第13章生物膜法

1、2022-2-91水污染控制工程第第3 3篇篇生物处理理论与技术生物处理理论与技术2022-2-92第13章 生物膜法o主要内容主要内容n13.1 基本概念基本概念n13.2 生物膜的增长及动力学生物膜的增长及动力学n13.3 生物滤池生物滤池n13.4 生物转盘生物转盘n13.5 生物接触氧化法生物接触氧化法n13.6 生物流化床生物流化床n13.7 新型生物膜工艺新型生物膜工艺n13.8 生物膜法的运行管理生物膜法的运行管理水污染控制工程水污染控制工程2022-2-93推荐几本参考书推荐几本参考书o高廷耀主编，高廷耀主编，水污染控制工程水污染控制工程，北京：高等教育出版社，北京：高等教育出

2、版社，1989年（第年（第一版）一版）o沈耀良等编著，沈耀良等编著，固定化微生物污水处理技术固定化微生物污水处理技术，北京：化学工业出版，北京：化学工业出版社，社，2002年年o 顾夏声、黄铭荣等编著，顾夏声、黄铭荣等编著，水处理工程水处理工程，北京：清华大学出版社，北京：清华大学出版社，1985年年o刘雨等著，刘雨等著，生物膜法污水处理技术生物膜法污水处理技术，北京：中国建筑工业出版社，北京：中国建筑工业出版社，2000年年o 张自杰主编，张自杰主编，排水工程排水工程（下册），北京：中国建筑工业出版社，（下册），北京：中国建筑工业出版社，2000年（第四版）年（第四版）o崔玉川等编，城市污水

3、厂处理设施设计计算，北京：化学工业出版社，崔玉川等编，城市污水厂处理设施设计计算，北京：化学工业出版社，2004年年oC. P. Leslie Grady,Jr.,et al., Biological Wastewater Treatment, Marcel Dekker, Inc., New York, 19992022-2-94o 13.1.1 生物膜及其净化过程生物膜及其净化过程o 13.1.2 生物膜的载体生物膜的载体o 13.1.3 生物膜法的特征生物膜法的特征o 13.1.4 生物膜法处理工艺生物膜法处理工艺o 13.1.5 生物膜法的基本流程生物膜法的基本流程2022-2-951

4、3.1.1 生物膜及其净化过程生物膜及其净化过程n利用自然界中存在的微生利用自然界中存在的微生物及其对各种有机污染物物及其对各种有机污染物的氧化分解作用，采取一的氧化分解作用，采取一定的人工措施，使微生物定的人工措施，使微生物附着生长在一定的附着生长在一定的“载体载体”表面并形成生物膜，废水表面并形成生物膜，废水与生物膜接触而使其中的与生物膜接触而使其中的有机污染物得到氧化降解有机污染物得到氧化降解的人工（好氧）生物处理的人工（好氧）生物处理方法（方法（附着生长法附着生长法）。）。2022-2-9613.1.1 生物膜及其净化过程生物膜及其净化过程n形成性能良好的生物膜（形成性能良好的生物膜（

5、biofilm）生物膜法对废水实现）生物膜法对废水实现实现有效处理的前提；实现有效处理的前提；n生物膜由微生物群体组成、附着生长在一定载体表面生物膜由微生物群体组成、附着生长在一定载体表面的粘状物，形成有机物的粘状物，形成有机物细菌细菌原生动物（后生动物）原生动物（后生动物）的食物链；的食物链；n生物膜的形成是物理、化学和生物过程的综合作用的生物膜的形成是物理、化学和生物过程的综合作用的结果。结果。o废水中有机物向载体表面输送；废水中有机物向载体表面输送；o废水中浮游微生物在载体表面的不可逆附着；废水中浮游微生物在载体表面的不可逆附着；o生长在生物膜内的微生物对废水中有机物的利用的氧化分解。生

6、长在生物膜内的微生物对废水中有机物的利用的氧化分解。2022-2-9713.1.1 生物膜及其净化过程生物膜及其净化过程n生物膜初生阶段（潜伏期）（生物膜初生阶段（潜伏期）（a）：稀疏附着于载体表面，并逐步形成胶质）：稀疏附着于载体表面，并逐步形成胶质粘合膜；粘合膜；n快速增长期（快速增长期（b, c）：生物膜厚度尚薄，微生物生长不受底物和氧传递的限）：生物膜厚度尚薄，微生物生长不受底物和氧传递的限制；制；n出现厌氧区（出现厌氧区（d, e）：生物厚度继续增大；）：生物厚度继续增大；n稳定期（稳定期（f）；）；n生物膜老化、脱落更新期（生物膜老化、脱落更新期（g）。）。生物膜生长生物膜生长的几

7、个阶段的几个阶段2022-2-9813.1.1 生物膜及其净化过程生物膜及其净化过程2022-2-9913.1.1 生物膜及其净化过程生物膜及其净化过程生物膜在载体（填料）表面的生长过程生物膜在载体（填料）表面的生长过程2022-2-91013.1.1 生物膜及其净化过程生物膜及其净化过程水流对生物膜的剪切三维表现水流对生物膜的剪切三维表现水流在生物膜表面的流动水流在生物膜表面的流动2022-2-91113.1.1 生物膜及其净化过程生物膜及其净化过程生物膜沿是流方向分布；生物膜沿是流方向分布；各种微生物组成稳定的生态系统；各种微生物组成稳定的生态系统；对有机物的降解达到稳定状态。对有机物的降

8、解达到稳定状态。处理城市污水时，处理城市污水时，在在20左右的条件左右的条件下，一般需要下，一般需要25天天左右。左右。2022-2-91213.1.1 生物膜及其净化过程生物膜及其净化过程n微生物类型微生物类型：细菌：细菌+真菌真菌+原生动物原生动物+后生动物后生动物n由外而内由外而内：好氧菌：好氧菌兼性菌兼性菌厌氧菌厌氧菌n由上而下由上而下：细菌：细菌真菌真菌原生动物原生动物后生动物后生动物生物膜中的细菌生物膜中的细菌2022-2-91313.1.1 生物膜及其净化过程生物膜及其净化过程n 底物传质底物传质n 膜的生长膜的生长n 氧的传递氧的传递n 产物传递产物传递水流水流产物产物氧气氧气

9、底物底物2022-2-91413.1.1 生物膜及其净化过程生物膜及其净化过程2022-2-91513.1.2 生物膜的载体生物膜的载体n 微生物及由其以主要成分的生物的栖息或附着生长微生物及由其以主要成分的生物的栖息或附着生长之场所；之场所；n 提供大的比表面积；提供大的比表面积；n 保证良好的通风条件。保证良好的通风条件。n 足够的机械强度，优良的生物、化学稳定性；足够的机械强度，优良的生物、化学稳定性；n 高的空隙率、比表面积；高的空隙率、比表面积；n 良好的表面带电特性。良好的表面带电特性。2022-2-91613.1.2 生物膜的载体生物膜的载体n无机类无机类o 粒径多为粒径多为38

10、cm的碎石、卵石、炉渣、焦炭、沸石、陶的碎石、卵石、炉渣、焦炭、沸石、陶粒、矿渣等。粒、矿渣等。o 重量大（重量大（10001400kg/m3），层厚一般为），层厚一般为1.52.0m。空隙。空隙率较低（率较低（4550%），比表面积较小（），比表面积较小（60100m2/m3） 。n有机类有机类o 由各类树脂、塑料等加工制成的蜂窝、波纹环状等。空由各类树脂、塑料等加工制成的蜂窝、波纹环状等。空隙率大（隙率大（9395%），比表面积大（），比表面积大（98 400m2/m3）o 重量小重量小(100kg/m3），层厚可达），层厚可达15m。o 使用于悬浮状态处理工艺。使用于悬浮状态处理工艺。2

11、022-2-91713.1.2 生物膜的载体生物膜的载体无机粒状载体填料无机粒状载体填料碎石碎石陶粒陶粒2022-2-91813.1.2 生物膜的载体生物膜的载体无机粒状载体填料无机粒状载体填料焦炭焦炭沸石沸石2022-2-91913.1.2 生物膜的载体生物膜的载体球形填料球形填料环形填料环形填料蜂窝蜂窝/波纹填料波纹填料2022-2-92013.1.2 生物膜的载体生物膜的载体各种半软各种半软/软软/弹性载体弹性载体载体的安装载体的安装2022-2-92113.1.3 生物膜法的特征生物膜法的特征n生物膜中微生物多样化，生物膜中微生物多样化，利于长时代期微生物的生利于长时代期微生物的生长和

12、生存；长和生存；n生物食物链长且稳定，原生物食物链长且稳定，原生动物和后生动物数量较生动物和后生动物数量较（ASP）多，剩余污泥量少；）多，剩余污泥量少；n分段运行，利于优势微生分段运行，利于优势微生物的生长，稳定和提高处物的生长，稳定和提高处理效果。理效果。生物膜中的细菌生物膜中的细菌2022-2-92213.1.3 生物膜法的特征生物膜法的特征各种细菌各种细菌硝化细菌硝化细菌原生动物原生动物后生动物后生动物废水废水微生物类型微生物类型2022-2-92313.1.3 生物膜法的特征生物膜法的特征各种细菌各种细菌硝化细菌硝化细菌原生动物原生动物后生动物后生动物深深度度浓度浓度BOD50hC0

13、Ce2022-2-92413.1.3 生物膜法的特征生物膜法的特征2022-2-92513.1.3 生物膜法的特征生物膜法的特征n耐冲击负荷能力强（对进水水质水量的适应性强）；耐冲击负荷能力强（对进水水质水量的适应性强）；n微生物量多，处理能力大（单位反应器容积内的生物量可微生物量多，处理能力大（单位反应器容积内的生物量可高达高达ASP的的520倍），净化功能强（有大量硝化菌存在，具倍），净化功能强（有大量硝化菌存在，具有硝化及脱氮功能）；有硝化及脱氮功能）；n污泥沉降性能好，易于实现泥水分离，无污泥膨胀之虑；污泥沉降性能好，易于实现泥水分离，无污泥膨胀之虑；n适宜于低浓度废水及微污染水的处理

14、；适宜于低浓度废水及微污染水的处理；n易于运行管理，能耗低；易于运行管理，能耗低；n所需填料多，基建费用较高；所需填料多，基建费用较高；n生物量较难控制，运行灵活性较差；生物量较难控制，运行灵活性较差；n环境条件较差。环境条件较差。2022-2-92613.1.4 生物膜法处理工艺生物膜法处理工艺n1893年，英国将污水在粗粒填料上喷洒进行净化污水试验获得成功年，英国将污水在粗粒填料上喷洒进行净化污水试验获得成功问世滴滤池（问世滴滤池（Trickling Filter）；）；n20世纪世纪2050年代，一直应用无机填料的低负荷年代，一直应用无机填料的低负荷Trickling Filter ，其

15、处理，其处理能力低、占地面积大、卫生条件差，逐步被能力低、占地面积大、卫生条件差，逐步被ASP所取代；所取代；n20世纪世纪60年代始，有机填料开始使用。并开始应用生物转盘年代始，有机填料开始使用。并开始应用生物转盘（Rotating Biological Contactor，RBC）、生物流化床（）、生物流化床（Fluidized-bed Bioreactor）、曝气生物滤池（）、曝气生物滤池（Biological Aerated Filter，BAF）、生物）、生物接触氧化工艺（淹没式生物滤池，接触氧化工艺（淹没式生物滤池，Submerged Biofilm reactor）等负荷）等负荷

16、高、环境条件好、处理能力大的工艺；高、环境条件好、处理能力大的工艺；n目前开始应用与目前开始应用与ASP相结合的复合式工艺（如相结合的复合式工艺（如MBBR、SBBR等），并等），并注重生物膜的优化、工艺优化、功能强化等技术研究。注重生物膜的优化、工艺优化、功能强化等技术研究。2022-2-92713.1.5 生物膜法基本流程生物膜法基本流程n初沉池初沉池去除去除SS（较（较ASP要求高，要求高，Why？），防止），防止Bio-film Reactor堵塞；堵塞；n生物膜反应器生物膜反应器生物膜生长和有机物去除的主场所；根据不同的运行方式，生物膜生长和有机物去除的主场所；根据不同的运行方式，有

17、不同的工艺构造；有不同的工艺构造；n二沉池二沉池泥（脱落生物膜）水分离，保证出水质量；泥（脱落生物膜）水分离，保证出水质量；n出水回流出水回流稀释进水底物浓度、保证水力负荷（促进膜表面更新、控制膜稀释进水底物浓度、保证水力负荷（促进膜表面更新、控制膜厚度）。厚度）。是否需要进行回流，依工艺确定。是否需要进行回流，依工艺确定。2022-2-928o 13.2.1 生物膜的增长过程生物膜的增长过程o 13.2.2 生物膜增长动力学生物膜增长动力学2022-2-92913.2.1 生物膜的增长过程生物膜的增长过程n 潜伏或适应期潜伏或适应期n 对数或动力学增长期对数或动力学增长期n 线性增长阶段线性

18、增长阶段n 减速增长阶段减速增长阶段n 生物膜稳定期生物膜稳定期n 脱落期（更新阶段）脱落期（更新阶段）附着生长附着生长成熟稳定成熟稳定脱落更新脱落更新膜厚膜厚50 m 数百数百m 数百数百m 2mm2022-2-93013.2.1 生物膜的增长过程生物膜的增长过程2022-2-93113.2.2 生物膜增长动力学生物膜增长动力学n 生物膜最大比增长速率生物膜最大比增长速率n 生物膜平均比增长速率生物膜平均比增长速率0 最大比增长速率（最大比增长速率（g/g.d）Mb 生物膜量（生物膜量（g/m2载体面积载体面积）。）。Mbs 稳定时的生物膜量（稳定时的生物膜量（g/m2载体面积载体面积）；）

19、；Mb0 初始生物膜量（初始生物膜量（g/m2载体面积载体面积）。）。2022-2-93213.2.2 生物膜增长动力学生物膜增长动力学n单位数量的生物膜在单位时间内去除的底物之数量。单位数量的生物膜在单位时间内去除的底物之数量。n反映了生物膜整体的活性程度。比底物去除速率越高，则生物反映了生物膜整体的活性程度。比底物去除速率越高，则生物膜的生物活性越高。膜的生物活性越高。Qobs 底物比去除速率（底物比去除速率（g/g.d）；）； Q 处理水量（处理水量（m3）；）； S0、Se进、出水底物浓度（进、出水底物浓度（mg/L）；）；A0载体表面积（载体表面积（m2 ）。）。2022-2-933

20、o 13.3.1 生物滤池的构造生物滤池的构造o 13.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理o 13.3.3 普通生物滤池（低负荷滴滤池）普通生物滤池（低负荷滴滤池）o 13.3.4 高负荷生物滤池高负荷生物滤池o 13.3.5 塔式生物滤池塔式生物滤池o 13.3.6 生物滤池的工艺流程生物滤池的工艺流程o 13.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计2022-2-93413.3.1 生物滤池的构造生物滤池的构造n池体池体固定填料，圆形或矩形，砖混结构（大多墙体开孔）。固定填料，圆形或矩形，砖混结构（大多墙体开孔）。n滤床滤床由载体（填料）组成。高度依所用载体类型而定；由载体（

21、填料）组成。高度依所用载体类型而定；n布水装置布水装置均匀布水。固定喷嘴布水和移动（旋转）布水；均匀布水。固定喷嘴布水和移动（旋转）布水；n排水系统排水系统支撑填料、收集出水及脱落生物膜。支撑填料、收集出水及脱落生物膜。生物滤池的两种基本构造型式生物滤池的两种基本构造型式固定布水固定布水旋转布水旋转布水2022-2-93513.3.1 生物滤池的构造生物滤池的构造固定布水固定布水旋转布水旋转布水2022-2-93613.3.1 生物滤池的构造生物滤池的构造n由虹吸装置、馈由虹吸装置、馈水池、布水管道水池、布水管道和喷嘴组成布水和喷嘴组成布水系统。系统。n因虹吸作用而间因虹吸作用而间歇进水、间歇

22、布歇进水、间歇布水。水。n所需水头较大，所需水头较大，一般为（一般为（1.5 2.0m）。）。2022-2-93713.3.1 生物滤池的构造生物滤池的构造n喷水周期喷水周期515min；n喷嘴伸出填料表面喷嘴伸出填料表面0.150.2m，配水管，配水管距填料表面距填料表面0.70.8m 。n喷嘴直径喷嘴直径152mm。n适用于小型（处理适用于小型（处理规模规模1000 m3/d、低、低负荷场合。负荷场合。2022-2-93813.3.1 生物滤池的构造生物滤池的构造n由进水管、中央由进水管、中央空心立柱、旋转空心立柱、旋转布水横管组成。布水横管组成。n布水横管一侧开布水横管一侧开孔（直径孔（

23、直径1015 mm），间距不等。），间距不等。n所需水头较小，所需水头较小，一般为（一般为（0.6 1.5m）。）。2022-2-93913.3.1 生物滤池的构造生物滤池的构造n按每个孔口的服务面积相等计算所按每个孔口的服务面积相等计算所需孔口数；需孔口数；n孔口直径孔口直径1015mm，流速，流速23m/s。n计算各孔口离中心的距离。计算各孔口离中心的距离。n布水横管布水横管26根，直径根，直径50250mm。2022-2-94013.3.1 生物滤池的构造生物滤池的构造适用于大型和高适用于大型和高 负荷处理的场合。负荷处理的场合。2022-2-94113.3.1 生物滤池的构造生物滤池的

24、构造n由池底、排水假底（由池底、排水假底（false floor）和集水沟组成。）和集水沟组成。n排水假底用特制砌块或金属栅板铺成，其上堆置填料。其空隙面积排水假底用特制砌块或金属栅板铺成，其上堆置填料。其空隙面积为滤池面积的为滤池面积的5%8%，与池底的距离为，与池底的距离为0.6 1.0m。n在池底中心轴线设排水沟。池底与集水沟的坡度均为在池底中心轴线设排水沟。池底与集水沟的坡度均为1%2%。n排水系统的集水空间须设置排水系统的集水空间须设置通风口通风口。2022-2-94213.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 底物传质底物传质n 膜的生长膜的生长n 氧的传递氧的传递n 产

25、物传递产物传递水流水流产物产物氧气氧气底物底物2022-2-94313.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 滤床（填料床）高度滤床（填料床）高度o 不同高度填料层中微生物的类型不同；不同高度填料层中微生物的类型不同；o 不同高度填料层中生物膜的厚度不同；不同高度填料层中生物膜的厚度不同；o 不同高度层对污染物的不同高度层对污染物的去除效能去除效能不同；不同；o 不同高度层对污染物的不同高度层对污染物的去除功能去除功能不同；不同；o 填料类型不同，则适宜的高度亦不同；填料类型不同，则适宜的高度亦不同；o 必须充分考虑必须充分考虑良好和充分通风良好和充分通风的要求；的要求；o 采用粒状

26、填料时，高度宜在采用粒状填料时，高度宜在2m以内；以内；o 采用有机填料时，高度可达采用有机填料时，高度可达4m以上。以上。2022-2-94413.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 运行负荷运行负荷o两种负荷表达方式：水力负荷（两种负荷表达方式：水力负荷（qs）、有机负荷（）、有机负荷（Fv）；）；o水力负荷水力负荷：单位体积填料或单位滤池面积在单位时间内处理的水单位体积填料或单位滤池面积在单位时间内处理的水量（量（ q s=Q /V 或或Q /A，m3/m3.d或或m3/m2.d ）；）；o有机负荷有机负荷：单位时间内进入单位体积填料床的有机物量（：单位时间内进入单位体积填料

27、床的有机物量（ Fv = QS0/V，kgBOD5/m3.d）；）；o水力负荷水力负荷影响生物膜的脱落更新。负荷过低，生物膜不易更新，影响生物膜的脱落更新。负荷过低，生物膜不易更新，易老化脱落，处理能力低；负荷过高，生物膜过度冲刷，不易附易老化脱落，处理能力低；负荷过高，生物膜过度冲刷，不易附着。应冲刷适度又防止膜生长过厚。一般为着。应冲刷适度又防止膜生长过厚。一般为530 m3/m2.d ；o有机负荷影响生物膜的增长、微生物的类型与分布及处理效能。有机负荷影响生物膜的增长、微生物的类型与分布及处理效能。o两种不同负荷的滤池：两种不同负荷的滤池：低负荷生物滤池、高负荷生物滤池低负荷生物滤池、高

28、负荷生物滤池。前者。前者一般为一般为0.150.3 kgBOD5/m3.d，后者多为，后者多为1.02.5 kgBOD5/m3.d。2022-2-94513.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 运行负荷运行负荷2022-2-94613.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 出水回流出水回流o 回流之目的：回流之目的：将沉淀池出水回流至进水，以达到稀释将沉淀池出水回流至进水，以达到稀释进水进水BOD5浓度、保证足够水力负荷的目的；浓度、保证足够水力负荷的目的；o 回流比（回流比（R）：）：回流水量回流水量QR与进水量与进水量Q之比；之比；o 回流之优点：回流之优点：增大增大

29、qs，促进生物膜更新、脱落；防止，促进生物膜更新、脱落；防止滤池堵塞；改善环境条件；降低有机负荷，防止生物滤池堵塞；改善环境条件；降低有机负荷，防止生物膜过度生长；调节和稳定进水水质；膜过度生长；调节和稳定进水水质；o 回流之不足：回流之不足：在一定程度上降低有机物去除速率；影在一定程度上降低有机物去除速率；影响氧向生物膜的转移；适用于高负荷生物滤池。响氧向生物膜的转移；适用于高负荷生物滤池。2022-2-94713.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 出水回流出水回流o 出水回流比（出水回流比（R）应根据进水浓度、处理要求、）应根据进水浓度、处理要求、水力负荷及滤池运行方式等计算

30、确定水力负荷及滤池运行方式等计算确定。2022-2-94813.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 供氧供氧o 来源：来源：自然通风（必要时抽风）；自然通风（必要时抽风）；o 动力：动力：池内外温差所产生的拔风；池内外温差所产生的拔风；o 影响因素：影响因素：进水浓度、池内外温差、填料床高度。进水浓度、池内外温差、填料床高度。2022-2-94913.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 供氧供氧o进水有机物浓度较高时，进水有机物浓度较高时，供氧将成为影响滤池工供氧将成为影响滤池工作的主要因素。作的主要因素。o曲线表明，当进水曲线表明，当进水CODcr浓度大于浓度大于40

31、0mg/L时，滤时，滤池将供氧不足。池将供氧不足。o进水进水CODcr浓度一般控制浓度一般控制在在400mg/L以内。高负荷以内。高负荷生 物 滤 池 一 般 控 制 在生 物 滤 池 一 般 控 制 在250mg/L以内以内2022-2-95013.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 需氧需氧n 生物滤池单位容积滤料的生物滤池单位容积滤料的需氧量需氧量(O2)：2022-2-95113.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 供氧供氧n 生物滤池生物滤池供氧量供氧量的估算的估算2022-2-95213.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 生物膜量生物膜量o受进

32、水水质、负荷等因素影响；受进水水质、负荷等因素影响；o沿生物滤池高度的不同而不同；沿生物滤池高度的不同而不同；o难以精确测定。一般沿滤池深度按上、难以精确测定。一般沿滤池深度按上、下层分别测定，取平均值作为设计、下层分别测定，取平均值作为设计、运行数据；运行数据；o生物膜好氧层厚度一般为生物膜好氧层厚度一般为12mm（含（含水率按水率按98%计）；计）；o根据凯莱基安的实测，处理城市污水根据凯莱基安的实测，处理城市污水的 普 通 生 物 滤 池 的 生 物 膜 量 为的 普 通 生 物 滤 池 的 生 物 膜 量 为4.517kg/m3, 高负荷生物滤池则为高负荷生物滤池则为3.56.5kg/

33、m3。2022-2-95313.3.2 生物滤池的工作原理生物滤池的工作原理n 低负荷条件下的运行低负荷条件下的运行o 处理出水水质好，有较良好的硝化作用；处理出水水质好，有较良好的硝化作用；o 生物膜的生长占主导地位，呈现出周期性生长生物膜的生长占主导地位，呈现出周期性生长-老化老化-脱落脱落过程，易堵塞，出水水质波动较大；过程，易堵塞，出水水质波动较大；o 适用于小规模、低浓度废水的处理。适用于小规模、低浓度废水的处理。n 高负荷条件下的运行高负荷条件下的运行o 处理出水水质差于低负荷，硝化作用程度较低；处理出水水质差于低负荷，硝化作用程度较低；o 生物膜的生长与表面更新处于动态平衡状态，

34、不易堵塞，生物膜的生长与表面更新处于动态平衡状态，不易堵塞，出水水质波动小；出水水质波动小；o 适用于较大规模、较高浓度废水的处理。适用于较大规模、较高浓度废水的处理。2022-2-95413.3.3 普通生物滤池普通生物滤池（Trickling Filter）n由池体、填料由池体、填料(床床高高2m)、固定布水、固定布水装置和排水系统组装置和排水系统组成；成；n底部四周设通风口底部四周设通风口（总面积不小于滤（总面积不小于滤池表面积的池表面积的1%）；）；n通常使用粒状填料。通常使用粒状填料。废水以液滴状流过废水以液滴状流过填料表面，故亦其填料表面，故亦其滴滤池。滴滤池。2022-2-955

35、13.3.3 普通生物滤池普通生物滤池（Trickling Filter）nA trickling filter consists of a bed of highly permeable media on whose surface a mixed population of microorganisms is developed as a slime layer. nThe word filter in this case is not correctly used for there is no straining or filtering action involved. Passag

36、e of wastewater through the filter causes the development of a gelatinous coating of bacteria, protozoa and other organisms on the media. nWith time, the thickness of the slime layer increases preventing oxygen from penetrating the full depth of the slime layer. In the absence of oxygen, anaerobic d

37、ecomposition becomes active near the surface of the media. nThe continual increase in the thickness of the slime layer, the production of anaerobic end products next to the media surface, and the maintenance of a hydraulic load to the filter, eventually causes sloughing of the slime layer to start t

38、o form. nThis cycle is continuously repeated throughout the operation of a trickling filter. For economy and to prevent clogging of the distribution nozzles, trickling filters should be preceded by primary sedimentation tanks equipped with scum collecting devices.2022-2-95613.3.3 普通生物滤池普通生物滤池（Trickl

39、ing Filter）nqs一般为一般为1.04.0 m3/m3.d，Fv为为0.10.4 kgBOD5/m3.d。n处理能力低，占地处理能力低，占地面积大，适用于日面积大，适用于日处理量小于处理量小于1000m3的小城镇污水或工的小城镇污水或工业废水的处理。业废水的处理。n易管理，节能、稳易管理，节能、稳定，泥水分离性能定，泥水分离性能好。环境条件差。好。环境条件差。已较少使用。已较少使用。2022-2-95713.3.4 高负荷生物滤池高负荷生物滤池（High Rate Filter）n由池体、填料、旋由池体、填料、旋转布水装置和排水转布水装置和排水系统组成；系统组成；n多使用波纹板、蜂多

40、使用波纹板、蜂窝状有机载体。若窝状有机载体。若使用粒状填料，则使用粒状填料，则粒 径 较 大 （粒 径 较 大 （ 5 1 0 cm），床高控制在），床高控制在2m以内。以内。n采用连续旋转布水采用连续旋转布水装置。装置。2022-2-95813.3.4 高负荷生物滤池高负荷生物滤池（High Rate Filter）2022-2-95913.3.4 高负荷生物滤池高负荷生物滤池（High Rate Filter）nqs =5.040.0 m3/m3.d，为低负荷为低负荷BF的的10倍；倍；Fv为低负荷为低负荷BF的的68倍 ， 达倍 ， 达 0 . 5 2 . 5 kgBOD5/m3.d。n

41、通过限制进水通过限制进水BOD5（ 200250mg/L）浓度实现。浓度实现。 n一般需进行出水回一般需进行出水回流 ， 以 降 低 进 水流 ， 以 降 低 进 水BOD5浓度浓度 。2022-2-96013.3.4 高负荷生物滤池高负荷生物滤池（High Rate Filter）n生物膜厚度稳定，生物膜厚度稳定，活性高，不易发生活性高，不易发生堵塞，环境条件较堵塞，环境条件较好（有效控制滤池好（有效控制滤池蝇）。蝇）。n处理能力大，占地处理能力大，占地面积较小。面积较小。 n出水水质较低负荷出水水质较低负荷BF差，基本无硝化差，基本无硝化作用，污泥易腐化。作用，污泥易腐化。2022-2-9

42、6113.3.5 塔式生物滤池塔式生物滤池（Tower Bio-Filter）n由塔身、轻质波纹板或蜂由塔身、轻质波纹板或蜂窝状有机载体、连续旋转窝状有机载体、连续旋转布水装置、（自然或人工）布水装置、（自然或人工）通风及排水系统组成；通风及排水系统组成；n高达高达824m，直径为，直径为14m，径高比为径高比为1:61:8，呈多层，呈多层塔状，每层高不大于塔状，每层高不大于2.5m；n塔顶上缘高出最上层载体塔顶上缘高出最上层载体表面表面0.51.0m，保证布水均，保证布水均匀性。匀性。2022-2-96213.3.5 塔式生物滤池塔式生物滤池（Tower Bio-Filter）n通风好，气、

43、水、膜三者接触通风好，气、水、膜三者接触充分，利于有机物的降解；充分，利于有机物的降解；nqs高达高达80200 m3/m3.d，为一般高，为一般高负荷负荷BF的的210倍；倍；Fv为一般高负为一般高负荷荷BF的的23倍；宜将进水倍；宜将进水BOD5控控制在制在500mg/L以内。以内。n微生物种群分布明显，抗冲击微生物种群分布明显，抗冲击负荷能力强，占地小；负荷能力强，占地小；n运转费较高（提升高度大），运转费较高（提升高度大），管 理 欠 方 便 。 适 用 于 小 于管 理 欠 方 便 。 适 用 于 小 于10000m3/d的场合。的场合。2022-2-96313.3.6 生物滤池的工

44、艺流程生物滤池的工艺流程2022-2-96413.3.6 生物滤池的工艺流程生物滤池的工艺流程2022-2-96513.3.6 生物滤池的工艺流程生物滤池的工艺流程2022-2-96613.3.6 生物滤池的工艺流程生物滤池的工艺流程2022-2-96713.3.6 生物滤池的工艺流程生物滤池的工艺流程2022-2-96813.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计n 确定滤料容积、决定滤池深度、计算滤池面积确定滤料容积、决定滤池深度、计算滤池面积n 负荷法负荷法、动力学法、动力学法n 以日平均废水量进行计算以日平均废水量进行计算n 根据生物滤池的类型，合理确定进入生物滤池的废根据生物滤

45、池的类型，合理确定进入生物滤池的废水的水的BOD5，一般须低于，一般须低于200250mg/L（通过出水回流（通过出水回流实现）。实现）。2022-2-96913.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计n 有机负荷（有机负荷（Fv） 每每m3滤料在每日内所能接受的滤料在每日内所能接受的BOD5量量（ kgBOD5/（m3滤料滤料.d），具体根据所选用的生物滤池型式确定。），具体根据所选用的生物滤池型式确定。n 水力负荷（水力负荷（qs） 每每 m2 滤池表面每日内所能接受的污水量滤池表面每日内所能接受的污水量（m3 /m2滤料滤料.d）。）。2022-2-97013.3.7 生物滤池的工

46、艺设计生物滤池的工艺设计n 有机物降解速率方程有机物降解速率方程n 温度校正（温度校正（KT）Sa 生物滤池进水有机物浓度（生物滤池进水有机物浓度（mg/L）；）； Se 生物滤池出水有机物浓度（生物滤池出水有机物浓度（mg/L）；）； K有机物降解速率常数（有机物降解速率常数（1/d）；）； t 废水与填料的平均接触时间（废水与填料的平均接触时间（d）；）； H 填料层厚（填料层厚（m）；）； qs水力负荷（水力负荷（m3/m2.d）；）； c，n 常数。取决于填料类型及比表面积。对于粒状填料，常数。取决于填料类型及比表面积。对于粒状填料，处理生活污水时，处理生活污水时，n一般为一般为0.5

47、1.0。工业废水由试验确定。工业废水由试验确定。对于生活污水，对于生活污水，20时的时的K值为值为1.011.5(1/d)，n为为0.6。2022-2-97113.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计n保证生物滤池进水的水力负荷；保证生物滤池进水的水力负荷；n控制进水中控制进水中BOD5浓度。浓度。2022-2-97213.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计n 单位体积滤料之需氧量单位体积滤料之需氧量n 总需氧量总需氧量AHO2 (kg/d)2022-2-97313.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计n 滤池个数滤池个数o 面积不大时，一般采用面积不大时，一般采用1

48、2个生物滤池；个生物滤池；o 处理规模较大时，可根据单个滤池直径不超过处理规模较大时，可根据单个滤池直径不超过35米米确定。确定。n 滤床尺寸滤床尺寸o 总高度包括滤料层高度（总高度包括滤料层高度（H）+超高（不小于超高（不小于0.5m）+底部集、排水空间高度（底部集、排水空间高度（0.61.0m）o 滤池直径一般不超过滤池直径一般不超过60米，通常在米，通常在35米以下。米以下。 2022-2-97413.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计n旋转布水器的直径旋转布水器的直径(D, mm)o D = D - 200n布水横管数（布水横管数（n）及横管直径）及横管直径 (D, mm)o

49、 一般为一般为26根（多为根（多为4根）；根）；o 直径按管中流速直径按管中流速0.51.0m/s考虑，考虑，一般为一般为525cm；o 横管高出滤料层横管高出滤料层0.150.25m。2022-2-97513.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计n每根横管上孔口数（每根横管上孔口数（m）及孔）及孔口直径（口直径（d）n按孔口流速不小于按孔口流速不小于0.5m/s设计，以设计，以每个孔口的配水服务面积基本相每个孔口的配水服务面积基本相等为原则。等为原则。nd一般为一般为1015mm，不小于，不小于10mm。a 最末端的两个出水孔的中心间最末端的两个出水孔的中心间距的两倍，一般为距的两倍

50、，一般为80mm。2022-2-97613.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计n每个出水孔距池中心的距离（每个出水孔距池中心的距离（r i）o 孔口间距在池中心最大（一般为孔口间距在池中心最大（一般为30cm），向池边逐步减），向池边逐步减小，最外孔间距一般为小，最外孔间距一般为4cm，以达到均匀布水程度。，以达到均匀布水程度。n布水器的工作水头（布水器的工作水头（Hg）2022-2-97713.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计n旋转布水器每分钟的旋转周数（旋转布水器每分钟的旋转周数（nz）2022-2-97813.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计2022-2

51、-97913.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计2022-2-98013.3.7 生物滤池的工艺设计生物滤池的工艺设计n请同学们参阅以下三本主要参考书，并学习其中的相关计算例请同学们参阅以下三本主要参考书，并学习其中的相关计算例题。题。o 张自杰主编，张自杰主编，排水工程排水工程（下册），北京：中国建筑工（下册），北京：中国建筑工业出版社，业出版社，2000年（第四版），年（第四版），PP213221o 崔玉川等编，城市污水厂处理设施设计计算，北京：化学崔玉川等编，城市污水厂处理设施设计计算，北京：化学工业出版社，工业出版社，2004年，年，PP272294o 顾夏声、黄铭荣等编著，

52、顾夏声、黄铭荣等编著，水处理工程水处理工程，北京：清华大，北京：清华大学出版社，学出版社，1985年，年，PP2132172022-2-981o 13.4.1 生物转盘的基本构造生物转盘的基本构造o 13.4.2 生物转盘的工作原理生物转盘的工作原理o 13.4.3 生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程o 13.4.4 生物转盘的工艺设计生物转盘的工艺设计o 13.4.5 其它组合式生物转盘其它组合式生物转盘2022-2-98213.4.1 生物转盘的基本构造生物转盘的基本构造n 20世纪世纪60年代开创于德国。年代开创于德国。n 最初应用于生活污水处理，后应用于城市污水和各最初应用于生活污水

53、处理，后应用于城市污水和各种工业废水的处理；种工业废水的处理；n 规模由几百人口当量提高至数万人口当量；规模由几百人口当量提高至数万人口当量；n 出现了不同形式的构造和不同盘片材料。出现了不同形式的构造和不同盘片材料。n 由转盘（盘片）、接触反应槽和传动装置组成。由转盘（盘片）、接触反应槽和传动装置组成。2022-2-98313.4.1 生物转盘的基本构造生物转盘的基本构造2022-2-98413.4.1 生物转盘的基本构造生物转盘的基本构造n 盘片盘片生物转盘的核心部件生物转盘的核心部件o要求：要求：质轻、耐腐蚀、强度大、易挂膜、比表面积大、易安装质轻、耐腐蚀、强度大、易挂膜、比表面积大、易

54、安装o形状：形状：多采用圆形或正多边形、平板或波纹多采用圆形或正多边形、平板或波纹o材质：材质：多用硬质聚氯乙烯塑料（平板）或玻璃钢（波纹板）多用硬质聚氯乙烯塑料（平板）或玻璃钢（波纹板）o直径：直径：一般为一般为14m，多为，多为23m，最大，最大5mo厚度：厚度：一般为一般为210mmo间距：间距：标准值为标准值为30mm， 最大最大50mm。采用多级转。采用多级转 盘时，前数级间距为盘时，前数级间距为25 35mm，后数级间距为，后数级间距为10 20mm。o浸深：浸深：不小于盘片直径的不小于盘片直径的35%。2022-2-98513.4.1 生物转盘的基本构造生物转盘的基本构造n 接触

55、反应槽接触反应槽废水与盘片接触之场所废水与盘片接触之场所o要求：无死角（区）、防止脱落生物膜的淤积要求：无死角（区）、防止脱落生物膜的淤积o结构：可采用钢板制作，或钢筋混凝土结构或砖混结构结构：可采用钢板制作，或钢筋混凝土结构或砖混结构o断面：多为半圆形槽壁与盘片间的距离一般为断面：多为半圆形槽壁与盘片间的距离一般为50100mmo槽底设置放空管。槽两侧设有进、出装置，多采用锯齿形溢流堰。槽底设置放空管。槽两侧设有进、出装置，多采用锯齿形溢流堰。o采用多级转盘时，反应槽分采用多级转盘时，反应槽分 为若干格，格与格间有导流为若干格，格与格间有导流 槽。槽。2022-2-98613.4.1 生物转

56、盘的基本构造生物转盘的基本构造n 传动装置传动装置驱动转盘转动之动力装置驱动转盘转动之动力装置o 转轴：转轴：多为刚制，轴长通常小于多为刚制，轴长通常小于8m。防止挠曲和断裂。防止挠曲和断裂 。直径。直径通常为通常为3050mm，大型转盘可达，大型转盘可达80mmo 驱动装置：驱动装置：带有减速装置的电机。控制转盘转速为带有减速装置的电机。控制转盘转速为0.83rpm，线速度为线速度为1020m/min。去除。去除1kg BOD5需轴功率需轴功率0.10.3kWo 电机功率：电机功率：当转轴小于当转轴小于50mm、盘片数少于、盘片数少于200片时，可按下式片时，可按下式计算：计算：2022-2

57、-98713.4.1 生物转盘的基本构造生物转盘的基本构造2022-2-98813.4.1 生物转盘的基本构造生物转盘的基本构造2022-2-98913.4.2 生物转盘的工作原理生物转盘的工作原理生物转盘的运行生物转盘的运行进水进水出水出水氧气氧气2022-2-99013.4.2 生物转盘的工作原理生物转盘的工作原理进水进水出水出水侧面侧面断面断面生物转盘的除污机理生物转盘的除污机理2022-2-99113.4.3 生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程应用于城市污水处理的生应用于城市污水处理的生物转盘工艺系统的组成物转盘工艺系统的组成2022-2-99213.4.3 生物转盘的工艺流程生物转

58、盘的工艺流程2022-2-99313.4.3 生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程Process diagram of RBC for industry wastewater treatment2022-2-99413.4.3 生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程2022-2-99513.4.3 生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程n 多轴多级运行多轴多级运行2022-2-99613.4.3 生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程n 多轴多级运行多轴多级运行2022-2-99713.4.3 生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程n 多轴多级运行多轴多级运行2022-2-99813.4.3 生物转盘

59、的工艺流程生物转盘的工艺流程n 多轴多级运行多轴多级运行2022-2-99913.4.3 生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程n 单轴多级运行单轴多级运行2022-2-910013.4.3 生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程n 单轴多级运行单轴多级运行应用于小规模污水处理的生物转盘系统应用于小规模污水处理的生物转盘系统生物转盘应用于小型城市污水处理生物转盘应用于小型城市污水处理2022-2-910113.4.3 生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程二级处理组合工艺二级处理组合工艺2022-2-910213.4.3 生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程逐级减少组合工艺逐级减少组合工艺2022-

60、2-910313.4.4 生物转盘的工艺设计生物转盘的工艺设计n 设计内容设计内容n 设计方法设计方法o 负荷法负荷法+经验图表法经验图表法、经验公式法、经验公式法2022-2-910413.4.4 生物转盘的工艺设计生物转盘的工艺设计n接触氧化槽的实际容积与转盘盘片全部表面积之比值；接触氧化槽的实际容积与转盘盘片全部表面积之比值；n与盘片的厚度、间距以及盘片与接触氧化槽内壁的间距等与盘片的厚度、间距以及盘片与接触氧化槽内壁的间距等有关；有关；n对城市污水，一般控制在对城市污水，一般控制在59之间。之间。2022-2-910513.4.4 生物转盘的工艺设计生物转盘的工艺设计 处理城市处理城市