水污染控制工程第十三章污水的好氧生物处理教案.doc

第十三章 污水的好氧生物处理生物膜法13-1 废水生化处理总论一、生物处理法1、概念生物处理是利用微生物能很强地分解氧化有机物的功能，并采取一定的人工措施，创造出一种可控制的环境，使微生物大量生长、繁殖，以提高其分解氧化有机物效率的一种废水处理方法。好氧处理自然条件下水体自净天然水体及氧化塘土壤净化污水灌溉人工条件下悬浮生物法活性污泥法及其变形，氧化塘、氧化沟固着生物法生物滤池、生物转盘、接触氧化、生物流化床2、生物处理方法分类生物处理法厌氧处理自然条件下高温堆肥厌氧塘人工条件下悬浮生物法厌氧消化、UASB、化粪池固着生物法厌氧滤池、厌氧流化床二、生化处理方法的发展沿革1、好氧生物法的发展沿革好氧生物处理法主要有活性污泥法和生物膜法2大类。活性污泥法是水体自净的人工强化方法，是一种依靠在曝气池内呈悬浮、流动状态的微生物群体的凝聚、吸附、氧化分解等作用来去除污水中有机物的方法。生物膜法则是土壤自净(如灌溉田)的人工强化方法，是一种使微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状，通过与污水接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机物作为营养并加以代谢，从而使污水得到净化的方法。(1) 活性污泥法的发展沿革活性污泥法于1914年首先在英国被应用。在该法出现的初期，由于受到理论水平和运行、管理等技术条件的限制，使其应用和推广工作进展缓慢。近三十多年来，随着对其生物反应和净化机理广泛深入的研究，以及该法在生产应用技术上的不断改进和完善，使它得到了迅速发展，相继出现了多种工艺流程和工艺方法，使得该法的应用范围逐渐扩大，处理效果不断提高，工艺设计和运行管理更加科学化。目前，活性污泥法已成为城市污水、有机工业废水的有效处理方法和污水生物处理的主流方法。几十年来，人们对普通活性污泥法（或称传统活性污泥法）进行了许多工艺方面的改革和净化功能方面的研究。在污泥负荷率方面，按照污泥负荷率的高低，分成了低负荷率法、常负荷率法和高负荷率法；在进水点位置方面，出现了多点进水和中间进水的阶段曝气法和生物吸附法、污泥再曝气法；在曝气池混合特征方面，改革了传统法的推流式，采用了完全混合法；为了提高溶解氧的浓度、氧的利用率和节省空气量，研究了渐减曝气法、纯氧曝气法和深井曝气法。近十多年来，为了提高进水有机物浓度的承受能力、提高污水处理的效能，强化和扩大活性污泥法的净化功能，人们又研究开发了两段活性污泥法、粉末炭-活性污泥法、加压曝气法等处理工艺；开展了脱氮、除磷等方面的研究与实践；同时，对采用化学法与活性污泥法相结合的处理方法净化含难降解有机物污水等方面也进行了探索。目前，活性污泥法正在朝着快速、高效、低耗等多功能方面发展。(2) 生物膜法的发展沿革见13-2。2、厌氧生化法的发展沿革厌氧生物处理法，是在无氧的条件下由兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机污染物的处理方法。该法的应用已有一百多年历史，但由于其与好氧法相比，存在着处理时间长、出水水质差、对低浓度有机废水处理效率低等缺点，从而使其应用受到限制，发展缓慢。从70年代起，出现了世界性能源紧张，促使污水处理向节能和实现能源化方向发展。厌氧处理最大的特点是既节能又产能，对缓和污水处理厂“建得起，养不起”的矛盾有较好的客观效果。因此，厌氧生物处理法引起了人们的注目，其理论研究和实际应用都取得了很大的进展。在厌氧消化机理方面，新的甲烷菌不断被发现，多种代谢模式先后被提出，这些都对厌氧生物处理工艺的研究起到了指导作用。近年来，一些新的厌氧处理工艺或设备，如上流式厌氧污泥床、上流式厌氧滤池、厌氧接触法、厌氧流化床及两相厌氧消化工艺等相继出现，使厌氧生物处理法所具有的能耗小并可回收能源，剩余污泥量少，生成的污泥稳定，易处理，对高浓度有机污水处理效率高等优点，得到充分地体现。厌氧生物处理法经过多年的发展，现已成为污水处理的主要方法之一，不但可用于处理高浓度和中等浓度的有机污水及好氧处理过程中所产生的剩余有机污泥，还可以用于低浓度有机污水的处理。 3、好氧法与厌氧法的组合工艺 传统的生化处理方法主要着眼于除去BOD、COD和SS，而对氮、磷等营养物质的去除率很低。由于水体富营养化问题加剧，60年代以来，生物脱氮除磷工艺受到重视，先后开发了SBR和ICEAS序批法【延时曝气系统（Intermittent Cycle Extended Aeration System，ICEAS）】、AB法、氧化沟、厌氧-好氧（A1-O）和缺氧-好氧（A2-O）组合工艺。在去除有机物的同时，厌氧-好氧（A1-O）可去除废水中的磷，缺氧-好氧（A2-O）可脱除废水中的氮。继而又将这两种工艺优化组合，构成可以同时脱氮除磷并处理有机物的A1-A2-O流程（或称A2/O）。该组合工艺处理效率高，经简单预处理的废水，依次经过厌氧、缺氧和好氧三段处理，可达到三级处理出水标准，对难生物降解的有机物也有较高的去除效果，而且，污泥沉淀性能好，电耗和药耗少，运行费用低。我国从80年代初开始研究采用上述组合工艺，已在广州、桂林等地建成多个采用A2/O工艺的污水处理厂，运行效果好。上述新工艺中有一类技术属于曝气和沉淀一体化活性污泥工艺。所谓曝气、沉淀一体化活性污泥工艺是指曝气和沉淀过程在同一反应器内完成的活性污泥工艺（简称一体化工艺），比如SBR法、交替式氧化沟和UNITANK工艺等等。其中SBR法是通过时间上的安排，在一个池子内完成了进水、反应、沉淀和排水等一系列工艺过程，构成了一个周期。而交替式氧化沟是以多组反应器通过空间上的调配，完成反应和沉淀这一循环过程。这些工艺近年来在我国的应用日益广泛，并且是当前污水处理的热点之一。一般认为一体化工艺具有以下的特点：（1）工艺简单，占地面积小、节省投资。由于只有一个反应器，不需二沉池、回流污泥及其设备，一般情况不设调节池，多数情况可省去初沉池；（2）一体化工艺往往是变体积的活性污泥工艺，其基质和微生物浓度随时间变化，所以属于理想的推流状态，并可以保持反应基质的最大推动力；（3）运行方式灵活，由于反应在一个反应器内进行，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧等不同状态，实现除磷脱氮的目的； （4）防止污泥膨胀，由于其存在较大的浓度梯度，有利于防止污泥膨胀；（5）耐冲击负荷，处理能力强。随着研究与应用的深入，污水生化处理的方法、设备和流程不断发展与革新，与传统方法相比，在适用的污染物种类、浓度、负荷、规模以及处理效果、费用和稳定性等方面都大大改善了。酶制剂及纯种微生物的应用，酶和细胞的固定化技术等又会将现有的生化处理水平提高到一个新的高度。13-2 生物膜法概述一、生物膜法的发展沿革生物膜法是污水生物处理主要技术之一，它与活性污泥法并列，既是古老的、又是发展中的污水好氧生物处理技术。1893年，英国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，第一个生物膜法处理设施（生物滤池）开始问世，1900年后开始付诸污水处理实践，并迅速在欧洲和北美得到广泛应用。20世纪2030年代，开始建造了许多生物膜处理系统，其主要形式就是生物滤池。早期出现的生物滤池（普通生物滤池）虽然处理污水效果较好，但其负荷低、占地面积大、易堵塞、环境卫生条件较差，其应用受到了限制。后来人们对其进行了改进，如将处理后的水回流等，从而提高了水力负荷和BOD负荷，这就是高负荷生物滤池。50年代，在德国建造了塔式生物滤池，这种滤池高度大，具有通风良好、净化效能高、占地面积小等优点，其水力负荷和有机物负荷比高负荷生物滤池分别高210倍和23倍，是一种高效能的生物处理设备。生物转盘出现于60年代。由于它具有净化功能好、效果稳定、能耗低等优点，因此在国际上得到了广泛应用，在构造形式、计算理论等方面均得到了较大发展。近年来，人们开发了采用空气驱动的生物转盘、藻类转盘等，在工艺形式上，进行了生物转盘与沉淀池或曝气池等优化组合的研究。 70年代初期，一些国家将化工领域中的流化床技术应用于污水生物处理中，出现了生物流化床。生物流化床主要有两相流化床和三相流化床。多年来的研究和运行结果表明，生物流化床具有BOD容积负荷大、处理效率高、占地面积小、投资省等特点，其缺点是运行不够稳定，操作困难。生物活性炭法是近年来发展起来的一种新型水处理工艺，已在世界上许多国家采用，尤其在西欧更为广泛。该工艺的研究在我国已有十多年的历史，目前已进入实用阶段。应用实践证实，生物活性炭的吸附容量与单纯活性炭吸附容量对比，前者比后者提高230倍，说明生物活性炭具有微生物和活性炭的叠加和协同作用。该工艺对城市污水的深度处理安全适用，对难生物降解而可吸附性好的污染物，亦有很好的去除效果。近年来出现的生物接触氧化法、投料活性污泥法，均是兼有活性污泥法和生物膜法特点的生物处理法，由于它们具有许多优点，因此也受到人们的重视。二、生物膜法分类按生物膜与废水的接触方式不同，可分为填充式和浸渍式2类。(1) 填充式生物膜法废水与空气沿固定的填料或转动的盘片表面流过，与其上生长的生物膜接触，典型设备有生物滤池和生物转盘。(2) 浸渍式生物膜法生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。载体固定接触氧化法载体流化生物流化床三、生物膜法基本原理1、基本原理使废水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使废水获得净化，同时，生物膜内微生物不断生长与繁殖。2、生物膜在载体上的生长过程当有机废水或由活性污泥悬浮液培养而成的接种液流过载体时，水中的悬浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有机底物而生长繁殖，逐渐在载体表面形成一层粘液状的生物膜。这层生物膜具有生物化学活性，又进一步吸附、分解废水中呈悬浮、胶体和溶解状态的污染物。3、供氧为了保持好气性生物膜的活性，除了提供废水营养物外，还应创造一个良好的好氧条件，亦即向生物膜供氧。在填充式生物膜法设备中常采用自然通风或强制自然通风供氧。氧透入生物膜的深度取决于它在膜中的扩散系数，固-液界面处氧的浓度和膜内微生物的氧利用率。对给定的废水流量和浓度，好气层的厚度是一定的。增大废水浓度将减小好气层的厚度，而增大废水流量则将增大好气层的厚度。4、生物膜中物质传递过程图13-1生物膜中物质传递由于生物膜的吸附作用，在膜的表面存在一个很薄的水层(附着水层)。废水流过生物膜时，有机物经附着水层向膜内扩散。膜内微生物在氧的参加下对有机物进行分解和机体新陈代谢。代谢产物沿底物扩散相反的方向，从生物膜传递返回水相和空气中。5、微生物膜的更新随着废水处理过程的发展，微生物不断生长繁殖，生物膜厚度不断增大，废水底物及氧的代谢传递阻力逐渐增大，在膜表层仍能保持足够的营养以及处于好氧状态，而在膜深处将会出现营养物或氧的不足，造成微生物内源呼吸代谢或出现厌氧层，此处的生物膜因与载体的附着力减小及水力冲刷作用而脱落。老化的生物膜脱落后，载体表面又可重新吸附、生长、增厚生物膜直至重新脱落。从吸附到脱落，完成一个生长周期。在正常运行条件下，整个反应器内的生物膜各个部分总是交替脱落的，系统内活性生物膜数量相对稳定，膜厚2-3mm，净化效果良好。过厚的生物膜并不能增大底物利用速度，却可能造成堵塞，影响正常通风。6、好氧生物膜的结构生物膜在滤池内的分布与活性污泥不同。生物膜附着在滤料上不动，废水自上而下淋洒在生物膜上，所以不同位置的生物膜得到的营养是不同的，致使不同高度的微生物种群和数量不同。微生物相是分层的。若把生物滤池分上、中、下三层，则上层营养物浓度高，生长的大多是细菌，还有少量鞭毛虫。中层微生物除得到废水中的营养外，还有上层微生物的代谢产物，微生物的种类比上层稍多，有菌胶团、球衣菌、鞭毛虫、变形虫、豆形虫、肾形虫等。下层因有机物浓度低，低分子的有机物较多，其微生物种类更多，除菌胶团、球衣菌外，还有以钟虫为主的固着型纤毛虫和少数游泳型纤毛虫。若处理有机物浓度低而NH3-N高的微污染水时，生物膜一般较薄，上层除长菌胶团外，还有较多的藻类(上层阳光充足所致)、较多的钟虫、盖纤虫等，此时中、下层菌胶团长的不好。13-3 生物滤池一、简介生物滤池是最早的生物膜法反应池。生物滤池中，废水通过布水器均匀地分布在滤池表面，滤池中填满了石子等填料(一般称之为滤料)，废水沿着滤料的空隙从上向下流动到池底，通过集水沟、排水渠，流出池外。二、生物滤池的分类1、负荷率(1) 水力负荷：单位面积的滤池或单位体积的滤料每天处理的废水量。前者称：水力表面负荷qF，单位为m3(水)/(m2d)，相当于m/d，故又称平均滤率；后者称：水力体积负荷qV，单位为m3(水)/(m3d)；显然：表面负荷与体积负荷之比为滤料层的高度h(m)。为了使滤池能有效地处理废水，希望布在滤池上的水将滤料包起来流下，为此，q不能太小；此外，q太小了，不能保证生物膜的冲刷作用。但如果q太大，则流量大，停留时间短，净化效果差。(2) 有机负荷率，或BOD负荷：单位时间供给单位体积滤料的BOD量，以N表示，单位kg(BOD5)/m3(滤料)d。为了达到处理目的，有机负荷率不能超过生物膜的分解能力。(3) 毒物负荷：即单位滤料每天承受的毒物量，以N1表示，单位为kg(毒物)/m3(滤料)d。城市污水生物滤池的负荷率如表13-1所示。表13-1 城市污水生物滤池的负荷率生物滤池类型BOD5负荷率/kg/(m3d)水力负荷率/m3/(m2d)处理效率/%低负荷率0.150.30138595回流式1.210307590塔滤1.03.08020065852、生物滤池的分类根据设备型式不同分为：普通生物滤池、塔式生物滤池。根据承受废水负荷大小分为：低负荷生物滤池(普通生物滤池)、高负荷生物滤池。 普通生物滤池：在较低负荷率下运行的生物滤池叫低负荷生物滤池或普通生物滤池。普通生物滤池的水利停留时间厂，净化效果好，出水稳定，污泥沉淀性能好，剩余污泥少。但滤速低、占地面积大，水力冲刷作用小，易堵塞和短流，生长灰蝇，卫生条件差，目前已趋于淘汰！图13-2 塔式生物滤池 高负荷生物滤池：在高负荷率下运行的生物滤池叫高负荷生物滤池或回流式生物滤池。高负荷率生物滤池中，微生物营养充足，生物膜增长快。为防止滤料堵塞，需进行出水回流，故叫回流式生物滤池。回流使滤速提高，能防止滤料堵塞。高负荷率生物滤池的去除率较低。高负荷生物滤池占地面积小，投资费用低，卫生条件好，适于处理浓度较高、水质水量波动较大的污水。 塔式生物滤池：负荷很高，生物膜生长快，没有回流，为防止堵塞，采用的滤池面积较小，以获得较高的滤速。滤料体积是一定的，面积缩小使高度增大，而形成塔状结构，称为塔式生物滤池。 与普通生物滤池和高负荷生物滤池相比，塔式滤池的净化效果最差。其占低面积小，投资运行费用低，耐冲击负荷能力强，适用于浓度较高的污水。三、构造普通生物滤池和塔式生物滤池的构造，主要组成部分都是：滤料、池壁、池底、布水系统和排水系统等5部分组成。图13-4 各型塑料滤料图13-3 生物滤池构造(1) 滤料滤料是普通生物滤池的主体，应该具有机械强度高、耐腐蚀、抗冰冻、比表面积大、空隙率大、适合就地取材等条件。生物滤池过去常用实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣、焦炭等。20世纪60年代中期塑料工业发展起来后，广泛采用聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等加工成波纹板，蜂窝管、环状及空圆柱等复合式滤料。这些填料的特点是：比表面积大(达100340m2/m3)；孔隙率高(可达90)，从而大大改善膜生长及通风条件，使处理能力大大提高；材质轻而强度高；物理化学稳定，对微生物的增殖无危害作用；价廉，取材方便。(2) 池壁/池体生物滤池一般由钢筋混凝土或砖石砌筑而成，池平面有方形、矩形（20世纪30、40年代前）、圆形或多边形，其中以圆形为多。生物滤池池壁主要作用是：围挡滤料，防止污水飞溅，防止风力对池表面均匀布水的影响。一些滤池的池壁上带有许多空洞，用以促进滤层内部通风。(3) 池底池底包括支承渗水结构、底部空间、排水系统、排水口和通风口等。底部空间的作用是通风和布气。对于面积较大的滤池，底部空间应适当加高一些，以增大通风量，并使气流均匀地进入滤料层。(4) 布水系统布水装置设在填料层的上方，用以均匀喷洒废水。其作用是在规定的表面负荷下，将废水均匀分配到整个滤池表面上。早期使用的布水装置是间歇喷淋式的。目前广泛采用的连续式布水装置是旋转布水器。旋转布水器的优点是：布水比较均匀，淋水周期短，水力冲刷作用强；缺点是喷水孔易堵，低温时要采用防冻措施。图13-5 旋转布水器旋转布水器适用于圆形或多边形生物滤池，主要由进水竖管和可转动的布水横管组成，固定的竖管通过轴承和配水短管联系，配水短管连接布水横管，并一起旋转。布水横管一般为24根，横管中心高出滤层表面0.150.25m，横管沿一侧的水平方向开设有直径1015mm的布水孔。为使每孔的洒水服务面积相等，靠近池中心的孔间距应较大，靠近池边的孔间距应较小。当布水孔向外喷水时，在反作用力推动下布水横管旋转。(5) 排水系统排水系统包括：池子底面及开设于其上的沟渠。池子底面应有一定的坡度(0.010.03)，使渗下的水汇集于排水支沟；排水支沟坡度可采用0.0050.02。最后，废水经排水总渠流走，其坡度可采用0.0030.005。作用：排除废水，支承滤料，保证通风。四、生物滤池基本流程生物滤池系统基本上由：初沉池、生物滤池、二沉池组合而成，其组合型式有单级运行系统和多级运行系统。在普通生物滤池的基础上，发展出了交替式二级生物滤池、回流式一级生物滤池和回流式二级生物滤池等。(1) 交替式二级生物滤池滤池串联工作，污水经初沉淀后，进入生物滤池(I)（一级滤池），然后经中沉淀后泵入生物滤池()（二级滤池），再经二次沉淀后排放。一级滤池(I)生物膜逐渐增厚，即将被堵塞时改作二级滤池，而将原二级滤池()改成一级滤池。如此交替循环，以保证系统的正常运行。交替式二级生物滤池中的滤池(I)和()为两个完全相同的普通生物滤池或高负荷生物滤池，交替式运行的总负荷率比并联运行提高23倍。二级生物滤池处理效果好，处理城市污水的BOD5去除率可达90以上。图13-6 交替式二级生物滤池流程(2) 回流式生物滤池回流式生物滤池法有一级和二级串联2种流程。其运行方式如图13-7所示，按(a)、(b)、(c) 、(d)顺序，去除效率依次升高。回流式生物滤池是高负荷生物滤池。当污水浓度不太高时，应采用图(a)、(b)所示的一级流程；有机浓度高，或出水要求高时，宜采用(c) 、(d)所示的二级流程。由于二级流程投资运行费用高，目前未得到广泛应用。初沉池生物滤池 池二沉池出水回流出水进水剩余污泥a初沉池生物滤池 池二沉池出水回流出水进水剩余污泥bc出水回流1初沉池一级滤池 池进水二级滤池 池二沉池出水出水回流2d出水回流1初沉池一级滤池 池进水二级滤池 池二沉池出水出水回流2图13-7 回流生物滤池法流程国外运行经验表明，回流式生物滤池法处理城市污水的效率如下： 单级回流法：有机负荷率不大于1.71kgBOD5/(m3d)时，BOD5去除率(滤池进水、二沉池出水)65左右。 二级回流法：每一级滤池的去除率约50，总去除率(一级滤池滤池进水、二沉池出水)75左右。与活性污泥工艺的流程不同的是，在生物滤池中常采用出水回流，而基本不会采用污泥回流，因此从二沉池排出的污泥全部作为剩余污泥进入污泥处理流程进行进一步的处理。(3) 塔式生物滤池塔式生物滤池是负荷很高的高负荷生物滤池法，一般为单级，不设回流。塔式生物滤池分级进水的有机负荷率比单级进水高。五、影响生物滤池性能的主要因素1、滤池高度滤池的上层和下层相比，生物膜量、微生物种类和去除有机物的速率均不相同。滤床上层，污水中有机物浓度较高，微生物繁殖速率高，以细菌为主，生物膜量较多，有机物去除速率较高。随着滤床深度增加，微生物从低级趋向高级，种类逐渐增多，生物膜量由多到少。有机物去除率沿池深方向呈指数形式下降。研究表明，生物滤池的处理效率，在一定条件下是随着滤床高度增加而增加，在滤池高度超过某一数值后，处理效率的提高是微不足道，不经济的。2、负荷率在其他条件不变的情况下，有机负荷率高，降解速度快，去除率低，出水水质变差，生物膜增殖快，易堵塞，但滤池体积变小，投资运行费用降低。水力负荷在低值范围内增大时，有机负荷也随之增大，生物膜增厚，去除率下降，但仍能保持在较高水平；冲刷作用随增大，但仍然很小。水力负荷提高到一定程度后，水力冲刷作用大大加强，增殖的生物膜被及时冲刷脱落，即使进水浓度较高也不易发生堵塞。但此时由于接触时间缩短，处理效率显著下降，出水水质变差。3、回流回流对生物滤池的有利影响：(1)促使生物膜脱落：回流使水力负荷加大，冲刷作用增强，生物膜被冲刷脱落，即使有机负荷率较高也不会发生堵塞。(2) 改善卫生状况：提高水力负荷率，可防止灰蝇生长和恶臭。(3) 改善进水水质：回流水中含DO和营养元素，能提高进水的DO浓度，补充营养，稀释有毒物质，改善进水水质。(4) 稳定进水：回流可缓冲原污水水质水量的变化，稳定进水。(5) 增加滤床生物量：回流水含微生物，使滤池不断接种，生物量增加，去除效率得到提高。不利影响：缩短废水在滤池中的停留时间；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，冬天滤池中水温降低等。4、供氧生物滤池一般靠自然通风供氧。影响自然通风效果的主要因素是滤池内外的气温差和滤层高度。温差越大，滤床的气流阻力越小，通风量越大。滤床越高，抽风效果越好。一般，自然通风即可满足生化反应的需要。自然通风能否满足生化反应的需要，还与进水有机物浓度有关。有机物浓度低时，需氧量小，自然通风能满足要求；有机物浓度高时，需氧量大，易出现供氧不足。为此，常控制BOD5400mg/L。若BOD5400 mg/L，则用回流水稀释冲刷生物膜，补充溶解氧或采用强制通风。六、生物滤池的设计生物滤池的功能设计一般包括： 滤池类型和流程选择；滤池个数和滤池尺寸的确定； 二次沉淀池的形式、个数和工艺尺寸的确定； 布水设备计算。1、滤池类型的选择低负荷生物滤池现在基本上已不常用，仅在污水量小、地区偏僻、石料不贵的场合尚有可能选用。目前，大多采用高负荷率生物滤池，包括回流式和塔式(多层式)生物滤池。滤池类型的选择，需通过方案比较，才能作出合理的结论。占地面积、基建费用和运行费用的比较，常起关键性作用。2、流程的选择确定流程时，通常需要解决的问题是： 是否设初沉池； 采用几级滤池； 是否采用回流，回流方式和回流比的确定。当废水含悬浮物较多，采用拳状滤料时，需有初沉池，以避免生物滤池阻塞。处理城市污水时，一般都设置初沉池。下列3种情况应考虑设置二沉池出水回流： 入流有机物浓度较高，可能引起供氧不足时。 水量很小，无法维持水力负荷率在最小经验值以上时； 污水中某种污染物在高浓度可能抑制微生物生长的情况下，应考虑回流。3、滤池个数和滤床尺寸的确定生物滤池的工艺设计内容是确定滤床总体积、面积和高度。设计时，可以按负荷率计算，或经过试验后用经验公式计算。对于城市污水常用有机负荷率。(1) 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(1+r) qV，回流比r可根据经验确定；N有机负荷率，kgBOD5/ m3d；设计时注意： 计算时采用的负荷率与设计处理效率对应，表13-1是城市污水一般经验的概括。 影响处理效率的因素很多，除上述负荷率外，主要的还有污水浓度、水质、温度、滤料特性和滤床高度。对于回流式滤池，还有回流比。因此，同类生物滤池，即使负荷率相同，处理效率也可以有差别。 没有经验可以援用的工业废水，应经过试验，确定设计负荷率。(2) 滤床的高度一般根据经验公式或试验结果来确定。如：低负荷率滤池用2m左右，两级回流生物滤池的滤床用1.01.8m，塔式生物滤池用8m以上。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1或2个滤池。最后应核算滤率，看是否合理。见表13-2。表13-2 回流式生物滤池的滤率进水BOD5/mgL-1120150200滤率/(m3m-2d)2520154、回转式布水器的计算回转式布水器计算的主要内容包括： 确定布水横管根数(一般2根或4根)和直径； 布水管上的孔口数和在布水横管上的位置； 布水器的转速。(1) 布水横管根数与直径布水横管的根数决定于池子和滤率的大小，布水量大时用4根，一般用2根。布水横管直径(D1)计算公式如下： (mm)式中：qV每根布水横管的最大设计流量，m3/s；横管进水端流速，m/s；r回流比；qV每个滤池处理的水量，m3/s；n横管数。(2) 孔口数和在布水横管上的位置假定每个出水孔口喷洒的面积基本上相同，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2 m/s左右或更大些；D2回转式布水器直径，mm，比滤池内径小200mm。第i个孔口中心距滤池中心的距离(ri)为：式中：i从池中心算起，任一孔口在布水横管上的排列顺序。(3) 布水横管的转速布水横管的回转速度与滤率、横管根数有关，如表13-3所示。也可近似地用下式计算：表13-3 回流式生物滤池的布水器回转速度滤率/(md-1)转速/(rmin-1)(4根横管)转速/(rmin-1)(2根横管)151220232524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。13-4 生物转盘一、生物转盘的构造与流程生物转盘出现于20世纪60年代，第一套半生产性装置于1954年在原西德海尔布隆污水厂建成。生物转盘的净水机理与生物滤池相同，但其构造却完全不一样。1、生物转盘的构造(1) 盘片盘片可用聚氯乙烯、聚乙烯、泡沫聚苯乙烯、玻璃钢、铝合金或其他材料制成。盘片可以是平板，也可以是波纹板等形式，也有用平板和波纹板组合。要求质轻、高强、耐腐、不易变形和比表面大等。转盘直径一般为23m，目前也有增大到4.0m的。(2) 氧化槽/废水处理槽可用钢板制作，也可采用钢筋混凝土或砖砌。(3) 转轴一般采用碳钢，轴长一般应控制在0.50.6m，有时可达78m。(4) 驱动装置包括动力设备和减速装置2部分。动力设备分为电力机械传动、空气传动及水力传动等。国内一般采用电动和气动。2、生物转盘的工艺流程与组合(1) 生物转盘为主体的工艺流程 以去除BOD为主要目的的工艺流程沉砂池沉淀池生物转盘二沉池出水废水图13-8 生物转盘工艺流程与生物滤池相同，生物转盘也无污泥回流系统，为了稀释进水，可考虑出水回流。但生物膜的冲刷不依靠水力负荷的增大，而是通过控制一定的盘面转速来达到。实际应用中，布置形式可分为单级单轴式，多级单轴式和多级多轴式等几种。图13-9单轴多级、多轴多级生物转盘a-单轴多级；b-多轴多级 以深度处理（去除BOD、硝化、除磷、脱氮）为目的的工艺流程初沉池生物转盘(BOD去除)生物转盘(硝化)二沉池生物转盘(厌氧脱氮)生物转盘(再曝气)终沉池废水出水絮凝剂(除磷)甲醇(2) 生物转盘与其它工艺的组合流程生物转盘初沉池出水 废水 废水初沉池生物转盘曝气池二沉池出水活性污泥回流 废水初沉池生物转盘二沉池出水活性污泥回流曝气池 废水初沉池生物转盘二沉池出水活性污泥回流曝气池二、生物转盘的新进展图13-11 与沉淀池合建的生物转盘 空气驱动的生物转盘 与沉淀池合建的生物转盘 与曝气池合建的生物转盘图13-10 空气驱动的生物转盘 图13-12 与曝气池合建的生物转盘 三、生物转盘的优缺点1、优点与活性污泥法相比，生物转盘在使用上具有以下优点： 操作管理简便，无活性污泥膨胀现象及泡沫现象，无污泥回流系统，生产上易于控制。 剩余污泥量小，污泥含水率低，沉淀速度大，易于沉淀分离和脱水干化。有些生物转盘将氧化槽底部作为污泥沉淀与贮存用，从而省去二沉池。 设备构造简单，无通风、回流及曝气设备，运转费用低，耗电量低，一般耗电量在0.0240.03kWh/kgBOD5。 可采用多层布置，设备灵活性大，可节省占地面积。 可处理高浓度废水，承受BOD5可达1000mg/L，耐冲击能力强。根据所需的处理程度，可进行多级串连，扩建方便。 废水在氧化槽内停留时间短，一般在11.5h左右，处理效率高，BOD5去除率一般可达90以上。与一般生物滤池相比，优点： 无堵塞现象。 生物膜与废水接触均匀，盘面面积的利用率高，无沟流现象。 废水与生物膜接触时间较长，且易于控制，处理程度比高负荷滤池和塔式滤池高。可调整转速改善接触条件和充氧能力。 同一般低负荷滤池相比，占地较小，如采用多层布置，占地面积可同塔式生物滤池相媲美。 系统的水头损失小，能耗省。2、缺点 盘材较贵，投资大。从造价考虑，生物转盘仅适用于小水量低浓度的废水处理。 因为无通风设备，转盘的供氧依靠盘面的生物膜接触大气，这样，废水中挥发性物质将会产生污染。因此，生物转盘最好作为第二级生物处理装置。 生物转盘的性能受环境