第十一章 污水的生物处理(生物膜法)

挂膜后的网状填料
反应区曝气系统的布置
新型的纤维网状填料
池底的布置
设计要点：
1）生物接触氧化池的个数或分格数应不小于2格； 并按同时工作设计；
2）填料体积按填料容积负荷和平均水量计算；容积 负荷一般采用1000~1500g/BOD5/m3.d； 3）污水在氧化池内的有效接触时间一般为1.5~3h；
不淤流速≮0.7m/s
渗水顶板：与池底距离≮0.4m
普通生物滤池设计参数
1.普通生物滤池的个数或分格数应不小于2个，并按 同时工作设计； 2.滤池的有效容积按平均日污水量计算； 3.滤池的水力负荷一般采用1~3m3/m2.d； 4.滤池的容积负荷在常温下为150~300 gBOD5/m3.d， 也可按下表选择。
表面曝气式生物接触氧化池：水力冲刷力较弱， 容易堵塞，适宜于BOD5小于100mg/L低浓度有机 污水。主要用于三级处理和水源有机微污染的预 处理。
循环洒水式接触氧化池：该池将氧化池和沉淀 池合建。用循环水泵进行循环洒水重洋，适用于 低浓度有机污水处理。
常用填料的类型
酚醛树脂蜂窝填料
正六角行蜂窝状斜管
固定式布水装置
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。
投配池容积：
V Qm
Qm：平均出水量，m3/s Q0 t1 60 Q0：最大进水量； t1：每周期喷洒时间；min
投配池平均出水量：
1.1Qmax Qmin Qm 2
Qmin：最小出水量，m3/s
投配池工作深度：
H5 H H1min H 2
H1min：最大流量最远一个喷 嘴的自由水头，不小于0.2m H2‘：最小流量时投配池和 管道水头损失
V F H
F n f
式中：h0——填料高度，一 般采用3.0m； A1——每座池子的面积, m2, 一般<25m2。
生 物 接 触 氧 化 池 的 设 计 计 算
3.池总高度 4.有效停留时间t
H 0 H h1 h2 m 1h3 h4
般为3m，当采用蜂窝型填料时， 一般应分层装填，每层高为1m，蜂窝孔径应不小于 25mm；
5）进水BOD5浓度应控制在150~mg/L范围内； 6）接触氧化池中的溶解氧含量应维持在2.5~3.5 mg/L之 间，气水比为15~20：1； 7）为保证布水均匀，每格氧化池面积应不大于25m2
Qmax 1.5Q0
QK Z Q0 86400 n
n'：投配池个数
最小流量时自由水头：
H1min
2 Qmin H1max 2 Qmax
最小流量时投配池和管路水头损失：
2 Qmin H2 2 H2 Qmax
投配池从满的延续时间（喷洒间歇时间） V t2 60Q0 工作周期：t=t1+t2
D2 ri 2
i m
3. 布水器的转速布水横管的回转速度与滤速、横管根 数有关，如下表所示。
滤率/（m·d-1） 转速/（r·min-1）(4根横管) 转速/（r·min-1）(2根横管)
15 20
1 2
2 3
25
2
4
也可以近似地用下式计算：
34.78 106 n Q 2 m d D2
校核水力负荷：
Q q F
处理一立方米水需要的空气量：
D1
S a Se 2.099 Sn
S：氧的密度：1.429g/L N：氧的利用率：7~8%
2.高负荷生物滤池
高负荷生物滤池有机负荷大，一般为普通生物 滤池的6~8倍，因此池体较小，占地面积也较小， 氮BOD5去除率低，一般为75%~90%。高负荷生 物滤池内的生物膜生长非常迅速，必须采用较高 的水力负荷，利用水利冲刷，即使冲走过厚的生 物膜，防止堵塞。
聚乙烯蜂窝填料
聚乙烯蜂窝填料
半软性填料
半软性填料
弹性立体填料
软性纤维填料
软性、复合填料
组合填料
YHT型弹性生物的环填料
立体弹性填料
立体弹性填料
漂浮填料
SQC型丝球形悬浮填料
生物接触氧化法填料
新型的纤维网状填料
生物填料框架
框 架 与 生 物 填 料
框架与生物填料
新型的三维立体网状填料
酚醛树脂蜂窝填料常用填料的类型正六角行蜂窝状斜管聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料半软性填料半软性填料弹性立体填料软性纤维填料软性复合填料组合填料yht型弹性生物的环填料立体弹性填料立体弹性填料漂浮填料sqc型丝球形悬浮填料生物接触氧化法填料新型的纤维网状填料生物填料框架框架与生物填料新型的三维立体网状填料挂膜后的网状填料反应区曝气系统的布置新型的纤维网状填料池底的布置设计要点
2. 滤料：
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； 一般当滤料的孔隙率在45%左右时， 滤料 的比表面积约为65100m2/m3
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：
生 物 接 触 氧 化 池 的 设 计 计 算
1．生物接触氧化池的有效容 积（即填料体积）V 2．生物接触氧化池的总面 积F和座数n
Q S 0 S e V M
式中：Q——平均日设计污水 量，m3/d； S0 、Se——分别为进水与出水 的BOD5，mg/L； Lv——有机容积负荷率，kg ( BOD5)/(m3· d)
第十一章 污水的生物处理 （生物膜法）
基本概念
生物膜法是与活性污泥法并列的另一种处理法， 分好氧生物膜法和厌氧生物膜法两种类型。它借 助附着在填料上的生物膜的作用，降解污水中的 有机质。
生物滤池
生物滤池
生物转盘
生物接触氧化
生物膜法的特点（生物相方面）
生 物 相 方 面
1. 微生物的多样化 2. 生物的食物链长 3.能够存活世代时间长的微生物 4.分段运行与优势菌种
设计参数：
1.高负荷生物滤池按平均日污水量设计； 2.进水BOD5浓度应小于200mg/L； 3.容积负荷一般不大于1200gBOD5/m3.d； 4.面积负荷一般为1100~2000BOD5/m2.d； 5.水力负荷一般为10~30m3/m2.d； 6.滤料层厚度一般为2~4m，采用自然通风时，不 大于2m。 1）工作层：1.8m，粒径30~70mm； 2）承托层：0.2m，粒径70~100mm；
处 理 工 艺 方 面
1. 对水质、水量变动有较强的适应性 2.生物量大，处理效率高
3.剩余污泥量少，且沉淀性良好
4.能够处理低浓度废水
5.易于维护运行，节能，动力费用低
生物膜法缺点
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。
设计计算：
经稀释后的进水BOD5浓度：
Sa1 KSe
K：系数：
稀释回流倍数：
S a S a1 n S a1 S e
滤池总面积：
Q n 1S a1 F M
滤料总体积：
V HF
滤池水力负荷：
M q S a1
q：滤池水力负荷，m3/m2.d；当q 小于10，应加大回流，使q达到10 以上，否则应减小滤层厚度。
设计计算： 每个喷嘴喷出的流量（可直接查图表）
q f 2gH 1
孔口流量系数一般取 0.6~0.75； F为喷嘴孔口的有效面积
投配池最大出水量：
Q max q maxn
每个滤池喷嘴个数：
n n1n2
每排喷嘴个数：
L1为喷嘴间距，1.732R
R
f0 / 1.61
B n1 L1
旋转布水器的设计计算
1. 布水横管根数与直径
布水横管根数 布水横管的根数决定于池子和滤速的大小，n取偶数，布水水 量大时用4根，一般用2根。 布水横管直径 D1：
Q D1 2000 πv
(1 R )Q Q n
式中：Q`——每根布水横管的最大设计流量，m3/s； v——横管进水段流速，m/s； Q——每个滤池处理的水量，m3/s； n——横管数。
1.普通生物滤池
又称滴滤池、传统生物滤池，是滤池的早期的 类型，具有净化效果好，基建投资省、运行费用 低等优点。但占地面积达、卫生条件差。对污水 量较小的中、小城镇，尤其是经济不太发达的城 镇，仍有较大的应用价值。（应用呈减少的趋势）
构造：
1. 池体： 在平面上多为方形、矩形或圆形，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；高出滤池0.5－0.9m。池底：支撑滤料和 排除处理后的水，池底四周设置通风口。
f为喷洒面积，查图表
喷嘴排数：
n2
L L2
L2为喷嘴排距，1.5R
投配池的总水头：
H H 1 max h h H2 H3 H4
H1max，最远一个喷嘴所需的最大水头 H2，配水管道最大沿程阻力和局部阻力 H3，虹吸管水头损失， H4，投配池水头损失。 对初步设计，管道及投配池水头损失按0.25~3H计算
布水横管可以采用钢管或铝管，其管底离滤床表 面的距离，一般为150～250mm，以避免风力的影响 。布水器所需压力为0.5～1.0m。
生物滤池的运行
生物滤池正式运行之后，有一个“挂膜”阶段，即 培养生物膜的阶段。在这个始运行阶段，洁净的无膜 滤床逐渐长了生物膜，处理效率和出水水质不断提高 ，终于进入正常运行状态。当温度适宜时，始运行阶 段历时约一周。 驯化－挂膜方式： 一种方式是从其他工厂废水站或城市废水厂取来活性 污泥或生物膜碎屑,进行驯化，挂膜。 另一种方式是用生活污水、城市污水、河水或回流 出水代替部分工业废水进行运行，运行过程中把二次 沉淀池中的污泥不断回流到滤池的进水中。
2. 洒水孔数及在布水横管上的位置
假定每个出水孔口喷洒的面积基本相同，孔口数(m)的计算公式为：
m
1 4d 1 1 D 2
2
式中:d——孔口直径，一般为10~15mm，孔口流速2m/s左右或更大些；
D2——回转布水器直径，mm，比滤池内径小200mm。
第i个孔口距滤池中心的距离（ri）为：
5.滤料分工作层和承托层两层，总厚度1.5~2m。 1）工作层：层厚1.3~1.8m，粒径25~40mm； 2）承托层：层厚0.2m，粒径70~100mm； 6.必要时，应考虑滤池的采暖、防冻和防蝇等 措施；
设计计算：
滤料体积：
Q S a S e V M
滤料面积：
V F H
滤层高度一般取1.5~2m
固定式喷嘴布水系统计算
一般规定： 1.喷嘴布置形式有多种：
一般排距为1.5R，喷嘴间距1.732R；
2.喷水周期：喷洒时间和间歇时间之和。对大 中型滤池，在污水最大设计流量时，一般为 5~8min，对小型滤池，一般控制在15min内，喷洒 时间一般为1~5min； 3.喷水管自由水头：起端为1.5m，末端为0.5m；
3.接触氧化池
生物接触氧化池又称淹没式生物滤池；
工艺特点 供微生物固着生长的填料，全部淹没在污水下， 相当于一种浸没在污水中的生物滤池； 采用与曝气池相似的曝气方法，相当于在曝气池 中添加填料，供微生物栖息繁殖； 净化污水主要依靠填料上生物膜的作用，但是， 生物接触氧化池是一种具有活性污泥法特点的生物 膜法处理构筑物。他综合了曝气池和生物滤池两者 的优点。
构造
生物接触氧化池的构造
接触氧化池的主要部分
池底
池底用于设置 填料、布水布气 装置和支撑填料 的栅板和格栅。
填料
填料要求： 比表面积大； 空隙率大； 水力阻力小； 强度大； 化学和生物稳 定性好； 能经久耐用。
布水布气装置
布气管可布置 在池子中心、侧 面和全池。
接触氧化池构造示例
分类：
鼓风曝气接触氧化池：进水BOD5浓度控制在 100~300mg/L;浓度高时，可采用回流水稀释。
V t Q
5.空气量D计算
h2—填料层上水深，0.4～
0.5m； h3—填料层间间隙高， 0.2~0.3m；
D D0Q
式中： D 0 — 1m 3 污水所需气 量，m3/m3 ，一般为15～20 m3/ m3 。
h4—配水区高度，0.5m；进
入检修1.5m；
m：填料层数
实例：
已知某居民区平均日污水量Q=2500m3/d，污水BOD5浓 度La=150mg/L。拟采用生物接触氧化池处理，出水BOD5 浓度小于20mg/L。试设计生物接触氧化池。 1.确定进水水质：