第十一章污水的生物处理(生物膜法)

1、第十一章 污水的生物处理（生物膜法）基本概念 生物膜法是与活性污泥法并列的另一种处理法，分好氧生物膜法和厌氧生物膜法两种类型。它借助附着在填料上的生物膜的作用，降解污水中的有机质。生物滤池生物滤池生物转盘生物接触氧化生物膜法的特点（生物相方面） 1. 微生物的多样化微生物的多样化 2. 生物的食物链长生物的食物链长 3.能够存活世代时间长的微生物能够存活世代时间长的微生物 4.分段运行与优势菌种分段运行与优势菌种 生物相方面 1. 对水质、水量变动有较强的适应性对水质、水量变动有较强的适应性 2.生物量大，处理效率高生物量大，处理效率高3.剩余污泥量少，且沉淀性良好剩余污泥量少，且沉淀性良好

2、4.能够处理低浓度废水能够处理低浓度废水处理工艺方面5.易于维护运行，节能，动力费用低易于维护运行，节能，动力费用低生物膜法缺点生物膜法缺点 1.需要较多的填料和支撑结构，基建投资高；需要较多的填料和支撑结构，基建投资高；2.出水常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活出水常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性细小的悬浮物分散在水中使处理水的澄清度降性细小的悬浮物分散在水中使处理水的澄清度降低；低；3.活性生物量难控制，在运行方面灵活性差。活性生物量难控制，在运行方面灵活性差。1.普通生物滤池 又称滴滤池、传统生物滤池，是滤池的早期的又称滴滤池、传统生物滤池，是滤池的早期的类型，具有净化效果好，基

3、建投资省、运行费用类型，具有净化效果好，基建投资省、运行费用低等优点。但占地面积达、卫生条件差。对污水低等优点。但占地面积达、卫生条件差。对污水量较小的中、小城镇，尤其是经济不太发达的城量较小的中、小城镇，尤其是经济不太发达的城镇，仍有较大的应用价值。（应用呈减少的趋势）镇，仍有较大的应用价值。（应用呈减少的趋势）构造： 在平面上多为方形、矩形或圆形，池壁：围护填在平面上多为方形、矩形或圆形，池壁：围护填料，应该能承受压力，分为有孔池壁和无孔池壁料，应该能承受压力，分为有孔池壁和无孔池壁 。有有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在冬季易受低孔洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在冬季易受低气温的影

4、响；气温的影响；高出滤池高出滤池0.50.9m。池底：支撑滤料和。池底：支撑滤料和排除处理后的水，池底四周设置通风口。排除处理后的水，池底四周设置通风口。 一般为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等；一般为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等； 工作层的滤料粒径为工作层的滤料粒径为25 40mm，承托层滤料粒径为，承托层滤料粒径为70 100mm；一般当滤料的孔隙率在一般当滤料的孔隙率在45%左右时，左右时，滤料滤料 的比表面积约为的比表面积约为65 100m2/m31. 池体：池体：2. 滤料：滤料：3. 布水装置：布水装置： 布水装置的目的是将废水均匀地喷洒在滤料布水装置的目的是将废水均匀地喷

5、洒在滤料上；主要有两种：固定式布水装置、旋转式布水上；主要有两种：固定式布水装置、旋转式布水装置；普通生物滤池多采用固定式布水装置；高装置；普通生物滤池多采用固定式布水装置；高负荷生物滤池和塔式生物滤池则常用旋转布水装负荷生物滤池和塔式生物滤池则常用旋转布水装置：置： 固定式布水装置固定式布水装置 4. 排水系统排水系统 排水系统处于滤床的底部，其作用是收集、排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。出处理后的废水和保证良好的通风。 一般由渗水顶板、集水沟和排水渠所组成；一般由渗水顶板、集水沟和排水渠所组成；渗水顶板用于支撑滤料，其排水孔的总面积应不渗水顶板用于

6、支撑滤料，其排水孔的总面积应不小于滤池表面积的小于滤池表面积的20%；渗水顶板的下底与池底；渗水顶板的下底与池底之间的净空高度一般应在之间的净空高度一般应在0.6m以上，以利通风，以上，以利通风，一般在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。一般在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。 不淤流速不淤流速 0.7m/s 渗水顶板：与池底距离渗水顶板：与池底距离 0.4m普通生物滤池设计参数 1.普通生物滤池的个数或分格数应不小于2个，并按同时工作设计； 2.滤池的有效容积按平均日污水量计算； 3.滤池的水力负荷一般采用13m3/m2.d； 4.滤池的容积负荷在常温下为150300 gBOD5/m3.d，也可按

7、下表选择。 5.滤料分工作层和承托层两层，总厚度1.52m。 1）工作层：层厚1.31.8m，粒径2540mm； 2）承托层：层厚0.2m，粒径70100mm； 6.必要时，应考虑滤池的采暖、防冻和防蝇等措施；设计计算：滤料体积：滤料面积：校核水力负荷：MSSQVeaHVF滤层高度一般取1.52mFQq处理一立方米水需要的空气量：SnSSDea099.21S：氧的密度：1.429g/LN：氧的利用率：78%2.高负荷生物滤池 高负荷生物滤池有机负荷大，一般为普通生物滤池的68倍，因此池体较小，占地面积也较小，氮BOD5去除率低，一般为75%90%。高负荷生物滤池内的生物膜生长非常迅速，必须采用

8、较高的水力负荷，利用水利冲刷，即使冲走过厚的生物膜，防止堵塞。设计参数： 1.高负荷生物滤池按平均日污水量设计； 2.进水BOD5浓度应小于200mg/L； 3.容积负荷一般不大于1200gBOD5/m3.d； 4.面积负荷一般为11002000BOD5/m2.d； 5.水力负荷一般为1030m3/m2.d； 6.滤料层厚度一般为24m，采用自然通风时，不大于2m。 1）工作层：1.8m，粒径3070mm； 2）承托层：0.2m，粒径70100mm；设计计算：经稀释后的进水BOD5浓度：稀释回流倍数：eaKSS1K：系数：eaaaSSSSn11滤池总面积：滤料总体积：滤池水力负荷：MSnQFa

9、11HFV 1aSMq q：滤池水力负荷，m3/m2.d；当q小于10，应加大回流，使q达到10以上，否则应减小滤层厚度。固定式喷嘴布水系统计算一般规定： 1.喷嘴布置形式有多种： 一般排距为1.5R，喷嘴间距1.732R； 2.喷水周期：喷洒时间和间歇时间之和。对大中型滤池，在污水最大设计流量时，一般为58min，对小型滤池，一般控制在15min内，喷洒时间一般为15min； 3.喷水管自由水头：起端为1.5m，末端为0.5m； 设计计算：每个喷嘴喷出的流量（可直接查图表）12gHfq孔口流量系数一般取0.60.75；F为喷嘴孔口的有效面积投配池最大出水量：每个滤池喷嘴个数：每排喷嘴个数：n

10、qQmaxmax21nnn11LBnL1为喷嘴间距，1.732Rf为喷洒面积，查图表61.1/0fR喷嘴排数：投配池的总水头：22LLnL2为喷嘴排距，1.5R432max1HHHhhHHH1max，最远一个喷嘴所需的最大水头H2，配水管道最大沿程阻力和局部阻力H3，虹吸管水头损失，H4，投配池水头损失。对初步设计，管道及投配池水头损失按0.253H计算投配池容积：投配池平均出水量：投配池工作深度：6010tQQVmQm：平均出水量，m3/sQ0：最大进水量；t1：每周期喷洒时间；min21.1minmaxQQQmQmin：最小出水量，m3/s0max5.1QQnQKQZ864000n：投配池

11、个数2min15HHHHH1min：最大流量最远一个喷嘴的自由水头，不小于0.2mH2：最小流量时投配池和管道水头损失最小流量时自由水头：最小流量时投配池和管路水头损失：投配池从满的延续时间（喷洒间歇时间）工作周期：t=t1+t22max2minmax1min1QQHH0260 QVt2max2min22QQHH旋转布水器的设计计算 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：vQD20001式中：Q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； Q每个滤池处理的水量，m3/s；

12、 n横管数。nQRQ)1 ( 2. 洒水孔数及在布水横管上的位置 假定每个出水孔口喷洒的面积基本相同，孔口数(m)的计算公式为：224111Ddm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：miDri223. 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：QDmdn2260134.78生物滤池正式运行之后，有一个

13、“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态。当温度适宜时，始运行阶段历时约一周。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滤池的进水中。生物滤池的运行3.接触氧化池 生物接触氧化池又称淹没式生物滤池； 工艺特点 供微生物固着生长的填料，全部淹没在污水下，相当于一种浸没在污水中的生物滤池； 采用与曝气池相似的曝气方法，相当于在曝气池中添加填料，供

14、微生物栖息繁殖； 净化污水主要依靠填料上生物膜的作用，但是，生物接触氧化池是一种具有活性污泥法特点的生物膜法处理构筑物。他综合了曝气池和生物滤池两者的优点。构造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。填料池底布水布气装置池底用于设置填料、布水布气装置和支撑填料的栅板和格栅。布气管可布置在池子中心、侧面和全池。接触氧化池构造示例接触氧化池构造示例分类：鼓风曝气接触氧化池：进水BOD5浓度控制在100300mg/L;浓度高时，可采用回流水稀释。 表面曝气式生物接触氧化池：水力冲刷力较弱，容易堵塞，适宜于BOD5小于

15、100mg/L低浓度有机污水。主要用于三级处理和水源有机微污染的预处理。 循环洒水式接触氧化池：该池将氧化池和沉淀池合建。用循环水泵进行循环洒水重洋，适用于低浓度有机污水处理。酚醛树脂蜂窝填料酚醛树脂蜂窝填料常用填料的类型正六角行蜂窝状斜管正六角行蜂窝状斜管聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料半软性填料半软性填料半软性填料半软性填料弹性立体填料弹性立体填料软性纤维填料软性纤维填料软性、复合填料软性、复合填料组合填料组合填料YHT型弹性生物的环填料型弹性生物的环填料立体弹性填料立体弹性填料立体弹性填料立体弹性填料漂浮填料漂浮填料SQC型丝球形悬浮填料型丝球形悬浮填料生物接触氧

16、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生物填料框架框架与生物填料框架与生物填料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新型的三维立体网状填料挂膜后的网状填料挂膜后的网状填料反应区曝气系统的布置反应区曝气系统的布置新型的纤维网状填料新型的纤维网状填料池底的布置池底的布置设计要点： 1）生物接触氧化池的个数或分格数应不小于2格；并按同时工作设计； 2）填料体积按填料容积负荷和平均水量计算；容积负荷一般采用10001500g/BOD5/m3.d； 3）污水在氧化池内的有效接触时间一般为1.53h； 4）填料层总高度一般为3m，当采用蜂窝型填料时，一般应分层装填，每层高为1

17、m，蜂窝孔径应不小于25mm； 5）进水BOD5浓度应控制在150mg/L范围内； 6）接触氧化池中的溶解氧含量应维持在2.53.5 mg/L之间，气水比为1520：1； 7）为保证布水均匀，每格氧化池面积应不大于25m2生 物 接 触 氧 化 池 的 设 计 计 算1生物接触氧化池的有效容积（即填料体积）V式中：Q平均日设计污水量，m3/d；S0 、Se分别为进水与出水的BOD5，mg/L；Lv有机容积负荷率，kg ( BOD5)/(m3d)2生物接触氧化池的总面积F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。MSSQVe0fFn HVF 4.有效

18、停留时间t 5.空气量D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3.池总高度式中：h1超高，0.50.6m h2填料层上水深，0.40.5m； h3填料层间间隙高，0.20.3m； h4配水区高度，0.5m；进入检修1.5m；m：填料层数QVt QDD0432101hhmhhHH实例： 已知某居民区平均日污水量Q=2500m3/d，污水BOD5浓度La=150mg/L。拟采用生物接触氧化池处理，出水BOD5浓度小于20mg/L。试设计生物接触氧化池。1.确定进水水质：2.BOD5去除率：3.有效容积 hmd

19、mQ/104/250033%7.8615020150aeaSSSQ3e07.2161500201502500mMSSQV氧化池总面积：每格氧化池面积：采用8格氧化池，每格面积为：每格氧化池尺寸：22 .7237 .216mHVF2225982 .72mmfFnmBL33校核有效接触时间：氧化池总高度：实际停留时间：，合格hQVt08.21047.216mhhmhhHH2 . 65 . 13 . 0) 13(5 . 06 . 03143210hQhHnft88.3104)6.02.6(9810采用多孔管鼓风曝气供氧，所需气量：每格氧化池所需空气量为3.255m3/min。min/04.26/37

20、500250015330mdmQDD生物转盘的流程 生物转盘的工作特点 （1）不需曝气和回流，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）工作稳定，适应能力强； （4）适应不同浓度、不同水质的污水； （5）剩余污泥量少，易于沉淀脱水； （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。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 1954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。生物转盘的主要组成部分生物转盘的构造转动轴盘片废水处理槽驱动装置 盘片：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：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：处理槽：与盘