水污染控制工程ppt-第四章污水的好氧生物膜法处理.ppt

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1、第四章 污水的好氧生物膜法处理,第一节 生物滤池,第二节 生物转盘,第三节 生物接触氧化法,第四节 生物流化床,1893年英国Corbett在Salford创建了第一个具有喷嘴布水装置的生物滤池。生物膜法是对污水土地的模拟和强化。生物膜法主要用于从污水中去除溶解性有机污染物，是一种被广泛采用的生物处理方法。生物膜法的主要优点是对水质、水量变化的适应性较强。生物膜法的共同特点是微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧气一般来自大气。,生物滤池法的流程,而微生物的生长则是通过废水中

2、有机营养物的吸附、传递及氧向生物膜内部的传递扩散等过程促进生物膜中微生物对有机基质的氧化降解作用维持的。,生物膜的形成是废水在流经载体表面的过程中，微生物与向载体表面输送的物质结合固定化的过程实现的.,生物膜生长于载体的表面，其中的丝状菌相互缠绕并漫伸于水中，使生物膜呈现出立体结构。,液相中悬浮微生物,微生物向载体表面运送,固定微生物增长、形成生物膜,不可逆附着,可逆附着,具体见下图,生物膜的构造（剖面图）,料,滤,生物膜,厌氧,好氧,空气,流动水层,附着水层,根据Characklis的研究，生物膜的积累形成是一系列物理、化学和生物过程综合作用的结果。即：,1.废水中有机分子向生物膜附着生长的

3、载体表面输送；2.废水中的浮游微生物细胞在载体表面的不可逆吸附；3.生长在生物膜内部的微生物对废水中营养物的利用与氧化分解,生物膜的再生,当厌氧层逐渐加厚，并达到一定的程度后，其代谢产物也逐渐增多，这些产物向外侧逸出，必然要透过好氧层，使好氧层生态系统的稳定状态遭到破坏，从而失去了这两种膜层之间的平衡关系，又因气态代谢产物的不断逸出，减弱了生物膜在惰性载体上的固着力，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较差而且易于脱落。生物膜脱落后生成新的生物膜，新生生物膜必须在经过一段时间后才能充分发挥其净化功能。,比较理想的情况是：减缓生物膜的老化进程，不使厌氧层过分增长，加快好氧膜的更

4、新，并且尽量使生物膜不集中脱落。,生物膜成熟的标志,生物膜沿水流方向分布，在其上由细菌及各种微生物组成的生态系统及其对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定的状态。从开始形成到成熟，生物膜要经历潜伏和生长两个阶段，一般的城市污水，在20左右的条件下大致需要30d的时间。,2、生物膜的载体,为生物膜提供附着生长固定表面的材料称为填料（或载体），在生物膜法的发展和性能特征方面填料有着重要的影响。,生产中最早采用的生物膜法构筑物是以碎石为填料的滴滤池。碎石能够为微生物附着生长的表面积小，因而滴滤池的负荷不可能很大，使其占地面积较大，加之废水以喷洒方式在滴滤池表面布水，卫生状况也不好。所以生物膜法一直未被

5、重视。,废水生物处理中所使用的载体材料有无机和有机两大类,选择生物膜载体的基本原则,足够的机械强度，以抵抗强烈的水流剪切力的作用；优良的稳定性，主要包括生物稳定性、化学稳定性和热力学稳定性；亲疏水性及良好的表面带电特性，通常废水pH在7左右时，微生物表面带负电荷，而载体为带正电荷的材料时，有利于生物体与载体之间的结合程度；无毒性或抑制性；优越的物理性状，如载体的形态、相对密度、孔隙率和比表面积等；就地取材、价格合理。,Biofilm on rough surface,Biofilm on smooth surface,3、生物膜法的特征,微生物相方面的特征,生物膜中微生物的多样化,由于生物膜上

6、的微生物不象活性污泥法中的悬浮生长微生物那样承受强烈的曝气搅拌冲击，生物膜反应器为微生物的繁衍、增殖及生长栖息创造了安稳的环境。生物膜上除以细菌生长为主外，还可能出现大量丝状菌，但不会发生污泥膨胀。线虫类、轮虫类以及寡毛虫类的微型动物出现的频率也较高。生物膜上的生物固体停留时间较长，故还能够生长世代时间较长、比增殖速度很小的微生物，如硝化菌等。,生物膜和活性污泥上出现的微生物在类型、种属和数量上的比较,微生物相方面的特征,在生物膜上生长繁殖的生物中，动物性营养类所占比例较大，微型动物的存活率亦高。也就是说，在生物膜上能够栖息高次营养水平的生物，在捕食性纤毛虫、轮虫类、线虫类之上还栖息着寡毛虫类

7、和昆虫，因而在生物膜上形成的食物链要长于活性污泥上的食物链。正是这个原因，在生物膜处理系统内产生的污泥量少于活性污泥处理系统。,(2)生物的食物链长,污泥产量低，是生物膜法各种工艺的共同特征。,微生物相方面的特征,由于生物膜固着在惰性载体上，其生物固体平均停留时间(污泥龄)较长，因此在生物膜上能够生长世代时间较长、比增殖速度很小的微生物，如硝化菌等。因此，生物膜反应器不仅能有效地去除有机污染物，而且更具有一定的硝化功能，如果采取适当的运行方式，还可能具有反硝化脱氮的功能。,(3)能够繁殖世代时间较长的微生物,(4)分段运行与优势菌属,生物膜法多分段进行，在正常运行的条件下，每段都繁衍与进入本段

8、污水水质相适应的微生物，并形成优势菌属，这种现象非常有利于微生物新陈代谢功能的充分发挥和有机污染物的降解。,处理工艺方面的特征,生物膜法受污水水质、水量变化而引起的有机负荷和水力负荷波动的影响较小，即或有一段时间中断进水或工艺遭到破坏，对生物膜的净化功能也不会造成致命的影响，通水后恢复较快。,(1)耐冲击负荷，对水质、水量变动有较强的适应性,处理工艺方面的特征,(4)能够处理低浓度的污水,生物膜法处理低浓度污水，能够取得较好的处理效果，运行正常时可处理进水BOD5为2030mg/L的污水，使其出水BOD5值降至510mg/L.而活性污泥法却不适宜处理低浓度的污水，若原污水的BOD5值长期低于5

9、060mg/L，将影响活性污泥絮凝体的形成和增长，净化功能降低，处理水水质低下。,生物膜反应器由于具有较高的生物量，一般不需要污泥回流，因而不需要经常调整反应器内污泥量和剩余污泥排放量，易于运行、维护与管理。如生物滤池、生物转盘等工艺，节省能源，动力费用较低，去除单位重量BOD的耗电量较少。另外，在活性污泥法中，因污泥膨胀问题而导致的固液分离困难和处理效果降低一直困扰着操作管理者，而生物膜反应器由于微生物附着生长，即使丝状菌大量繁殖，也不会导致污泥膨胀，相反还可以利用丝状菌较强的分解氧化能力，提高处理效果。,（5）易于运行管理、节能，无污泥膨胀问题,处理工艺方面的特征,生物膜法的不足,（1）需

10、要较多的填料和支撑结构，在不少情况下基建投资超过活性污泥法；（2）出水常常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性细小悬浮物分散在水中使处理水的澄清度降低；（3）活性生物量较难控制，在运行方面灵活性差；（4）载体材料的比表面积小，BOD容积负荷有限；（5）采用自然通风供氧，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功能的有效容积。,4、生物膜反应器,生物膜反应器的发展沿革,英国于1893年将污水在粗滤料上喷洒进行净化试验取得了良好的净化效果，作为生物膜反应器的生物滤池开始问世。,在20世纪2030年代，开始建造许多生物膜反应器系统，主要形式为生物滤池。,20世纪60年代，新型的有机合成材料开始

11、大量生产，广泛应用的波纹板状、列管状和蜂窝状等有机人工合成填料，使生物膜反应器获得了新的发展。,生物膜反应器的发展趋势,随着对生物膜有关特征的认识和基础理论研究的逐步加深，已有的实际应用工艺诸如生物滤池和生物转盘等将更趋完善，出现更多像生物流化床和微孔膜生物反应器等新型的生物膜反应器工艺与系统。,同时亦有研究者将生物膜的优势引入到悬浮生长污水处理系统而形成各种组合工艺，充分发挥两者的优点。,在去除有机污染物方面，研究者从去除不同来源的有机物、营养物方面更是取得了丰硕的成果。,今后，生物膜反应器的研究将更趋向于进一步探讨微生物在载体表面的固定机理，开发工程实际中普遍适用的微生物固定技术，优化生物

12、膜结构及各种反应器工艺系统；进一步提高各种生物膜反应器的净化功能；深入研究生物膜微生物的增长及底物去除动力学和生物膜微生物的能量代谢。生物膜反应器将进一步朝着节能和自动化控制方向发展。,生物膜反应器的发展趋势,第一节 生 物 滤 池,普通生物滤池的优缺点 普通生物滤池适用于水量不大于1000m3/d的小城镇污水或有机工业废水。优点：处理效果好，BOD5去除率可达到95以上；运行稳定，易于管理，节约能源。缺点：占地面积大，不适于处理大水量污水；滤料易堵塞；卫生条件差等。,建设中的生物滤池,典型的生物滤池的构造,滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：,(1)能为微生

13、物附着提供大量的面积；,(2)使污水以液膜状态流过生物膜；,(3)有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；,(4)不被微生物分解,也不抑制微生物的生长，有较好的化学性能；,(5)有一定的机械强度；,(6)价格低廉。,滤料粒径并非越小越好，会造成堵塞，影响通风。早期主要以拳状碎石为滤料，其直径在38cm左右，空隙率在4550左右，比表面积（可附着面积）在65100m2/m3之间。,两种常见的塑料滤料,滤料比表面积在98340m2/m3之间，孔隙率为9395,滤料比表面积在81195m2/m3之间，孔隙率为9395,国内目前采用的玻璃钢蜂窝状块状滤料，孔心间距在2

14、0mm左右，孔隙率95左右，比表面积在200m2/m3左右。,塑料滤料每立方米质量仅为100kg左右，孔隙率高达9395，滤床高度不但可以提高，而且可以采用双层或多层构造。,国外一般采用双层滤床，高7m左右；国内常采用多层的“塔式”结构，高度在10m以上。,滤床四周一般设池壁，池壁起围护滤料、减少污水的飞溅的作用。常用砖、石或混凝土块砌筑。,石质拳状滤料组成的滤床高度一般在12.5m之间。一方面是由于孔隙率低，滤床过高会影响通风；另一方面由于太重,过高会影响排水系统和滤池基础结构。,设置目的,生物滤池的布水设备分为两类,固定式喷嘴布水系统,回转式布水器的中央是一根空心的立柱，底端与设在池底下面

15、的进水管衔接。其所需水头在0.61.5m左右。,固定式布水系统是由虹吸装置、馈水池、布水管道和喷嘴组成。这类布水系统需要较大的水头，约在2m左右。,脉冲式生物滤池配水系统,作用,池底,排水假底,集水沟,低负荷生物滤池又称普通生物滤池。优点：处理效果好，BOD5的去除率可达90以上，出水 BOD5可下降到25mg/L以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳定。缺点：占地面积大，灰蝇很多，影响环境卫生。,生物滤池法的流程,交替式二级生物滤池法的流程,交替式二级生物滤池法比并联流程负荷率可提高两三倍。,运行时，滤池是串联工作的，污水经初步沉淀后进入一级生物滤池，出水经相应的中间沉淀池去除残膜后

16、用泵送入二级生物滤池，二级生物滤池的出水经过沉淀后排出污水厂。,工作一段时间后，一级生物滤池因表面生物膜累积，即将出现堵塞，改作二级生物滤池，而原来的二级生物滤池则改作一级生物滤池。,回流式二级生物滤池法的流程,国外的运行经验表明，在处理城市污水时，回流式生物滤池的处理效率大致如下：,生物滤池的一个主要优点是运行简单，因此，适用于小城镇和边远地区。,单级滤池法 当滤池负荷率在1.7kg（BOD5）/(m3d)(滤料)以下时，出水的BOD5约为滤池进水的 BOD5的1/3。,二级滤池法 二沉池的出水的BOD5为二级池进水BOD5的1/2；如果一级滤池的进水不经沉淀直接流向二级滤池，则一级滤池出水

17、的BOD5为进水BOD5的1/2。,小于或等于某处理效率的污水厂占所有污水厂的比例/%(活性污泥法),小于或等于某处理效率的污水厂占所有污水厂的比例/%(生物滤池),生物滤池的工作情况,污水通过布水设备连续地、均匀地喷洒到滤床表面上，在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗沥，或以波状薄膜的形式向下渗流。最后，污水到达排水系统，流出滤池。污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的黏膜，称为生物膜。这个起始阶段称为挂膜，是生物滤池的成熟期。,挂 膜,污水流过成熟滤床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，从而得到净化

18、。生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，其厚度约2mm。在这里，有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等。由于氧在生物膜表层已耗尽,生物膜内层的微生物处于厌氧状态。在这里,进行的是有机物的厌氧代谢,终点产物是有机酸,乙醇、醛和H2S等。由于微生物的不断繁殖，生物膜不断加厚，超过一定厚度后，吸附有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。此时，内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附在滤料上的性质，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。,生物滤池的工作情况,有机物转化深度,生物膜脱落原因,真菌,藻类,原生动物,后生动物,一些肉眼可见的蠕

19、虫、昆虫的幼虫,生物膜的组成,高负荷滤池：水力冲刷使生物膜不断脱落，生物膜厚度与滤率大小有关。,高负荷滤池：只有在负荷率较低时，出水才含有较低的硝酸盐，残膜易腐化。,影响生物滤池性能的主要因素,滤池高度,负 荷 率,回 流,供 氧,生物滤池中有机物的降解过程,同时发生着多过程,影响生物滤池性能的主要因素滤池高度,影响生物滤池性能的主要因素滤池高度,有机负荷率：以BOD5为准，kg（BOD5或特定污染物质）/m3d。,影响生物滤池性能的主要因素负 荷 率,生物滤池的负荷率有三种表达形式：,表面水力负荷率：m3（水）/（m2d），又称平均滤率，m/d。,水力负荷率：以流量为准，m3(水)/m3(滤

20、料)d。,影响生物滤池性能的主要因素负 荷 率,在低负荷条件下，随着滤率的提高，污水中有机物的传质速率加快，生物膜量增多，滤床特别是它的表面很容易堵塞。,在高负荷条件下，随着滤率的提高，污水在生物滤床中停留的时间缩短，出水水质将相应下降。,影响生物滤池性能的主要因素回 流,回流利用污水厂的出水或生物滤池出水稀释进水的做法称回流，回流水量与进水量之比叫回流比。,回流对生物滤池性能的影响：,（1）回流可提高生物滤池的滤率，它是使生物滤池负荷率由低变高的方法之一；,（2）提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭；,（3）当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有有害物质时，回流可改善进水的腐化状况、提供营养元

21、素和降低毒物质浓度；,（4）进水的质和量有波动时，回流有调节和稳定进水的作用。,影响生物滤池性能的主要因素供 氧,温度差越大，通风条件越好；当水温较低，滤池内的温度低于水温时（夏季），池内气流向下流动；当水温较高，池内温度高于气温时（冬季），气流向上流动；若池内外无温度差，则停止通风；正常运行的生物滤池，自然通风可以提供生物降解所需的氧量，自然通风不能满足时，应考虑强制通风。,生物滤池中，微生物所需的氧一般直接来自大气，靠自然通风供给。,生物滤池的计算计算公式,图示表明：污水流过滤池时，污染物浓度的下降率单位滤床高度（h）去除的污染物的量（以浓度s计）与该污染物的浓度成正比，即,生物滤池的设计

22、，在条件允许时应尽量利用试验成果进行，没有条件进行试验时，可借助于经验公式进行。,式中：ds/dh污染物浓度的下降率；s0滤池进水污染物的浓度，mg/L；s床深为h处水中的污染物浓度，mg/L；h离滤床表面的深度，m；K反映滤池处理效率的系数，它同污水性质、滤池的特性（包括滤料的材料、形状、表面积、孔隙率、堆砌方式和生物膜性质）以及滤率有关，布水方式（如均匀程度、进水周期等）也对其有影响。,式中：qv滤池进水流量，m3/d;A滤床的面积，m2；K系数，它与进水水质、滤率有关；m与进水水质有关的系数；n 与滤池特性、滤率有关的系数。,K可用下式求得：,当采用回流滤池时，应考虑回流的影响，按图建立

23、物料衡算式：,上式可以直接用于无回流滤池的计算，解得：,生化反应速率受温度影响，可以用下式校正：,解此式得：,考虑回流的影响，滤池进水流量为（1r）qv，得：,式中：si为滤池入流污水的污染浓度（mg/L）。,左式右边的分子和分母各除以qv，并以回流比r代替qvr/qv得：,生物滤池的计算系数的确定,(1)KS0m(qv/A)n,这是一直线方程，可以通过测定不同的池深h的s/s0，绘制lns/s0和h关系曲线，其斜率就是Ks0m(qv/A)n，参看右图。,式,取对数得：,进行生物滤池设计，应先确定K、m和n三个常数，通常是通过生物滤池模型试验用图解法求得。,生物滤池的计算系数的确定,求K 上式

24、中各系数均已知，可以求出K。,生物滤池系统的功能设计,滤 池 类 型 的 选 择,流 程 的 选 择,确定流程时要解决的问题,滤 池 个 数 和 滤 床 尺 寸 的 确 定,滤床总体积（V）,式中：V滤床总体积，m3；s0污水进滤池前的BOD5平均值，mg/L；qv污水日平均流量，m3/d，采用回流式生物滤池时，此项应为qv(1+r)，回流比r可根据经验确定；N有机负荷率，kg BOD5/（m3d）。,滤 池 个 数 和 滤 床 尺 寸 的 确 定,根据计算结合经验确定。在滤床的总体积和高度确定后，滤床的总面积可以算出。当总面积不大时，可采用2个滤池。目前生物滤池的最大直径为60m，通常是在3

25、5m以下。最后应该核算滤速，看它是否合理。回流生物滤池池深浅，滤速一般不超过30m/d，其滤率的确定与进水BOD5有关，如下表所示。,滤 池 个 数 和 滤 床 尺 寸 的 确 定,（2）滤床高度的确定,已知某城镇人口80000人，排水量定额为100L/（人d），BOD5为 20g/（人 d）。设有一座工厂，污水量为2000m3/d，其BOD5为2200mg/L。拟混合采用回流式生物滤池进行处理，处理后出水的BOD5要求达到30mg/L。基本设计参数计量（设在此不考虑初次沉淀池的计算）生活污水和工业废水总水量：生活污水和工业废水混合后的BOD5浓度：由于生活污水和工业废水混合后BOD5浓度较高

26、，应考虑回流，设回流稀释后滤池进水BOD5为300mg/L,回流比为：,例:,解:,生物滤池的个数和滤床尺寸计算 设生物滤池的有机负荷率采用1.2kgBOD5/（m3d），于是生物滤池总体积为：设池深为2.5m,则滤池总面积为：若采用6个滤池，每个滤池面积：滤池直径为：校核 经过计算，采用6个直径21m、高2.5m的高负荷生物滤池。,采用公式进行计算步骤,第一步是选定滤料和进水方式，然后进行试验，求得K、m和n等常数值,已知某工业废水CODB为700mg/L，水量为7080m3/d。选用塑料滤料，在满足出水水质要求的条件下，其最小水力负荷为24.4m3/（m2 d），最大水力负荷为244m3/

27、（m2 d）。试验得到K=128、m=-0.45、n=-0.55。要求出水CODB不大于30 mg/L。由于入流污水浓度较高，应考虑用二次沉淀池回流。当回流比为1时，滤池进水CODB365 mg/L。而回流比为2时，滤池进水CODB253mg/L。,例:,解:,回转式布水器的计算,计算的主要内容,1.布水横管根数与直径,布水横管根数 布水横管的根数决定于池子和滤速的大小，n取偶数，布水水量大时用4根，一般用2根。,布水横管直径 D1：,式中：qv每根布水横管的最大设计流量，m3/s；v横管进水段流速，m/s；qv每个滤池处理的水量，m3/s；n横管数。,2.洒水孔数及在布水横管上的位置,假定每

28、个出水孔口喷洒的面积基本相同，孔口数(m)的计算公式为：,式中:d孔口直径，一般为1015mm，孔口流速2m/s左右或更大些；D2回转布水器直径，mm，比滤池内径小200mm。,第i个孔口距滤池中心的距离（ri）为：,3.布水器的转速 布水横管的回转速度与滤速、横管根数有关，如下表所示。,布水横管可以采用钢管或铝管，其管底离滤床表面的距离，一般为150250mm，以避免风力的影响。布水器所需压力为0.51.0m。,也可以近似地用下式计算：,生物滤池正式运行之后，有一个“挂膜”阶段，即培养生物膜的阶段。在这个始运行阶段，洁净的无膜滤床逐渐长了生物膜，处理效率和出水水质不断提高，终于进入正常运行状

29、态。当温度适宜时，始运行阶段历时约一周。处理含有毒物质的工业废水时，生物滤池的运行要按设计确定的方案进行，一般说来，这种有毒物质正是生物滤池的处理对象，而能分解氧化这种有毒物质的微生物常存在于一般环境中，无需从外界引入；但是，在一般环境中，它们在微生物群体中并不占优势，或对这种有毒物质还不太适应，因此，在滤池正常运行前，要有一个让它们适应新环境、繁殖壮大的始运行阶段，称为“驯化挂膜”阶段。驯化挂膜方式：一种方式是从其他工厂废水站或城市废水厂取来活性污泥或生物膜碎屑,进行驯化，挂膜。另一种方式是用生活污水、城市污水、河水或回流出水代替部分工业废水进行运行，运行过程中把二次沉淀池中的污泥不断回流到

30、滤池的进水中。,生物滤池的运行及其经验,第二节 生 物 转 盘,生物转盘的流程,生物转盘的工作特点,（1）能耗小，不需曝气和回流，0.7Kwh/Kg BOD5，运行时动力消耗和费用低；（2）运行管理简单，技术要求不高；（3）适应不同浓度、不同水质的污水，1000010mg/l，效果好；（4）微生物浓度高，达4060g/l，F/M=0.050.1，处理效率高；（5）食物链长，剩余污泥量少，为活性污泥法的 1/2左右，约0.25Kg/KgBOD5，易于沉淀脱水，具有硝化、反硝化功能；（6）没有滤池蝇、恶臭、堵塞、泡沫、噪音等问题；（7）可多层立体布置；（8）一般需加开孔防护罩保护、保温。,1954

31、年在联邦德国的Heilbronn建成世界上第一座生物转盘污水处理厂。,1.单轴单级式 2.单轴多级式 3.多轴多级式,生物转盘的布置方式,生物转盘的主要组成部分,生物转盘的构造,盘片：高强度、轻质、耐腐蚀。直径：23m，转速23r/min，间距2030mm。受材料、污水与膜的接触均匀性、外缘膜易脱落等影响，直径不可能做大。,生物转盘的构造,转动轴：具有足够的强度和刚度，防止断裂和挠曲。直径：50mm以上，长度0.57m。,处理槽：与盘片相吻合的半圆形或多边形，净空相距2050mm，设排泥和放空管。,驱动装置：机械驱动装置；空气驱动装置；水轮驱动装置。,生物转盘的主体是垂直固定在水平轴上的一组圆

32、形盘片和一个同它配合的半圆形水槽。,微生物生长并形成一层生物膜附着在盘片表面，约40%50%的盘面（转轴以下的部分）浸没在废水中，上半部敞露在大气中。,工作时，废水流过水槽，电动机转动转盘，生物膜和大气与废水轮替接触，浸没时吸附废水中的有机物，敞露时吸收大气中的氧气。转盘的转动,带进空气,并引起水槽内废水紊动,使溶解氧均匀分布。,生物膜的厚度约为0.52.0mm，随着膜的增厚，内层的微生物呈厌氧状态，失去活性时使生物膜脱落，并随同出水流至二次沉淀池。,生物转盘的布置方式,生物转盘的设计计算,生物转盘的负荷率与废水性质、废水浓度、气候条件及构造、运行等多种因素有关，设计时可以通过试验或根据经验值

33、确定。,设计的主要内容是计算转盘的总面积。,水力负荷和有机负荷：水力负荷:m3(污水)/m3(槽)d;m3(污水)/m2(盘片)d 有机负荷:kg(BOD5)/m3(槽)d;kg(BOD5)/m2(盘片)d,生物转盘的设计计算方法,设计参数如有机负荷、水力负荷、停留时间等可通过试验求得，然后进行生产规模的生物转盘设计。威尔逊等人用生活污水进行了试验研究，建议当采用0.5m直径的转盘试验所得参数进行设计时，转盘面积宜比计算值增加25；当试验采用的转盘直径为2m时，则宜增加10的面积。,当没有条件进行试验时，可以用经验性图表、经验值（如下页表）进行计算。,通过试验求得需要的设计参数,用经验图表或经

34、验值计算,生物转盘的设计计算方法,生物转盘的设计计算方法,生物转盘的设计计算方法,生物转盘的设计计算方法,生物转盘的设计计算方法,部分工业废水设计负荷,生物转盘的新进展,第三节 生物接触氧化法,接触氧化池构造示例,生物接触氧化法是一种浸没曝气式生物滤池，是曝气池和生物滤池综合在一起的处理构筑物，兼有两者优点。,生物接触氧化法的特点,生物接触氧化池的性能特征：(1)具有较高的微生物浓度，一般可达1020g/L；(2)生物膜具有丰富的生物相，含有大量丝状菌，形成了稳定的生态系统，污泥产量低；(3)具有较高的氧利用率；(4)具有较强的耐冲击负荷能力；(5)生物膜活性高；(6)没有污泥膨胀的问题。,缺

35、点：滤床易堵塞和更换，运行费用较高。,接触氧化池的主要部分,生物接触氧化池的构造,填料要求：比表面积大；空隙率大；水力阻力小；强度大；化学和生物稳定性好；能经久耐用。,接触氧化池外观图,接触氧化池反应区的构造,酚醛树脂蜂窝填料,常用填料的类型,正六角行蜂窝状斜管,聚乙烯蜂窝填料,聚乙烯蜂窝填料,半软性填料,半软性填料,弹性立体填料,软性纤维填料,软性、复合填料,组合填料,YHT型弹性生物的环填料,立体弹性填料,立体弹性填料,漂浮填料,SQC型丝球形悬浮填料,生物接触氧化法填料,新型的纤维网状填料,新型的纤维网状填料,生物填料框架,框架与生物填料,框架与生物填料,新型的三维立体网状填料,挂膜后的

36、网状填料,反应区曝气系统的布置,牛腿与槽钢的布置,曝气装置安装,生 物 接 触 氧 化 池 的 设 计 计 算,2生物接触氧化池的总面积A和座数n式中：h0填料高度，一般采用3.0m；A1每座池子的面积,m2,一般25m2。,4.有效停留时间t 5.空气量D和空气管道系统计算 式中：D01m3污水所需气量，m3/m3，一般为1520 m3/m3。,生 物 接 触 氧 化 池 的 设 计 计 算,第四节 生物流化床,流态化原理,美国Ecolotrol公司19731975年研制成功的HyFlo生物流化床,床层的三种状态,流态化原理,当液体以很小的速度流经床层时，固体颗粒处于静止不动的状态，床层高度

37、也基本维持不变，这时的床层称固定床。,固定床阶段,上图中的ab段：液体通过床层的压力降p随空塔速度v的上升而增加，呈幂函数关系，在双对数坐标图纸上呈直线。,上图中的b点：液体滤速增大到压力降p大致等于单位面积床层重量，固体颗粒间的相对位置略有变化，床层开始膨胀，固体颗粒仍保持接触且不流态化。,流化床阶段,当液体流速大于b点流速，床层不再维持于固定状态，颗粒被液体托起而呈悬浮状态，且在床层各个方向流动，在床层上部有一个水平界面，此时由颗粒所形成的床层完全处于流化态状态，这类床层称流化床。,上图中的bc段：流化层的高度h是随流速上升而增大，床层压力降p则基本不随流速改变。,b点的流速vmin是达到

38、流态化的起始速度，称临界流态化速度。临界速度值随颗粒的大小、密度和液体的物理性质而异。,流化床阶段,式中：v、ve分别为固定床层和流化床层体积。,式中：h、he分别为固定床层和流化床层高度。在生物流化床中，相同的流速下，膨胀率随着生物膜厚度的增加而增大，如右图所示。一般K采用50200。,生物颗粒粒径与膨胀率的关系,液体输送阶段,当液体流速提高至超过c点后，床层不再保持流化，床层上部的界面消失，载体随液体从流化床带出，这阶段称液体输送阶段。在水处理工艺中，这种床称“移动床”或“流动床”。,上图中的c点的流速vmax称颗粒带出速度或最大流化速度。,流化床的正常操作应控制在vmin和vmax之间。

39、,流化床的类型,根据生物流化床的供氧、脱膜和床体结构的不同，好氧生物流化床主要有两种类型：,两相生物流化床,这类流化床是在流化床体外设置充氧设备与脱膜装置，以对微生物充氧并脱除载体表面的生物膜。以纯氧为氧源时，充氧后水中溶解氧可达3040mg/L；以压缩空气为氧源时，水中溶解氧一般低于9mg/L。当一次充氧不能提供足够的溶解氧时，可采用处理水回流循环。回流比r可以根据氧量平衡计算来确定：式中：si、se分别为进水和出水BOD5浓度，mg/L；Oi、Oe分别为进水和出水的溶解氧浓度，mg/L；D去除每千克BOD5所需的氧量,kg/kg,对于城市污水，D=1.21.4 kg/kg；qv废水水量,m

40、3/d。,三相生物流化床,三相流化床设备较简单，操作亦较容易，此外，能耗也较二相流化床低。,三相生物流化床是气、液、固三相直接在流化床体内进行生化反应，不另设充氧设备和脱膜设备，载体表面的生物膜依靠气体的搅动作用，使颗粒之间剧烈摩擦而脱落。,三相生物流化床的设计应注意防止气泡在床内合并成大气泡而影响充氧效率。,生物流化床的试验研究,生物流化床的优缺点,生物流化床的主要优点,生物流化床的优缺点,生物流化床的主要缺点,生物流化床的进展载体的研究,生物流化床工作性能的提高，关键在于载体的革新,试验研究表明，这种工艺尤其适用于高浓度有机污水的预处理以及低BOD5值污水的处理，有较好的发展前景。,几种生物处理法容积负荷率的比较,几种生物滤床比表面积的比较,几种生物处理系统比表面积和负荷率的比较,