第5章生物膜法1

滤料粒径并非越小越好，会造成堵塞，影响通风。早 期主要以拳状碎石为滤料，其直径在2.5～04cm左右。
设置目的
(3) 布水设备
为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面上 生物滤池的布水设备分为两类
移动式（常用回 转式）布水器
固定式喷嘴 布水系统
回转式布水器的中央是一 根空心的立柱，底端与设在 池底下面的进水管衔接。其 所需水头在0.6～1.5m左右。
b、回流稀释倍数 n＝（S0－Sa）/(Sa-Se) c、滤料容积V=Q(n+1)Sa/NV d、滤池表面积A=V/H，
e、R=QR/Q =回流水量/原污水量 f、Sa=(So＋RSe）/（1＋R） Sa—向滤池喷洒污水的BOD值；So—原
污水的BOD值。Se-滤池处理水的BOD值；R—回流比
或按表面负荷计算A= Q(n+1)Sa/NA NA面积负荷 或按水力负荷计算A= Q(n+1)/ Nq Nq 水力负荷
a、一段法部分污泥回流。
工艺1：生物滤池出水直接向滤池回流；由 二次沉淀池向初次沉淀池回流污泥，有助于 生物膜接种。
工艺2：处理水回流滤池前，可避免加大初 次沉淀池容积，生物污泥由二次沉淀池回流 初次沉淀池，提高沉淀池的沉淀效果。
工艺3：处理水和生物污泥同步从二次沉淀 池回流初次沉淀池，提高了初次沉淀池的沉 淀效果，加大了滤池的水力负荷。弊端在于 提高了初次沉淀池的负荷。
脉冲式生物滤池配水系统
(4)排水系统
作
收集滤床流出的污水
用
保证通风
2、普通生物滤池的设计与计算 1）BOD5容积1负) 荷率：每立方米滤料在1d内所能接受的BOD5量， 单位gBOD5/m3滤料•d 2）水力负荷率： m3污水/m3滤料•d
3、普通生物滤池的适用范围与优缺点
优点：处理效果好，BOD5的去除率可达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，运行简单，节约能源。
与活性污泥法相比： ①活性污泥法系人工强化生物处理系统，生物量大，处理能 力强，而膜法更趋于自然净化原理。 ②活性污泥法为人工强化三相传质，膜法趋向浓度差扩散传 质，传质效果较活性污泥差，处理效率较活性污泥差。 ③适于工业废水处理站和小规模生活污理厂。
生物膜法 的主要工艺
5.2 生物滤池来自百度文库
5.2.1 概述 生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的基础上，经 较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物技术。
缺点：占地面积大，不适合处理水量大的污水；易堵塞；灰 蝇很多，散发臭味，影响环境卫生。生物滤池适用于小城镇和 边远地区。
5.2.3、高负荷生物滤池
1 特征 提高了滤池的BOD-负荷率，高于普通生物滤池的6-8倍，水力负荷率高达 10倍。
高负荷生物滤池的高滤率时通过限制进水BOD5 值和在运行上采取处理水回 流等技术而达到的。
2、工艺方面的特征：
a、对水质水量变动有较强适应性——顺水流方向形成了微生态系统。 b、污泥沉降性能好，宜于固液分离，但是，如果生物膜内部形成的厌 氧层过厚，在其脱落后，将有大量的非活性的细小悬浮物分散于水中， 使处理水的澄清度降低。 c、能处理低浓度污水。生物膜能处理活性污泥法不能处理的低浓度污
水和微污染的原水，使B0D5降至5-10mg/L。 d、易于维护管理、节能。无污泥回流系统，甚至无曝气系统，节能并 易运行管理。
5.2.4 塔式生物滤池：
1、特征
在构造方面：
塔身(高：8-24m；直径1-
3.5m，径高比1：6-1：8)；
滤料；
布水装置；
高8-24米
通风
在工艺方面：
高负荷率（80-200m3为一
般高负荷滤池的2-10倍；
滤层内部的分层（不同层适
于不同微生物生长，提高污
水处理能力。
2、计算与设计
参考教材220页例5-3
污水在粗滤料上喷洒，处理构筑物称为生物滤池。污水流经表 面，在表面上形成生物膜，待生物膜上的微生物即摄取流经污 水中的有机物作为营养，从而净化污水。
污水先要预处理，去除原污水中的悬浮物等能够堵塞滤料的污 染物，并使水质均化。脱落的生物膜随处理水流出，因此，生 物滤池后也应设沉淀池（二次沉淀池）予以截留。
交替式二级生物滤池法的流程
沉淀污水经配水槽进入 滤池A（作为一段滤池 考虑），再经二次沉淀 池的A沉淀池处理，处 理水用泵抽升送入滤池 B（二段滤池），然后 通过沉淀池B处理后排 放，经一段时间后，转 换水流方向。优点：有 效提高处理效果，缺点， 增加建设成本。
3、高负荷生物滤池的构造特点：
构造与普通生物滤池同（池体、滤料、布水与排水系统）， 不同之处如下： a、池形圆形 使用的滤料直径较大，一般为40-100mm，空隙率高。 b、旋转式布水器 污水以一定的压力流入位于池中央处的固定竖管，再流入布 水横管。
生物膜高度亲水，外 侧为吸水层，在膜表 面和一定深度繁殖着 大量的微生物，并形 成有机污染物-细菌原生动物（后生动物） 的食物链。
5.1.1、生物膜的构造及其对有机物的降解
1、生物膜构造：
微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，状态良好的生物膜是 细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物及固体杂质等构成的生态系 统，细菌占主导地位。 挂膜-成熟-形成内外两层膜，好氧膜的厚度一般2mm左右。
第五章 污水的生物处理 －生物膜法
5.1 概述
生物膜法利用固着生长的微生物—生物膜的代谢作用去除有 机物，有厌氧和好氧两种，主要适于处理溶解性有机物。是 一种被广泛采用的生物处理方法。
污水同生物膜接触后，溶解性有机物和少量悬浮物被生物膜 吸附并降解为稳定的无机物（CO2、H2O等）。
生物膜法是对污水土地的模拟和强化。
塔滤的工艺设计可以按BOD5-容积允许负荷率进行。
出水BOD
q=Q/A
例题5-3（P220-221) 某城镇居民5000人，排水量标准100L/(人·d），冬季水 温12度，每人每日产生的BODu值以40g计，生活污水拟 用塔滤处理，处理水的BODu按35mg/L考虑。
5.2.5曝气生物滤池
c、布水横管的出水孔口数（m）、孔口直径（d）及每个孔口距池中心 的距离(ri)。 设计依据：V＞0.5m/s以及每个孔口的喷洒面积基本相等。则 m＝ 1/[1-(1-a/d)] a为最末端2个出流孔口间距的2倍，取0.08m；
出口孔径d一般10-15mm，不得小于10mm。
每个出流孔口距滤池中心的距离(ri) ri＝R（i/m）（开平方） （中间间
V—空气流速 △T—滤池内、外温差
例题5-1 （p211页）
5、高负荷生物滤池的工艺计算与设计： 生物滤池系统的功能设计包括： 滤池类型和流程选择； 滤池个数和滤床尺寸； 二次沉淀池的形式、个数和工艺尺寸的确定； 布水设备的计算。
1）滤池池体的工艺计算与设计： 常用的负荷率有： BOD-容积负荷率:一般1200gBOD5/m3d BOD-面积负荷率，一般在1100-2000gBOD5/m2d 水力负荷率—每平方米滤池表面每日所能接受的污水量
5.2.2、普通生物滤池（滴滤池）
1、普通生物滤池的构造
（1）池体
典型的生物滤池的构造
滤料
布水装置
池体
排水系统
高于池表面0.50.9m。带孔洞和 不带孔洞的两种形
式。
（2）滤料
滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：
(1)比表面积大，能为微生物附着提供大量的面积； (2)质坚、高强耐腐蚀、抗冰冻。 (3)有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使 脱落的生物膜能随水流出滤池； (4)价格低廉，就地取材，便于加工、运输。
4、高负荷生物滤池的需氧与供氧
1）生物膜量： 好氧膜厚2mm，含水率98%。
2）生物滤池需氧量： O2=a’BODr + b’P（kg/m3滤料） a’ =1.46 b’=0.18 kgO2/ kg生物膜
aˊ--每kgBOD5完全降解所需要的氧量（kg），对城市污水，为1.46左右。 BODr-在生物滤池上去除的BOD5值。 bˊ--单位重量活性生物膜的需氧量，此值大致为0.18kg/m3。 P-每m3 滤料上覆盖着的活性生物膜。 3）生物滤池的供氧： 通风传质的影响因素有：滤池内外的温差、风力、滤料类型、水力负荷 （布水量），其中主要是温差。 v＝0.075×△T-0.15
1893年英国Corbett在Salford创建了第一个具有喷嘴布水 装置的生物滤池。迄今为止，有生物滤池（普通生物滤池、 高负荷生物滤池、塔式生物滤池）、生物转盘、生物接触氧 化设备和生物流化床等。
是细菌和菌类一类的微 生物和原生动物、后生 动物一类的微型动物附 着在滤料或某些载体上 生长繁殖，并在其上形 成膜状生物污泥-生物膜。
5.1.2、生物膜法的主要特征
1、微生物相方面的特征：
a、参与净化反应微生物多样化。 b、食物链长(纤毛虫、轮虫类、线虫类），污泥产率低，比活性污泥法
少1/4左右。 c、能够存活世代较长的微生物，在生物膜法中，θc与污水的停留时间
无关，因此硝化细菌等可以增值（特别是在冬季低温）。 d、可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力。
1、 曝气生物滤池的特征 集生物降解、固液分离于一体的污水处理设备。
当滤层内的截污量达 到某种程度时，对滤 层进行反冲洗，反冲 水通过反冲水排放管 排出。
2、有机物降解过程
➢ 空气中氧溶解于流动水层中 ➢ 污水中有机物由流动水层传递到附着水层，再进入生物膜 ➢ 微生物代谢产物：H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，
3、生物膜的老化与更新 生物膜从开始形成到成熟，生物膜要经历潜伏和生长两个阶段， 一般的城市生活污水，在20度左右的条件现大致需要30天左 右的时间。
目前生物滤池的最大直径为60m，通常是在35m以下。
例题见213 例5-2
3） 旋转布水器计算与设计
a、旋转布水器的直径D′=D-200mm （D滤池直径）
b、布水横管的数目及其管径D〞，
布水横管可以采用钢管或铝管，横管数目一般2-4根, 管中流速v＝0.5～ 1.0m/s，管底离滤床表面150～250mm，以避免风力的影响。
工艺4：不设二次沉淀池，提高了初次沉淀 池的效果，并使其兼行二次沉淀池的功能。
工艺5：处理水直接由滤池出水回流，生物 污泥则从二次沉淀池回流，然后两者同步回 流初次沉淀池。
原污水浓度较高，或对水处理水质要求较高时，可以考虑二段滤池处理系统
b.二段滤池
负荷率不均匀是二段生物滤池的 主要弊端，一段滤池负荷率高， 生物膜生长快，脱落生物膜易于 积存并产生堵塞现象，二段生物 滤池往往负荷率低，生物膜生长 不佳，滤池容积未能得到充分利 用。 可采用交替配水的二段生物滤池 系统（图5-7）
距大、外侧小）R为布水半径（D′/2），i为从池中心算起，每个孔口的 排列顺序。孔口间距一般从300mm，开始逐步减少到40mm。
d.每分钟的旋转周数n＝34.78×106/m·d2·D′
e.工作水头（包括沿程水损、局部水损，而局部水损又含孔口阻力，管 口降速水头）∴H＝h1＋h2＋h3 ，布水器所需压力为0.5～1.0m。
进入高负荷生物滤池的BOD5值必须低于200mg/L，否则用处理水回流加以 稀释。 回流产生的效应： （1）均化与稳定进水水质； （2）加大水力负荷，及时冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑 制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性； （3）抑制滤池蝇的过度滋长； （4）减轻散发的臭味。
2、工艺流程
2）滤池个数和滤床尺寸
池体一般采用负荷法计算。 取值：容积负荷1.2kgBOD5/（m3滤料.d）；表面面积负荷1.1～
2kgBOD5/（m2滤料.d）；水力负荷10－30m3/（m3.d），其主要 取决于污水浓度或回流比：
a、进水浓度（BOD）Sa＝αSe （Se为出水浓度），α见表5-5取值，它 反映了其可降解的能力。
固定式布水系统由投配池、 布水管道和喷嘴组成。。
污水流入投配池 是连续的，但布水 是间歇式，喷水周 期5-8min。
投配池内设虹吸 装置(间歇供水，使 滤料排水后间歇充 氧，生物膜再生)。
排水干管布设在 滤池表面下0.5-0.8 m，支(竖)管依据喷 咀服务半径设置,高 出滤料之上0.150.2m，竖管上安装 喷咀，通过喷咀均 匀布水。。