水污染控制工程中国地质大学第05章污水的好氧生物处理生物膜法1

2023年9月2日罗朝晖1在污水的处理中，使微生物附着在滤料或某些载体上生长发育，并在其表面形成膜状生物污泥(生物膜)。污水与生物膜接触，污水中的有机污染物作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，使污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化主要类型生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、生物流化床2023年9月2日罗朝晖21、分段性有利于有机物的降解

在每一段（级）上能形成与该段污水水质相适应的优势菌群2、对水质水量变化的适应性强

固体表面上的微生物对废水水质、水量的变化有较强的适应性3、生物膜上能硝化脱氮

微生物固着于固体表面，即使增殖速度较慢的微生物也能生息，从而构成了稳定的生态系4、动力费用较低5、污泥量少、易分离

高营养级的微生物越多，污泥量自然就越少主要优点2023年9月2日罗朝晖3污水出水典型生物膜法流程格栅沉砂池初沉池生物膜处理单元二沉池2023年9月2日罗朝晖4TricklingFilter第一节生物滤池普通生物滤池塔式生物滤池2023年9月2日罗朝晖51）滤料滤料是生物生长栖息的场所2）池体一、生物滤池的构造滤床、布水设备、排水系统1、滤床理想滤料应具有的条件是：

a.具有较高的比表面积，表面宜于生物膜附着

b.孔隙率要高、孔隙尺寸较大

c.物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危害作用

d.价格低廉2023年9月2日罗朝晖6滤料A.碎石比表面积65-100m2/m3，孔隙率45～50%，容重大B.塑料比表面积100-350m2/m3，孔隙率80～95%，容重小滤料粒径大小与滤床工作情况滤床高度：受滤料密度限制石质：1－2.5m塑料：>7m2023年9月2日罗朝晖72、布水设备向滤池表面均匀撒布污水移动式和固定式喷嘴移动式布水系统布水比较均匀，淋水周期短，水力冲刷作用强

水头0.6-1.5m固定式喷嘴布水系统虹吸装置供水，间断布水，所以布水不均匀水头约2m2023年9月2日罗朝晖83、排水系统排水保证通风支撑滤料2023年9月2日罗朝晖9污水量＜1000m3/d的小城镇污水或有机性工业废水优点：处理效果好，BOD5去除率可达90%，出水BOD5在25mg/L以下。运行稳定缺点：1）占地面积大，处理量小

2）滤料易堵塞

3）环境卫生差（滤池蝇、喷嘴散发臭味）1、普通生物滤池二、生物滤池的流程2023年9月2日罗朝晖10特征：

A）有机负荷高，水量负荷高普通：有机负荷100~200gBOD5/(m3滤料天)

高负荷：普通的5－8倍（但BOD5＜200mg/L）

B）利用处理水回流加大水力负荷。优点：均化和稳定水质；加速生物膜更新；净化环境缺点：导致难降解有机物累积，降低效率2、高负荷生物滤池2023年9月2日罗朝晖11a为单级直流系统，多用于低负荷生物滤池b、c、d为单级回流系统，多用于高负荷生物滤池生物滤池系统基本上由初沉池、生物滤池、二次沉淀池组合而成，其组合型式有单级运行系统和多级运行系统3、生物滤池的流程d不设二次沉淀池，滤池出水回流到初沉池前，加强初沉池生物絮凝作用，促进沉淀效果b的处理水回流至生物滤池前，用以加强表面负荷c生物滤池出水直接回到生物滤池前，可加大表面负菏，又利用生物接种，促进生物膜更新2023年9月2日罗朝晖12多级运行系统2023年9月2日罗朝晖13交替式二级生物滤池2023年9月2日罗朝晖14塔式生物滤池塔式生物滤池一般是单级的，可以是多级进水。在国内，塔式生物滤池已被较好地用于工业有机废水的处理2023年9月2日罗朝晖151）生物膜由好氧和厌氧两层组成。好氧层厚度为2mm左右，是主要的降解区。2）生物膜内部、生物膜与水层之间、流动水层与附着水层之间都存在着传质作用。(氧、有机物、产物)3）生物膜处在不断的生长、不断的脱落过程中滤料生物膜厌氧好氧附着水层流动水层空气1、生物滤池的工作挂膜与生物膜工况三、生物滤池的机理2023年9月2日罗朝晖161）种类多样2）食物链比较长－－－－－污泥量少3）能够存活世代时间比较长的微生物－－－具有一定的硝化和反硝化脱氮功能4）分段运行与优占种属－－－有利于降解生物膜微生物特征2023年9月2日罗朝晖171）滤池高度滤床的上层与下层相比，生物膜量、生物种类和去除有机物种类及速率不同。微生物类别生物膜量有机物去除速率总去除率2、影响生物滤池的性能的主要因素2023年9月2日罗朝晖18负荷率影响处理效率水力负荷单位面积的滤池或者单位体积的滤料每天处理的废水量，分别称为2）负荷率太小：不能使滤池里的水将滤料包起来，不能保证对生物膜的冲刷作用。太大：流量大，停留时间短，净化效果差容积负荷率

qV：m3(废水)/m3(滤料)·d表面负荷率qF

（滤率）：m3(废水)/m2(滤池)·d2023年9月2日罗朝晖19BOD负荷（N）单位时间供给单位体积滤料的BOD量

kg(BOD5)／m3(滤料)·d水力负荷、BOD负荷和处理效率是全面衡量生物滤池工作性能的三个重要指标进水浓度S0和处理效率一定时，则qV与N成正比。滤料允许承受的BOD负荷愈大，单位体积滤料所能处理的废水量也愈多。出水浓度Se和体积负荷qV一定时，净化效率与BOD负荷有关。滤料允许承受的BOD负荷高时，既能增大处理水量，又能提高净化效率。由此可知，BOD负荷是生物滤池中起决定性的工作指标。2023年9月2日罗朝晖20污水回流与回流比采用回流的优点：(1)增大水力负荷、促进生物膜的脱落、防止堵塞；(2)废水被稀释，降低了基质浓度；(3)可向生物滤池连续接种，促进生物膜的生长；(4)提高进水的溶解氧；(5)由于进水量增加，有可能采用水力旋转布水器；(6)防止滤池滋生蚊蝇。缺点：缩短废水在滤池中的停留时间；洒水量大，将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，以及冬天使池中水温降低等。3）回流2023年9月2日罗朝晖214）供氧夏冬通常采用自然通风方式供氧，特殊情况下也可以采用机械通风方式供氧影响滤池通风的因素A温度差B滤池高度C滤池的气流阻力废水有机物浓度较高时，供氧条件可能成为影响生物滤池工作的主要因素。当有机物浓度COD大于400～500mg／L时，生物滤池供氧不足，生物好氧层厚度较小，故一般认为进水COD应小于400mg／L，否则宜采用回流方法降低有机物浓度以保证供氧充足2023年9月2日罗朝晖221、计算公式(h)四、生物滤池的计算污水经过滤池时，浓度的下降率无回流则可直接计算有回流时考虑回流影响2023年9月2日罗朝晖23内容：滤池类型和流程选择；滤池个数和滤床尺寸；二沉池设计；布水设备计算1、滤池类型的选择（高负荷或低负荷）2、流程选择

A初沉池悬浮质多应设立

B滤池级数

C回流有机浓度高；水量小；对生物有抑制作用的污染物五、生物滤池系统的功能设计2023年9月2日罗朝晖24内容：滤料容积V；滤池高度H；滤池表面面积A工艺计算方法：负荷率法常用的负荷率：

BOD－容积负荷率N：gBOD5/(m3滤料

天)BOD－面积负荷率NA：gBOD5/(m2滤料

天)

水力负荷率Nq：m3/(m2

天)3、滤池个数和滤床尺寸2023年9月2日罗朝晖25A原污水的流量Q和BOD5浓度

S0B回流稀释后的污水BOD5浓度

S和回流稀释倍数r。C工艺计算以N为例：滤料容积V：计算过程对于低负荷生物滤池和高负荷生物滤池，可先根据常用的滤料层高度H来计算面积A。但是，较适宜的H和A值必须在核算表面负荷后才能确定。滤池表面面积A：2023年9月2日罗朝晖26

滤池的实际表面负荷为qF＇＝Q／A应与试验数据或经验数据的表面负荷qF相等。如qF‘＞qF，应通过减小池深H和增大表面积A的办法来减小qF’值。若qF＇＜qF，表明实际的表面负荷满足不了冲刷生物膜的要求，应适当增加滤料厚度，或采用回流出水的办法来加大表面负荷D核算表面负荷2023年9月2日罗朝晖27内容：A布水横管数：Q小，2根；Q大，4根

B布水横管管径D1：（按V＝1m/s）4、回转式布水器的计算2023年9月2日罗朝晖28C布水器的直径D2：D'=D池－200mmD每根横管上的孔数m，孔距ri，孔径dd=10~15mmE转速n2023年9月2日罗朝晖29实例：滤池的工艺计算高负荷生物滤池：城市：人口N＝75000人，排水标准q＝100L/人日，BOD5排出L1=20g/人日工厂：废水量Q1＝2500m3/d，BOD5浓度L2＝520mg/L两者一起进入污水处理系统，利用高负荷生物滤池处理设定：填料层H＝2.0m，出水BOD5≯25mg/L

混合污水冬季平均温度14度，当地年均气温8度混合污水Kz＝1.602023年9月2日罗朝晖30一般污水：挂膜特殊污染物（工业废水）：驯化-挂膜

1、从其他已运行处理厂取活性污泥或生物膜碎屑

2、用其他水掺入、代替。运行到出现生物膜六、生物滤池的运行与经验2023年9月2日罗朝晖31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)0.9

3.79

36(包括回流)16

97(不包括回流)BOD5负荷(kg/m3.d)0.11

0.370.37

1.084高达4.8深度(m)1.8

3.00.9

2.48

12或更高回流比无1

4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/m