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1、2023年2月12日,罗朝晖,1,Aerobic Treatment of Waste Water-BioMembrane Process,第五章污水的好氧生物处理生物膜法,2023年2月12日,罗朝晖,2,在污水的处理中，使微生物附着在滤料或某些载体上生长发育，并在其表面形成膜状生物污泥(生物膜)。污水与生物膜接触，污水中的有机污染物作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，使污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。,生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化,主要类型生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、生物流化床,2023年2月12日,罗
2、朝晖,3,1、分段性有利于有机物的降解 在每一段（级）上能形成与该段污水水质相适应的优势菌群2、对水质水量变化的适应性强 固体表面上的微生物对废水水质、水量的变化有较强的适应性3、生物膜上能硝化脱氮 微生物固着于固体表面，即使增殖速度较慢的微生物也能生息，从而构成了稳定的生态系4、动力费用较低 5、污泥量少、易分离 高营养级的微生物越多，污泥量自然就越少,主要优点,2023年2月12日,罗朝晖,4,典型生物膜法流程,格栅,沉砂池,初沉池,生物膜处理单元,二沉池,2023年2月12日,罗朝晖,5,Trickling Filter,第一节 生物滤池,普通生物滤池,塔式生物滤池,2023年2月12日
3、,罗朝晖,6,1）滤料滤料是生物生长栖息的场所2）池体,一、生物滤池的构造,滤床、布水设备、排水系统,1、滤床,理想滤料应具有的条件是：a.具有较高的比表面积，表面宜于生物膜附着 b.孔隙率要高、孔隙尺寸较大 c.物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危害作用 d.价格低廉,2023年2月12日,罗朝晖,7,滤料,A.碎石 比表面积65-100m2/m3，孔隙率4550%，容重大B.塑料 比表面积100-350m2/m3，孔隙率8095%，容重小滤料粒径大小与滤床工作情况滤床高度：受滤料密度限制 石质：12.5m 塑料：7m,2023年2月12日,罗朝晖,8,2、布水设备,向滤池表面均匀撒布污水移
4、动式和固定式喷嘴,移动式布水系统布水比较均匀，淋水周期短，水力冲刷作用强 水头 0.6-1.5m,固定式喷嘴布水系统虹吸装置供水，间断布水，所以布水不均匀水头约2m,2023年2月12日,罗朝晖,9,3、排水系统,排水保证通风支撑滤料,2023年2月12日,罗朝晖,10,污水量1000m3/d的小城镇污水或有机性工业废水,优点：处理效果好，BOD5去除率可达90%，出水BOD5在25mg/L以下。运行稳定缺点：1）占地面积大，处理量小 2）滤料易堵塞 3）环境卫生差（滤池蝇、喷嘴散发臭味）,1、普通生物滤池,二、生物滤池的流程,2023年2月12日,罗朝晖,11,特征：A）有机负荷高，水量负荷
5、高 普通：有机负荷 100200g BOD5/(m3滤料天)高负荷：普通的58倍（但BOD5200mg/L）B）利用处理水回流加大水力负荷。优点：均化和稳定水质；加速生物膜更新；净化环境 缺点：导致难降解有机物累积，降低效率,2、高负荷生物滤池,2023年2月12日,罗朝晖,12,生物滤池系统基本上由初沉池、生物滤池、二次沉淀池组合而成，其组合型式有单级运行系统和多级运行系统,3、生物滤池的流程,d不设二次沉淀池，滤池出水回流到初沉池前，加强初沉池生物絮凝作用，促进沉淀效果,b的处理水回流至生物滤池前，用以加强表面负荷,c生物滤池出水直接回到生物滤池前，可加大表面负菏，又利用生物接种，促进生物
6、膜更新,2023年2月12日,罗朝晖,13,多级运行系统,2023年2月12日,罗朝晖,14,交替式二级生物滤池,2023年2月12日,罗朝晖,15,塔式生物滤池,塔式生物滤池一般是单级的，可以是多级进水。在国内，塔式生物滤池已被较好地用于工业有机废水的处理,2023年2月12日,罗朝晖,16,1）生物膜由好氧和厌氧两层组成。好氧层厚度为2mm左右，是主要的降解区。2）生物膜内部、生物膜与水层之间、流动水层与附着水层之间都存在着传质作用。(氧、有机物、产物)3）生物膜处在不断的生长、不断的脱落过程中,滤料,生物膜厌氧 好 氧,附着水层,流动水层,空气,1、生物滤池的工作,挂膜与生物膜工况,三、
7、生物滤池的机理,2023年2月12日,罗朝晖,17,1）种类多样2）食物链比较长污泥量少3）能够存活世代时间比较长的微生物 具有一定的硝化和反硝化脱氮功能4）分段运行与优占种属 有利于降解,生物膜微生物特征,2023年2月12日,罗朝晖,18,1）滤池高度 滤床的上层与下层相比，生物膜量、生物种类和去除有机物种类及速率不同。,微生物类别 生物膜量 有机物去除速率 总去除率,2、影响生物滤池的性能的主要因素,2023年2月12日,罗朝晖,19,负荷率影响处理效率,水力负荷单位面积的滤池或者单位体积的滤料每天处理的废水量，分别称为,2）负荷率,太小：不能使滤池里的水将滤料包起来，不能保证对生物膜的
8、冲刷作用。太大：流量大，停留时间短，净化效果差,容积负荷率 qV：m3(废水)/m3(滤料)d表面负荷率qF（滤率）：m3(废水)/m2(滤池)d,2023年2月12日,罗朝晖,20,BOD负荷（N）,单位时间供给单位体积滤料的BOD量 kg(BOD5)m3(滤料)d,水力负荷、BOD负荷和处理效率是全面衡量生物滤池工作性能的三个重要指标,进水浓度S0和处理效率一定时，则qV与N成正比。滤料允许承受的BOD负荷愈大，单位体积滤料所能处理的废水量也愈多。出水浓度Se和体积负荷qV一定时，净化效率与BOD负荷有关。滤料允许承受的BOD负荷高时，既能增大处理水量，又能提高净化效率。,由此可知，BOD
9、负荷是生物滤池中起决定性的工作指标。,2023年2月12日,罗朝晖,21,污水回流与回流比,采用回流的优点：(1)增大水力负荷、促进生物膜的脱落、防止堵塞；(2)废水被稀释，降低了基质浓度；(3)可向生物滤池连续接种，促进生物膜的生长；(4)提高进水的溶解氧；(5)由于进水量增加，有可能采用水力旋转布水器；(6)防止滤池滋生蚊蝇。缺点：缩短废水在滤池中的停留时间；洒水量大，将降低生物膜吸附有机物的速度；回流水中难降解的物质会产生积累，以及冬天使池中水温降低等。,3）回流,2023年2月12日,罗朝晖,22,4）供氧,通常采用自然通风方式供氧，特殊情况下也可以采用机械通风方式供氧,影响滤池通风的
10、因素,A 温度差B 滤池高度C 滤池的气流阻力,废水有机物浓度较高时，供氧条件可能成为影响生物滤池工作的主要因素。当有机物浓度COD大于400500mgL时，生物滤池供氧不足，生物好氧层厚度较小，故一般认为进水COD应小于400mgL，否则宜采用回流方法降低有机物浓度以保证供氧充足,2023年2月12日,罗朝晖,23,1、计算公式(h),四、生物滤池的计算,污水经过滤池时，浓度的下降率,无回流则可直接计算,有回流时考虑回流影响,2023年2月12日,罗朝晖,24,内容：滤池类型和流程选择；滤池个数和滤床尺寸；二沉池设计；布水设备计算,1、滤池类型的选择（高负荷或低负荷）,2、流程选择 A 初沉
11、池 悬浮质多应设立 B 滤池级数 C 回流 有机浓度高；水量小；对生物有抑制作用的污染物,五、生物滤池系统的功能设计,2023年2月12日,罗朝晖,25,内容：滤料容积V；滤池高度H；滤池表面面积A,工艺计算方法：负荷率法,常用的负荷率：BOD容积负荷率N：gBOD5/(m3滤料天)BOD面积负荷率NA：gBOD5/(m2滤料天)水力负荷率Nq：m3/(m2 天),3、滤池个数和滤床尺寸,2023年2月12日,罗朝晖,26,A 原污水的流量Q和BOD5浓度S0B 回流稀释后的污水BOD5浓度S和回流稀释倍数r。C 工艺计算,以N为例：滤料容积V：,计算过程,对于低负荷生物滤池和高负荷生物滤池，
12、可先根据常用的滤料层高度H来计算面积A。但是，较适宜的H和A值必须在核算表面负荷后才能确定。,滤池表面面积A：,2023年2月12日,罗朝晖,27,滤池的实际表面负荷为 qFQA应与试验数据或经验数据的表面负荷qF相等。如qFqF，应通过减小池深H和增大表面积A的办法来减小qF值。若qFqF，表明实际的表面负荷满足不了冲刷生物膜的要求，应适当增加滤料厚度，或采用回流出水的办法来加大表面负荷,D 核算表面负荷,2023年2月12日,罗朝晖,28,内容：A 布水横管数：Q小，2根；Q大，4根 B 布水横管管径D1：（按V1m/s）,4、回转式布水器的计算,2023年2月12日,罗朝晖,29,C 布
13、水器的直径D2：D=D池200mm D 每根横管上的孔数m，孔距ri，孔径d d=1015mm,E 转速n,2023年2月12日,罗朝晖,30,实例：滤池的工艺计算,高负荷生物滤池：城市：人口N75000人，排水标准q100L/人日，BOD5排出L1=20g/人日工厂：废水量Q12500m3/d，BOD5浓度L2520mg/L两者一起进入污水处理系统，利用高负荷生物滤池处理设定：填料层H2.0m，出水BOD525mg/L 混合污水冬季平均温度14度，当地年均气温8度 混合污水Kz1.60,2023年2月12日,罗朝晖,31,一般污水：挂膜特殊污染物（工业废水）：驯化-挂膜 1、从其他已运行处理厂取活性污泥或生物膜碎屑 2、用其他水掺入、代替。运行到出现生物膜,六、生物滤池的运行与经验,2023年2月12日,罗朝晖,32,
