污水的好氧生物处理-生物膜法

三、生物滤池的类型及运行系统
生物过滤法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。
单级运行系统
多级运行系统
三、生物滤池的类型及运行系统
多级运行系统
三、生物滤池的类型及运行系统
采用生物滤池处理废水时，应该做好滤池类型和运行系统的选择。
确定流程时，应该决定是否用初次沉淀池，采用几级过滤，采用回流 与否、选择回流方式及回流比等问题。 塔式生物滤池一般是单级的，可以是多级进水。回流式生物滤池可以 是单级，也可以是两级。两级回流式生物滤池处理效率较高，运行上比较 灵活，但运行费及建设费都比较高。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。 生物滤池与活性污泥法的比较和应用选择
4、供氧
生物滤池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。池内 外的温度差愈大、滤池的气流阻力愈小(亦即 滤料粒径大，孔隙率大)，通气量也就愈大。 入流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。
10.1 概述和基本原理
生物膜法的类型：
（1）润壁型生物膜法 废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生 物膜流过，如生物滤池和生物转盘等； （2）浸没型生物膜法 生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。 如载体固定，称为接触氧化法；如载体流化则称为生物流化床
生物膜法 润壁型生物膜法 生物滤池 生物转盘 浸没型生物膜法 接触氧化法 生物流化床
生物滤池的一个主要优点是运行简单，因此，适用于小城镇和边远地 区。一般认为，它对入流水质水量变化的承受能力较强，脱落的生物膜密 实，较容易在二沉池中被分离。但生物滤池处理效率比活性污泥法略低， 变化范围略大些。
四、生物滤池的计算
1、计算公式
四、生物滤池的计算
（无回流滤池的计算式）
当采用回流滤池时，应考虑回流的影响。
生物膜ຫໍສະໝຸດ Baidu氧和有机物浓度示意图
三、生物滤池的类型及运行系统
生物滤池的分类
普通生物滤池
优点是处理效果好，BOD5去除率可达90%以上，出水BOD5可下降到25mg/L 以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳定。缺点是占地面积大，易于堵塞 （滤率在1～2m／d左右 ），影响环境卫生。
生物滤池法 低负荷生物滤池 普通生物滤池 高负荷生物滤池 回流式生物滤池 塔式生物滤池
第10章 污水的好氧生物处理（二）
——生物膜法
10.1 概述和基本原理 10.2 生物滤池 10.3 生物转盘 10.4 生物接触氧化法
第10章 污水的好氧生物处理（二）
——生物膜法
10.1 概述和基本原理
生物膜法是依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物的，因而
这种方法亦称为生物过滤法。
生物膜法具有以下几个特点：固着于固体表面上的微生物对废水水质、
一、生物滤池的构造
一、生物滤池的构造
2、布水设备
设置布水设备的目的是为了使污水能均匀地分布在整 个滤床表面。
旋转布水器的优点是布水比较均匀，淋水周期短， 水力冲刷作用强；缺点时喷水孔易堵，低温时要采用防 冻措施，仅适用于圆形池。
固定式布水装置间断布水，所以 布水不均匀，配水的水头要高（配水 面高0.9～2.1m），目前应用较少。
4、生物滤池系统的功能设计
（1）滤池类型的选择 （2）流程的选择
是否用初次沉淀池，采用几级过滤，是否采用回流、回流方式和回流比的确定等问题 。
下述三种情况应考虑用二次沉淀池出水回流：a.入流有机物浓度高（COD>400mg/L）； b.水量小，无法维持水力负荷率在在最小经验值以上时；c.污水中某种污染物在高浓度时可能 抑制微生物生长时。
塑料滤料 表面积可达100～200m2/m3，孔隙率高达80～95%，空气
流通好，所以在布水均匀时可承受高负荷。
（早期使用的碎石滤料，比表面积65~100m2/m3，孔隙率在45%~50% 左右，其粒径在3~8cm左右）
滤床高度 同滤料的密度密切相关。石质滤料组成的滤床高度一般在
1~2.5之间（1.1~1.4t/m3）；塑料滤料（100kg/m3）滤床一般采 用双层滤床，高7m左右；或采用多层的“塔式”结构，高度10m以上。
10.1 概述和基本原理
一、 生物膜的形成及特点
1. 2. 3. 挂膜 好氧层和厌氧层 生物膜的脱落和厚度
10.1 概述和基本原理
二、生物膜中的物质迁移 有机物 供氧 三、生物膜净化废水的原理
10.1 概述和基本原理
生物膜法基本流程
10.2 生物滤池
一、生物滤池的构造
二、生物滤池的机理
三、生物滤池的类型及运行系统
（3）滤池个数和滤床尺寸的确定 a) 滤床总体积
4、生物滤池系统的功能设计
b) 滤床高度的确定 一般是根据经验或试验结果确定的。例如低负荷率滤池用2m左右，两级回 流滤池用1.0~1.8m，塔式生物滤池用8m以上。 c) 核算滤率
四、生物滤池的计算
一、生物滤池的构造
生物滤池由滤床、布水设备和排水系统等三部分组成。
一、生物滤池的构造
一、生物滤池的构造
1、滤床
滤床由滤料组成。滤料是挂膜介质，对生物滤池的工作效能影响极大。 对滤料的基本要求是：（1）单位体积滤料的表面积要大；（2）孔隙率要 高；（3）材质轻而强度高；（4）物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危 害作用；（5）价廉，取材方便。
(2)有机负荷 有机负荷即单位时间供给单位体积滤料的BOD量，单位是kg(BOD5)／m3(滤 料)· d。 普通生物滤池的有机负荷范围为0.15~0.3 kg(BOD5)／m3· d ，高负荷生物滤 池在1.1 kg(BOD5)／m3· d。据日本城市污水试验结果，BOD负荷的极限值大体 是1.2kg／m3· d。
二、生物滤池的机理
3、回流
回流对生物滤池性能有下述影响：（1）增大水利负荷，促进生物膜 的脱落，防止滤池堵塞；（2）稀释进水，降低有机负荷，防止浓度冲击； （3）可向滤池连续接种，促进生物膜生长；（4）增加进水的溶解氧， 减少臭味；（5）有利于防止产生灰蝇和恶臭。 缺点是：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。
BODr——每立方米滤料每天去除的BOD5量，kg／m3· d； a′——系数，表示每公斤BOD5完全降解所需要的氧量，一般城市污水及多数有机废 水的a＇值在1.46左右。 Pf——单位体积滤料上的活性生物膜量，kg／m3； b＇——单位重量活性生物膜的自身氧化需氧量系数，其值为0.18kg／kg(Pf)· d。
高负荷生物滤池
10~30 0.8~1.2 0.9~2.4 1：1~1：4 一般褐色，氧化不充分 15s以下 75~90 65~75 负荷较低时有硝化
塔式生物滤池是一种超负荷生物滤池，其水力负荷可达80～200m3／m2· d，BOD负 荷可达2～3kg／m3· d，净化效率也较高。
三、生物滤池的类型及运行系统
由于BOD负荷不同，三种滤池的不同之处：
(1)BOD负荷高的滤池，生物膜增长快，对水力冲刷的要求也就迫切。增大水力冲刷 的主要途径是加大表面负荷，其办法有二：一是增加滤料层高度，二是将处理后的废 水回流到生物滤池的进水中去。所以，低负荷生物滤池的滤料层高度通常只有2～3m 左右，而且多不采用回流措施；塔式滤池的高度达20m之多，而且常采用回流措施。 (2)BOD负荷高的滤池，要求通风条件好，在采用自然通风的条件下，就要求滤料的 孔隙率大和阻力小。所以，低负荷滤池的滤料粒径较小(25～70mm)，高负荷滤池的 滤料粒径较大(40～100mm)，对于塔式生物滤池，最好采用塑料滤料。 (3)BOD负荷低的生物滤池的氧化分解程度就高，污泥量少而稳定，出水中有较高的 溶解氧，有硝酸盐，BOD5浓度可低于20mg/L；高负荷生物滤池的氧化分解程度低， 污泥量多而不稳定，出水中溶解氧低，没有或很少有硝酸盐，BOD5浓度高于30mg ／L，塔式生物滤池的情况可能更差些。
二、生物滤池的机理
水力负荷、BOD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。它们之间的关系是：
式中E以分数表示，由此式可得以下绪论： (1)当进水浓度S0和净化效率E一定时，Se也一定，则水力体积负荷(qV)与BOD 负荷(N)成正比。BOD负荷由滤料造成的表面积、孔隙率、通风能力以及温度等一 系列因素所决定。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。 (2)当出水浓度Se和体积负荷qV一定时，净化效率E越高意味着BOD负荷N越高。 由此可知，BOD负荷是生物滤池中起决定性的工作指标。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。
三、生物滤池的类型及运行系统
普通生物滤池和高负荷生物滤池的比较
名 项 目 称
普通生物滤池
水力负荷(m3/m2.d) BOD负荷(kg/m3.d) 滤层深度(m) 回 流 二次污泥 布水周期 BOD去除率（%） 悬浮物去除率（%） 硝化作用 15 0.15~0.3 1.8~3.0 无 一般黑色，氧化良好 5min以下 85~95 70~80 完全硝化
一、生物滤池的构造
3、排水系统
池底排水系统由池底、排水假底和集水沟组成。池底排水系统的作用是 （1）收集滤床流出的污水与生物膜；（2）保证通风；（3）支撑滤料。
二、生物滤池的机理
生物滤池中有机物降解过程复杂，同时发生如下过程：有机物在污水和 生物膜中的传质过程；有机物的好氧和厌氧代谢；氧在污水和生物膜中的传 质过程和生物膜的生长和脱落等。影响这些过程的主要因素有：滤池高度、 负荷率、回流、供氧。 1、滤池高度 随着滤床深度的增加，微生物种属从低级趋向高级，种类增多，生物 膜量从多到少，有机物浓度和去除速率有高到低。
水量的变化有较强的适应性；和活性污泥法相比，管理较方便；由于微生物 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 生态系统；生物过滤法比活性污泥法的剩余污泥量要少。
生物膜法的缺点：由于固着于固体表面的微生物量较难控制，因而在
运转操作上伸缩性差；滤料表面积小，BOD容积负荷有限，因而空间效果差； 采用自然通风供养，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功 能的有效容积。然而由于新工艺新滤料的研制成功，生物膜法作为良好的好 氧生物处理技术仍被广泛的应用着。
二、生物滤池的机理
2、负荷率 (1)水力负荷 单位面积的滤池每天处理的废水量称水力表面负荷，以qF表示，单位是 m3(废水)／m2(滤池)· d； 单位体积的滤料每天处理的废水量称水力体积负荷，以qV表示，单位是 m3(废水)／m3(滤料)· d。水力表面负荷又称平均滤率(m／d)。 显然，表面负荷与体积负荷之比值为滤料层的高度H(m)，即qF：qV＝H。 一般而言，水力负荷是根据洒水强度和BOD负荷确定的。普通生物滤池的 水力负荷范围为1~4 m3／m2· d ，高负荷生物滤池为5~28 m3／m2· d。
滤料形状
块状
天然块状滤料 人工块状滤料
软性塑料填料
板状
纤维状
碎石、矿渣、碎砖、焦碳等
陶瓷环
木板、纸板和塑料板
一、生物滤池的构造
滤料粒径 滤料粒径越小，表面积越大，所能挂的生物膜就越多，但是会
因污泥的沉积而造成堵塞，影响通风。通常采用的滤料粒径如下： 普通生物滤池为25～50mm； 高负荷生物滤池为50～60mm。 此外，在滤池底部集水孔板以上设垫料层高20～30cm，粒径为100～ 150mm。
物料衡算式
(A)
整理上式，并代入r=qvr/qv，得
(B)
其中，ρ
Si——滤池入流污水的污染物浓度
考虑回流的影响，滤池进水流量为(1+r)qv，并将(B) 代入(A)式，得
2、系数的确定
(A)
(2) 求n
(3) 求m
(4) 求K' 由(A)式求得
四、生物滤池的计算
3、耗氧量和供氧量的计算
(1)生物膜量 普通生物滤池的生物膜污泥量为4.5-7kg／m3(滤料)，高负荷 生物滤池为3.3～6.5kg／m3(滤料)。好氧层的厚度约2mm，2mm以上的 内层为厌氧层。 (2)生物膜的耗氧量 生物滤池耗氧量 可按下式估算：