着生长载体的状态，生物膜反应器可以划分为固定床和流动床两大类。在固定床中生长载体固定不动，在反应器内的相对位置基本不变；在流动床中附着生长载体不固定，在反应器内处于连续流动的状态。生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法是生物膜法中应用最广泛的几种技术。（二）生物滤池生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，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处理技术。1.普通生物滤池普通生物滤池，又名滴滤池，是生物滤池早期出现的类型对于普通生物滤池要掌握以下两点：普通生物滤池的构造普通生物滤池的适用范围与优缺点。普通生物滤池由池体、填料、布水装置和配水系统等四部分组成其主要优点是：

—处理效果良好，BOD5的去除率可达95％以上；

—运行稳定、易于管理、节省能源。其主要缺点是：

—占地面积大、不适于处理量大的污水；

—填料易于堵塞；

—产生滤池蝇，恶化环境卫生；

—喷嘴喷洒污水，散发臭味。近年来已很少新建了，有日渐被淘汰的趋势2.高负荷生物滤池高负荷生物滤池的特征大幅度地提高了滤池的负荷，其BOD容积负荷高于普通生物滤池6～8倍，水力负荷则高达10倍。均匀与稳定水水质；加大水力负荷，及时地冲刷过厚和老化的生物膜，使生物膜经常保持较高的活性；抑制滤池蝇的过度滋长；减轻散发的臭味。

高负荷生物滤池的流程系统采取处理水回流措施，使高负荷生物滤池具有多种多样的流程系统回流水量（QR）与原污水量（Q）之比

R=QR/QR称为回流比。3.塔式生物滤池塔式生物滤池，简称滤塔。包括一下两方面：在构造方面的特征；在工艺方面的特性。塔式生物滤池一般高达8～24m，直径1～3.5m，径高比介于1：6～1：8左右，呈塔状；在平面上塔式生物滤池多呈圆形；在构造上由塔身、填料、布水系统以及通风及排水装置所组成。①塔式生物滤池的特征a）塔身围挡填料沿塔高分层建造，分层处设格栅，每层高度不大于2.5m。b)填料采用轻质填料。使用比较多的是用环树氧脂固化的玻璃布蜂窝填料。c)布水装置对大中型滤塔多采用电机驱动的旋转布水器，或用水流的反作用力驱动。对小型滤塔则多采用固定式喷嘴布水系统，或用多孔管和溅水筛板布水。d)通风

一般采用自然通风，通风孔，其有效面积不得不小于滤池面积的7.5%~10%。当处理工业废水，吹脱有害气体时，可采用人工机械通风。

塔式滤池内部通风情况非常良好，污水从上向下滴落，水流絮动强烈，污水、空气、填料上的生物膜三者接触充分，充氧效果良好，污染物质传质速度快，这些现象都非常有助于有机污染物质的降解。②在工艺方面的特性（a）高负荷率

塔式生物滤池的水力负荷率80~200m3（m2.d），为高负荷生物滤池的2~10倍，BOD-容积1000~2000gBOD5/(m3.d),较高负荷生物滤池高2~3倍。(b)滤池内部的分层滤塔滤层内部存在着明显的分层现象，在各层生长繁殖着种类各异，但适应流至该层污水特征的微生物群体，滤塔能够承受较高的有机污染物的冲击负荷。塔式生物滤池适用于生活污水和城市污水处理，也适用于各种各样有机性的工业废水，一般不宜超过10000m3/d。4、生物滤池的设计生物滤池系统包括生物滤池和二次沉淀池。工艺设计包括：滤池类型和流程选择；滤池个数和滤床尺寸的确定；布水系统计算；二次沉淀池的形状、个数和工艺尺寸的确定。其中，二次沉淀池的计算方法与活性污泥法二沉池相似，这里不再介绍。5.曝气生物滤池它是集生物降解、固液分离于一体的污水处理设备，与给水处理的快滤池相类似a.气液在填料间隙充分接触，由于气液固三相接触，氧的转移率高，动力消耗低；b.本设备自身具有截留原污水中悬浮物与脱落的生物污泥的功能，无需设沉淀池，占地面积少；c.以3-5mm的小颗粒作为填料，比表面积大，微生物附着力强；d.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；e.无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑。曝气生物滤池的特征:（三）生物转盘对于生物转盘需要掌握以下两方面内容：1.生物转盘的组成与构造特点

2.生物转盘系统的特征①生物转盘设备是由盘片、转轴和驱动装置以及接触反应槽三部分构成。a.盘片：应具有轻质高强，耐腐蚀、耐老化、易于挂膜、不变形，比表面积大、易于取材、便于加工安装等性质。—盘片的形状。一般为圆形平板，现在开始采用正多角形和表面呈同心圆状波纹或放射状波纹的盘片；—盘片的直径。一般介于2.0-3.6m之间；1.生物转盘的组成与构造特点盘片的间距：盘片的间距标准值为30mm，多级转盘，前数级的间距为25-35mm，后数级为10-20mm；盘片材料:平板盘片多以聚氯乙烯塑料制成，而波纹板盘片则多采用聚酯玻璃钢制成。b.接触反应槽不小于盘片直径的35%浸没于接触反应槽的污水中。接触反应槽应呈与盘材外形基本吻合的半圆形，盘片边缘与槽内面应留有不小于150mm的间距。槽底设有放空管，槽的两侧面设有进出水设备，采用锯齿形溢流堰。c.转轴转轴的长度在0.5-7.0m之间，直径50-80mm之间。d.驱动装置包括动力设备、减速装置以及传动链条。转盘的转速以0.8-3.0r/min，外缘的线速度以15-18m/min为宜。图8-32生物转盘构造 a.微生物浓度高。b.生物相分级。c.污泥龄长。d.耐冲击负荷。e.产生的污泥量较少，约为活性污泥处理系统的1/2左右，在水温为5-20℃的范围内，BOD去除率为90%的条件下，去除1kgBOD的产泥量约为0.25kg。f.动力消耗低，毎去除1kgBOD的耗电量约为0.7kwh。g.便于维护管理。h.发生二次污染的现象。i.生物转盘的流态，应按完全混合---推流来考虑。2.工艺和维护运行方面的特点：（四）生物接触氧化

生物接触氧化处理技术的实质之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。因此，生物接触氧化处理技术，又称为“淹没式生物滤池”具有活性污泥法特点的生物膜法，兼具两者的优点，在污水处理工程中被广泛采用。对于生物接触氧化需要掌握以下五方面内容：生物接触氧化处理技术主要特征生物接触氧化处理技术的工艺流程生物接触氧化池的构造接触氧化池的形式接触氧化池的工艺设计参数a.工艺特征：—由于曝气，在池内形成液固气三相共存体系，溶解氧充沛，适于微生物存活繁殖。在生物膜上微生物丰富，无污泥膨胀之虑。—填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，由于丝状菌的大量滋生，形成一个呈立体结构的密集的生物网，通过过滤能有效的提高净化效果。—生物膜表面不断的接受曝气吹脱，这样有利于保持生物膜的活性，能接受较高的有机负荷率，处理效果较高，有利于缩小池容，减小占地面积。生物接触氧化处理技术主要特征b.运行特征：—对冲击负荷有较强的适应能力。—操作简单、运行方便、易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇。—污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。c.功能特征—生物接触氧化处理技术，运行得当还能够用于脱氮。—生物接触氧化处理技术的主要缺点是：填料可能阻塞；布水、曝气不易均匀。一般可分为：一级处理流程、二级处理流程和多及处理流程。a.一级处理流程如下图：②生物接触氧化处理技术的工艺流程b.二级处理流程如下图：c.多及处理流程:③生物接触氧化池的构造

由池体、填料、支架及曝气装置、进出水装置以及排泥管道等部件所组成。a、池体表面上多呈圆形、矩形和方形，池内填料高度为3.0~3.5m；底部布气层高为0.6~0.7m；顶部稳定水层0.5~0.6m，总高度为4.5~5.0m。b、填料在水力特性方面，比表面积大、空隙率高、水流通畅、阻力小、流速均一。应当有一定的生物膜附着性。化学与生物稳定性较强，经久耐用。在经济方面要考虑货源、价格，要考虑便于运输与安装。④接触氧化池在形式上，按曝气装置的位置，分为分流式与直流式；按水流循环方式，又分为填料内循环式和外循环式。国外多采用分流式，分流式接触曝气池，根据曝气装置的位置有可分为中心曝气型与单侧曝气型两种。国内，一般多采用直流式接触氧化池。⑤生物接触氧化池的设计与计算应考虑以下一些因素：——按平均日污水量计算；——池座数不少于两座，并按同时工作考虑；——填料层高度一般取3m，当采用蜂窝填料时应分层装填，每层高一米，蜂窝内切孔径不宜小于25mm；——池中污水的溶解氧含量一般应维持在2.5~3.5mg/L之间，汽水比约为15~20：1；——为了保证布水、布气均匀，每池面积一般应在25m2以内；——污水在池内的有效接触时间不小于2h；——生物接触氧化池的填料体积可按BOD—容积负荷计算，亦可按接触时间计算。接触氧化法与其它生物处理方法比较,具有如下一些特点：1.BOD容积负荷高，污泥生物量大，相对而言处理效率较高，而且对进水冲击负荷（水力冲击负荷及有机浓度冲击负荷）的适应力强。2.处理时间短。因此在处理水量相同的条件下，所需装置的设备较小，因而占地面积小。3.能够克服污泥膨胀问题。生物接触氧化法同其他生物膜法一样，不存在污泥膨胀问题，对于那些用活性污泥法容易产生膨胀的污水，生物接触氧化法特别显示出优越性。容易在活性污泥法中产生膨胀的菌种（如球衣细菌等），在接触氧化法中，不仅不产生膨胀，而且能充分发挥其分解氧化能力强的优点。

4.可以间歇运转。当停电或发生其它突然事故后，生物膜对间歇运转有较强的适应力。长时间的停车，细菌为适应环境的不利条件，它和原生动物都可进入休眠状态，显示了对不利生长的环境有较强的适应力；一旦环境条件好转，微生物又重新开始生长、代谢。有人试验，即使停止运转一个月，再重新开始运行，生物膜数日内即可恢复正常。

5.维护管理方便，不需要回流污泥。由于微生物是附着在填料上形成生物膜，生物膜的剥落与增长可以自动保持平衡，所以无需回流污泥，运转十分方便。

6.剩余污泥量少。尽管生物接触氧化法具有许多优点，是一种高效的生化处理构筑物，但也存在着一些缺点：

1.生物膜的厚度随负荷的增高而增大，负荷过高则生物膜过厚，引起填料堵塞。故负荷不易过高，同时要有防堵塞的冲洗措施。

2.大量产生后生动物（如轮虫类）。后生动物容易造成生物膜瞬时大块脱落，则易影响出水水质。

3.填料及支架等往往导致建设费用增加。缺点：

使具有代谢活性的微生物污泥在生物处理系统中的填料上固着生长的过程称为挂膜。挂膜也就是生物膜处理系统摹状污泥的培养和驯化过程。挂膜阶段目的：

①使微生物生长繁殖直至填料表面布满生物膜，微生物的数量能满足污水处理的要求；②使微生物逐渐适应所处理污水的水质，即对微生物进行驯化。三、生物膜的培养和驯化

生物膜的培养驯化注意一下两点：①挂膜的方法；②培养和驯化生物膜过程中需要的注意事项。挂膜过程使用的方法一般有直接挂膜法和间接挂膜法两种。生物接触氧化池和塔式生物滤池可以使用直接挂膜法；而普通生物滤池和生物转盘等设施需要使用间接挂膜法。a.直接挂膜法

在合适的水温、溶解氧等环境条件及合适的pH、BOD5、C/N等水质条件下，让处理系统连接进水正常运行。对生活污水、城市污水或混有较大比例生活污水的工业废水可以采用直接挂膜法，一般经过7~10d就可以完成挂膜过程。b.间接挂膜法

对于不易生物降解的工业废水，可以通过预先培养和驯化相应的活性污泥，然后再投加到生物膜处理系统中，进行挂膜，也就是分步挂膜。1.挂摸方法1.开始挂膜时，进水量应小于设计值，可按设计流量的20％～40％启动运转。在外观可见已有生物膜生成时，流量可提高至60％～80％，待出水效果达到设计要求时，即可提高流量至设计标准

2.在生物转盘法中，用于硝化的转盘，挂膜时间要增加2～3周，并注意进水BOD应低于30mg/L，因自养性硝化细菌时代时间长，繁殖生长慢，若进水有机物过高，可使膜中异样细菌占优势，从而抑制了自养菌的生长2.培养和驯化生物膜过程中需要注意以下事项

3.当出水中出现亚硝酸盐时，表明生物膜上硝化作用进程已开始；当出水中亚硝酸下降，并出现大量硝酸盐时，表明硝化菌在生物膜上已占优势，挂膜工作宣告结束

4.挂膜所需的环境条件与活性污泥培菌时相同，要求进水具有合适的营养、pH、温度等，尤其是氮磷等营养元素的数量必须充足（可按进水COD:N:P=100:5:1估算），同时避免毒物的大量进入5.因初期膜量较少，反应器内充氧量可稍少（对生物转盘，盘片转速可稍慢），使溶解氧不致过高；同时采用小负荷进水的方式，减少对生物膜的冲刷作用，增加填料或填料的挂膜速度

6.在冬季13℃时挂膜，整个周期比温暖季节延长2～3倍

7.在生物膜培养挂膜期间，由于刚刚长成的生物膜适应能力差，往往会出现膜状污泥大量脱落的现象，这可以说是正常的，尤其是采用工业废水进行驯化时，脱膜现象会更严重。

8.控制生物膜的厚度，保持在2mm左右，调整水力负荷（改变回流水量）等形式使生物膜的脱落均衡进行。（一）生物膜系统微生物的特点及运行管理的关系四、生物膜法的运行管理1.生物膜系统微生物的特点厌氧和兼性厌氧菌的比较高丝状微生物数量较高存在较高等的微型动物成层分布现象防治生物膜生长过厚解决办法一般有以下三种

——加大回流量，借助水力冲脱过厚的生物膜

——两级滤池串联、交替进水——低频加水，使布水器转速减慢2.生物膜系统运行中应特别注意的问题②维持较高的DO

曝气的氧化池内溶氧（DO）水平在小于4mg/L时处理效率有较大幅度下降，也就是说，生物膜系统内的DO值控制以高于悬浮活性污泥系统为好；但若无限制地加大曝气量，除了增加曝气时所用的电耗外，在空气释放口处的冲击力可使附近生物膜过量脱落，并因此而带来负面影响

③减少出水悬浮物SS解决办法：

参数选取应适当保守一些，便面负荷小一些，还可投加低剂量的絮凝剂，以减少SS,提高处理效果影响生物滤池效果的因素生物膜的生长污水的性质氧温度pH和毒物（二）生物滤池的运行管理生物滤池的日常运行管理布水系统填料排水系统运转方式滤池蝇气味滤池泥穴滤池表面结冻布水管及喷嘴堵塞防治孳生蜗牛、苔藓和蟑螂①布水系统的喷嘴需定期检查，清除喷口的污物，防止堵塞。冬天停水时，不可使水存积在布水管中以防管道冻裂。旋转式布水器的轴承需定期加油。②滤池底部填料防止堵塞。③排水系统应定期检查，以确保不被过量生物物质所堵塞。④根据污水的水质水量及不同处理要求，可以采用不同的运转方式和工艺流程。a.回流作用：——降低进水的浓度；——增加水力负荷，使容易脱膜，避免生物过厚；——减少滤池蝇滋生的机会；——在进水流量小时，可减少污水在沉淀池中的停留时间，以减少气味；——回流液中挟带的微生物使滤池中增加有用的微生物。回流方式及回流水量：——连续回流——在原水流量小时回流，以免生物膜干结或结冰；——仅为保证足够水力负荷为目标；——原水流量小时回流至初沉池，以防原水在初沉池中因停留时间过长而发生腐败；——回流水量的大小的选定应预先经过试验。b.二级滤池在出水水质要求高时，可采用二个滤池串连起来运行，这样BOD去除率往往可达90%以上。若污水水量增加，也可将二个滤池并联运行。⑤滤池蝇的防治办法：——使滤池连续受水，不可间断；——除去过剩的生物膜；——隔一至二周淹没滤池24小时；——彻底冲淋滤池暴露部分的内壁；——在厂区内铲除滤池蝇的避难场所；——在进水中加氯；——在滤池壁表面施杀虫剂。⑥滤池是好氧的，一般不会有严重的臭味，若有臭皮蛋味表明有厌氧条件。防治办法：——整个系统应