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1、2020/8/6,1,第五章 生物膜法,2020/8/6,2,一、生物膜法概述 1. 生物膜法的基本概念,污水的生物膜处理法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。,2020/8/6,3,污水与生物膜接触，污水中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。 迄今为止，属于生物膜处理污水的工艺有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和曝气滤池等。生物滤池是早期出现、至今仍在发展的污水生物处理技术，而后两者则是近几十年来

2、开发的新工艺。,2020/8/6,4,2. 生物膜法的净化机理,2.1 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介质（填料或载体），当污水与挂膜介质流动接触，接种或原存在于污水中的微生物就会在介质表面生长。经过一段时间后，介质表面将会一种膜状污泥生物膜所覆盖，即称为生物膜。,2020/8/6,5,2.2 生物膜构造与净化机理,由于微生物不断繁殖，生物膜厚度会不断增加，当增厚到一定程度后，在氧不能透入的里侧深处即将转变为厌氧状态，形成厌氧性膜。这样，生物膜便由好氧层和厌氧层两层组成。好氧层的厚度一般为2mm左右，有机物的降解主要在好氧层内进行。（见图5-1）,2020/8/6,6

3、,图5-1 生物膜构造图,2020/8/6,7,图5-1所示是附着在生物滤池填料上的生物膜构造。由于生物膜的吸附作用，在其表面有一层很薄的水层，称之为附着水层。附着层内有机物大多已被氧化，其浓度比滤池进水的有机物浓度低得多。因此，进入池内的污水沿膜面流动时，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，继而进入生物膜。在此条件下，微生物对有机物进行氧化分解和同化合成。微生物的代谢产物如H2O等则附着水层进入流动水层，并随其排走，而CO2及厌氧层分解产物如H2S、NH3、以及CH4等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。如此循环往复，使污水

4、中有机物不断减少，从而得到净化。,2020/8/6,8,2.3 生物膜的更新,一般认为，生物膜厚度介于23mm时较为理想。当生物膜太厚，内部的厌氧层的厚度就会增加，厌氧代谢产物也逐渐增多，这些产物向外侧逸出，减弱了生物膜在介质（载体、填料）上的固着力，处于这种状态的生物膜即为老化生物膜，老化生物膜净化功能差而且容易脱落。 在处理过程中，生物膜总是在不断地增长、更新、脱落的。造成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、原生动物使生物膜松动、厌氧层和介质的黏结力较弱等。其中以水力冲刷最为重要。从处理要求看，生物膜更新脱落是完全必要的。,2020/8/6,9,3. 生物法的主要特

5、点3.1适应冲击负荷能力强,微生物主要固着于填料表面，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引起的冲击负荷适应能力较强。即使短时间中断进水或工艺遭到破坏，反应器的性能也不会受到致命的影响，恢复起来较快，因此适用于处理高浓度难降解的工业废水。另外，生物膜反应器还可以处理BOD5低于5060mg/L的进水，使出水BOD5降到510mg/L，这是活性污泥法无法做到的。,2020/8/6,10,3.2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到活性污泥法的520倍，因此处理能力大，一般不建污泥回流系统；生物膜含水率比活性污泥低，不会出现活性污泥法经常发生的污泥膨胀现象，能保

6、证出水悬浮物含量低，因此运行管理也比较方便。,2020/8/6,11,3.3剩余污泥产量低,生物膜内存在较高级营养水平的原生动物和后生动物，食物链较长，特别是生物膜较厚时，里侧深部厌氧菌能降解好氧过程中合成的污泥，因而剩余污泥产量低，一般比活性污泥处理系统少1/4左右，可减少污泥处理和处置费用。,2020/8/6,12,3.4 可同时存在硝化和反硝化过程,由于微生物固着于填料的表面，生物固体停留时间SRT与水力停留时间HRT无关，因此为增殖速度较慢的微生物提供了生长繁殖的可能性。因此，生物膜法中的生物相更为丰富，且沿水流方向膜中微生物种群分布具有一定的规律性。生物膜反应器适合世代时间长的硝化细

7、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生长的合适环境。因而，生物膜反应器内部也会同时存在硝化和反硝化过程。如果将已经实现硝化的污水回流到低速转动的生物转盘和鼓风量较小的生物滤池等缺氧生物膜反应器内，可以取得更好的脱氮效果，而且不需要污泥回流。,2020/8/6,13,3.5 操作管理简单，运行费较低 生物滤池、生物转盘等生物膜法采用自然通风供氧，装置不会出现泡沫，没有污泥回流，管理简单，运行费较低，操作稳定性较好。 3.6 调整运行的灵活性较差 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、活性等指标的监检测方式较少，而活性污泥法可以通过测定污泥沉降比、SVI、污

8、泥浓度等多种方法对微生物的活性进行监测。因此，生物膜出现问题以后，不容易被发现，即调整运行的灵活性较差。,2020/8/6,14,3.7 有机物去除率较低,和普通活性污泥法相比，CODcr（BOD5）去除率较低。有资料表明，50%的活性污泥法处理厂BOD5的去除率高于91%，50%的生物膜法处理厂的BOD5去除率为83%左右，相对应的出水BOD5分别为14mg/L和28mg/L。,2020/8/6,15,4. 生物膜法的主要影响因素,4.1 温度 与活性污泥法相同，不过更易受气温的影响。一般1035。夏季温度高效果最好，冬季水温低，生物膜的活性受抑制，处理效果受到影响。温度过高使饱和溶解氧降低

9、，使氧的传递速率降低，在供氧跟不上时造成溶解氧不足，污泥确氧腐化而影响处理效果。 4.2 pH 与活性污泥法相同，一般适宜pH在6.58.5之间。主要影响酶的活性和改变细菌表面电荷，影响细菌对营养的吸收。,2020/8/6,16,4.3 水力负荷 水力负荷的大小直接关系到污水在反应器中与载体上生物膜的接触时间。微生物对有机物的降解需要一定的接触时间来保证。水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间愈长，处理效果愈好。当然，这里所指接触时间，其前提是载体的高度不变，因而，水力负荷的本质是指有机负荷Nf对净化效果的影响。 水力负荷的大小对控制生物膜的厚度、改善传质方面也有一定的作用。水力负荷提高，其紊流剪

10、切作用对膜厚的控制以及对传质的改善有利；但水力负荷应控制在一定范围内，以免因水力冲刷作用过强，造成生物膜的流失，因此，不同的 生物膜法工艺应有其适宜的水力负荷。,2020/8/6,17,4.4 溶解氧 与活性污泥法相同，一般在24mg/L，溶解氧主要为满足好氧微生物的代谢需要。 4.5 填料类型及特征 生物载体对处理效果的影响主要反映在载体的表面性质上，包括载体的比表面积的大小，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。因此，载体的选择不仅决定了可供生物膜生长的比表面积大小和生物膜量的大小，而且还影响着反应器中的水动力学状态。微生物表面带有负电荷，如果载体表面带正电

11、荷，这将使微生物在载体表面附着、固定过程更易进行。载体表面的粗糙度有利于细菌附着、固定，粗糙的表面增加了细菌与载体间的有效接触面积，比表面形成的孔洞、裂缝等对已附着的细菌起到屏蔽保护，使其免受水力剪切的冲刷作用。,2020/8/6,18,4.6 生物厚度及活性 生物膜的厚度要区分总厚度和活性厚度，生物膜中的扩散阻力（膜内传质阻力）限制了过厚生物膜实际参与降解基质的生物量。只有在膜活性厚度范围（70100nm）内，基质降解速率随膜厚度的增加而增加。当生物膜为薄层膜时，膜内传质阻力小，膜的活性好。当生物膜厚度增大时，基质降解速率与膜的厚度无关。各种生物膜法的适宜的生物膜厚度应控制在159nm以下。

12、随生物膜 厚度增大，膜内传质阻力增加，单位生物膜量的膜活性下降，已不能提高生物池对基质的降解能力，反而会因生物膜的持续增厚，膜内层由兼性层转入厌氧状态，导致膜的大量脱落（超过600nm即发生脱落），或填料上出现积泥，或出现填料堵塞现象，从而影响生物池的出水水质。,2020/8/6,19,4.7 有毒物质 与活性污泥法相同。对有毒物质要控制，或对生物膜进行驯化，提高其承受能力。 4.8 营养物质 与活性污泥法相同。,2020/8/6,20,二、生物膜法的主要形式 1. 生物膜法的分类（i）,生物膜法的工艺类型很多，根据生物膜反应器附着生长载体的状态，生物反应器可以划分为固定床和流动床两大类。在固

13、定床中生长载体固定不动，在反应器内的相对位置不变；而流动床中附着生长载体不固定，在反应器内处于连续流动状态。流动床主要是流化床或流动床和生物转盘等，流化床介质以流态化规律进行流动，流动床的介质的流动是不规则，转盘与前两者不同的是其流动轨迹是固定的，周而复始的固定的圆周。,2020/8/6,21,二、生物膜法的主要形式 1. 生物膜法的分类（ii）,对于固定床，又可分为淹没式和非淹没式。淹没式有：曝气滤池、接触氧化法等。其中曝气滤池为小空隙填料，具有过滤作用，在运行中需要进行反洗排除所截留的悬浮固体，但不需要二次沉淀池；而接触氧化为大空隙填料，无过滤作用，有剩余生物膜随水带出，需二次沉淀池沉淀和

14、排放剩余生物污泥。非淹没式有普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等。,2020/8/6,22,2. 生物滤池（i）,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，经较原始的间隙砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术，已有百余年的发展史。 污水长时间以滴状喷洒在块状填料层的表面上，在污水流经的表面上会形成生物膜，待生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取流经污水中的有机物作为营养，从而使污水得到净化。,2020/8/6,23,2. 生物滤池（ii）,在进入生物滤池前污水必须经过初次沉淀池，减少易堵塞滤池的悬浮固体物。填料上的生物膜，不断脱落更新，脱落的生物膜随处理水流出，

15、因此，生物滤池后也应设沉淀池（二次沉淀池）予以截流。 生物滤池在发展过程中，经历了几个阶段，从低负荷发展为高负荷；突破了传统采用的填料层高度；扩大了应用范围。,2020/8/6,24,2.1 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。见图5-2,2020/8/6,25,图5-2 生物滤池构造图（方形和园形）,2020/8/6,26,1 普通生物滤池构造、适用范围和优缺点（i）,构造：普通生物滤池在平面上多呈方形或矩形。池壁具有围护填料的作用，应当能够承受填料压力，一般多用砖石砌造。池壁可筑成带孔洞和不带孔洞的两种形式，有空洞的池壁有利于填料内部通风，但在低温季节，易受低

16、温的影响，使净化功能降低。为了防止风力对池表面均匀布水的影响，池壁一般应高出填料表面0.50.9m。池体的底部为池底，它的作用是支撑填料和排除处理水。 适用范围：处理水量每日污水量不高于1000m3的小城镇污水或有机性工业废水。,2020/8/6,27,普通生物滤池构造、适用范围和优缺点（i）,优点： 处理效果良好，BOD5的去除率可达95%以上； 运行稳定、易于管理、节约能源。 缺点： 占地面积大、不适于处理量大的污水； 填料易堵塞； 产生滤池蝇； 喷嘴喷洒污水散发臭味。,2020/8/6,28,2 高负荷生物滤池的特征,高负荷生物滤池大幅度提高了滤池的负荷，其BOD容积负荷高于普通生物滤池

17、68倍，水力负荷高达10倍。 高负荷生物滤池的高滤率是通过限制进水BOD5值和在运行上采取处理水回流等技术措施而达到的。处理水回流可以产生以下各项效应：,2020/8/6,29,高负荷生物滤池的特征,均化与稳定水质； 加大水力负荷，及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制厌氧层的发育，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。,2020/8/6,30,3 塔式生物滤池在构造和工艺上的特征,构造上的特征 塔式生物滤池一般高达824m，直径13.5m，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；在构造上由塔身、填料、布水系统以及通风及排水

18、装置所组成。 工艺上特征（i） 塔式滤池内部通风情况非常良好，污水从上向下滴落，水流紊动非常强烈，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的降解，是塔式滤池的独特优势。这一优势使塔式生物滤池具有以下各项主要工艺特征。,2020/8/6,31,工艺上特征（ii） 高负荷率。水力负荷可达80200m3/(m2d),为一般高负荷生物滤池的210倍，BOD容积负荷率达10002000gBOD5/(m3d)，较高负荷生物滤池23倍。高额的有机负荷率使生物膜生长迅速，高额的水力负荷率又使生物膜受到强烈的水力冲刷，从而使生物膜不断的脱落更新。但

19、是，生物膜生长过速，易于产生填料堵塞现象。对此，将进水的BOD5控制在500mg/L以下，否则需采取处理水回流稀释措施。,2020/8/6,32,滤池内部分层。滤塔滤层内部存在明显分层现象，在各层生长繁育着种属各异、但适应流至该层污水特征的微生物群集，这种情况有助于微生物的增殖、代谢等生理活动，更有助于有机污染物的降解、去除。由于具有这种分层现象的特征，塔滤能够承受较高的有机污染物的冲击负荷。因此，塔滤常用于作为高浓度工业废水二级生物处理的第一级工艺，较大幅度地去除有机污染物，以保证第二级处理保持良好的处理效果。 塔式滤池适用于生活污水和城市污水处理，也适用于各种有机性工业废水，但只适宜于小规

20、模污水的处理，一般不宜超过10000m3/d。,2020/8/6,33,4 曝气生物滤池的主要特征,曝气生物滤池是近年来新开发的一种污水生物处理技术。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，但在滤池承托层增设了曝气用的空气管及空气扩散装置，处理水兼作作反冲洗水管也设置在承托层内。见图5-3。,2020/8/6,34,图5-3 下向流曝气生物滤池构造图,2020/8/6,35,曝气生物滤池的主要特征（ii）,气液在填料间隙充分接触，由于气、液、固三相接触，氧转移率高，动力消耗低； 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，因此，无需设沉淀池，占地面积

21、少； 以35mm的小颗粒作为填料，比表面积大，微生物附着力强； 池内能保持大量的生物量，再由于截留作用，污水处理效果良好； 无需污泥回流，也无污泥膨胀之滤，如反冲洗全部自动化，则维护管理也非常方便。,2020/8/6,36,3. 生物转盘（i）,生物转盘是于60年代在原联邦德国所开创的一种污水生物处理技术，初期用于生活污水处理，后来推广到城市污水处理和有机性工业废水的处理，转盘构造和设备也日益完善。,2020/8/6,37,3. 生物转盘（ii）,生物转盘技术具有一系列的优点，在国际范围内得到广泛应用，在其构造形式、系统组成计算理论等各方面都得到了一定的发展。当前，生物转盘处理技术已被公认为一

22、种净化效果好、能源消耗低的生物处理技术。 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，不仅在生活污水和城市污水处理方面得到应用，而且在化纤、石油、印染、制革、造纸、煤气发生站等行业的工业废水处理领域也得到了应用，并取得了良好的效果。,2020/8/6,38,生物转盘的组成与构造特点,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组成，现分别就其构造要点及技术条件阐述于下（见图5-4）：,2020/8/6,39,（a）盘片 盘片的形状。早期出现并沿用至今者为圆型平板。近年来为了加大盘片的表面积，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。也有采用波纹

23、状盘片与平板盘片或二重波纹状盘片相结合的转盘。 盘片直径。一般介于2.03.6m之间，如现场组装直径可以大些，甚至可达5.0m。采用表面积较大的盘片，能够缩小接触反应槽的平面面积，减少占地面积。 盘片间距。在决定盘片间距时，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。,2020/8/6,40,（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，槽的构造形式与建造方法，随设备规模大小，修建场地条件不同而异。对于小型设备转盘台数不多、场地狭小者，为了减少占地面积，接触反应槽可以架空或修建在楼

24、层上，在这种情况时，多用钢板焊制。如修建成地下或半地下式，则可用毛石混凝土砌体，水泥砂浆抹面，再涂以防水耐磨层。,2020/8/6,41,（c）转轴 转轴是支承盘片并带动其旋转的重要部件。转轴两端安装在固定在接触反应槽两端的支座上。转轴一般采用实心钢轴或无缝钢管。转轴的长度一般应控制在0.57.0m之间，不能太长，否则往往由于同心度加工欠佳，易于挠曲变形，发生磨轴或扭断，其强度和刚度必须经过力学的计算。其直径一般介于5080mm。 转轴中心与接触反应槽液面的距离一般不应小于150mm，应保证转轴在液面之上，并根据转轴直径与水头损失情况而定。转轴中心与槽内水面的距离（b）（参见图5-4）与转盘直

25、径（D）的比值在0.050.15之间，一般取值0.060.1。,2020/8/6,42,（d）驱动装置 驱动装置包括动力设备、减速装置以及传动链条等。动力设备有电力机械传动、空气传动及水力传动等。我国一般多采用电力传动。对大型转盘，一般一台转盘设一套驱动装置，对于中、小型转盘，可由一套驱动装置带动34级转盘转动。 转盘的转动速度是重要的运行参数，必须选定适宜。转速过高既有损于设备的机械强度，消耗电能，又由于在盘面产生较大的剪切力，易使生物膜过早剥离。综合考虑各项因素，转盘的转速以0.83.0r/min，外缘的线速度以1518m/min为宜。,2020/8/6,43,生物转盘系统的特点（i）,微

26、生物浓度高，特别是最初几级的生物转盘，据一些实际运行的生物转盘的测定统计，转盘上的生物膜量如折算成曝气池的MLVSS，可达4000060000mg/L，F/M比为0.050.1，这是生物转盘高效率的主要原因之一。 生物相分级，在每级转盘生长着适应于流入该级污水性质的生物相，这种现象对微生物的生长繁育，有机污染物降解非常有利。,2020/8/6,44,生物转盘系统的特点（ii）,污泥龄长，在转盘上能够增殖世代时间长的微生物，如硝化菌等，因此，生物转盘具有硝化、反硝化的功能。 采取适当措施，生物转盘还可以用以除磷，由于无需污泥回流，可向最后几级接触反应槽或直接向二次沉淀池投加混凝剂去除水中磷。 对

27、BOD值达10000mg/L以上的超高浓度有机废水到10mg/L以下的超低浓度污水都可以采用生物转盘进行处理，并能够得到较好的处理效果。因此，本法是耐冲击负荷的。,2020/8/6,45,生物转盘系统的特点（iii）,在生物膜上的微生物的食物链较长，因此产生的污泥量较少，约为活性污泥处理系统的1/2左右。在水温为520的范围内，BOD去除率90%的条件下，去除1kgBOD的产泥量约为0.25kg。 接触反应槽不需要曝气，污泥也不需要回流，因此，动力消耗是本法最突出的特征之一。据有关运行单位统计，每去除1kgBOD的耗电量约为0.7kW，运行费低。,2020/8/6,46,生物转盘系统的特点（i

28、v）,本法不需要经常调节生物污泥量，不存在污泥膨胀的麻烦，复杂的机械设备也比较少，因此便于维护管理。 设计合理、运行正常的生物转盘，不产生池蝇、不出现泡沫也不产生噪声，不存在发生二次污染的现象。 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，接触反应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。,2020/8/6,47,4. 生物接触氧化法,生物接触氧化法，它与曝气生物滤池可归为一类，同属于介质固定的淹没式生物滤池的一种但又不同于曝气生物滤池，它一般采用大空隙填料（空隙率90%以上），不具备固液分离（或

29、过滤的）作用。它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”。接触氧化池的基本构造见图5-5,2020/8/6,48,2020/8/6,49,生物接触氧化处理技术主要特征如下： 工艺特征（i）,该工艺可使用多种形式的填料。由于曝气，在池内形成液、固、气三相共存体系，有利于氧的转移，溶解氧充沛，适于微生物存活增殖。在生物膜上微生物是丰富的，除细菌和多种种属的原生动物和后生动物外，还能够生长氧化能力较强的球艺细菌属的丝状菌，而污泥膨胀之虑。在生物膜上能形成稳定的生态系统和食物链。,2020/8/6,50,生物接触氧化处理技术主要特征如下： 工艺特征（ii）,填料表面全为生物

30、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，有可能形成一个立体结构的密集的生物网,污水在其中通过起到类似“过滤”的作用，能够有效地提高净化效果。 由于进行曝气，生物膜表面不断地接受曝气吹脱，这样有利于保持生物膜的活性，抑制厌氧膜的增殖，也宜于提高氧的利用率，能够保持较高的活性生物量。因此，生物接触氧化处理技术能够接受较高的有机负荷率，处理效率较高，有利于缩小池容，减少占地面积。,2020/8/6,51,运行特征,对冲击负荷有较强的适应能力，在间隙运行条件下，仍能保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业，更具实际意义。 操作简单、运行方便、易于管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也

31、不产生滤池蝇。 污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。,2020/8/6,52,功能特征,生物接触氧化处理技术具有多种功能，除有效地去除有机污染物外，如运行得当还能够用以脱氮，因此，可为深度处理技术。 生物接触氧化处理技术的主要缺点是：如设计运行不当，填料可能堵塞；此外，布水、布气曝气不易均匀，可能在局部部位出现死角。,2020/8/6,53,三、生物膜的培养与驯化 1. 挂膜的方法,挂膜方法一般有直接挂膜法和间接挂膜法两种。在各种生物膜处理设施中，生物接触氧化池和塔式生物滤池由于具有曝气系统，而且填料量和填料空隙均较大，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。,

32、2020/8/6,54,直接挂膜法 该方法是在合适的水温、溶解氧等环境条件及合适的pH、BOD5、C/N等水质条件下，让处理系统连续进水正常运行。对于生活污水、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1020d，就可以完成挂膜过程。,2020/8/6,55,间接挂膜法（i） 对于不易生物降解的工业废水，尤其是使用普通生物滤池和生物转盘等设施处理时，为了保证挂膜的顺利进行，可以通过预先培养和驯化相应的活性污泥，然后再投加到生物处理系统中，进行挂膜，也就是分步挂膜。,2020/8/6,56,间接挂膜法（ii） 循环运行形成生物膜后，通水运行，并加入要处理的工业废水。可先

33、投配20%的工业废水，经分析进出水水质，生物膜具有一定处理效果后，再逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水为止。也可以用掺有少量（20%）工业废水的生活污水直接进行培养生物膜，挂膜成功后再逐步加大工业废水比例，直到全部都是工业废水为止。,2020/8/6,57,2. 培养与驯化过程中需要注意的事项（i）,开始挂膜时，进水流量应小于设计值，可按设计流量的20%40%启动运转。在外观上可见已有生物膜生成时，流量可提高到60%80%，待出水效果达到设计要求时，即可提高流量到设计标准。 在生物转盘法中，用于硝化的转盘，挂膜时间要增加23周，并注意进水BOD应低于30mg/L，因自养性硝化细菌世代

34、时间长，繁殖生长慢，若进水有机物过高，可使膜中异养细菌占优势，从而抑制了自养细菌的生长。,2020/8/6,58,2. 培养与驯化过程中需要注意的事项（ii）,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，表明硝化细菌在生物膜上已占优势，挂膜工作宣告结束。 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、温度、pH等，尤其是氮磷等营养元素的数量必须充足（可按COD：N：P=100：5：1估算），同时避免毒物的大量进入。,2020/8/6,59,2. 培养与驯化过程中需要注意的事项（iii）,因初期膜量较少，反应器内充氧量可稍少（

35、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。 在冬季13时挂膜，整个周期比温暖季节延长23倍。,2020/8/6,60,2. 培养与驯化过程中需要注意的事项（iv）,在生物膜培养挂膜期间，由于刚刚长成的生物膜适应能力较差，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。 要注意控制生物膜的厚度，保持在2mm左右，不使厌氧层过分增长，通过调整水力负荷（改变回流量）等形式使生物膜的脱落均衡进行。同时随时进行镜检，观察生物膜生物相的变化情况，注意特征微生物的种类和数量变

36、化情况。,2020/8/6,61,四、生物膜法的运行管理 1.生物膜系统运行中应特别引起注意的问题（i）,防止生物膜生长过厚 生物滤池负荷过高，使生物膜增长过多过厚，内部厌氧层随之增厚，可发生硫酸盐还原，污泥发黑发臭，使微生物活性降低，大块黏厚的生物膜脱落，并使填料局部堵塞，造成布水不均匀、不堵的部位流量及负荷偏高，出水水质下降。 解决办法一般有以下三种： 加大回流水量，借助水力冲脱过厚的生物膜； 两级滤池串联、交替进水；,2020/8/6,62,四、生物膜法的运行管理 1.生物膜系统运行中应特别引起注意的问题（ii）,低频加水，使布水器转速减慢。 当两池串联运行时，先由甲池作第一级滤池，承受

37、高负荷，其膜增长速率类似于单池系统。运行一段时间后改由乙池进水，甲池作第二级，这时甲池生物膜接受的营养不能满足前一阶段积累的生物膜中微生物的需要，此时生物膜量会减少。虽然总的趋势仍是膜厚度随时间而增长，但其增长速度已大大降低。 布水器旋转速度降慢，可布水量集中，增加了冲刷力量，因而膜的厚度减薄。,2020/8/6,63,1.生物膜系统运行中应特别引起注意的问题（iii）,维持较高的DO 提高生物膜系统内的DO，可减少生物膜系统中的厌氧层的厚度，增大好氧层在生物膜中的比例，提高生物膜内氧化分解有机物的好氧微生物的活性。对于淹没式生物滤池，DO的提高主要采取加大曝气量，气量加大所产生的剪切力有助于

38、老化生物脱落；同时增加了反应池内气液固三相的混合，提高氧、有机物及微生物代谢产物的传递速率，也加快了生物反应速率。但曝气量过大，使生物膜过量脱落，会带来负面影响。,2020/8/6,64,1.生物膜系统运行中应特别引起注意的问题（iv）,减少出水悬浮物ESS 在设计二次沉淀池时，表面负荷小些，在必要时，还可投加低剂量的絮凝剂，以减少ESS，提高处理效果。,2020/8/6,65,2. 生物滤池的日常运行管理（i）,布水系统 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。,2020/8/6,66,2. 生物滤

39、池的日常运行管理（ii）,填料 滤池表面的落叶等杂物应及时清除，以免堵塞和影响通风，并可使布水更均匀。 可以采用比表面积和空隙率都比较大的塑料填料来替换传统的碎石填料，塑料填料质轻、有利于膜的脱落和通风；耐腐蚀性好，但缺点是价格较贵。,2020/8/6,67,2. 生物滤池的日常运行管理（ii）,排水系统 应定期检查，以确保不被生物物质所堵塞，堵塞处应冲洗。新建滤池会有小的填料石块冲下，这时应将其冲净，但不应排入二次沉淀池，不然会引起管道堵塞和减少池子容积，可将它与沙砾一起处理。,2020/8/6,68,运转方式和工艺流程 （a）回流（i）,回流的作用： 降低进水浓度； 增加水力负荷，使容易脱

40、膜，避免生物膜过厚； 减少滤池蝇滋生的机会； 在进水流量少时，可减少污水在初沉池中停留时间，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。,2020/8/6,69,运转方式和工艺流程 （a）回流（ii）,回流方式和回流水量： 连续回流； 在原水流量小时回流，以免生物膜干结或冻冰； 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，防止原水在初沉池中因停留时间过长而发生腐败； 回流水量大小选定应预先经过试验，根据动力消耗及处理深度的需要作出抉择，但试验周期需几个星期才可改变一个参数，以免影响结论的准确性。,2020/8/6,70,出水要求高时也可采用二个滤池串联运行。这样BO

41、D去除率往往可达90%以上，出水净化程度高，常能达硝化阶段。二级滤池运行比较灵活。若污水量增加，也可将二个滤池并联运行，减少水质处理程度的降低。为防止一级滤池膜过厚，也可将二个滤池交替作为第一级。,运转方式和工艺流程 （b）二级滤池,2020/8/6,71,滤池蝇的防治（i）,滤池蝇在干湿交替条件下发生频繁，生长周期随气温上升而缩短，从15的22天缩短到29的7天。其害处主要是影响环境卫生，其防治方法： 使滤池连续受水，不可间断； 除去过剩生物膜； 隔一至二周淹没滤池24小时； 彻底冲淋滤池暴力部分的内壁，如可延长布水横管，使污水能洒布于池壁上，如若池壁保持潮湿，则滤池蝇不能生存；,2020/

42、8/6,72,滤池蝇的防治（ii）,在厂区内铲除滤池蝇的避难场所； 在进水中加氯，使余氯为0.51mg/L，加药周期为12周，以避免滤池完成生命周期； 在滤池壁表面施杀虫剂，以杀死欲进入滤池的成蝇，加药周期约46周，蝇即可控制；在施药前应考虑杀虫剂对受水水体的影响。,2020/8/6,73,滤池气味的防治（i）,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。 防治方法： 整个系统应维持好氧条件，包括沉淀池和污水管线； 减少污泥和生物膜的累积； 在进水中短期加氯，最好在流量小时进行，可节省药量；,2020/8/6,74,滤池气味的防治（ii）,出水回流； 整个厂很好地保养； 疏

43、通出水渠道中所有死角； 清洗所有通气口； 在排水系统中鼓风； 避免高负荷冲击，如避免高浓度牛奶加工、罐头污水进入，因它可能引起污泥累积。,2020/8/6,75,滤池泥穴产生的原因（i）：,石块或其他填料太小或大小不均匀； 石块或其他填料因恶劣气候而破碎，引起堵塞； 初沉池运行不良，使大量悬浮物进入。 防治方法： 在进水中加氯，剂量合游离氯5mg/L，或隔几周加氯数小时，这时最好在流量小时进行以减少用氯量，1mg/L氯即会抑制真菌的生长；,2020/8/6,76,滤池泥穴产生的原因（ii）：,使滤池停止运行1至数天，使膜干； 使滤池至少淹没24小时（当滤池池壁坚固、不漏水、出水道也能堵死时）；

44、 当上述方法失效时只能重新铺填料，用新的填料往往比用旧的填料冲干净后铺更经济。,2020/8/6,77,防止滤池表面冬天结冰方法,减少出水回流倍数，有时可完全不回流，直至气候暖和； 当采用两级滤池时，可使它并联运行，回流小或无，直至天气转暖； 调节喷嘴，使之能均匀喷水； 滤池上风头设挡风； 经常破冰，并将冰除去。,2020/8/6,78,防止布水管及喷嘴的堵塞,布水管及喷嘴的堵塞使污水在填料上分配不均匀，结果受水面积减少，效率降低，严重时大部分喷嘴堵塞，会使布水器内压力增高而爆裂。防止方法： 清洗所有喷嘴，有时还需清洗布水器管道； 提高初沉池对油脂和悬浮物的去除率； 维持足够的水力负荷； 按设

45、备说明书润滑布水器。,2020/8/6,79,防止滋生蜗牛、苔藓和蟑螂,常见于南方地区，可引起滤池泥穴或其它操作问题。蜗牛本身无害，但其繁殖快，可在短期内迅速增多，死亡后，蜗牛壳可堵塞布水器或泵。防治方法： 在进水中加氯，剂量为0.51mg/L，维持数小时； 用最大回流比的水冲淋滤池。,2020/8/6,80,3. 生物转盘的日常运行管理,预处理 生物转盘同其它生物处理一样，须对污水进行预处理或以初沉池去除悬浮物、沙砾和大的有机物颗粒；若不去除这些，它们可以沉积在槽底部，减少了槽的有效容积，沉淀的固体将变成厌氧状态，腐败后会产生臭气，使水中溶解性BOD值上升。初沉池去除率不足、氧化槽底部固体物

46、累积过多的证据是： 沉淀池表面见有气泡释放； 污水通过初沉池后pH下降。,2020/8/6,81,转盘分级,转盘分级可以改进污水在氧化槽内逗留时间的分配，防止短路，从而提高处理的效果。而且在污水净化程度逐级提高过程中，每级可以培养出相应的微生物，以适应不同浓度和处理程度的要求。 然后转盘分级过多对提高处理效果并不显著，如处理生活污水时，三级转盘BOD去除率可达75%90%，四级以后增加很少。级数过多，不仅要增加设备，加大投资，而且容易造成前几级负荷过高、严重缺氧、处理效果反而不好的现象。考虑到负荷的影响，转盘级数一般以24级为妥。当出水标准高时取上限，当欲增加负荷及提高去除有机物的绝对量时可取

47、下限。,2020/8/6,82,流量和负荷的波动 一般盘片上的生物量极高，可达50g/L左右，短期内流量和负荷的波动对处理效果影响并不大，但长时间的超负荷运行可使多级转盘系统的第一级超负荷，造成生物膜过厚，厌氧发黑、BOD去除率下降，且脱落的生物膜沉降性能差，给后处理带来困难。 进水方向 进水方向与转盘旋转方向并不重要，因为与污水流速相比，转盘的转速和局部紊流速度极大，混合极充分，进水方向对流量分配影响不大。,2020/8/6,83,转盘应予覆盖，其原因如下： 由于转盘受气温影响最大，在冬季低温时可防止热量的散失； 防止藻类生长，防止晒太阳，防止受雨水冲淋而影响生物膜的正常生长及处理效果的下降

48、。 二沉池 脱落生物膜随水流出，由二沉池处理。由于二沉池污泥不回流，应定期排除，通常每4小时一次，使之不发生腐化。排泥频率过高，泥太稀，会加重后道处置工艺的压力。,2020/8/6,84,溶解氧 氧化槽中溶解氧值在不同级上有所变化。用来去除BOD的转盘，第一级DO为0.51.0mg/L，后几级可增高至1.03.0mg/L，常为2.03.0mg/L，最后一级达4.08.0mg/L。此外，混合液DO值随水质浓度和水力负荷而相应变化。 出水悬浮物 生物转盘出水悬浮物主要是脱落生物膜，即增长的生物量。对仅去除BOD的转盘，出水悬浮物浓度为进水BOD的1/2左右，对硝化转盘，出水悬浮物浓度为进水BOD的

49、1/3左右。,2020/8/6,85,生物相观察 生物转盘与生物滤池同属生物处理中的膜法处理系统，因此，生物膜的特点与生物滤池上的生物膜完全相同，生物呈分级分布现象。第一级生物膜往往以菌胶团细菌为主，膜也最厚；随着有机物浓度的下降，以下的数级分别出现丝状菌、原生动物及后生动物，生物种类不断增多，但生物量即膜的厚度减少，依污水水质的不同，每级都有其特征的生物类群。当水质浓度或转盘负荷有所变化时，特征性生物层次也随之前移或后移。 正常的生物膜较薄，厚度约1.5mm左右，外观粗糙、黏性，呈灰褐色。盘片上过剩生物膜不时脱落，这是正常的更替，随后即被新的生物膜覆盖。用于硝化的转盘，其生物膜薄得多，外观较

50、光滑，呈金黄色,2020/8/6,86,设备维修 为保证生物转盘正常运行，应对所有设备定期进行检查维修，如转轴的轴承、电机是否发热；有不正常的杂音，传动皮带或链条的松紧程度；减速器、轴承、链条的润滑情况，盘片的变形程度等等；应及时更换损坏的零部件。,2020/8/6,87,4. 生物接触氧化的运行管理,填料的选择（i） 填料是附着生物膜生长的介质，可影响到接触氧化池中微生物生长数量、空间分布、状态和代谢活性等，还对接触氧化池中布水、布气产生影响。除使用寿命长，价格适中等通常的要求外，填料还受制于污水的性质和浓度等条件。例如，在处理高浓度污水时由于微生物产率高、生长快，微生物膜往往过厚。相反在处

51、理低浓度污水时，生物膜往往较薄，为增加其生物菌量，可选择易于挂膜和比表面积较大的软性纤维填料。,2020/8/6,88,4. 生物接触氧化的运行管理,填料的选择（ii） 在生物脱氮系统中的硝化区段，由于硝化细菌是一类严格的好氧微生物，只生长在生物膜的表层，因此最好选择空间分布均匀，但比表面积又大的悬浮填料或弹性立体填料。目前，集硬、软性填料优点于一体的组合式填料在污水处理中得到了广泛的应用。为了使倾向于悬浮生长的硝化细菌能够附着在填料上生长，还可将纤维填料表面“打毛”，造成高低不平的粗糙表面。若生物膜在填料上成团生长甚至结球，那么硝化细菌仅限于在生物团块的表面生长，其内层往往生长着大量的兼性好氧甚至厌氧微生物，导致硝化作用低下。,2020/8/6,89,4. 生物接触氧化的运行管理,填料的选择（iii） 对悬浮填料除按上述