生物膜法与工艺

生物膜法与工艺当前第1页\共有75页\编于星期四\19点概述

生物膜法是与活性污泥法平行发展的一种污水处理技术方法；实质是使细菌类微生物和原生动物、后生动物类的微型动物附着在滤料或某些载体上，并在其上形成膜状生物污泥-----生物膜

生物膜法的历史及发展：1865年德国科学家发现生物过滤作用；1893年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为膜生物反应器的生物滤池问世；20世纪20—30年代建造了许多生物膜反应器；40—50年代生物滤池逐渐被活性污泥取代的趋势；70年代新的反应器以独特的优势受关注。活性污泥法中的微生物是呈悬浮状态的，属于悬浮生长体系；而生物膜法中的生物呈附着膜状，属于附着生长系统或固定膜工艺当前第2页\共有75页\编于星期四\19点

生物膜法的基本流程初沉池初沉池作用：去除大部分悬浮固体物质，防止生物膜反应器堵塞，尤其对空隙小的填料是非常必要的。二沉池二沉池作用：去除脱落的生物膜，提高出水水质出水回流出水回流作用：提高生物膜反应器的水力负荷，加大水流对生物膜的冲刷作用，更新生物膜，避免生物膜的过量累积，从而维持良好的生物膜活性和合适膜厚度。生物膜反应器处理水原污水当前第3页\共有75页\编于星期四\19点14.1生物膜法的基本概念14.1.1生物膜的形成及其净化过程

生物膜的构造

挂膜：污水流经滤料，污水和细菌附着在有机物被分解形成生物膜并逐渐成熟。结构：从外面到里面的顺序为污水、流动水层、附着水层、生物膜（分为好氧层和厌氧层）、滤料。

生物膜法是通过生物膜来处理水的，所以生物膜污水处理的关键就是生物膜的质量，生物膜的形成及其生长是实现污水有效处理的前提。当前第4页\共有75页\编于星期四\19点

生物膜特性高度亲水的物质:在污水不断更新的条件下，外测总是存在附着水层微生物高度密集的物质：在膜的表面和一定深度的内部生长这微生物和微型动物，并形成有机污染物－细菌－原生动物（后生动物）的食物链。

生物膜成熟标志真正生态系组成及对有机物的降解功能都达到了平衡状态

生物膜生长阶段潜伏期、生长期。一般要20到30天左右。当前第5页\共有75页\编于星期四\19点

生物膜净化污水的机理及优势1.生物膜表面积大，能大量吸附水中有机物

2.有机物降解是在生物膜表层0.1-2mm的好氧生物膜内进行3.多种物质的传递过程：

空气

流动水层附着水层生物膜微生物呼吸污染物流动水层附着水层生物膜生物降解

H2O附着水层流动水层

CO2

、H2S、NH3水层溢入空气中微生物代谢产物4.厌氧层与好氧层的关系厌氧层与好氧层达到生态平衡5.理想生物膜法的状况——减缓老化，避免厌氧层过分生长，加快好氧层更新，不使膜集中脱落。当前第6页\共有75页\编于星期四\19点

生物膜的形成当污水均匀地淋洒在介质表面上，在充分供氧的条件下，介质表面的微生物吸附污水中的有机物，迅速进行降解有机物，逐渐在介质表面形成黏液状的生长有极多微生物的膜，即称之为生物膜。

随着微生物的不断繁殖增长，使生物膜的厚度不断增加，膜的表面吸取营养和溶解氧比较容易，微生物生长繁殖迅速，形成了好氧微生物和兼性微生物组成的好氧层（1～2mm）。在其内部由于营养料和溶解氧的供应条件差，微生物生长繁殖受到限制，好氧微生物难以生活，厌氧微生物恢复了活性，形成了厌氧微生物和兼性微生物组成的厌氧层。厌氧层只有生物膜达到一定厚度后才能出现，而且随着生物膜的增厚和外伸变厚，但是有机物主要是在好氧层内进行。

当前第7页\共有75页\编于星期四\19点

生物膜中的物质迁移：

由于生物膜的吸附作用，在其表面有一层很薄的水层，称之为附着水层。附着水层内的有机物大多已被氧化，其浓度比滤池进水的有机物浓度低得多。由于浓度差的作用，有机物会从污水中转移到附着水层中去，进而被生物膜所吸附。空气中的氧也会进入生物膜。在此条件下，微生物对有机物进行氧化分解和同化合成，产生的二氧化碳和其它代谢产物一部分溶入附着水层，一部分到空气中去，污水从而得到净化。

由于生物膜厚度增大，致使其深层因氧不足而发生厌氧分解，积蓄了硫化氢、氨气、有机酸等代谢产物。会减弱生物膜在惰性载体上的固着力，处于这种状态的生物膜为老化生物膜，它不仅容易脱落净化功能也不好。但供氧充足时，可以加快好氧膜的更新，使生物膜不集中脱落。当前第8页\共有75页\编于星期四\19点14.1.2生物膜的载体

填料为生物膜提供附着生长固定的材料。

分类为无机类填料和有机类填料两大类

1.无机类载体目前常用的无机类载体有砂子、碳酸盐类、各种玻璃材料、沸石类、陶瓷材料、炭纤维、矿渣、活性炭、金属等。无机类载体具有机械强度较高、化学性质较稳定、比表面积较大的优点。缺点为密度较大，不适宜做流态化运动，使其在悬浮生物膜反应器工艺中的应用受到限制。通常情况下，微生物以附着的形式固定在载体表面从而形成生物膜，特殊情况下，有一些微生物是以包裹附着的形式实现固定化的。当前第9页\共有75页\编于星期四\19点

2.有机类载体有机类载体是生物膜技术发展中应用最广泛的主要载体材料。这类载体主要有PVC、PE、PS、PP、各类树脂、塑料、软性或半软性纤维等，其比表面积和孔隙率都很大，从而使有机负荷大为提高，也不易堵塞，在生产实践中被广为采用，由于它便于沉淀分离，提高了活性污泥处理厂的性能。各种有机材料载体的对比。当前第10页\共有75页\编于星期四\19点

选择生物膜载体的基本原则

选择滤料时应该从以下方面考虑：

1.足够的机械强度，以抵抗强烈的水流剪切力的作用；

2.优良的稳定性，生物稳定性、化学稳定性、热力学稳定性。

3.亲疏水性及良好的表面带电特性，微生物在通常为带负电的，载体要是带正电荷的，容易结合。

4.有毒性或抑制性。

5.良好的物理性状

6.就地取材，价格合理。

在生物膜法中应用的载体应满足如下条件：

1.易流化，但不易流失；2.易成膜，但无毒害作用；

3.能提供大的比表面积，以增加生物附着量；

4.价格低廉，容易取材。当前第11页\共有75页\编于星期四\19点14.1.3生物膜法的特征

优点：与活性污泥法相比，生物膜法具有以下优点：生物膜体积小、微生物量高、水力停留时间较短、生物相相对稳定、对毒物和冲击负荷抵抗性强、处理效果高、操作方便、剩余污泥少，适用于小型污水处理厂缺点：

1.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，大量非活性细小的悬浮物分散在水中使处理水的澄清度降低

3.活性生物量难控制，在运行方面灵活性差当前第12页\共有75页\编于星期四\19点2.生物的食物链长

生物膜上的食物链要长于活性污泥污泥量少于活性污泥系统3.能够存活世代时间长的微生物4.分段运行与优势菌种

分多段运行，每段繁衍于本段水质相适应的微生物1.微生物的多样化生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫组成。生物膜上生物的种类，数量及其生活状态的概括。细菌、真菌、微型动物、滤池蝇、具有抑制生物膜的过速增长的功能线虫，组成较好的生物膜，促进其脱落的功能。与活性污泥法的生物相对比：增加了藻类，寡毛类、后生动物、昆虫类等生物。而真菌，肉足虫，纤毛虫，轮虫含量都大大增多。

微生物相方面的特征当前第13页\共有75页\编于星期四\19点

处理工艺方面的特征

1.对水质、水量变动有较强的适应性

一段时间中断进水，对生物膜也不会有致命影响，通水后易恢复2.污泥沉淀性良好污泥比重较大

3.能够处理低浓度废水

活性污泥：不适合处理低浓度的污水，若BOD长期低于50-60mg/l，会影响污泥絮体的形成。

生物膜：20-30mg/L时，能降解到5-10mg/l4.易于维护运行，节能，动力费用低当前第14页\共有75页\编于星期四\19点14.2生物膜的增长及动力学生物膜的增长过程

潜伏期或适应期

微生物在经历不可逆附着过程后，开始逐渐适应生存环境，并在载体表面逐渐形成小的，分散的微生物。这些初始菌落首先在载体表面不规则处形成。这一阶段的持续时间取决于进水第五浓度以及载体表面特性。在实际生物膜反应器启动时，要控制这一阶段是很困难的。

生物膜的增长过程与悬浮微生物的增长过程相似，主要经历了适应期、对数增长期、稳定期及衰减期。但是又由生物膜法的具体运行情况，在这四个阶段的基础上划分成六个阶段：当前第15页\共有75页\编于星期四\19点

对数期或动力学增长期在适应期形成的分散菌落开始迅速增长，逐渐覆盖载体表面。生物膜厚度可以达到几十μm。多聚糖及蛋白质产率增加，大量消耗溶解氧，后期氧成为限制因素，此阶段结束时，生物膜反应器的出水底物浓度基本达到稳定值，这个阶段决定了生物膜反应器内底物的去除效率及生物膜自身增长代谢的功能。

线性增长期生物膜在载体表面以恒速率增长，出水底物浓度不随生物量的积累而显著变化；其好氧速率保持不变；生物膜的生物量Mb可以表示为：此阶段生物膜总量的积累主要源于非活性物质。此时生物膜活性生物量所占比例很小，且随生物膜总量的增长呈下降趋势。原因是：可剩余有效载体表面饱和；禁锢作用明显，有毒或抑制性物质的积累。这个阶段对底物的去除没有明显的贡献，但在流化床反应器内，这个阶段可以改变生物颗粒的体积特性。Mb＝Ma＋Mi当前第16页\共有75页\编于星期四\19点

减数增长期由于生存环境质量的改变以及谁理学的作用，出现了生物膜增长速率变慢，这一阶段是生物膜在某一质量和膜厚上达到的稳定的过渡期。此时生物膜对水力学剪切作用极为敏感。生物膜结构疏松，出水中悬浮物的浓度明显增高，末期，生物膜质量及厚度都趋于稳定，运行系统也接近稳定。

生物膜稳定期生物膜新生细胞与由于各种物理力所造成的生物膜损失达到平衡。次阶段，生物膜相及液相均已达到稳定状态。在生物膜反应器运行中，生物膜稳定期的维持一直认为是过程稳定性的必要保证，而在三相流化床等生物反应器中，在高底物浓度、高剪切力作用下，这一阶段时间很短，甚至不出现。当前第17页\共有75页\编于星期四\19点

脱落期随着生物膜的成熟，部分生物膜发生脱落。生物膜内微生物自身氧化、内部厌氧层过厚以及生物膜与载体表面间相互作用等因素可加速生物膜脱落。另外，某些物理作用也可以导致生物膜脱落。此阶段中，出水悬浮物浓度增高，直接影响出水水质；底物降解过程受到影响，其结果是底物去除率降低，而我们在运行生物膜反应器的时候应该尽量避免生物膜同时大量脱落。

以上是生物膜增长规律的分析，可以帮助我们更好的控制生物膜反应器，同时也引出了生物膜法的几个重要参数。当前第18页\共有75页\编于星期四\19点14.2.2生物膜理论中的几个重要参数

生物膜的比增长速率描述生物膜增长繁殖特性的最常用参数之一。它反映了微生物增长的活性。则微生物比增长速率的定义式为

其中：X----微生物浓度μ—微生物比增长速率。

1.生物膜最大比增长速率（μ

0）2.生物膜平均比增长速率（μ

）当前第19页\共有75页\编于星期四\19点

底物去除速率反映了生物膜群体的活性，底物的去除速率越高，说明生物膜生化反应活性越高。

式中qobs——底物比去除速率

Q——进水流量

So——进水底物浓度

S——出水底物浓度

Ao——载体表面积

当前第20页\共有75页\编于星期四\19点14.3生物滤池

以土壤自净原理为根据，在污水灌溉的实践基础上发展需要有预处理及二沉池早期生物滤池（普通生物滤池）水量负荷低，（1-4m³/m².d）；BOD负荷0.1-0.4kg/m³.d

高负荷生物滤池

塔式生物滤池限制进水BOD浓度〈200mg/l），常常采用回流水稀释。水量负荷提高3.0倍至40m³/m².d;BOD负荷上升至0.5-2.5kg/m³.d。径高比1：6～1：8，H=26米，通风良好，解决占地，水量80-200m³/m².d．BOD负荷2-3kg/m³.d14.3.0概述当前第21页\共有75页\编于星期四\19点14.3.1生物滤池的概念

生物滤池的工作原理含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使得废水得以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。当前第22页\共有75页\编于星期四\19点

影响生物滤池功能的主要因素1、滤床的比表面积和孔隙率滤料表面积愈大，生物膜的量就愈多，净化功能就愈强；且孔隙率大，则滤床不易堵塞，通风效果好，可为生物膜的好氧代谢提供足够的氧；滤床的比表面积和孔隙率愈大，扩大了传质的界面，促进了水流的紊动，有利于提高净化功能。

2、滤床的高度滤床的上层，废水中的有机物浓度高，微生物繁殖速度快，生物膜量多且主要以细菌为主，有机污染物的去除速度高；滤池的下层，废水中的有机物量少，生物膜量少，微生物从低级趋向高级，有机物去除速度降低；有机物的去除效果随滤床深度的增加而提高，但去除速率却随深度的增加而降低。当前第23页\共有75页\编于星期四\19点3、有机负荷与水力负荷有机负荷：单位时间供给单位体积滤料的有机物量，他实际上表征的是F/M值，有机物不能超过生物膜的分解能力，否则出水水质下降。单位为kgBOD5/m3.d；

水力负荷：单位表面积的滤池或单位体积滤料每日处理的废水量。表征滤池的接触时间和水流的冲刷时间。水力表面负荷单位为m3/m2.d，或m/d；同滤速；水力容积负荷单位为m3/m3.d

有机负荷较高，生物膜的增长较快，引起滤料堵塞，需要调整水力负荷。水力负荷增加，提高水力冲刷力，维持生物膜的厚度。一般是通过出水回流来解决。当前第24页\共有75页\编于星期四\19点4、回流对于高负荷生物滤池与塔式生物滤池，常采用回流。其优点：不论原废水的流量如何波动，滤池可得到连续投配的废水，因而其工作较稳定；可以冲刷去除老化生物膜，降低膜的厚度，并抑制滤池蝇的孳生；均衡滤池负荷，提高滤池的效率；可以稀释和降低有毒有害物质的浓度以及进水有机物浓度。5、供氧生物滤池一般时通过自然通风来保证供氧的；影响生物滤池自然通风的主要因素有：池内温度与气温之差；滤池高度；滤料孔隙率及风力等；滤池堵塞也会影响通风。当前第25页\共有75页\编于星期四\19点14.3.2普通生物滤池

构造

普通生物滤池又称滴滤池，水力负荷和BOD负荷低。当前第26页\共有75页\编于星期四\19点

在平面上多为方形、矩形或圆形，高出滤池1.5－0.9m。在寒冷地区，有时需要考虑防冻、采暖、或防蝇等措施池壁：围护填料，应该能承受压力，分为有孔池壁和无孔池壁。有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响；池底：支撑滤料和排除处理后的水，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；

工作层的滤料粒径为2540mm，承托层滤料粒径为70100mm；同一层滤料要尽量均匀，以提高孔隙率；滤料的粒径愈小，比表面积就愈大，处理能力可以提高；但粒径过小，孔隙率降低，则滤料层易被生物膜堵塞；一般当滤料的孔隙率在45%左右时，滤料的比表面积约为65100m2/m31.池体：2.滤料：当前第27页\共有75页\编于星期四\19点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、旋转式布水装置；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置：

固定式布水装置

旋转式布水系统当前第28页\共有75页\编于星期四\19点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小于滤池表面积的20%；渗水顶板的下底与池底之间的净空高度一般应在0.6m以上，以利通风，一般在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。

不淤流速≮0.7m/s

渗水装置：与池底距离≮0.4m当前第29页\共有75页\编于星期四\19点

普通生物滤池的设计与计算

工作层填料的粒径为2540mm，厚度为1.31.8m；承托层填料的粒径为70100mm，厚度为0.2m。正常气温条件处理城市废水时，表面水力负荷为13m3/m2.d，

BOD5容积负荷为0.150.30kgBOD5/m3.d，BOD5的去除率一般为

8595%；池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的1%；滤池数不应小于2座。

滤料容积：按负荷率计算BOD负荷率（gBOD/m³.d）水力负荷率(m³/m³滤料.d)

滤料选定、容积与滤池结构的工艺设计，布水装置系统的计算与设计1.设计内容：2.设计参数：当前第30页\共有75页\编于星期四\19点3.设计公式：设计内容计算公式参数意义及取值滤料总体积(V)V=QS/LvBODV滤料总体积，m3Q进水平均流量，m3/dS进水BOD5浓度，mg/lLvBOD容积负荷，一般取0.150.3kgBOD/m3.d滤床有效面积(F)F=V/HF滤床的有效面积，m2

H滤料高度，1.52.0m表面水力负荷校核(q)q=Q/Fq表面水力负荷，应为13m3/m2.d。当前第31页\共有75页\编于星期四\19点14.3.3高负荷生物滤池

构造

高负荷生物滤池是生物滤池的第二代工艺。1.高负荷生物滤池池体：

平面上多为圆形。滤料层高一般为2m。2.高负荷生物滤池的布水：

多使用旋转式布水器。当前第32页\共有75页\编于星期四\19点3.高负荷生物滤池的滤料：

滤料粒径较大，一般为40100mm，工作层滤料的粒径一般为

4070mm，承托层则为70100mm，孔隙率较高，可以防止堵塞和提高通风能力；滤料常采用卵石、石英砂、花岗岩等，一般以表面光滑的卵石为好；目前常采用塑料滤料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形状有波纹板式、斜管式和蜂窝式等，特点有：质量轻、强度高、耐腐蚀、比表面积和孔隙率较大。主要缺点：造价较高，初期投资较大。当前第33页\共有75页\编于星期四\19点适用：处理浓度和流量变化浓度比较大的水。进水水质要求：

BOD5<200mg/L，否则原水需稀释。

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，加速生物膜的更新，抑制厌氧层发育，保持生物膜较高的活性；

抑制滤蝇的过度滋生；减轻散发的臭气。

适用范围及特点

2.高负荷生物滤池通常采用处理水回流稀释。其效果主要表现在：

3.高负荷生物滤池的特点：

滤料粒径比普通生物滤池大，有较高的空隙率。

高负荷生物滤池选用旋转式的布水装置。当前第34页\共有75页\编于星期四\19点单池系统

流程系统

当前第35页\共有75页\编于星期四\19点14.3.4塔式生物滤池

构造

塔式生物滤池是新型高负荷生物滤池。以加大滤层高度来增加处理能力。1.塔式生物滤池池体：

塔身：8-24m，直径1-3.5m

径高比：1：6-1：8

滤料层高一般为2m。2.高负荷生物滤池的布水：

旋转式布水器。固定式布水器

当前第36页\共有75页\编于星期四\19点3.塔式生物滤池的滤料：

多采用质轻、比表面积大和孔隙率高的人工合成滤料；

比表面积为100220m2/m3，孔隙率一般大于94%

滤料一般选用环氧玻璃布料制成的蜂窝结构（或尼龙花瓣型软性滤料），它可排列组合成多层结构，这种蜂窝结构，空气畅通，可按气水比100～150：1的要求选择风机4.通风：

自然风

机械通风（上部吸风，下部鼓风）当前第37页\共有75页\编于星期四\19点

工艺特点1.塔身高，占地小，

2.属于高负荷生物滤池:

水力负荷高达80～200m2/m2(滤料)·d

有机负荷可达2000～3000gBOD5/m3

(滤料)·d

3.高落差，使用旋转布水器，废水淋洗的冲力使老化的生物膜脱落更新快。

4.滤层内部的分层：微生物的优势菌种。

塔的高度使塔内生长不同种的微生物群。5.能够抵御较高的冲击负荷

6.一般规模上不超过10000m3/d（工业、生活污水均可）7.供氧不如曝气池充足，易产生厌氧

8.废水在塔内停留时间短，降解效率低。当前第38页\共有75页\编于星期四\19点

设计与计算

一般常用塑料滤料，滤池总高度为812m，也可更高；每层滤料的厚度不应大于2.5m，径高比为1：68；容积负荷为1.03.0kgBOD5/m3.d，表面水力负荷为80200m3/m2.d，BOD5的去除率一般为6585%；自然通风时，塔滤四周通风口的面积不应小于滤池横截面积的

7.510%；机械通风时，风机容量一般按气水比为100150：1来设计；塔滤数不应小于2座。1.主要设计参数：当前第39页\共有75页\编于星期四\19点

普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池对比普通生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池表面负荷(m3/m2.d)0.93.7936(包括回流)1697(不包括回流)BOD5负荷(kg/m3.d)0.110.370.371.084高达4.8深度(m)1.83.00.92.4812或更高回流比无14回流比较大滤料多用碎石等多用塑料滤料塑料滤料比表面积(m2/m3)4365436582115孔隙率(%)456045609395蝇多很少很少生物膜脱落情况间歇连续连续运行要求简单需要一定技术需要一定技术

投配时间的间歇不超过5min一般连续投配连续投配剩余污泥黑色、高度氧化棕色、未充分氧化棕色、未充分氧化处理出水高度硝化,BOD520mg/l未充分硝化,BOD530mg/l未充分硝化,BOD530mg/lBOD5去除率(%)859575856585当前第40页\共有75页\编于星期四\19点曝气生物滤池一．概述曝气生物滤池(biologicalaeratedfilter)简称BAF,是八十年代末九十年代初在普通生物滤池的基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺，最初用于污水的三级处理，后发展成直接用于二级处理。自八十年代在欧洲建成第一座曝气生物滤池污水处理厂后，目前世界上已有数千座该工艺的污水处理厂。

结构概述：曝气生物滤池是普通生物滤池的一种变形形式，也可看成是生物接触氧化法的一种特殊形式，即在生物反应器内装填高比表面积的颗粒填料，以提供微生物膜生长的载体，并根据污水流向不同分为下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流过滤料层，在滤料层下部鼓风曝气，使空气与污水逆向或同向接触，使污水中的有机物与填料表面生物膜通过生化反应得到降解，填料同时起到物理过滤作用。当前第41页\共有75页\编于星期四\19点曝气生物滤池与普通生物滤池的工艺性能比较1.普通生物滤池的缺陷:

它采用污水下向流过滤，通过滤池下部通风孔自然通风供氧，气、水逆向而行，并且不具备反冲洗系统。由于上述结构形式,

普通生物滤池在运行中会产生以下缺陷:

(1)

采用污水下向流过滤和自然通风供氧，在运行中整个滤池高度上供气气压分布不均，容易形成沟流或短流，同时在滤料中容易形成气泡，造成局部气堵现象，从而影响处理效果；

(2)

采用污水下向流过滤和自然通风供氧，气、水为逆向流，空气在一定程度上阻止水流将污水中的固体物质带入滤床深处，从而使固体物质聚积在滤池的表层，使滤池容易堵塞；

(3)

由于采用自然通风供氧，通风供氧状况的好坏受制于池内温度与气温之差、滤池高度、滤料孔隙率及风力，不能给滤池提供较稳定、均匀的通风量；滤池堵塞会影响自然通风，使滤池供氧不足导致微生物缺氧现象，严重影响处理效果；

(4)

普通生物滤池不具备反冲洗系统，在滤池堵塞时不能及时将引起堵塞的脱落微生物膜和其它杂物清理出滤池。当前第42页\共有75页\编于星期四\19点2.上向流曝气生物滤池的优点

(1)

上向流曝气生物滤池在结构上采用气水平行上向流态，同时采用强制鼓风曝气技术，使得气、水进行极好的均分，防止了气泡在滤料中的凝结，氧气利用率高，能耗低；与普通生物滤池污水下向流态相反，气、水平行上向流态持续在整个滤池高度上提供正压条件，可以更好地避免形成沟流或短流；

(2)

采用气水平行上向流，使空间过滤能被更好地运用，空气能将污水中的固体物质带入滤床深处，在滤池中能得到高负荷、均匀的固体物质，延长反冲洗周期，减少清洗时间和清洗时的水、气量。当前第43页\共有75页\编于星期四\19点（3）采用强制鼓风曝气代替普通生物滤池的自然通风供氧。强制鼓风曝气是由罗茨鼓风机提供压缩空气并由空气管道输送至BAF，然后由设置于滤料层中的布气管使空气均匀通过滤料层。两者的作用均是使空气中的氧转移到污水与微生物的混合液中，以供给微生物氧源。但是，采用自然通风供氧受制于多种外部条件，使通风量或供氧量不稳定且不均匀，不能给微生物提供稳定可靠并足够的氧源，从而不能满足其在代谢过程中所需的氧量，使得滤池的有机负荷较低，一般BOD5负荷为0.2～0.5kgBOD5/m3·d。采用自然通风供氧时，当污水COD浓度大于400～500mg/l时，由于供氧量不足可能导致产生滤池厌氧现象，影响处理效果，同时也限制了浓度较高的废水采用生物滤池工艺的可能性。而强制曝气供氧量可根据污水的进水浓度进行大小调节，使微生物在任何时候都能有足够的氧源，且受外部条件的制约较少。同时，采用强制曝气供氧可提高滤池的有机负荷，使得BOD5负荷可高达5～6kgBOD5/m3·d，进水COD浓度允许达到1000～1500mg/l而不会产生滤池厌氧现象。

当前第44页\共有75页\编于星期四\19点

(4)

普通生物滤池不具备滤床反冲洗系统，不能使截留的SS和脱落生物膜及时排出池外。

曝气生物滤池设置的反冲洗系统可以在需要时通过人工或自动利用适量的水、气量来对滤料进行清洗，使滤料上多余的增厚微生物膜和截留在滤层中的已脱落的微生物膜和固体物质被冲洗出滤池外，使滤池保持通畅、不堵塞，以保证污水处理时滤层中水、气的正常流通。反冲洗所用水一般为滤池正常运行时的出水，被储存在清水池中备用。

当前第45页\共有75页\编于星期四\19点当前第46页\共有75页\编于星期四\19点当前第47页\共有75页\编于星期四\19点二.曝气生物滤池的构造

BAF可分为上向流和下向流滤池，但除污水在滤池中的流向不同外，其池型结构基本相同。早期曝气生物滤池大多都是下向流态，但随着上向流态比下向流滤池的众多优点被人们所认同，所以近年来绝大多数采用上向流曝气生物滤池结构。下图即为典型的曝气生物滤池构造图。当前第48页\共有75页\编于星期四\19点

从上图可看出，曝气生物滤池的结构形式与普通快滤池类似，其主体由滤池池体、滤料层、承托层、布水系统、布气系统、反冲洗系统、出水系统、管道和自控系统组成。

1．滤池池体滤池池体的作用：容纳被处理水量和围挡滤料，并承托滤料和曝气装置的重量。池型：生物滤池的形状有圆形、正方形和矩形三种，结构形式有钢制设备和钢筋混凝土结构等。一般当处理水量较小、池体容积较小并为单座池时，采用圆形钢结构为多；当处理水量和池容较大，选用的池体数量较多并考虑池体共壁时，采用矩形和方形钢筋混凝土结构较经济。滤池的平面尺寸以满足所要求的流态，布水布气均匀，填料安装和维护管理方便，尽量同其它处理构筑物尺寸相匹配等为原则。当前第49页\共有75页\编于星期四\19点

2．

滤料从生物滤池处理污水的发展状况来看，接触填料的选取较为重要。国内外通常采用的接触填料形状有蜂窝管状、束状、波纹状、圆形辐射状、盾状、网状、筒状、规则粒状与不规则粒状等，所用的材质除粒状滤料外，基本上采用玻璃钢、聚氯乙烯、聚丙烯、维尼纶等。由于制作加工和价格原因，国内目前采用的接触填料主要有玻璃钢或塑料蜂窝填料、立体波状填料、软性纤维填料、半软性填料以及粒状滤料等。BAF工艺采用粒状滤料，性能结构后述。3．承托层

承托层主要是为了支撑滤料，防止滤料流失和堵塞滤头，同时还可以保持反冲洗稳定进行。承托层常用材质为卵石或磁铁矿，为保证承托层的稳定，并对配水的均匀性起充分作用，要求材质具有良好的机械强度和化学稳定性，形状应尽量接近圆形，工程中一般选用鹅卵石作为承托层。当前第50页\共有75页\编于星期四\19点4．布水系统（1）布水系统主要包括：滤池最下部的配水室和滤板上的配水滤头。（2）配水室的作用：

a.使某一短时段内进入滤池的污水能在配水室内混合均匀，依靠承托滤板和滤头的阻力作用使污水在滤板下均匀、均质分布，并通过滤板上的滤头而均匀流入滤料层；

b.

该布水系统除作为滤池正常运行时布水用外，也作为定期对滤池进行反冲洗时布水用。在气、水联合反冲洗时，缓冲配水区还起到均匀配气作用，气垫层也在滤板下的区域中形成。

当前第51页\共有75页\编于星期四\19点1.采用气水平行上向流，使得气水进行极好均分，防止了气泡在滤料2.滤料层对气泡的切割作用事使气泡在滤池中的停留时间延长，提高了氧的利用率；池内生物量大，可达8000-23000mg/l（折算成MLVSS）3.由于滤池极好的截污能力，使得BAF后面不需再设二次沉淀池；

4.三相接触，有机物容积负荷高，水力停留时间短、基建投资少、O2的转移效率高，曝气量低，供氧动力消耗低。5.可截留SS，脱落的生物膜，勿需沉淀池，占地少6.勿需污泥回流，无污泥膨胀，污泥易处理7.具有占地面积小，基建投资省;8.处理水质高，可满足回用要求9.抗冲击负荷能力强，适应的温度范围广，且耐低温10.易挂膜，启动快，反应时间短11.曝气生物滤池无需二沉池，采用模块化结构，便于后期改建、扩建12.该工艺可以单独建立，也可以与其它工艺组合应用

工艺特点当前第52页\共有75页\编于星期四\19点

工艺流程及原理

过滤、生物吸附与生物氧化作用净化污水，滤料表面为好氧环境，内部为缺氧、厌氧的微环境，使得硝化、反硝化作用同时进行。当前第53页\共有75页\编于星期四\19点14.4生物转盘14.4.1概述

60年代起源于德国，我国70年代引进，能耗低，效果好的技术

适用范围广（城市污水、各类工业水）

当前第54页\共有75页\编于星期四\19点14.4.2生物转盘

生物转盘的构造特点

盘片、接触反应槽、转轴、驱动装置4部分组成1.盘片：盘片的形状：外缘：圆形、多角形及圆筒形；盘面：平板、凹凸板、波形板、蜂窝板、网状板等以及各种组合。盘片的厚度与材质：要求质轻、薄、强度高，耐腐蚀，同时还应易于加工、价格低等；一般厚度为0.5~1.0cm；常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯以及玻璃钢等。转盘的直径：一般直径为2.0、2.5、3.0、3.5m等，常用的是3.0m。盘片间的间距：一般为30mm，高密度型则为10~15mm。当前第55页\共有75页\编于星期四\19点2.接触反应槽：一般可以用钢板或钢筋混凝土制成，横断面呈半圆形或梯形；槽内水位一般达到转盘直径的40%，超高为20~30cm；转盘外缘与槽壁之间的间距一般为20~40cm。3、转轴：长度：，其直径50-80mm

轴中心高于槽液面150mm，，

b为轴心与液面的距离4.驱动装置驱动方式——电力，空气，水力驱动转速，外缘线速度15-18m/min当前第56页\共有75页\编于星期四\19点

净化原理1.当转盘浸没水中时，有机物被生物膜吸附；2.当转盘离开水面时，固着水层从空气中吸收氧，固着水层氧过饱和，转移到生物膜和污水中；3.圆盘的搅动也使大气中的O2进入水中（O2有两部分来源）；4.盘上的“生物膜”，与“水”及“空气”间，交替接触，进而去除BOD、

COD，也有CO、NH3

等的传递。废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；转盘40%的面积浸没在废水中，盘面低速转动；盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关，一般0.1~0.5mm。当前第57页\共有75页\编于星期四\19点

典型的工艺流程1.生物转盘的布置生物转盘的转速一般为18m/min；有一轴一段、一轴多段、以及多轴多段等形式；废水的流动方式，有轴直角流与轴平行流。多极布置：盘片面积不变，能提高处理水水质和DO含量当前第58页\共有75页\编于星期四\19点2.生物转盘为主体的工艺流程

需要有预处理，调节池可小点（与活性污泥相比），高浓度有机废水，中间设沉淀池当前第59页\共有75页\编于星期四\19点当前第60页\共有75页\编于星期四\19点

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

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)甲醇当前第61页\共有75页\编于星期四\19点3.

生物转盘与其它工艺的组合流程

天生物转盘初沉池出水

废水

天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

天

天当前第62页\共有75页\编于星期四\19点当前第63页\共有75页\编于星期四\19点

生物转盘的工艺特征微生物浓度高，折成MLVSS可达40000-60000mg/l，F/M：系数，效率高的主要原因，适应性强，出水水质好。耐冲击负荷——BOD值10000mg/l--10mg/l，均可适应不需要曝气，污泥回流，及调节污泥量，不存在污泥膨胀，节能，易于管理生物有分级，污泥龄长，食物链长污泥产量少，为活性污泥法的1/2左右流态：完全混合----推流式节能，即运行费用较低；维护管理简单，功能稳定可靠，无噪音，无灰蝇；受气候影响较大，顶部需要覆盖，有时需要保暖；所需的场地面积一般较大，建设投资较高。当前第64页\共有75页\编于星期四\19点

生物转盘运行中需要注意的问题1.进水方式进水方式上无定论，主要取决于进水水质进水方向与转盘的旋转方向一致，污水在槽中混合均匀水头损失小，但剥落的膜不易随水流出。进水方向和转盘的旋转方向相反，混合较差，水头损失大，但剥落膜易流出进水方向与盘片垂直，平行于转轴起到一轴多极的作用，前端生物膜后，轴负荷不均匀。

2.转盘的负荷与供氧量3.转盘分级与处理效果水力负荷低时，BOD去除速度与BOD浓度之间成