城市水工程运行与管理-教学课件-作者-肖利萍-于洋-第20章-生物膜法处理系统的运行与管理

城市水工程运行与管理电子教案第20章生物膜法处理系统的运行与管理20.3生物滤池工艺的运行控制与管理20.4生物转盘工艺的运行控制与管理20.5生物接触氧化法

20.1生物膜法工艺概述20.2生物膜的培养驯化20.1生物膜法工艺概述生物膜法从19世纪中叶开始，在一代又一代专家的继续努力下，不断发展、改进、创新、开发，迄今已拥有多种处理工艺技术，有效而广泛地应用于生活污水、城市污水及各种有机性工业废水的处理。属于生物膜法的处理工艺有:（1）以碎石、炉渣或人工成型材料为滤料筑成一定厚度的滤层，废水从池面以滴状流下，借助自然通风充氧的生物滤池；（2）在池内充满废水，并连续流入流出，池上安设串联起来且部分深入废水的圆形转盘，不断缓速旋转，使空气与废水交替接触的生物转盘；（3）在曝气池内充填各种类型贯通状的填料，废水充满池内并连续流入流出的生物接触氧化工艺；（4）在池内部分地充填细小颗粒的填料,利用废水的水流动力和从底部鼓入的空气,使填料处于流态化状态的生物流化床；其中最常用的是前三种生物膜法处理工艺。生物膜法废水处理工艺有一个共同特点,就是无论是生物滤池和曝气生物滤池的滤料、还是生物转盘、生物接触氧化工艺和生物流化床内的填料,都为一层污泥所覆盖,在其表面和一定深度内生息着千千万万个细菌、原生动物、后生动物等微型动物的生物污泥,因其呈薄膜状,所以称之为“生物膜”。废水流经生物膜时,废水中的溶解性有机污染物为微生物所摄取、利用,从而废水得到净化。生息在生物膜上的微生物都是好氧的,因此,对各种类型的生物膜法废水处理工艺,都必须采取相应的技术措施,提供充足的氧。20.2生物膜的培养驯化

生物膜的培养常称为挂膜。挂膜菌种大多数采用生活粪便污水或活性污泥混合液。由于生物膜中微生物固着生长,适宜特殊菌种的生存,所以,挂膜有时也可采用纯培养的特异菌种菌液。特异菌种可单独使用,也可以同活性污泥混合使用,由于所用的特异菌种比一般自然筛选的微生物更适宜于废水环境,因此,在与活性污泥混合使用时,仍可保持特异菌种在生物相中的优势。挂膜过程必须使微生物吸附在固体支撑物上,同时,还应不断供给营养物,使附着的微生物能在载体上繁殖,不被水流冲走。单纯的菌液或活性污泥混合液接种,即使固相支撑物上吸附有微生物,但还是不牢固,因此,在挂膜时应将菌液和营养液同时投加。挂膜方法一般有两种,一种是闭路循环法,即将菌液和营养液从设备的一端流入,从另一端流出,将流出液收集在水槽内,槽内不断曝气,使菌与污泥处于悬浮状态,曝气一段时间后,进入分离池进行沉淀（0.5～1.0h）,去掉上清液,适当添加营养液或菌液,再回流入生物膜反应设备,如此形成一个闭路系统。直到发现载体上长有粘状泥,即开始连续进入废水。这种挂膜方法需要菌种及污泥数量大,而且由于营养物缺乏,代谢产物积累,因而成膜时间较长,一般需要10天。另一种挂膜法是连续法,即菌液和污泥循环1～2次后即连续进水,并使进水量逐步增大。这种挂膜法由于营养物供应良好,只要控制挂膜液的流速（在转盘中控制转速）,以保证微生物的吸附。在塔式滤池中挂膜时的水力负荷可采用4～7m3/m3·d,约为正常运行的50%～70%待挂膜后再逐步提高水力负荷至满负荷。在各种型式的生物膜处理设施中,生物接触氧化池和塔式生物滤池由于具有曝气系统,而且填料量和填料空隙均较大,可以使用连续挂膜法,而普通生物滤池和生物转盘等设施适于使用闭路循环法。挂膜过程中回流沉淀池出水和池底污泥,可促进挂膜的早日完成。对于生活污水、城市污水或混有较大比例生活污水的工业废水可以采用连续法。对于不易生物降解的工业废水,尤其使用普通生物滤池和生物转盘等设施处理时，为了保证挂膜的顺利进行，可以通过预先培养和驯化相应的活性污泥，然后再投加到生物膜处理系统中进行挂膜，也就是分步挂膜。通常的做法是先将生活污水或其与工业废水的混合污水培养出活性污泥，然后将该污泥与工业废水一起放入一个循环池内，再用泵投入生物膜反应器中，出水和沉淀污泥均回流到循环池。循环运行形成生物膜后，通水运行，并加入要处理的工业废水。可先投配20%的工业废水，经分析进出水的水质，生物膜具有一定处理效果后，再逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水为止。也可以用掺有少量（20%）工业废水的生活污水直接培养生物膜，挂膜成功后再逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水为止。为了能尽量缩短挂膜时间，应保证挂膜营养液及污泥量具有适宜细菌生长的PH值、温度、营养比等，尤其是氮磷等营养元素的数量必须充足（可按进水CODcr:N:P=100:5:1估算）。在挂膜过程中，应经常采样进行显微镜检验，观察生物相的变化。挂膜驯化后，系统即可进入试运转，测定生物膜反应设备的最佳工作运行条件，并在最佳条件下转入正常运行。在生物膜培养挂膜期间,由于刚长成的生物膜适应能力较差,往往会出现膜状污泥大量脱落的现象,这可以说是正常的,尤其是采用工业废水进行驯化时,脱落现象会更严重。在正常运行阶段,膜大量脱落是不正常的。产生大量脱膜的主要原因是进水水质发生了变化,如抑制性或有毒污染物的含量突然升高或PH值发生突变等,解决办法是改善进水水质。20.3

生物滤池工艺的运行控制与管理

20.3.1生物滤池的工艺特点

生物滤池是生物膜法处理技术中最早开创的废水生物处理构筑物。它是以土壤自净原理为基础而发展起来的。

进入生物滤池的废水,应经过预处理,去除废水中悬浮物等能够堵塞滤料的污染物,并使水质均化。废水通过滤池时,滤料截流了废水中的悬浮物质使微生物很快繁殖起来,微生物又进一步吸附了废水中的溶解性有机物,逐渐增长并形成生物膜。生物滤池就是依靠滤料表面的生物膜对废水中的有机物进行吸附氧化作用,使废水得到净化的。

滤料上的生物膜不断脱落、更新,脱落的生物膜随处理水流出,因此,在生物滤池后应设沉淀池予以截留。20.3.1.1

普通生物滤池

普通生物滤池也叫滴滤池,为第一代生物滤池。在平面上呈方形或矩形,采用粒20~30mm的块状滤料,如碎石、卵石、焦炭及炉渣等,滤层高为1~2m。

废水通过固定喷嘴式的布水系统,从滤池顶部喷洒下来,为了保证空气在布水的间隙中进入滤料,采用间歇喷洒固定喷嘴式布水系统,这种系统由投配池、布水管道及喷嘴三部分组成,废水注入投配池内,在达到一定高度后,虹吸装置开始作用,废水泄入布水管道,并以水花形式从喷嘴喷出,当投配池水位降到一定位置后,虹吸被破坏,喷水停止。向投配池供水是连续的,但投配池向布水系统供水是间歇的。

普通生物滤池采用的水力负荷为1~4m3/（m2滤料d）和BOD负荷为0.1~0.4kg/（m3滤料d）。废水通过固定喷嘴式的布水系统（采用间歇式布水）,从滤池顶部喷洒下来,流经滤料的水,通过滤池下方的渗水装置、集水沟及排水渠最后进入二沉池。这种滤池对废水的处理效果好,但占地面积大,负荷率低,且极容易堵塞,在使用上受到一定20.3.1.2高负荷生物滤池

高负荷生物滤池属于第二代是在普通生物滤池的基础上为克服普通生物滤池在构造、运行等方面存在的一些问题而发展起来的。其相对于普通生物滤池而言具有以下特征:

1．在构造方面采用粒径较大的粒状滤料，一般40~65mm，滤层深一般介于1~4m，有的可达6m。由于采用旋转布水置，因此，滤池表面多呈圆形；

2．在运行方面将单位滤池表面的水力负荷提高近10倍，达10~30m3废水/（m2滤料d），加大水流强度形成较强的水力冲刷能力，防止生物膜堵塞滤料孔隙，使生物膜及时脱落，能够经常保持活性；BOD负荷提高到0.5~1.0kgBOD/（m3滤料d），为了适应提高水量负荷降低进水BOD值的要求，多采用处理水回流措施，并将进水BOD值限制在200mg/L以下，来缩小布水间隔时间。

多采用旋转布水器，废水从滤池上方慢速旋转的布水横管中流出，布水管高度离滤池表面约0.46m，太高水流受风影响，太低水流对生生物膜不能起到冲刷作用。沿布水管道从里向外喷嘴越来越密,以保证均匀布水。

由于滤池构造和运行管理方面的这些特征,使高负荷生物滤池提高了能够承受的处理水量,在净化功能和处理程度方面增强了灵活性。但是,虽然占地大,宜堵塞问题得到某些改善,但仍未得到彻底解决。与其它生物处理构筑物（例如曝气池）相比较,占地仍嫌过大。

20.3.1.3塔式生物滤池

塔式生物滤池属于第三代生物滤池，简称滤塔。塔式生物滤池在废水净化工艺方面与高负荷生物滤池完全相同。但是，塔式生物滤池也具有如下特征。

1.构造方面

（1）塔式生物滤池在平面多呈圆形或方形，外观呈塔形。高一般8～24m，直径为0.5～3.5m，直径与高度之比为1∶6～1∶8，沿高度分层建设，每层高度则视所采用的滤料而定，一般介于2～4m。在分层处设格栅，以使滤料的荷重分层负担，每层都应设检修孔，以便采样，更换滤料等。池体可用砖砌，也可以现场浇筑钢筋混凝土或采用预制板材或钢框和塑料板面的混合结构。

（2）滤料的种类、强度、耐腐蚀等的要求与普通生物滤池基本相同。由于构造上具有的特点，对滤塔更应采用轻质高强、比表面积大、空隙率高的人工塑料成型滤料。如纸蜂窝滤料。塑料波纹板滤料、焦碳、炉渣及陶粒滤料等。（3）滤塔的布水器、通风和排水系统与普通生物滤池和高负荷生物滤池基本相同。一般采用自然通风，如果自然通风供氧不足，就必须采用机械通风，机械通风的风量一般可按气水比（100～150）∶1来选择风机，或用需氧量来计算，氧的利用率不大于8%。

2.运行与工艺方面特征

（1）污水自上而下滴流，空气自下而上流动。塔形构造，这种构造形式给滤塔带来了如下的效应。其一是在池内形成强大拔风状态，通风良好，加强了氧的转移效果。其二，由于池的高度增大，再加上水力负荷和有机物负荷的提高，塔内水流紊动剧烈，废水、空气、生物膜三相接触充分,传质效果良好。高额的负荷使生物膜的增长与脱落的速度提高，加快了生物膜的更新，使生物膜的活性增强，在滤池不同的高度存活着不同的微生物，这种情况非常有利于有机物的降解。

（2）塔式生物滤池水力负荷比高负荷生物滤池高2～10倍，达30～200m3/m2·d，BOD负荷高达2000～3000g/m2·d是高负荷生物滤池2～3倍，成为“超高负荷生物滤池”。进水BOD浓度也可达到500mg/L、可用于较高浓度的工业废水处理。尤其适用于处理含有较高浓度有毒有机污染物的石油化工、化纤等工业废水,如含酚含氰污水、丙烯腈污水等,如果用活性污泥法处理这些污水,会出现污泥膨胀现象

（3）生物相在塔内沿高度方向产生明显的分层、分级,扩大了净化功能的范围（如硝化作用等）。塔式生物滤池可以采用一处（塔顶）进水,也可以从沿塔身高度上若干点进水。

（4）塔式生物滤池常用于有机污水的预处理,以保证二级生物处理装置有稳定的处理效果。也可用在二级生物处理设备。

（5）塔式生物滤池的优点是水力负荷较大,占地面积小,剩余污泥量少,日常运行费用较低；而且因为通风良好、氧气供应充足,产泥量明显低于普通活性污泥法,一般每去除1kgBOD5产泥只有0.03～0.1kg。由于污水在塔内停留时间很短（一般只有几分钟）,塔式生物滤池对有机物的处理往往不是很完全,BOD5去除率较低（一般只有60%～85%）。

（6）塔式生物滤池也适用于处理温度较高的工业废水,比如有的炼油和化纤工业排放的污水在夏季温度可高达40～50℃,根本不可能采用活性污泥法。而塔式生物滤池的结构类似冷却塔,污水在塔内自上而下流动过程中,温度会逐渐降低。不同高度生长着适应不同温度的微生物,即使在接触高温的顶部填料上,也生存着相当活跃的高温细菌,多重细菌在同一生物处理生物装置内出现,无疑会出现处理效果。

20.3.1.4曝气生物滤池

曝气生物滤池（BiologicalAeratedFilter），简称BAF。是20世纪80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，以后发展直接用于二级处理。曝气生物滤池在欧美和日本等发达国家广为流行。该技术不仅可用于水体富营养化处理，而且被广泛的用于城市污水、食品加工废水、酿造和造纸等高浓度废水的处理。

随着研究的深入，曝气生物滤池从单一工艺逐渐发展成系列综合工艺，具有去除SS、COD.BOD.硝化、脱氮除磷、除去AOX（有害物质）的作用，其最大特点是集生物氧化和过滤于一体，节省了后继二次沉淀池，在保证处理效果的前提下使处理工艺简化。此外，曝气生物滤池工艺的有机物容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资省、能耗和运行成本低、出水水质高。

1、构造方面特征

曝气生物滤池的构造与给水处理的快滤池相类似,只是滤料不同,一般采用活性炭、页岩、陶粒、沸石等,其中应用最多的是粒状有机滤料（粒径为3～5mm的聚氨酯泡沫或聚苯乙烯塑料球）,与无机滤料相比有机滤料的抗反冲洗磨损性能更好。

曝气生物滤池有两种运行方式,一种是上进水,水流与空气流逆向运行,称为逆向流或向下流；另一种是池底进水,水流与空气流同向运行,即同向流或向上流。同向流负荷高,出水水质较差,需设二沉池；而逆向流流速较小时,可不设二沉池。

曝气生物滤池的主体可分为布水系统,布气系统,承托层、生物填料层、反冲系统等五个部分。被处理的原污水,从池上部（或下部）进入池体,并通过填料层,在填料表面形成由微生物栖息而形成的生物膜,在污水滤过滤层的同时,由池下部通过空气管向滤层进行曝气,空气由填料的间隙上升,与污水接触,空气中的氧转移到污水中,向生物膜上的微生物提供充足的氧和丰富的有机物。在微生物的新陈代谢作用下,有机污染物被降解,污水得到处理。利用气－水反冲洗技术,来强化反冲洗效果。一般采用压缩空气作为气源,充氧和冲洗共用同一气源的做法尽管能够减少部分投资，但会影响滤池的稳定运行。反冲洗用水通常是处理出水，必要时应设置中间储水池，也可避开进水高峰期，在夜间进行反冲洗，以减缓冲洗污水对处理系统的冲击影响。反冲洗对保证曝气池正常运行十分重要，否则会产生如下不良后果:

1）冲洗不均匀，使得滤池冲洗周期缩短，降低了滤池产水能力，增加了能耗；

2）局部冲洗强度过高，会破坏承托层结构，导致滤料与承托层混合，甚至引起滤料流失。

2．工艺特点

（1）较小的池容和占地面积。曝气生物滤池的BOD5容积负荷可达到5～6kgBOD5/(m3·d)，是常规活性污泥法或接触氧化法的6～12倍，所以它的池容和占地面积只有活性污泥法或接触氧化法的1/10左右，大大节省占地面积和大量的土建费用。

（2）填料的颗粒细小，比表面积大，微生物附着力强，池内能够保持较高的生物量，再由于截留作用，污水处理效果良好。

（3）简化处理流程。由于滤池对SS的生物截留作用,使出水中的活性污泥很少,故无需设置二沉池和污泥回流泵房,处理流程简化,占地面积进一步减少,尤其适合于用地紧张的场合。

（4）气液相在滤料间隙充分接触。由于气液固三相接触,从而提高了氧的利用率和处理效果,降低了能源的消耗,在处理水质相同的状态下,填料的容积负荷高,还可使生物膜处于对数增长期。

（5）无需污泥回流,也无污泥膨胀之虑,如反冲洗全部自动化,则维修管理方便。

（6）具有多种净化功能,除了用于有机物的去除以外,还能够去除NH3-N等。通过沿滤层高度上充氧强度的灵活调整达到下层缺氧区和上层好氧区的相互配合,易实现在同一装置中快速脱氮除磷功能。

20.3.2生物滤池的运行管理及异常对策

20.3.2.1影响生物滤池处理效果的因素

1.生物膜的生长

生物膜中的微生物利用废水中的有机物及营养物质，通过同化作用，合成新的细胞，使膜不断生长。对缺乏营养的工业废水系统，为了使生物膜生长良好，需外加营养，其投加量与活性污泥系统相类似。厚度薄的生物膜，耗氧速率高，活性强。生长过厚的膜，大部分处于厌氧环境下，有机物分解速率慢，分解代谢产物仍为有机酸、醇等低分子有机化合物，同时还有臭气；脱落后仍可能造成局部堵塞，影响通气及处理效果。

2．负荷率

负荷率是集中反映生物滤池工作性能的重要参数。通常分为有机负荷率（单位:BOD5kg/(m3滤料)）和水力负荷（单位:m3/m2·d）两种。为了达到处理目的，有机负荷不能超过生物膜的分解能力。据日本城市污水实验结果表明:BOD5负荷极限值为1.2kg/m3d，提高有机负荷率，出水水质将有所下降。水力负荷用来表征滤池的基础时间和水流的冲刷能力。水力负荷太大，接触时间短，净化效果差。而太小，滤料不能完全利用，冲刷作用小。一般普通生物滤池的水力负荷为1~4m3/m2d，高负荷生物滤池为5~28m3/m2·d。

有机负荷N、水力负荷和净化效率是全面衡量生物滤池工作性能的三个重要指标，它们的关系是:

N=

由上式可见：①当进水浓度So和净化效率η一定时，出水浓度Se也一定，则qv与N成正比；②当Se和qv一定时，η越高意味着N也越高；③当水力负荷q和出水浓度Se一定时，η随滤池深度H的增加而提高。由于不同深度处的废水组成不同，膜中微生物种类和数量也不同，因而实际的有机物去除速率是不同的。一般沿水流方向，有机物去除速率递减。当滤池深度超过某一数值后，处理效率的提高不大。

3、废水的性质

由于废水同生物膜的接触时间极短，生物滤池一般是用于处理分子量较小的或极易生物降解的有机废水，对难降解的有机废水，可增加滤池级数或在工艺中采取出水回流等措施。

4.供氧

生物滤池中，微生物所需的氧一般直接来自大气，靠自然通风供给。影响滤池通风的主要因素是滤池内外的气温差、滤池的高度、有机物的浓度等。为了提高滤池的效果，需注意改进滤料的形状，在具有一定强度的同时，又具有尽可能大的空隙率。进水COD<400mg/L当入流浓度高

于此值时，采用回流稀释或机械通风等措施。

5.温度

同活性污泥系统相似，生物滤池生化反应速率也受温度影响。在微生物适宜的温度范围内，温度降低，生物的活性和耗氧速率也降低。由于滤池采用自然通风供氧，受气温的影响较大，温度系数θ为1.02～1.14，故冬季处理效果较差。

6.PH值和毒物

滤池中生物的生长繁殖与PH值有密切关系，废水PH值的合适范围为5.5～9.0，以6.5～8.5较佳。而废水中有毒物质超过一定浓度就会抑制和杀害微生物。因此PH值的急剧变化与毒物的冲击都可使生物膜大片死亡、脱落，引起滤池阻塞和处理效果急剧下降。

20.3.2.2生物滤池的运行控制及管理

1.滤料

滤料粒径的选择应综合考虑有机负荷和水力负荷等因素。当有机物浓度高时，应采用较大的粒径。应有足够的机械强度，卵石滤料大小应均一，筛除小的石块可增加空隙率，及时清除滤池表面的落叶等杂物，以免堵塞和影响通风，并可使布水均匀。

生物滤池过去常用碎石、卵石、炉渣、焦碳等做滤料。近年来多采用塑料滤料，它的比表面积大，空隙高，质轻，有利于膜的脱落和通风，耐腐蚀性好，为提高滤池的负荷和采用塔式滤池创造了有利条件。缺点是价格昂贵。

2.布水系统

布水系统的喷嘴需定期检查，清除喷口的污物，防止堵塞。冬天停水时，不可使水积存在布水管中以防管道冻裂。旋转式布水器的轴承需定期加油。3．排水系统

排水系统应定期检查，防止堵塞，堵塞处应冲洗。当滤料石块随水流冲下时，要将其冲净，不要排入二沉池，否则会引起管道堵塞或减少池子有效容积。

4．运行方式

根据废水的水质水量及不同处理要求，可以采用不同的运行方式和工艺流程。

（1）回流回流就是利用滤池出水稀释进水的做法。当进入滤池的废水量不大，而有机物浓度较高时，容易造成滤料空隙被生物膜堵塞的现象，严重时甚至会使生物滤池的工作不能正常进行，这时要采用回流的运行方式。其作用有:①增大水力负荷促进生物膜的脱落，避免生物膜过厚；②降低进水有机物负荷，防止浓度冲击；③防止滤池孳生蚊蝇和减少恶臭；④回流液中挟带的微生物使滤池中有用的微生物的浓度增加，促进生物膜的生长。回流方式及回流量:①连续回流；②水量很小，无法维持水力负荷在最小经验值以上时；③原水流量小时回流至初沉池，防止原水在初沉池中因停留时间过长而发生腐败。

回流水量大小的选定应预先经过试验，根据动力消耗及处理深度的需要作出抉择。

（2）二级滤池在出水水质要求高时，可采用两个滤池串联起来运行，这样BOD去除率往往可达90%以上，出水净化程度较高常能达到硝化阶段。此外二级滤池的运行也较灵活，如若废水水量增加，也可将两个滤池并联运行，但出水水质会相应下降，为了防止一级滤池膜过厚，也可将串联的两个滤池交替的使用作为第一级滤池与第二级滤池。

5．滤池蝇问题

滤池蝇是一种小型昆虫，幼虫在滤池的生物膜上孳生，成体蝇在滤池周围飞行，可飞越普通的窗纱，进入人体的眼、耳、口、鼻等处。滤池蝇的生长周期随气温上升而缩短，从150℃的22天到290℃的7天不等。在环境干湿交替条件下发生最频繁。滤池蝇的害处主要是影响环境卫生。防止方法:①连续地向滤池投配水；②按照与减少积水相类似方法减少过量的生物膜；③每周或每两周用废水淹没滤池24小时；④冲洗滤池内部曝露的池墙表面，如可延长布水横管，使废水能洒布于壁上，若池壁保持潮湿，则滤池蝇不能生存；⑤在进水中加氯，维持0.5～1.0mg/L的余氯量；加药周期为1～2周，以避免滤池蝇完成生命周期；⑥隔4～6周投加一次杀虫剂，以杀死欲进入滤池的成蝇。

6．臭味问题

滤池是好氧的，一般不会有严重臭味，若有臭皮蛋味表明有厌氧条件存在。

防止办法:①维持所有的设备（包括沉淀池和废水废气系统）都保持在好氧状态；②降低污泥和生物膜的累积量；③在滤池进水且流量小时短期加氯；④采用滤池出水回流；⑤保持整个污水厂的清洁；⑥清洗出现堵塞的排水系统；⑦清洗所有通气口；⑧在排水系统中鼓风，以增加流通性；⑨降低特别大的有机负荷，以免引起污泥的积累；⑩在滤池上加盖并对排放气体除臭。7．滤池积水

在滤池表面形成一个个由污泥堆积成的坑，里面积水。泥坑的产生会影响布水的均匀程度，并因此而影响处理效果。产生原因:①石质或其它滤料的粒径太小或不均匀；②由于温度的骤然变化使石质滤料破碎，引起堵塞孔隙；③一级处理设备运行不正常，导致进水中的悬浮物量过高；④生物膜的过度剥落堵塞了滤料的孔隙。

预防和补救方法:①耙松滤池表面的石质滤料；②用高压水流冲洗滤料表面；③停止在积水面积上布水器的运行，让连续的废水将滤料上的生物膜冲走；④在进水中投配游离氯（5mg/L），历时数小时，隔几周投配，最好在晚间流量小时投配以减少用氯量，1mg/L的氯即能抑制真菌的生长；⑤使滤池停止运行1至数天，以便让积水滤干；⑥对于有水封墙和可以封住排水渠道的滤池用废水至少淹没24小时以上；⑦若以上措施仍然无效时，就要考虑更换了这样做可能比清洗旧滤料更经济些。

8、滤池表面冻结

冬天不仅处理效率低，有时还可使滤池完全失效预防和解决办法:①减少出水回流次数，可以停止回流直到气候温和为止；②在滤池的上风向处设挡风装置；③调节喷嘴和反射板使滤池布水均匀；④及时清除滤池表面出现的冰块。

9．布水管及喷嘴堵塞

布水管及喷嘴的堵塞使废水在滤料上分配不均匀，水与滤料的接触面积减少，降低了效率，严重时大部分喷嘴堵塞，会使布水器内压力增高而爆裂。

防治方法:①清洗所有喷嘴及布水器孔口；②提高初沉池对油脂和悬浮物的去除效果；③维持适当的水力负荷；④按规定定期对布水器进行加油。

10．防止孳生蜗牛、苔藓和蟑螂

防治办法:①在进水中加氯10mg/L，使滤池出水中的余氯量为0.5～1.0mg/L，并维持数小时，②用最大的回流量来冲洗滤池。

11．生物膜的异常脱落

这一问题通常易于在高负荷滤池或滤塔进水中断再恢复时出现，因此，应当保持进水的连续运行。20.4生物转盘工艺的运行控制与管理

20.4.1生物转盘的工艺特点

生物转盘又称为浸没式生物滤池。生物转盘去除废水中有机污染物的机理与生物滤池基本相同,但构造型式与生物滤池完全不同。它由许多平行排列的盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置所组成。转盘面积的40%左右浸没在反应槽内的污水中,盘片上生长着生物膜,盘片在与之垂直的水平转轴的带动下缓慢转动,浸入废水中部分盘片上的生物膜便吸附废水中的有机物,当转出水面时,生物膜又从大气中吸收所需的氧气,使附着在膜上的有机物被微生物所分解。随着盘片的不断转动,最终使槽内废水得以净化。随着盘片上的生物膜不断增厚,老化的生物膜在污水水流与盘面之间产生的剪切力的作用下而剥落下来,这样就防止了相盘片之间空隙的堵塞，剥落下来的生物膜在二次沉淀池内截留，并进一步去除，不需回流。

同活性污泥法及生物滤池相比，生物转盘具有很多特有的优越性，除有效地去除有机污染物外，如运行得当，生物转盘系统能够具有硝化、脱氮与除磷功能。

作为污水生物处理技术，生物转盘之所以能够被认为是一种效果好、效率高、便于维护、运行费用低的工艺，是因为它在工艺和维护运行方面具有如下特点:

(1)微生物浓度高，特别是最初几级的生物转盘。

(2)生物相分级，每级转盘生长着适应于流入该级污水性质的生物相，这种现象对微生物的生长繁育，有机污染物的降解非常有利。

(3)污泥龄长，在转盘上能够增殖世代时间长的微生物，如硝化菌等，因此，生物转盘具有硝化，反硝化的功能。由于无需污泥回流，可向最后几级接触反应槽或直接向二沉池投加混凝剂去除水中的磷。

(4)耐冲击负荷能力强，对BOD值达10000mg/L以上的超高浓度有机污水到10mg/L以下的超低浓度污水，都可以采用生物转盘进行处理，并能够得到较好的处理效果。

(5)微生物的食物链较长,因此,产生的污泥量较少,约为活性污泥法的1/2左右。

(6)接触反应槽不需要曝气,污泥不需回流,因此,动力消耗低,这是本法的最突出的特征之一。

(7)生物转盘工艺不产生污泥膨胀,不需要经常调节生物污泥量,设备简单便于维护管理。

(8)设计合理,运行正常的生物转盘,不产生滤池蝇,不出现泡沫也不产生噪声,不存在发生二次污染的现象。

(9)生物转盘的流态属于完全混合—推流型,去除有机物的效果好。但是由于国内塑料价格较贵,所以基建投资相对较高,占地面积较大。往往在废水量小的工程中采用生物转盘法来处理。

目前仍有新的生物转盘推出,如空气驱动式生物转盘,可依靠设在反应槽中的充气管驱动空气又可以为生物供氧；利用藻菌共生体系来处理废水的藻类转盘；在曝气池内组装生物转盘的活性污泥式生物转盘；此外还有硝化转盘及厌氧反硝化脱氮转盘,以进行废水的深度净化。20.4.2生物转盘的运行控制及管理

1．预处理

生物转盘作为二级处理设备，其设计负荷的选定必须有充分的根据，在设计上还应当考虑在使处理水质达到预期指标的基础上，尽量减少所需的转盘体面积。为此预处理工艺占有重要的位置，起着主要的作用。进行预处理或以初沉池去除悬浮物、砂粒、大的有机物颗粒，若不去除，它们可沉积在反应槽底部，减少了槽的有效面积，沉积的固体将变成厌氧状态，腐败后会产生臭气，使水中溶解性BOD值上升。初沉池去除率不足、反应槽底部固体物积累过多。其造成的后果是：沉淀池表面释放气泡；废水通过初沉池后PH值下降。

3.转盘罩盖

转盘应预以覆盖，其原因为：①保护转盘体表面上生长的微生物不受雨雪的侵袭而影响生物膜的正常生长，可建于室内；②由于转盘受气温影响大，在冬季低温时可防止热量的散失；③无论是室内或室外，罩盖以暗为宜，防止藻类生长。4.转盘体浸没率

在一般条件下，中心轴不接触水面，转盘体的废水浸没率约为40%，但是，对原水浓度高的废水，降低浸没率是适宜的。

5.转盘的转速

盘体的旋转速度是影响废水处理效果的一个重要因素，如微生物与废水的接触，向盘片上的生物膜供氧过剩生物膜的脱落，废水的搅拌曝气，废水在反应槽内的混合等作用的效果都与转盘的转速有关。实验结果证实，转速相对增大，上述各项作用的效果亦增强。在一般情况下，处理城市污水的转盘，圆周速度约为18m/min,工业废水处理的转盘。其周速应有所提高，当超负荷时第一段的转速宜于加大。转速及所需动力与转盘形状有关，应按速度的2次方或2.5次方的比例或考虑经济效果来加以均衡。

6.水质、水量的变动

生物转盘对水量、水质的变动有较强的适应性，但长时间的超负荷运行可使多级转盘系统中的第一级超负荷，造成生物膜过厚、厌氧发黑、BOD去除率下降，且脱落的生物膜沉降性能差，给后续处理带来困难，从安全考虑，水量负荷的变动可以达日平均水量的1倍，BOD负荷则可达2倍，废水在槽内的反应时间越长，段数越多对水量水质变动的适应性也越强。

通过日常监测，要严格控制污水的PH值、温度、营养成分等指标，尽量不要发生剧烈变化。

7.进水方向

在一般情况下，盘体的转动方向应与水流方向一致，但是，当反应槽底是平的时，转盘的转动方向应与水流方向相反为宜，以防止短路。

8、溶解氧DO

反应槽中混合液的溶解氧值，在不同级上有所变化，用来去除BOD的转盘，第一级DO为0.5~1.0mg/L,后几级可增高至1.0~3.0mg/L，常为2.0~3.0mg/L，最后一级达4.0~8.0mg/L。此外，混合液DO值随水质浓度和水力负荷而发生相应变化。

9、生物相得观察

生物转盘与生物滤池都属于生物膜处理系统，因此，盘上生物膜的特点，与生物滤池上的生物膜完全相同，生物呈分级分布现象，第一级，DO为0.5~1.0mg/L,后几级可增高至1.0~3.0mg/L，常2.0~3.0mg/L，最后一级达4.0~8.0mg/L。此外，混合液DO值随水质浓度和水力负荷而发生相应变化。

9.生物相的观察

生物转盘与生物滤池都属于生物膜法处理系统，因此，盘片上生物膜的特点，与生物滤池上的生物膜完全相同，生物呈分级分布现象。第一级生物膜往往以菌胶团细菌为主，膜最厚；随着有机物浓度的下降，以下的数级分别出现丝状菌、原生动物及后生动物，生物的种类不断增多，但生物量即膜的厚度减少，依废水水质的不同，每级都有其特征的生物类群。当水质浓度或转盘负荷有所变化时，特征型生物层次随之前移或后移。

正常的生物膜较薄，厚度约为1.5m左右，外观粗糙、粘性，呈现灰褐色。盘片上过剩的生物膜不时脱落，这是正常的更替，随后就被新膜覆盖。用于硝化的转盘，其生物膜薄得多，外观较光滑，呈金黄色。

10、二沉池从盘片上脱落下来的生物膜呈大块絮状，它们在氧化槽中受旋转盘片的带动而悬浮，部分随出水带出，故必须处理，处理方法与传统二沉池相同，由于二沉池中污泥不回流，应定期排除二沉池中的污泥，通常每隔4小时排一次，使之不发生腐化。排泥频率过多，泥太稀，会加重后处置工艺的压力。

11.设备维修

为了保证生物转盘正常运行，应对所有设备定期进行检查维修，如转轴的轴承，电机是否发热，有无不正常的杂音，传动皮带或链条的松紧程度，减速器、轴承、链条的润滑情况、盘片的变形情况等，及时更换损坏的零部件。在生物转盘运行过程中，经常遇到检修或停电等原因需停止运行一天以上时，为防止因转盘上半部和下半部的。

12.反应槽内pH值

生物膜干湿程度不同而破坏转盘的重量平衡时，要把反应槽中的污水全部放空或用人工营养液循环，保持膜的活性pH值必须保持在6.5~8.5范围内，进水pH值一般要求调整在6~9范围内，经长期驯化后范围可略扩大，超过这一范围处理效率将明显下降。硝化转盘对pH值和碱度的要求比较严格，硝化时pH值应尽可能控制在8.4左右，进水碱度至少应为进水NH3-N浓度的7.1倍，以使反应完全进行而不影响微生物的活性。

13.反应槽中固体物质的积累

沉砂池或初沉池中固体物质去除不佳，会使悬浮固体在反应槽内积累并堵塞进水通道，产生腐败，发出臭气，影响系统的运行，应用泵将它们抽出，并检验固体物的类型，针对产生的原因加以解决。

20.5生物接触氧化法工艺的运行控制与管理

20.5.1

生物接触氧化法的工艺特点

生物接触氧化法又称淹没式生物滤池,是一种以生物膜法作用为主、兼有活性污泥法作用的生物处理工艺。

生物接触氧化池内设置填料,填料淹没在废水中,填料上长满生物膜,废水与生物膜接触过程中,水中有机物被微生物吸附,氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜,随水流到二沉池后被去除,废水得到净化。在接触氧化池中,微生物所需要的氧气来自于水中,而废水则自鼓入的空气不断补充失去的溶解氧。空气是通过淹没在池底的穿孔布气管进入水中,当气泡上升时,向废水供应氧气。生物接触氧化法，在工艺、功能及运行等方面具有下列特征:

1．使用多种型式的填料。由于曝气，在池内形成液、固、气三相共存体系，有利于氧的转移，溶解氧充沛，适于微生物存活增殖。在生物膜上微生物是丰富的，除细菌和多种属原生动物和后生动物外，还能够生长氧化能力较强的球衣菌属的丝状菌，而无污泥膨胀之虑。

2．填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，由于丝状菌的大量孳生，有可能形成一个呈立体结构的密集的生物网，污水在其中通过，起到类似“过滤”的作用，能够有效的提高氧化效果。

3．由于进行曝气，生物膜表面不断的接受曝气的吹脱，这样有利于保持生物膜的活性，抑制厌氧膜的增殖，宜于提高氧的利用率，能够保持较高浓度的活性生物量，据实验资料，每㎡填料表面的活性生物膜量可达125g，如折算成MLSS，则可达13g/L，因此，生物接触氧化法能够接受较高的有机负荷率，处理效率较高，有利于缩小池容，减少占地面积。

4．对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，能够保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业，更具有实际意义。5．操作简单，运行方便，易于维护管理，不需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇。

6．污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。

7．生物接触氧化工艺具有多种净化功能，除有效的去除有机污染物外，如运行得当还能够用以脱氮，因此，可以作为三级处理技术。

生物接触氧化法由于具有泥量大、负荷高、耐冲击、运行管理较简便等特点而在中小型有毒有害、高浓度工业废水处理中受到青睐。由于生物膜上附着生长的微生物菌龄较长，因此在硝化、反硝化系统中也得到广泛应用。由于其占地省，因此在建造大楼地下室内的生活污水处理系统中得到了超常的发展。

尽管该法具有许多优点，是一种高效的生化处理构筑物，但也存在如下缺点:

1．生物膜的厚度随负荷的增高而增大，负荷过高，则生物膜过厚，引起填料堵塞，所以负荷不宜过高，同时要有防堵塞的冲击措施。

2．大量产生后生动物，如轮虫类，容易造成生物膜瞬时大量脱落，影响出水水质。3.填料及支架等往往导致基建费用增加

。20.5.2生物接触氧化法的工艺流程

生物接触氧化法的处理工艺流程通常有三种，即一段（级）处理流程，二段处理流程和多段处理流程。实践证明，在不同的条件下，这三种系统各有其特点，其经济性和适用范围如下:

1．一段法

工艺流程如图20-1。原水经初次沉淀池后进入接触氧化池，而后流入二沉池进行泥水分离，处理后的澄清水则作为处理水排放。这种流程虽然在氧化池中有时会引起短路，但全池填料上的生物膜厚度几乎相等，BOD负荷大体相同，具有完全混合型的特点，营养物F和活性微生物的重量M之比较低，微生物处于对数增殖期和衰减增殖期的前段。此时微生物的增殖不再受自身生理机制的限制，而是由污水中营养物质的量起主导作用。即生物膜增长较快，有机物降解速率也较高。

图20-1一段生物接触氧化技术处理流程

2.二段处理流程

工艺流程如图20-2。采用二段法的目的是为了增加生物氧化时间，提高生化处理效率，同时更适应原水水质的变化，使处理水质稳定。原水经初沉池处理后进入第一生物氧化池然后流入中间沉淀池进行泥水分离，澄清水继续进入第二接触氧化池最后流入二次沉淀池，再次泥水分离，出水排放，沉淀池污泥定期排出。在二段法的流程中,每座接触氧化池的流态属于完全混合型,而结合在一起考虑又属于推流型。

在一段接触氧化池内F/M＞2.1kgBOD/（m3·d）时,微生物增殖不受污水中营养物质含量所制约,处于对数增殖期,吸附、氧化有机物的能力较强,可以提高处理效率。为了维持微生物能处于较高的F/M条件,BOD负荷率亦高,处理水中的有机物浓度也必然高一些,这样在第二段接触氧化池内适当控制F/M值,一般为0.5kgBOD/（m3·d）左右,此时,微生物增殖处于减衰增殖期或内源呼吸期,BOD负荷率降低,处理水质提高。

图20-2二段生物接触氧化技术处理流程3.多段法处理流程

工艺流程如图20-3。由连续串联3座或3座以上接触氧化池组成。本系统从总体来看，其流态应按推流型考虑，但每一座接触氧化池的流态又属于完全混合型。

由于设置了多段接触氧化池，在各池间明显的形成了有机物的浓度差，这样每池内生长繁殖的微生物，在生理功能方面，适应于流至该池的污水的水质条件，这样有利于提高处理效果，能够取得非常稳定的处理水。经过适当运行，这种处理流程除去除有机物外，还具有硝化、脱氮功能。

上面所述三种流程的比较可以看出，一段流程简单易行，操作方便，投资较省，但对BOD的降解能力不如二段法。二段法和多段法处理效果好，可以缩短生物氧化所需总时间，但增加了处理装置和维护管理工作，投资也比一段法大。

一般来说，当有机负荷较低，水力负荷较大时，采用一段法较好。当有机负荷较高时采用二段或多段法更适当。试验表明，二段法中的第一接触氧化池与第二接触氧化池容积比宜选用7:3为好。在多段中，可按BOD不变的条件每段（第一段最大，以后逐渐减小）逐渐减小；也可按水力负荷分段（每段大小相等）。

图20-3多段生物接触氧化技术处理流程20.5.3生物接触氧化法的运行控制及管理

生物接触氧化法从生物组分来分析，实际是介于生物膜法与活性污泥法之间的一类好氧生物处理方法，在填料上附着生物膜以及从填料上脱落下来的大小、形状不等的生物膜，在净化废水的有机污染物中起着同样的作用。在运行中注意