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1、第十八章 生物膜法,18.1 生物膜法的基本原理18.2 生物滤池18.3 生物转盘18.4 生物接触氧化18.5 生物流化床,18.1 生物膜法的基本原理,18.1.1 有机物降解机理,1生物膜的构造及其对有机物的降解1）构造（图18-1）好氧层：2mm土厚，有机物的降解主要在此 厌氧层：2）有机物降解过程 空气中氧溶解于流动水层中；污水中有机物由流动水层传递到附着水层，在进入生物膜；微生物代谢有机物。,2.生物膜的生长与脱落1)生物膜的生长 生物膜的形成 生物膜的成熟2)生物膜的脱落3)生物膜脱落的原因内因 厌氧菌营养耗尽而死亡，其附着力降低，很快脱落 气态代谢产物不断逸出，破坏了好氧层生
2、态的稳定，使二者失去了平衡，生物膜老化 气态产物的积累，将膜顶起外因 水流的冲刷作用，加大水量，则冲刷力增大,18.1.2 微生物学特性,1.参与净化反应微生物多样化；2.生物的食物链长；3.能够存活世代时间较长的微生物；4.分段运行与优势菌种。,18.1.3 微生物膜法技术特征,1.对水质、水量变动有较强的适应性；2.污泥沉降性能良好，宜于固液分离；3.能处理低浓度的污水，使BOD5=2030mg的污水降至510mg/l；4.易于维护运行、节能。,18.2 生物滤池,18.2.1 生物滤池基本构造,构造：池体、滤料、布水装置、排水系统,1池体 生物滤池的池体多为圆形、方形或矩形；池壁可有孔洞
3、或不带孔洞的两种形式，有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在低温季节，易受低温的影响，使净化功能降低；池壁一般要求高于滤料表面0.50.9m。2滤料 滤料是生物滤池的主体，它对生物滤池的净化功能有直接影响。其一般要求：大的表面积；有足够大的孔隙率；有较好的机械强度，不易变形和破碎。,3布水装置 布水装置的目的是将废水均匀地喷洒在滤料上。主要有两种：固定式布水装置（普通生物滤池多采用）；旋转式布水装置（高负荷生物滤池和塔式生物滤池常用）。,4、排水系统 排水系统处于滤床的底部，其作用是收集、排出处理后的废水和保证良好的通风；一般由渗水装置、汇水沟和总排水沟所组成；渗水装置用于支撑滤料，其排水孔隙
4、的总面积应不小于滤池表面积的20%；渗水装置与池底之间的距离一般应在0.4m以上，以利通风，一般在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。,18.2.2 生物滤池工作原理,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，已有百余年的发展史。污水长时间以滴状喷洒在块状滤料层的表面上，在污水流经的表面上就会形成生物膜，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。,18.2.3 生物滤池的操作系统,1普通生物滤池 1）普通生物滤池的流程系统污水 预处理（格栅、沉淀池、初沉池等）生物滤池二沉池 排
5、放 2)优缺点,2.高负荷生物滤池 1）高负荷生物滤池系统流程（1）典型流程（2）二段滤池处理系统流程 2）特征（1）大幅度地提高了滤池的负荷率；（2）高负荷生物滤池的高负荷率是通过限制进水BOD5和运行上采取处理水回流等技术措施而达到目的；（3）处理水回流可以均化与稳定进水水质、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，减轻臭味。,1）塔式生物滤池的特征（1）在构造方面的特征（2）在工艺方面的特征 高负荷率；滤层内部的分层，能够承受较高的有机污染物的冲击负荷。,3、塔式生物滤池,2）塔式生物滤池的设计计算 当
6、前，塔式生物滤池主要按BOD容积负荷率进行计算。对生活污水和城市污水可以参考国内、外的运行数据选定。（1）塔滤的滤料容积：式中 V滤料容积，m3;Sa进水BOD5，也可按BODu考虑，g/m3；Q污水流量，取平均日污水量，m3/d；NaBOD容积负荷或BODu容积允许负荷，（gBOD5/m3滤料d）或gBODu/（m3滤料d）,（2）滤塔的表面面积式中：A滤塔的表面面积，m2；H滤塔的工作高度，m；其值根据下表18-1所列数据确定。,表18-1 进水BODu与塔滤高度的关系,（3）塔滤的水力负荷式中 q水力负荷，m3/(m2d)。当有条件式，水力负荷q应由试验确定，并行用上式校核，如通过试验所
7、得到的水力负荷值，若 q=q，说明设计是可行的；q q，则可考虑适当降低滤池高度；q q，则应考虑加大滤池高度或采用回流或多级滤池串联。,4曝气生物滤池 1）系统与构造,2）工艺特点,18.2.4 工程实例,广东省肇庆市蓝带啤酒厂，年产20万T蓝带啤酒。蓝带啤酒厂污水处理站设计污水处理量为6000m3/d，设计污水水质为：COD3000mg/L，BOD5=800 mg/L，SS300 mg/L，色度100，PH69，温度40。要求处理后出水水质达到广东省污水排放标准的二级二类标准。COD110 mg/L，BOD550 mg/L，SS100 mg/L，色度80，PH69。,该污水处理厂的工艺流程
8、为：塔式生物滤池设计容积负荷1.8Kg BOD5/(m3/d)，有效容积400 m3，采用4座，每座滤池直径3.09m，滤池面积7.5m2塔高18.5 m，滤池高度13.5 m。水力负荷为200 m3/(m2d)，COD去除率65，出水COD为142 mg/L。,18.3 生物转盘,18.3.1 生物转盘基本构造,由盘片、转轴与驱动装置、接触反应槽三部分组成。,1盘片1）材质：要求轻质高强、耐腐不变形、取材加工方便，一般采用聚氯乙烯或聚脂玻璃钢制作。=37mm（=1015）2）形状、大小：圆形、正多角形，为波纹状盘片，此时表面积可提高一倍。直径：23.6m，最大5.0m3）盘片间距：一般为30
9、mm，多级转盘前级数为2535mm，后级数1020mm。,2接触反应槽 半圆形，盘片直径40%浸没于污水中，盘片边缘与槽内面间距150mm，进出水采用锯齿形溢流堰，槽底设放空管。对于多级生物转盘在级与级之间设导流槽。3转轴与驱动装置 1）转轴：实心钢轴或无缝钢管，长L=0.57.0m，否则易扰曲变形，发生折断或扭断，直径d=5080mm。2）驱动装置：电机减速器转动链条轴，转速0.83.0r/min，线速度1020m/min。不能过高或过低。,18.3.2 生物转盘工作原理,盘片交替与污水和空气相接触，在盘片上产生一层滋生着大量微生物的生物膜。当生物膜与反应槽内污水接触时，污水中有机物被生物膜
10、所吸附降解，当生物膜与空气接触时，一方面继续降解生物膜表面吸附水层中的有机物，一方面吸附水层吸收空气中的氧使之成为溶解氧而进入生物膜中，同时也使槽内的DO达到一定浓度。而老化了的生物膜在剪切力作用下而脱落，然后进入二沉池。,18.3.3 生物转盘操作系统,1.生物转盘处理系统基本工艺流程,2.生物转盘处理系统工艺流程组合,生物转盘宜于采用多级处理方式,一般可分为单轴单级、单轴多级和多轴多级等。图所示的是生物转盘二级处理流程。,2.生物转盘系统的特征,1）微生物浓度高，达4060g/l，F/M=0.050.1，处理效率高。2）生物相分级：第一级异养菌；第二级原、后生动物；第三四级丝状性藻类。3）
11、污泥龄长，具有硝化、反硝化功能。4）能处理高浓度有机废水，耐冲击负荷。Sa=10000mg/l10mg/l，效果好。5）食物链长，污泥量少，为活性污泥法的 1/2左右，约0.25Kg/KgBOD5。6）能耗小，不需曝气与污泥回流，0.7Kwh/Kg BOD5。7）便于维护管理。8）不会发生二次污染现象。9）流态：完全混合推流式。,3生物转盘的新进展（1）空气驱动的生物转盘,（2）与沉淀池合建的生物转盘,（3）与曝气池合建的生物转盘,18.3.4 工程实例,济南市南郊宾馆污水净化站采用的生物转盘为主体的二级生化处理工艺，近期安装二组直径为3 m的转盘，其中一级为三级转盘，另一组为四级转盘。二组转
12、盘并联运行处理流量42 m3/h（1000 m3/d）。当污水量小于21 m3/h，只用一组转盘。远期再安装一组生物转盘。远期处理流量为63 m3/h（1500 m3/d）。,工艺流程：,原污水水质：COD133.2178 mg/L,BOD5=6789.2 mg/L,SS4592 mg/L。出水水质：CODcr50mg/L,BOD510mg/L,SS10mg/L，浊度10度，总大肠杆菌3个/L.处理后出水达到CJ25.189生活杂用水水质标准，作为宾馆人工湖补给水和浇灌果树、绿地及洗车等用途。,18.4 生物接触氧化,18.4.1 生物接触氧化的工作原理,生物接触氧化处理技术的实质之一是在池内
13、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。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通的曝气方法，向微生物提供气所需要的氧，并起到搅拌与混合作用。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，兼具两者的优点，也可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法。,18.4.2 生物接触氧化的基本构造,1构造由池体、填料、进水装置、曝气系统组成,1）池体：圆形、矩形、方形。填料高33.5m，底部布气层高为0.60.7m，顶部稳定水
14、层0.50.6m，H总=4.55.0m2）填料：蜂窝式填料 波纹板状填料 半软性填料 弹性立体填料 不规则粒状填料 球状填料,2形式,按曝气装置的位置分为：分流式和直流式按水流循环方式分为：填料内循环与外循环式,1）分流式接触氧化池：充氧与填料分置与单独的区间，使污水在充氧间与填料间循环流动。（国外多采用）（1）中心曝气型,（2）单侧曝气型,分流式接触氧化池有利于微生物的生长繁殖，供氧状况良好。但水流对生物膜冲刷力小，膜更新慢，易堵塞。,2)直流式生物接触氧化池（国内多采用）,3）多段串联射生物接触氧化池：居民小区，实质上为混合-推流式。,18.4.3 生物接触氧化操作系统,生物接触氧化处理技
15、术的工艺流程一般分为：一段处理流程、二段处理流程和多段处理流程。1.一段处理流程,2.二段处理流程,3.多段处理流程,18.4.4 工程实例,河南江海啤酒业有限公司（原为郑州市啤酒厂）废水处理一期工程：设计水量Q2400 m3/d，设计水质为CODcr1500mg/L,BOD5900mg/L,SS500mg/L，PH69。设计出水水质要求达到污水综合排放标准GB8978-1996的二级标准：CODcr150mg/L,BOD560mg/L,SS200mg/L，PH69。,该废水治理一期工程的工艺流程如下：,生物接触氧化池采用二段生物接触氧化，设计填料容积负荷率为2Kg BOD5/(m3/d)池内
16、设组合软性填料，高度为3m。一、二氧化池填料容积分别占填料总容积的和。一、二氧化池平面面积分别为156 m2和78 m2，组合软性填料容积分别为468 m3和234 m3，停留时间分别为4.68h和2.34h，池总高度均为4.8m。位于一、二氧化池间设中间沉淀池为矩形平流式沉淀池，设计表面负荷为7 m3/(m2h)，平面面积为1.51015 m2，池总高度为4.8m，在1.5m高度上设一个污泥斗，断面性状为梯形，污泥斗内设穿孔排泥管。该工艺运行结果表明能达到设计要求。,18.5 生物流化床,18.5.1 生物流化床工作原理,流化床是以砂、活性炭、焦炭一类的较小的惰性颗粒为载体充填在床内，载体表
17、面被覆着生物膜，其质变轻，污水以一定流速从下向上流动，使载体处于流化状态。,18.5.2 生物流化床基本构造,生物流化床是由床体、载体、布水装置、冲氧装置和脱膜装置等部分组成。1.床体：平面多呈圆形，多有钢板焊制，也可以由钢筋混凝土浇灌砌制。2.载体：是生物流化床的核心部件。3.布水装置：对生物流化床能够发挥正常的净化功能的重要环节，又是填料的承托层。,4.充氧装置5.脱膜装置,18.5.3 生物流化床操作系统,1.液流动力流化床 也称为二相流化床，即在流化床内只有污水（液相）与载体（固相）相接触。而由单独的充氧设备对污水进行充氧。,2.气流动力流化床,此工艺亦称为三相生物流化床，即污水（液）
18、、载体（固）及空气（气）三相同步进入床体.,3.机械搅拌流化床,又称悬浮粒子生物膜处理工艺.,18.5.4 工程实例,北京佳顺油脂公司污水处理厂建设规模480 m3/d。设计污水水质：COD1000 mg/L,BOD5=500mg/L,SS750mg/L。油类：750 mg/L，PH68。要求处理后出水水质：COD60mg/L,BOD520mg/L,SS20mg/L，油类4 mg/L。,采用工艺流程如下：,该工艺采用生物流化床为三相气提生物流化床，床体直径1.8m,高6.0m，2座。生物载体是0.20.4mm陶粒，水力停留时间HRT1h，气水比为（1018）：1。该生物流化床对COD、BOD5、SS、油的去除率分别为63、70、45、34。,
