第七章 生物膜法.ppt

1、第七章 生物膜法,绪论 7-1生物滤池 7-2塔式生物滤池 7-3生物转盘法 7-4 生物接触氧化法 7-5 曝气生物滤池 7-6 生物流化床 7-7 微孔膜生物反应器,绪论,生物膜法是废水处理工程中另一类型的生物反应器附着生长生物反应器，它是利用附着生长的微生物对废水中有机物的新陈代谢作用去除废水中有机物的。其去除作用的机理在第五章中已详加介绍，故本章主要介绍生物膜法的形式。 生物膜法是土壤自净原理的工程化，其历史较活性污泥法要早20年(1893年)。,附着生长系统的净化过程和机理,在池子中放入一定体积的滤料，当把有机废水喷洒到滤料表面时，通过一段时间后会出现生物膜。生物膜是附着生长系统处理

2、有机物的主要承担者。 一、生物膜中的生物相 二、生物膜的净化过程和机理,生物膜中的生物相,1、细菌、真菌：起分解有机物的主要作用 特点：种类多，组成丰富；有丝状菌和世代期短的细菌； 形成立体结构：随水流方向微生物种类由异养菌向自养菌过渡，数量由大变小,生物膜中的生物相,2、微型动物 原生动物：捕食细菌，净化废水的指示性生物后生动物：线虫及其幼虫、轮虫等，有软化生物膜、促使生物膜脱落、保持生物膜活性的作用。 3、 滤池蝇 一种昆虫，其产卵、幼虫、成蛹、成虫过程全部在池内进行，以生物膜和有机物为食，抑制膜的过速生长，保持好氧状态,生物膜的净化过程和机理,1、生物膜的传质过程 2、生物氧化过程 3、

3、生物膜的生长与脱落,生物膜的传质过程,在生物膜法中，包括底物、空气和代谢产物在水流与生物膜之间的传递过程，如图5-3-1所示。 空气 透入深度的影响因素：O2在膜中的扩散系数；固液界面的O2浓度；生物膜内O2的利用速率。因此，当有机物浓度、流量一定，好氧层厚度就基本一定。,生物膜的传质过程,有机物 当颗粒较大时，先通过吸附作用，然后经外酶水解后释放。 渗透深度的影响因素：扩散系数、浓度、降解速率 代谢产物 好氧层：CO2、H2O、NH3、NO3-等通过生物膜向外扩散； 厌氧层：H2S、CH4等,生物膜的生长与脱落,生物膜的生长 通过同化作用生长，膜成熟的标志为： 生物膜沿水流方向垂直分布； 生

4、物膜内的生态系统及去除有机物的功能稳定 对城市污水，1520时约需培养50天左右,生物膜的生长与脱落, 生物膜的脱落 膜成熟以后，由于继续生长而不断加厚，造成内部厌氧，产生的H2S等对生物活动有抑制作用，使生物膜老化、死亡、脱落。 生物膜脱落的原因 好氧层生态系统被有毒代谢物破坏 滤池中某些微型动物的活动 水力冲刷,在处理废水方面的优势,1、对水质和水量有较强适应性 2、沉降性能好，容易固液分离 3、处理低浓度废水（注意相对性） 4、容易维护运行，成本低。,主要的生物膜法反应器类型有：生物滤池(滴滤池)，生物转盘，生物接触氧化法，生物流化床、曝气生物滤池等。 不同类型的生物膜法的差异在于反应器

5、(构筑物)的构造和运行方式不同，其基本净化机理(工作原理)是相同的。,生物滤池,7.1.1 生物滤池的基本流程与构造 7.1.2 高负荷生物滤池 7.1.3 生物滤池的设计计算 7.1.4 滤池的运转管理与优缺点,生物滤池的基本流程与构造,一、基本流程 二、普通生物滤池的构造,基本流程,见图7-1-1 进水经初沉池去除部分悬浮物后进入生物滤池。初沉池主要起预处理的作用，防止较多的悬浮物进入生物滤池造成堵塞。废水中的有机物与生物膜中的微生物接触，经微生物氧化分解得以去除。脱落的生物膜与经处理后的废水一道进入二沉池，经二沉池的澄清作用使出水澄清，沉淀下的腐化污泥与初沉污泥一起进行浓缩处理。,图7-

6、1-1 生物滤池的基本流程,普通生物滤池的构造,普通生物滤池一般由滤床、排水系统、布水系统和通风系统组成。（见图7-1-2） 1、滤床 2、排水系统 3、布水系统 4、滤池的通风,图7-1-2 普通生物滤池的构造,滤床,由池壁和滤料层组成 池壁起围拦作用，设计时应考虑通风的要求。 滤料是微生物生长的主要载体，常采用碎石、炉渣、卵石、焦碳等。 普通生物滤池一般采用实心拳状滤料，分工作层和承托层两层填充，总厚度约1.52.0m，工作层厚1.31.8m，粒径介于2540mm；承托层厚0.2m，滤料粒径介于70100mm。,滤床,对滤料的要求：比表面积大，空隙率高使生物膜充分生长，便于空气自由流通，

7、与废水接触面积大 隋性，无抑制生物作用，物、化性质稳定 质轻、机械强度高 价格低,排水系统,作用：收集、排除出水；支承滤料；保证通风 构造：包括渗水装置、集水渠、排水渠。 常用渗水装置：穿孔混凝土板（见图7-1-3），要求渗水装置上的排水孔隙的总面积不得低于滤池总表面积的20%；渗水装置与池底之间的距离不得小于0.4m。,排水系统,池底通常以12%的坡度坡向集水渠，集水渠宽0.15m，间距2.54.0m，并以0.51.0%的坡度坡向排水渠示，排水渠的坡度应不小于0.5%。为了保证通风良好，排水渠的过水断面面积应小于其总断面面积的50%，渠内流速应大于0.7m/s，以免发生沉积和堵塞。（见图7-

8、1-4） 滤池底部四周应设通风孔，其总面积不得小于滤池表面积的1%。,布水系统,作用：向滤池表面均匀地撒布污水，应能适应水量的变化，不易堵塞，易于清通，不受风、雪等的影响。 常用布水系统：间歇喷洒布水系统。普通生物滤池中常采用固定喷嘴布水系统，一般由投配池、配水管网、喷嘴等几部分组成。 利用投配池中的虹吸作用达到间歇投配，目的是使空气在间歇时进入滤池，循环周期一般515min。（见图7-1-5）,滤池的通风,地面式：池壁采用砖砌花墙，设计时应考虑主导风向 地下式：一般设通风管，实际上滤池通风可由于温度差自然进行，受风力、滤料、水量等的影响。 池内外温差在滤池通风中起重要作用，流速、流向与温差有

9、关。有报导温差67时，单位面积通风量为0.3m3/m2.min；温差2时，通风停止。冬季池内温度高，空气从池底向上流动，夏季相反。,高负荷生物滤池,一、滤池的负荷 二、高负荷滤池的运行特点及系统 三、高负荷生物滤池的构造特点,滤池的负荷,1、生物滤池常用负荷 有机物容积负荷FvkgBOD5/m3(滤料).d 水力负荷 qm3/m2(滤料面积).d 有毒物质负荷kg(有毒物)/m3滤料.d 负荷的发展普通 高 更高 Fv 0.10.2 0.81.2 23 q 13 1030 90200,滤池的负荷,2、高负荷生物滤池的特点 生物膜不是自然脱落，主要靠水力冲刷，更新快，不易堵塞，污泥易腐化。 膜比

10、较薄，活性好，氧化能力强(无硝化过程) 通风好，保证供氧。,滤池的负荷,高负荷滤池的要求： BOD进水200mg/L 保证q=1030m3/m2d，连续布水、出水，使滤料保持湿润状态 滤料粒经适当增大：普通 34cm；高负荷510cm,高负荷生物滤池运行特点及系统,1、回流：是高负荷池的主要运转特征，具有以下功能和效果 稀释，均化和稳定进水水质、水量，回流比一般0.53.0，也有高达56的 提高水力负荷，冲刷生物膜，抑制厌氧层发育，保持膜活性 抑制臭味及滤水蝇的过度滋长,高负荷生物滤池运行特点及系统,方式：二沉池出水回流滤池入口以提高滤池的水力负荷，同时二沉污泥污泥回流至初沉池以提高初沉池的沉

11、淀效率；或将滤池出水与二沉池污泥一起回流到初沉池，既可提高水力负荷，又可提高初沉效率、保证膜的接种，但增大了初沉池体积（如图7-1-6）。,高负荷生物滤池运行特点及系统,2、两段流程 当进水浓度较高或对处理要求较高时，可以考虑两段（级）生物滤池处理系统。 主要目的：提高出水水质，通常出水BOD5 30 mg/L；有硝化作用 两段滤池有多种组合方式，图7-1-7所示为其中主要的两种。,高负荷生物滤池运行特点及系统,3、两段交替流系统 两段流程中一、二级滤池的负荷不均是主要弊端，前段负荷高，生物易积存，产生堵塞；二段则负荷过低，效率不高。为了解决这一问题，当进水浓度较高（BOD5200mg/l），

12、出水要求较高（BOD530mg/l）时，可考虑采用交替流系统。如图7-1-8所示。,高负荷生物滤池的构造特点,构造上，高负荷生物滤池与普通生物滤池基本相同，但也有不同之处。 1、外形和滤料 高负荷生物滤池外形上多为圆形。滤料层高一般为2m，滤料粒径和相应的层厚度为： 工作层：层厚1.8m，滤料粒径4070mm； 承托层：层厚0.2m，粒径70100mm； 当滤层厚度超过2m时应考虑人工通风。,高负荷生物滤池的构造特点,2、布水系统 高负荷生物滤池多采用旋转式布水装置，即旋转布水器（见图7-1-9）它适用于圆形或多边形的生物滤池，主要由进水竖管和可转动的布水横管组成。,高负荷生物滤池的构造特点,

13、当废水从进水竖管进入配水短管，然后分配至各布水横管后，即能在一定水头的作用下（约0.251m）喷出小孔并产生反作用力，推动横管向相反方向旋转。很显然，旋转布水器虽然做到了连续布水，但从每一单位面积的滤料来分析，布水仍然是不连续的。这种布水器的工作情况既保证了空气进入滤池，又防止了滤料的堵塞。,生物滤池的设计计算,一、工艺设计 二、滤池选型 三、布水系统的设计 四、生物滤池的需氧与供氧,工艺设计,1、有机负荷法已知Fv,a 滤料层容积,（7-1）,b平面尺寸,H=13m （7-2）,c校核水力负荷,（7-3）,q应在适宜范围内，否则改变H，重新求A,工艺设计,2、BOD降解动力学法 有机物降解服

14、从一级反应动力学，则,（7-4）,式中：t污水与滤料平均接触时间，与滤层深度，水力负荷以及滤料特性有关。,工艺设计,Echenfelder提出可用下式计算接触时间,（7-5）,式中：C、n是与滤料比表面积及水流特性有关的常数 当为紊流时，n=2/3；当为层流时，n=1/2 代入式7-4，得,（7-6）,滤池选型,方形或圆形，座数，布水、排水方式,布水系统设计,设计计算内容：工作水头，布水横管上的孔洞数，间距及转速、所需水头等。,生物滤池的需氧与供氧,1、需氧量降解有机物需氧量、硝化需氧量、生物膜自身氧化需氧量 、生物膜量 实测：沿滤池深度方向分别测定上层和下层的量，取平均值作设计运行参数。 估

15、算：膜厚0.52mm 含水率9498 比表面积如滤料粒径50mm，球形率=0.78，则为80m2/m3,生物滤池的需氧与供氧,、需氧量,KgO2/m3（滤料）.d,（7-7）,式中：每公斤BOD5完全降解所需氧量(kg/kg)，城市污水=1.46 b 生物膜自身氧化系数(0.18kg/kg活性生物膜.d) P 生物膜量(kg/m3) Fr 单位体积的滤料每日去除的BOD5量(kg/m3d),生物滤池的需氧与供氧,2、供氧量由温差确定 v = 0.075T - 0.15 （7-8） 式中：v空气流速(m/min) T池内外温差，一般为6 氧的利用率一般按58考虑。,生物滤池的运转管理与优、缺点,

16、一、运行管理 挂膜、防止堵塞、减小环境影响 二、优点：动力省（不需曝气）、操作运转简便 缺点：处理效率低于活性污泥法 运转灵活性不高(唯一控制手段是回流),塔式生物滤池,7.2.1 构造及特征 7.2.2 塔式生物滤池的优缺点 7.2.3 设计计算,构造及特征,一、构造 二、工艺特征,构造,图7-2-1所示为塔式生物滤池的构造示意图。 塔式生物滤池一般高达824，直径14m，径高比介于1：61：8左右，呈塔状。在平面上塔式生物滤池多呈圆形或方形。构造上由塔身、滤料、布水系统以及通风及排水装置所组成。,构造,1、塔身 塔身主要起围挡滤料的作用，一般可用砖砌筑，也可以在现扬浇筑钢筋混凝土或预制板构

17、件在现场组装。也可以采用钢框架结构，四周用塑料板或金属板围嵌，这样能够使池体重量大为减轻。塔身沿高度常分为数层，每层设置格栅，承担滤料重量。 滤料荷重分层负担，每层高度以不大于2.5m为宜，以免滤料被压碎。,构造,2、滤料 塔式生物滤池宜于采用轻质滤料。近年来，由于轻质滤料的使用，塔式生物滤池的平面尺寸有了扩大的可能，其外形已可从塔形向高层建筑的形式转化。目前国外已广泛使用塑料制的大孔径波纹板滤料和管式滤料。国内常采用环氧树脂固化的玻璃布蜂窝填料。,构造,3、布水装置 塔式生物滤池的布水装置与一般的生物滤池相同，对大、中型塔滤多采用电机驱动的旋转布水器，也可以用水流的反作用力驱动。对小型滤塔则

18、多采用固定式喷嘴布水系统，也可以使用多孔管和溅水筛板布水。,构造,4、通风 塔式生物滤池一般都采用自然通风，塔底有高度为0.40.6m的空间，周围并且留有通风孔，有效面积不得小于滤池面积的7.510%。这种塔形的构造，使滤池内部形成较强的拔风状态，因此，通风良好。滤塔也可以考虑采用机械通风，特别是当处理工业废水，吹脱有害气体时，可考虑采用人工机械通风。,工艺特征,塔式生物滤池具有以下各项主要的工艺特征： 1、高负荷率 2、滤层内部的分层,塔式生物滤池的优、缺点,与普通生物滤池和高负荷生物滤池相比，塔式生物滤池具有如下的优缺点： 1）具有较高的负荷率，因此所需滤池体积较小； 2）塔身高，因而占地

19、面积小； 3）对冲击负荷的适应性好。当受突变负荷冲击时，一般只是上层滤料的生物膜受到影响，因此可较快地恢复正常工作；,塔式生物滤池的优、缺点,4) 塔身高,形成拔风状态,通风效果好;必要时塔顶可加设引风机; 5）由于塔身高，因而废水的提升费用高； 6) 运行管理不甚方便。,工艺设计计算,基本工艺计算方法与生物滤池类似，主要用负荷法。 对于工业废水，适宜负荷应根据实验求定。,生物转盘法,7.3.1 概述 7.3.2 生物转盘的组成与构造特点 7.3.3 生物转盘处理系统的工艺流程与组合 7.3.4 生物转盘的生物相与生物量 7.3.5 厌氧生物转盘 7.3.6 生物转盘的设计计算,概述,一、概述

20、 二、生物转盘系统的特征,概述,生物转盘又称浸没式生物滤池，是60年代在原联邦德国开创的一种污水生物处理技术。 早期的生物转盘用于生活污水处理，后推广到城市污水处理和有机性工业废水的处理。处理规模也从几百人口当量发展到数万人口当量。转盘构造和设备也日益完善。 我国从70年代初开始引进生物转盘技术，对其开展了广泛的科学研究工作，在城市污水和工业废水处理中加以应用。,概述,生物转盘处理系统中，除核心装置生物转盘外，还包括污水预处理设备和二次沉淀池。二次沉淀池的作用是去除经生物转盘处理后的污水所携带的脱落生物膜。其基本流程见图7-3-1。生物转盘由盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置所组成（参见图7-3

21、-2）。 盘片串联成组，安装在中心转轴上，转轴两端通过轴承支撑在半圆型接触反应槽两端的支座上。约40%的转盘面积浸没在污水中，转轴高出槽内水面1525cm。,概述,传动装置由电机、变速箱及传动链条组成，并与转轴相连。电机转动时，带动转轴以较低的线速度在槽内转动。接触反应槽内充满污水，转盘的转动使其交替地和空气与污水相接触。经过一段时间后，在转盘上即附着一层栖息着大量微生物的生物膜。微生物的种属组成逐渐稳定，其新陈代谢功能也逐步地发挥出来，并达到稳定的程度，污水中的有机污染物为生物膜所吸附降解。,概述,当转盘转动离开污水与空气接触时，生物膜上的固着水层从空气中吸收氧，固着水层中的氧是过饱和的，当

22、这部分盘片回到污水中时，固着水层中的氧在浓度梯度推动下传递到生物膜和污水中，使槽内污水的溶解氧含量达到一定的浓度。在转盘上附着的生物膜与污水以及空气之间，除有机物（BOD）与O2外，还进行着其他物质，如CO2、NH3等的传递（参见图7-3-3）。,概述,随着处理过程的进行，微生物利用有机物和氧得以生长，生物膜逐渐增厚。随着膜的厚度增加，其内部逐渐厌氧，生物膜开始老化。老化的生物膜在污水水流与转动的盘片之间产生的剪切力的作用下剥落，剥落的破碎生物膜在二次沉淀池内被截留。生物膜脱落形成的污泥，密度较高、易于沉淀。,生物转盘系统的特征,生物转盘与生物滤池及活性污泥法相比，具有许多特有的优越性。 1）

23、微生物浓度高，特别是最初几级的生物转盘 2）生物转盘的生物膜能够能够周期性地交替运动于空气与废水之间，因此微生物能够直接从大气中吸收需要的氧气，使生化过程更为有利地进行。,生物转盘系统的特征,3）转盘中生物膜生长的表面积很大，又不会发生如生物滤池中滤料堵塞的现象，即使堵塞也很容易清洗。同时生物转盘无污泥膨胀之虞，因此允许进水有机物浓度较高，适宜于处理较高浓度的有机废水。 4）污泥龄长，在转盘上能够增殖世代期很长的微生物，如硝化菌等，因此，生物转盘具有硝化、反硝化的功能。,生物转盘系统的特征,5）废水在生物转盘中的停留时间比活性污泥法及生物滤池长，生物转盘能够承受冲击负荷的能力比活性污泥法和生物

24、滤池都高。即使在长时间超负荷工作引起工作效率降低后，恢复转盘的正常工作也很快。 6）生物转盘不需要曝气，污泥也不需回流，因此，与活性污泥法相比，动力消耗低。,生物转盘系统的特征,7）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，接触氧化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，因此，生物转盘的流态，应按完全混合推流来考虑。,生物转盘系统的特征,当然，生物转盘也有其缺点： 1）制作盘片的材料价格较高，使生物转盘的建造费用高； 2）由于盘片材料的限制，使转盘的直径还不宜做得太大；当水量较大时，将需要很多盘片，并且转盘水深较浅占地面积相对较大。因此，

25、生物转盘适宜处理水量较小的有机废水。,生物转盘的组成与构造特点,生物转盘由盘片、接触反应槽、转轴和驱动装置4部分所组成，现分别就其构造要点及技术条件阐述于下。 一、盘片 二、接触反应槽 三、转轴 四、驱动装置,盘片,盘片是生物转盘的主要部件，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。长期以来，盘片采用圆形或正多边形平板。近年来为了提高单位体积盘片的表面积，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。 盘片材料大多采用塑料 ，盘片直径一般为14m之间 ，厚度一般控制在210mm 。,盘片,在一套生物转盘装置内，盘片有多到100200片

26、的。它们平行地安装在转轴上，需要支撑加固以防止挠曲变形从而使盘片相互碰上。为了保证通风良好和不为生物膜增厚所堵塞，盘片间距主要取决于盘片直径及生物膜的最大厚度。生物膜的厚度与进水BOD值有关，BOD浓度越高，生物膜也将越厚，而硝化过程的生物膜则较薄。盘片间距的标准值为30mm，如采用多级转盘，则前数级的间距为2535mm，后数级为1020mm。当采用生物转盘脱氮时，宜于采取较大的盘片间距。,接触氧化槽,接触氧化槽可用钢板、毛石混凝土 等制作。氧化槽断面应呈与盘材外形基本吻合的半圆形，不小于盘片直径35%深度浸没于接触氧化槽的污水中。接触氧化槽的各部位尺寸和长度，应根据盘片直径和转轴长度决定。盘

27、片边缘与槽内壁应留有不小于100mm的间距。槽内水面应控制在转轴以下150mm。槽的两侧面设有进出水设备，多采用锯齿形溢流堰。对多级生物转盘，接触反应槽分为若干格，格与格之间设导流槽。,转轴,转轴是支承盘片并带动其旋转的重要部件。转轴一股采用实心钢轴或无缝钢管制作，两端安装固定在接触氧化槽两端的支座上。 转轴直径一般介于3050mm，大型转盘转轴的直径可达80mm。,驱动装置,驱动装置包括电机、减速装置以及传动链条等。 转盘的转速一般以0.83转/min、线速度以1020m/min为宜。 据国外资料介绍，对城市污水而言，生物转盘的耗电量约为0.10.3KW.h/KgBOD，但国内的运行资料表明

28、，此值普遍偏低。,生物转盘系统的工艺流程与组合,图7-3-1所示为处理城市污水的生物转盘系统的基本工艺流程。 实践证明，如生物转盘的盘片面积不变，将转盘分为多级串联运行，能够提高处理水水质和污水中的溶解氧含量。根据转轴和盘片的布置形式，生物转盘可分为单级单轴（图7-3-4）、单轴多级（图7-3-5）和多轴多级等。,生物转盘系统的工艺流程与组合,关于水流方向与盘片转动方向的关系，有人认为应该一致，以免产生短流；有人认为应该相反，以产生更充分的混合；也有人认为进水方向与盘片转动方向互相垂直。三种方式究竟孰优孰劣，还没有充分的资料予以证明。但无论采用何种方式，应该与处理的废水水质密切相关。 当进水有

29、机物浓度较高时，可采用两级或多级递减的生物转盘工艺。将生物转盘进行有机的组合，可以获得较好的出水水质。,生物转盘的生物相与生物量,当处理城市污水时，一、二级盘片上占优势的微生物是菌胶团与球衣细菌，三、四级盘片上则主要是原生动物和后生动物，如钟虫、轮虫、红斑瓢点虫、线虫等。 根据测定，在第一级盘片上，生物膜干重可达5mg/cm2，而最后一级盘片上的生物膜干重仅为1mg/cm2。如以5mg/cm2的生物膜量考虑，折算成接触氧化槽内的混合液污泥浓度，可高达1020g/L，因此高浓度的生物量是生物转盘的主要特征。,厌氧生物转盘,厌氧生物转盘的构造与好氧生物转盘的构造相似，不同之处在于厌氧转盘的大部分浸

30、没在污水中。为了保证转盘的厌氧条件和便于收集沼气，整个生物转盘密闭在一个容器内。厌氧生物转盘由盘片、密封的反应槽、转轴及驱动装置组成，其构造见图7-3-6。,生物转盘的设计计算,1、盘片面积A 半经验公式：德国柏贝提出的公式 面积负荷法：,（7-9）,式中：Q时流量 FA面积负荷,生物转盘的设计计算,2、盘片数m,（7-10）,3、氧化槽有效长度L,（7-11）,式中：K系数，取1.2 a盘间距，1020mm 盘片厚度,生物转盘的设计计算,4、氧化槽有效容积V净,（7-12）,轴中心线至水面距离r：一般为150300mm 当：r/D=0.06时, 上式取0.335 r/D=0.1 时, 上式取

31、0.294 5、氧化槽总容积V总,（7-13）,生物转盘的设计计算,6、盘片转速：v线20m/min,rpm,（7-14）,q单位长度上的流量m3/m.d 7、水力停留时间t,（7-15）,容积负荷：,（7-16）,生物接触氧化法,7.4.1 概述 7.4.2 生物接触氧化池的构造及形式 7.4.3 生物接触氧化法的工艺流程 7.4.4 生物接触氧化法的主要特点 7.4.5 生物接触氧化池的设计,概述,生物接触氧化法是由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来的。早在20世纪30年代，己在美国出现生产型装置。当时的生物接触氧化池，填料的材质是砂石、竹木制品和金属制品，主要用于处理低浓度、低有机负荷的污

32、水，它克服了活性污泥法在处理此类污水时，因污泥流失而不能维持正常运行的缺点，并取得了较好的效果。,概述,进入70年代，随着大孔径、高比表面积的蜂窝直管填料和立体波纹塑料填料的出现，使生物接触氧化法的应用范围得到拓宽，它不仅可用于处理生活污水，而且可用于处理高浓度有机废水和有毒有害工业废水，与其他生物处理方法相比，展现出了优越性。,概述,生物接触氧化处理技术的实质之一是在池内充填填料，己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，污水与生物膜广泛接触，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

33、式曝气生物滤池”。,概述,生物接触氧化处理技术的另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到搅拌与混合作用，这样，这种技术又相当于在曝气池内充填供微生物栖息的填料，因此，又称为“接触曝气法”。 据上所述，生物接触氧化是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。,生物接触氧化池的构造和形式,一、生物接触氧化池的构造 二、生物接触氧化池的形式,生物接触氧化池的构造,接触氧化池是由池体、填料及支架、曝气装置、进出水装置以及排泥管道等部件所组成（参见图7-4-1）。 1、池体 2、填料 3、供气装置 4、其他装置,池体,接触氧化池的池体在平面上多呈圆形、矩形或

34、方形，用钢板焊接制成或用钢筋混凝土浇灌砌成。各部位的尺寸为：池内填料高度为3.03.5m；底部布气层高为0.60.7m；顶部稳定水层0.50.6m，总高度约为4.55.0m。,填料,填料是生物膜的载体，所以也称之为载体。填料是接触氧化处理工艺的关键部位，它直接影响处理效果，同时，它的费用在接触氧化系统的建设费用中占的比重较大，所以选定适宜的填料是具有经济和技术意义的。,填料,对填料的要求有下列各项： 在水力特性方面，比表面积大、空隙率高、水流通畅、良好、阻力小、流速均一。 要求形状规则、尺寸均一，表面粗糙度较大；填料表面电位高，附着性就强。 化学与生物稳定性较强，经久耐用，不溶出有害物质，不导

35、致产生二次污染。 在经济方面要考虑货源、价格，也要考虑便于运输与安装等。,填料,填料可分为悬挂式填料、悬浮式填料和固形块状填料三种类型。见图7-4-2 悬挂式填料：悬挂式填料有四个品种，分别为半软性填料、组合填料、软性填料和弹性立体填料。 悬浮式填料：常用的有空心柱状、空心球状、外形呈笼架、内装丝形或条形编织物、以及海绵块状的软性悬浮式填料。 固形块状填料：固形块状填料主要有蜂窝直管形块状填料和立体波纹块状填料两种。,供气装置,生物接触氧化池的供气装置有两种，种是鼓风供气装置，另一种是水力喷射供气装置。,鼓风供气装置是由鼓风机、输气管道和曝气器等部件组成。鼓风机有两种类型，种是罗茨鼓风机，另一

36、种是多级离心鼓风机。曝气器有三种类型，一种是穿孔管曝气器，一种是散流式曝气器，还有一种是微孔曝气器。对国内的生物接触氧化池池型，曝气器直接布置在填料区的下方，有的在一侧，有的均布。曝气器的功能一是充氧、二是搅动污水。充氧效率常用氧的利用率进行衡量。三种曝气器对氧的利用率分别为4%6%，6%8%和20%25%。,供气装置,供气装置,水力喷射供气装置是由循环泵、管道、导流筒和射流曝气器等部件组成。氧化池内污水通过导流筒，由循环泵实施强制循环，当有压污水经过射流曝气器时，在射流曝气器内形成负压，从环境中吸入空气，并在射流曝气器内产生气水混合，气水混合液在氧化池底释放，气泡上浮时实施充氧。水力喷射供气

37、装置对氧的利用率为15%左右。般适用于中小型低有机负荷的或对环境噪声有较高要求场所的生物接触氧化池。,其它装置,生物接触氧化池与活性污泥法的曝气池一样，池中的污水呈紊流状态，入池的污水很快与池中的污水混合。所以，对进口的布水装置和出口的集水装置要求并不十分严格，一般情况可直接用管道或孔口布置进水和出水。国内的生物接触氧化池，曝气器一般布置在填料区的下方，让气泡直接冲刷填料和搅动污水。所以，这种池型的生物接触氧化池在池底不会产生淤泥，可不设排泥装置。为了检修，氧化池必须设放空装置。,生物接触氧化池的形式,目前，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

38、循环与外循环式。 图7-4-3所示是分流式接触氧化池示意图，分流式接触氧化池根据曝气装置的位置又可分为中心曝气型与单侧曝气型两种。图7-4-4所示为典型的鼓风曝气中心曝气型接触氧化池。图7-4-5所示则是表面机械曝气装置的中心曝气型接触氧化池。,生物接触氧化池的形式,直流式的接触氧化池，这种接触氧化池的特点是直接在填料底部曝气，在填料上产生上向流，生物膜受到气流的冲击、搅动，加速脱落、更新，使生物膜经常保恃较高的活性，而且能够避免堵塞现象的产生。此外，上升气流不断地与填料撞击，使气泡反复切割，粒径减小，增加了气泡与污水的接触面积，提高了氧的转移率。图7-4-1所示为我国采用的直流生物接触氧化池

39、。,生物接触氧化法的工艺流程,生物接触氧化处理技术的工艺流程，一般可分为：段处理流程、二段处理流程和多段处理流程。 1）段处理流程（如图7-4-6所示） 2）二段处理流程（如图7-4-6所示） 3）多段处理流程,生物接触氧化法的主要特点,生物接触氧化法与活性污泥法相比，两者的综合造价基本相同，但生物接触氧化法比活性污泥法有以下几个优缺点： 1）适用范围广 2）处理系统的可靠性和稳定性较高 3）动力消耗低 4）可间歇运行 5）更换填料时工作量大,生物接触氧化法的主要特点,生物接触氧化法是具有活性污泥法和生物膜法特点的一种新型生物处理技术。生物接触氧化装置与其他形式的生物处理装置一样，需要配置前处

40、理工序（如粗、细格栅、隔油沉渣、调节中和及初沉池等）和后续处理工序（如沉淀、消毒、计量等），组成一个完整的污水处理系统。 应用：国内曾进行城市污水处理研究； 应用于工业废水处理； 日本进行三级处理研究，较好,生物接触氧化池的设计,一、设计时考虑因素 二、设计计算,设计时考虑的因素,1、按平均废水量设计，填料体积按容积负荷计算。 设计负荷应由试验或参照相似污水的实际运行资料确定。 2、根据进水水质和处理要求采用一段或二段式，并不少于二个系列。 3、污水在接触氧化池内有效停留时间不小于2h。,设计时考虑的因素,4、进入接触氧化池的废水BOD5浓度控制在100300mg/l范围内，当大于300mg/

41、l时，可考虑采用处理水回流稀释。 5、填料层总高一般取3m，分层设置，由填料品种确定，一般不宜超过1.5m。 6、DO量一般应维持在2.53.5mg/l之间，气水比约为15201。 7、为保证布水、布气均匀，每格生物接触化池面积应在25m2以内。,设计计算,1、生物接触氧化池容积,（7-17）,2、总面积 A = V/H （7-18） H有效高度，一般取3m,3、氧化池格数 n = A/f, n2, f25m2（每格面积）（7-19）,设计计算,4、接触时间 t =V/Q （7-20） 5、总高 Ht=H+h1+h2+(m-1)h3+h4 （7-21） h1超高，0.50.6m，h2填料上部水

42、深0.40.5m，h3填料间隙0.20.3m m填料层数，h4配水区高度，检修1.5m，无检修0.5m,曝气生物滤池,曝气生物滤池是集生物降解、固液分离于一体的污水处理工艺，是生物接触氧化工艺与过滤工艺的有机结合，即将生物接触氧化与过滤结合在一起，不设沉淀池，通过反冲洗再生实现滤池的周期运行，可以保持接触氧化的高效性，同时又可以获得良好的出水水质。 7.5.1 曝气生物滤池的构造 7.5.2 曝气生物滤池的特点,曝气生物滤池的构造,曝气生物滤池的构造见图7-5-1。 一、布水系统 二、布气系统 三、承托层 四、滤料 五、反冲洗系统 六、出水收集系统,布水系统,布水系统指位于曝气生物滤池上部的进

43、水配水设施。由于曝气生物滤池一直曝气，曝气造成的扰动足以使进水快速、均匀地分布在整个反应器中，因此，曝气生物滤池的进水配水设施没有一般滤池那么讲究。,布气系统,曝气生物滤池内设置布气系统主要有两个目的：一是正常运行时进行曝气；二是反冲洗时满足气水反冲洗的布气之需。曝气生物滤池采用气水联合反冲洗时，气冲洗强度可取1014L/（m2s）。反冲洗布气系统的形式与布水系统相似，但气体密度小且具有可压缩性，因此布气管管径及开孔大小均比布水管要小，孔间距也小一些，并且布气管与进水布水管一样，均安装在承托层之下。,布气系统,曝气生物滤池一般采用鼓风曝气的形式，要求具有较高的氧传递速率，从而保证较高的氧吸收率

44、。 曝气生物滤池采用的最简单的曝气装置为穿孔曝气管。穿孔管属大、中气泡型，氧利用率低，仅为34%，其优点是不易堵塞，造价低。,实际应用中有充氧曝气同反冲洗供气共用同一套布气管的形式，因为充氧曝气用气量比反冲洗时用气量小，因此配气不易均匀。共用同一套布气管虽能减少投资，但运行时难以同时满足两者的需要，势必影响曝气生物滤池的稳定运行。,布气系统,实践中发现此法利少弊多，因此最好将两者分开，设立一套单独的曝气用穿孔管，以保持滤池的稳定运行，并且曝气管的位置往往在承托层之上3050cm的填料层之中。这样做的优点是在曝气管之下的滤池填料层可以起到截留污水中悬浮物的作用，在有滤头的情况下可以起预过滤的作用

45、；在没有滤头的情况下，可以避免曝气对于填料截留层的干扰。,布气系统,承托层,承托层主要起支撑生物填料，防止生物填料流失，保持反冲洗稳定进行的作用。 承托层接触布水与布气系统的部分应选粒径较大的卵石，其粒径至少应比孔径大倍以上。承托层填料粒径由下而上逐渐减小，接触填料部分的粒径比填料大一倍。承托层高度一般为400600mm。承托层的填料级配可以参考滤池承托层的填料级配。,滤料,滤料是生物膜的载体，同时兼有截留悬浮物质的作用。因此，载体填料是曝气生物滤池的关键，直接影响着曝气生物滤池的效能。同时，载体填料的费用在曝气生物滤池处理系统的基建费用中又占较大比重，所以填料的选择关系到系统的合理性。 曝气

46、生物滤池对滤料的要求是兼有较大的比表面积和孔隙率，同时要有一定的机械强度与化学稳定性。页岩陶粒、活性炭、焦炭、炉渣和沸石均可作为曝气生物滤池的滤料。目前应用较为广泛的是陶粒填料。,滤料级配对曝气生物滤池的运行有较大的影响，不但影响出水的BOD5浓度与TSS，还对运行周期有影响。因此，合理选择滤料级配对保证曝气生物滤池的正常运行有相当大的作用。,滤料,反冲洗系统,曝气生物滤池在运行时，生物填料层截留部分悬浮颗粒、生物絮体吸附的部分胶体颗粒和老化的生物膜，这些杂质的存在显著地增加了曝气生物滤池的过滤阻力，当阻力增加到一定程度时，滤池的处理能力将下降。反冲洗的目的就是通过反冲洗使这些杂质随冲冼水排掉

47、，恢复滤池的正常过滤能力。曝气生物滤池的反冲洗系统与气水联合反冲洗的快滤池相似，对运行过程中截留的这些悬浮物质，可通过反冲洗加以去除。,反冲洗系统,目前曝气生物滤池一般采用气水联合反冲洗的方式，所需冲洗强度不高，但可以达到较好的冲洗效果。反冲洗系统包括反冲配水与布气系统。布气系统如前述。反冲配水系统应保证反冲冼水在整个滤池面积上均匀分布。 曝气生物滤池的反冲洗一般采用管式大阻力配水系统，该系统由一根干管及若干支管组成，反冲冼水由干管均匀分配进入各支管。支管上开有间距不等的布水孔 。,出水收集系统,曝气生物滤池的出水收集系统有多种，较常见的是采用给水工程中的砂滤池出水方式，过滤装置既可采用滤头，

48、也可利用承托层。采用滤头方式可以保证出水水质，处理效果稳定，出水容易均匀，可放大到较大规模的装置；但其缺点是滤头成本较高，安装精度要求较高，施工复杂。利用承托层出水是一种简易的出水过滤系统，价格便宜、施工简单，但是易产生短路，不适于在大型装置中采用。,曝气生物滤池的特点,任何一种技术都有它的最佳适用范围，曝气生物滤池也不例外。曝气生物滤池的主要特点有以下几个方面: 1）占地较小 2）处理效果好 3）处理效果稳定 其主要缺点是：预处理要求较高；产泥量相对于活性污泥法稍大，污泥稳定性差。,生物流化床,生物流化床是20世纪70年代开发的一种新型生物膜法。所谓生物流化床，就是以砂、活性炭、焦碳等颗粒为

49、载体充填于生物反应器内，因载体表面附着生长着生物膜而使其比重减小，当污水以一定流速从下向上流动时，载体便处于流化状态，附着在载体上的生物膜与污水充分接触而使污水中的有机物得以降解。由于流化床内生物固体浓度很高（1014g/L），氧和有机物的传质效率也高，故生物流化床是一种高效的生物处理技术。,生物流化床,按照使载体流化的动力来源不同，生物流化床可分为以液流为动力的两相流化床、以气流为动力的三相流化床和机械搅动流化床等种类型。而其中的两相流化床和机械搅动流化床又可分为有氧参与的好氧流化床和没有氧参与的厌氧流化床。 7.6.1 两相流化床 7.6.2 三相生物流化床 7.6.3 机械搅拌流化床,两相流化床,两相流化床的基本工艺流程如图7-6-1所示。两相流化床是以液流（污水）为动力使载体流化，在流化床内只有污水（液相）与载体（固相）相接触，而在单独的充氧设备内对污水进行充氧，因此称为两相流化床。 两相流化床工艺由流化床、充氧设备、固液分离设备等组成。,两相流化床,一、流化床 流化床主要由床体、载体、布水装置、脱膜装置等组成。床体平面多呈圆形，