水污染控制工程第五章生物膜法

1、第五章 生物膜法,第一节 基本原理 第二节 生物滤池 第三节 生物转盘法 第四节 生物接触氧化法 第五节 生物膜法的进展(自学）,第一节 基本原理,1、生物膜的形成、结构,一、生物膜结构及净化机理(P191),（1）形成过程 污水在填料表面流动，微生物在填料表面生长繁殖，一段时间后，细胞胞外多聚物使微生物细胞形成的纤维状缠结结构，称为生物膜。 生物膜以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和微生物吸附的无机物、有机物,具有较强的吸附和生物降解性能。 形成条件：营养物质；微生物;起支撑的载体填料或滤料；,（2）结构（P191),由好氧层和厌氧层组成，厚度2mm左右。,图13-1 生物滤池滤料

2、上生物膜基本结构,2、生物膜组成,细菌与真菌：对有机物的氧化分解起主要作用； 原生动物与后生动物：作为指示生物； 滤池蝇：以微生物及生物膜为食料，可抑制生物膜的过度增长，使生物膜保持活性； 藻类：仅限于生物膜表层的很小部分，对污水净化作用不大。,3、净化过程,去除污染物是一个吸附、稳定的复杂过程。,二、影响生物膜法处理效果的主要因素（P194) 进水底物组分和浓度： 营养物质：BOD5:N:P=100:5:1。 有机负荷及水力负荷： 有机负荷，kgBOD5/m3(滤床).d； 水力负荷，m3/m2(滤床).d，m/d，又称滤率； 溶解氧：2.0mg/L左右 生物膜量:生物膜厚度与密度 pH值：

3、69 温度：540 有毒物质：如酸、碱、重金属、有毒有机物。,三、生物膜法污水处理特征(P196) 1、微生物方面的特征 （1）微生物种类丰富，食物链长。 （2）存活世代时间较长的微生物，有利于不同功能的优势菌群分段运行。,2、工艺方面特征 (1)耐冲击负荷； (2)适合低浓度污水的处理； (3)剩余污泥量少； (4)管理简单，运行费用少。,一、概述,第二节 生物滤池,1.滤床及池体： 滤床由滤料组成，滤料是微生物生长的载体。 滤料性能要求： 比表面积大；使污水以液膜状态流过生物膜；足够的空隙率；生物化学稳定好性；机械强度高、价格低廉。,二、生物滤池构造,各种滤料,b.环状填料,d.塑料球填料

4、,c.蜂窝填料,a.石质填料,2.布水设备： 作用：使污水均匀分布在整个滤床表面。 类型：旋转布水器和固定布水器系统,固定式布水系统,组成：排水假底、集水沟。 作用：收集出水和生 物膜、保证通风、支 撑滤料。,3.排水系统,图13-7生物滤池排水系统示意图,三、生物滤池法工艺流程,1、基本流程（普通生物滤池）,特点：处理效果好，但水力负荷低，滤料易堵塞，占地面积大； 适用于水量1000m3/d的城镇污水。,（1）交替式二级生物滤池,2、高负荷生物滤池,运行中每个生物滤池交替作为一级和二级滤池使用。,（2）回流式生物滤池(处理水回流,P207）,单级回流生物滤池流程图,加强初沉池生物絮凝作用。,

5、增大生物滤池水力负荷，促进生物膜更新。,3、塔式生物滤池,第三代生物滤池 高度达20m之多，采用回流措施、塑料滤料。 有机负荷、水力负荷高，生物相分层明显；滤池不易堵塞，占地面积小。,四.影响生物滤池性能主要因素（P207) 1、滤池高度：随着滤床深度增加，微生物种类增多，个体数量减少。处理效率随滤床高度增加。 2、负荷 水力负荷：m3/m2d，又称滤率，m/d； 有机负荷：kgBOD5/m3d。,3、回流（P210),提高滤率;防止滤池蝇产生；降低滤池进水污染物浓度；调节和稳定进水。 塔式滤池进水BOD5500mg/L，出水需回流。,4、供氧,依靠自然通风供氧；主要影响因素是滤床自然拨风和风

6、速。池内外温度差越大，通风条件越好。,1、设计计算内容 滤池类型选择：现多采用高负荷滤池。 滤池流程选择：是否设初沉池；采用几级滤池；如采用回流，确定回流方式、回流比。 下述情况应回流：人流污水bCOD400mg/L；水量很小，无法维持水力负荷率在最小经验值以下时；污水中含抑制微生物生长的污染物。 确定滤池个数和滤池尺寸； 二沉池设计； 布水设备计算。,五、生物滤池设计计算（P215),2、滤池尺寸、个数确定（P215),（1）滤床总体积(书上公式错误),S0污水进滤池前的BOD5，mg/L； LV容积负荷，kgBOD5/m3d。（表13-4，P215),进入滤池的流量，m3/d；,（2）滤床

7、高度 低负荷滤池：h=2m； 回流滤池：h=1.01.8m； 塔式生物滤池：h=8m12m，每层高2m。,核算水力负荷。,城镇污水滤池负荷取值，表134，P215书； 回流式滤池水力负荷，表135，P216书；,(4)其他构造要求(P216) 底部空间高度0.6m；自然通风孔总面积大于滤池表面积的1。池底有集水沟、总排水沟，冲洗底部排水渠措施。,（3）滤床面积和个数,A滤池表面积，m2；h滤床高度，m。,根据滤池总面积和滤池个数，计算单池面积，确定滤池直径或边长。,例某城镇人口80000人，排水定额100L/人d，BOD5为20g/人 d。某工厂排水量2000m3/d，BOD5=2200mg/

8、L。拟混合后采用回流式生物滤池处理，要求出水BOD530mg/L。,混合后BOD5,解：（1）基本设计参数计算,设回流后进水BOD5=200mg/L,（2）滤池个数和尺寸计算,设LV=2.0kgBOD5/m3d，（P215，表134）,设h=1.5m,采用5个滤池,（3）核算滤率,满足要求,3、旋转布水器计算（自学）,包括：（1）布水横管数量（一般2或4根）和直径；（2）布水管上的孔口数和孔在布水管上的位置；（3）布水器的转速。,六、生物滤池的运行,1.挂膜方法 异步培养驯化：先培养出生物膜，再驯化。 接种同步培养驯化：生物膜的培养和驯化同步进行。 2.适用范围：小城镇、边远地区；工业废水。,

9、工程实例,广东省肇庆市蓝带啤酒厂，年产20万T蓝带啤酒。蓝带啤酒厂污水处理站设计污水处理量为6000m3/d，设计污水水质为： COD3000mg/L，BOD5=800 mg/L，SS300mg/L，色度100，pH69，温度40。 要求处理后出水水质达到广东省污水排放标准的二级二类标准。 COD110 mg/L，BOD550 mg/L，SS100 mg/L，色度80，pH69。,习题与思考题： P245书：1、2、3、4、7、8、10(交作业）,一、概述,1、净化原理（P221）,第三节 生物转盘,净化机理与生物滤池相同。,2、特点：无堵塞，净化效果好；能耗低；占地面积较大；有气味产生，对环

10、境有一定影响；,二、生物转盘构造,（1）转盘 由盘片组成，直径23m，当盘片总面积较大时，分组安装，一组称一级。,（2）氧化槽 断面直径比转盘略大；,（3）转轴和驱动装置 轴长7.6m,转轴中心在水面150mm以上； 通常采用有减速装置的电动机，也可采用水轮驱动或空气驱动。,三、生物转盘法工艺流程,1、基本流程,2、根据转盘和盘片布置形式，分为单轴单级、单轴多级和多轴多级式。(P223),级数4。,转盘分级串联运行能显著提高出水水质和水中溶解氧的含量。,四、生物转盘设计计算(P224),1、转盘总面积A,S0进水BOD5，mg/L；,处理水量，m3/d，,LA转盘BOD5面积负荷，g/(m2d

11、）。,2、盘片数(m),D转盘直径，m；,3、污水处理槽有效长度L,a盘片净间距，m；进水端2535mm，出水端1020mm；,b盘片厚度，m； （视材料强度确定。 硬聚氯乙稀板：35mm, 玻璃钢：12.5mm， 金属板：1mm）,K系数，取1.2。,4、废水处理槽有效容积（V）,净有效容积V1,r/D0.1时，取0.294；r/D0.06时，取0.335。,r中心轴与槽内水面距离，m，r150mm；,盘片边缘与处理槽内壁的间距，m， 200400mm。,5、转轴转速n0,例：某小区Q=600m3/d, BOD5=150mg/L，水温16，要求出水BOD520mg/L，设计生物转盘相关参数。

12、,（1）,LA=15gBOD5/m2d。P224,（2）,D2.5m,取620片,采用4轴4级生物转盘，平均每轴155片。,（3）取a=0.02m，b=0.005m硬聚氯乙稀板，K=1.2,(4),净有效容积V1,0.2m,(6),(5),三、生物转盘应用和研究进展（P226),1.应用：工业废水和小城镇污水的处理。,2、研究进展,（1）空气驱动式生物转盘,(2)与沉淀池合建的生物转盘,(3)与曝气池组合的生物转盘,作业：P245书第11题。,一、概述(P228),第四节 生物接触氧化法,又称淹没式曝气生物滤池。填料浸没在水中，污水与生物膜接触过程中，污染物质被吸附、氧化分解。,兼有活性污泥法

13、和生物膜法的特点。,图13-34接触氧化池构造图,二、生物接触氧化池构造,图13-34 接触氧化池构造示意图,1、池体:设置填料、布水布气装置和支承填料的支架。,2、填料,蜂窝状填料,板状填料,球状填料,对微生物无毒害、易挂膜、质轻、强度高、抗老化、比表面积大、孔隙率高。,立体弹性填料,框架与生物填料,框架与生物填料,3、曝气装置,三、工艺流程(P232),1、单级处理流程,2、二级处理流程（P232),3、多级处理流程,由3座或3座以上的接触氧化池串联组成。,四、生物接触氧化法设计计算（P233),1、池有效容积（填料体积）,S0 、Se -进水、出水BOD5，mg/L；,污水流量，m3/d， LV填料容积负荷，kgBOD5/m3（填料）d,2、池总面积（A）和池数（N）,h0-填料高度，h0=3.0m； A1-每池面积，m2，A1 25m2。,3、池深h,h1超高，0.50.6m； h2填料层上水深，0.40.5m； h3填料至池底高度，0.5m。,4、有效停留时间t,5.