第十四章 生物膜法

2．滤料 滤料是生物滤池的主体，它对生物滤池 的净化功能有直接影响。其一般要求：大的 表面积；有足够大的孔隙率；有较好的机械 强度，不易变形和破碎。
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（普通生物滤池多采用）； 旋转式布水装置（高负荷生物滤池和塔式生 物滤池常用）。
18.4.2 生物接触氧化的基本构造
1．构造 由池体、填料、进水装置、曝气系统组成
1）池体：圆形、矩形、方形。填料高3~3.5m，底 部布气层高为0.6~0.7m，顶部稳定水层 0.5~0.6m，H总=4.5~5.0m
2）填料：· 蜂窝式填料 · 波纹板状填料 · 半软性填料 · 弹性立体填料 · 不规则粒状填料 · 球状填料
工艺流程：
原污水 格栅 调节沉淀池 生物转盘 二沉池 PAC 滤池 接触消毒池 出水
原污水水质： COD＝133.2～178 mg/L,BOD5=67～89.2 mg/L,SS＝45～92 mg/L。 出水水质： CODcr≤50mg/L,BOD5≤10mg/L,SS≤10mg/L， 浊度≤10度，总大肠杆菌≤3个/L.
18.2
生物滤池
18.2.1 生物滤池基本构造
构造：池体、滤料、布水装置 、排水系统
1．池体 生物滤池的池体多为圆形、方形或矩形； 池壁可有孔洞或不带孔洞的两种形式，有孔 洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在低温 季节，易受低温的影响，使净化功能降低； 池壁一般要求高于滤料表面0.5~0.9m。
2.生物的食物链长； 3.能够存活世代时间较长的微生物； 4.分段运行与优势菌种。
18.1.3 微生物膜法技术特征
1.对水质、水量变动有较强的适应性；
2.污泥沉降性能良好，宜于固液分离； 3.能处理低浓度的污水，使BOD5=20~30mg的污水降 至5~10mg/l ； 4.易于维护运行、节能 。
18.3
生物转盘
18.3.1 生物转盘基本构造
由盘片、转轴与驱动装置、接触反应槽三部分组成。
1．盘片
1）材质：要求轻质高强、耐腐不变形、取材加工方便，一般采 用聚氯乙烯或聚脂玻璃钢制作。ζ =3~7mm（ζ =10~15） 2）形状、大小：圆形、正多角形，为波纹状盘片，此时表面积 可提高一倍。直径Φ：2~3.6m，最大Φ5.0m 3）盘片间距：一般为30mm，多级转盘前级数为25~35mm，后 级数10~20mm。
18.2.3 生物滤池的操作系统
1．普通生物滤池 1） 普通生物滤池的流程系统 污水
S0 预处理（格栅、沉淀池、初沉池等）
Sa
生物滤池→二沉池
Se
排放
2) 优缺点
2. 高负荷生物滤池 1）高负荷生物滤池系统流程
（1） 典型流程 （2）二段滤池处理系统流程
2）特征
（1）大幅度地提高了滤池的负荷率； （2）高负荷生物滤池的高负荷率是通过限制进水 BOD5和运行上采取处理水回流等技术措施而达到 目的； （3）处理水回流可以均化与稳定进水水质、加大 水力负荷，及时地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；抑制滤池蝇的过度滋长，减轻臭味。
2．接触反应槽 半圆形，盘片直径40%浸没于污水中，盘片边缘与槽内 面间距≥150mm，进出水采用锯齿形溢流堰，槽底设放空管。 对于多级生物转盘在级与级之间设导流槽。 3．转轴与驱动装置 1）转轴：实心钢轴或无缝钢管，长L=0.5~7.0m，否则 易扰曲变形，发生折断或扭断，直径d=50~80mm。 2）驱动装置：电机→减速器→转动链条→轴，转速 0.8~3.0r/min，线速度10~20m/min。不能过高或过低。
2)直流式生物接触氧化池（国内多采用）
原水
空气
空气
处理水 氧化区
回流区
曝气管
图 18-10 外循环直流式接触氧化池
3）多段串联射生物接触氧化池：居民小区， 实质上为混合-推流式。
处理水 原污水
调 节 池
污泥 水解酸化
处理后出水达到CJ25.1—89《生活杂用水水质 标准》，作为宾馆人工湖补给水和浇灌果树、绿地及 洗车等用途。
18.4 生物接触氧化
18.4.1 生物接触氧化的工作原理
生物接触氧化处理技术的实质之一是在池内充 填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定 的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生 物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能 的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到 净化。 生物接触氧化处理技术的另一项技术实质是采用 与曝气池相通的曝气方法，向微生物提供气所需要 的氧，并起到搅拌与混合作用。 据上所述，生物接触氧化是一种介于活性污泥法 与生物滤池两者之间的生物处理技术，兼具两者的 优点，也可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法。
(1) 原污水
处理水
(2)
原污水
处理水
(3)
原污水
处理水
(4)
原污水 处理水 处理水
(5)
原污水
初次沉淀池；
处理水回流 生物污泥回流
-高负荷生物滤池；
二次沉淀池；
图18-2
高负荷生物滤池典型流程
3、塔式生物滤池
1）塔式生物滤池的特征 （1）在构造方面的特征 （2）在工艺方面的特征 ① 高负荷率； ② 滤层内部的分层，能够承受较高的有机污染 物的冲击负荷。
18.3.3 生物转盘操作系统
1. 生物转盘处理系统基本工艺流程
2. 生物转盘处理系统工艺流程组合
生物转盘宜于采用多级处理方式,一般可分为单轴 单级、单轴多级和多轴多级等。图所示的是生物转盘 二级处理流程 。
2. 生物转盘系统的特征
1）微生物浓度高，达40~60g/l， F/M=0.05~0.1，∴处理效率高。 2）生物相分级：第一级异养菌；第二级原、后生动 物；第三~四级丝状性藻类。 3）污泥龄长，具有硝化、反硝化功能。 4）能处理高浓度有机废水，耐冲击负荷。 Sa=10000mg/l→10mg/l，效果好。 5）食物链长，污泥量少，为活性污泥法的 1/2左右， 约0.25Kg/KgBOD5。 6）能耗小，不需曝气与污泥回流，0.7Kw· h/Kg BOD5。 7）便于维护管理。 8）不会发生二次污染现象。 9）流态：完全混合—推流式。
生物膜 厌氧 好氧
附 着 水 层
流 动 水 层 CO2 CO2 H2O NH3 空 BOD
BOD
滤 料 O2 BOD
气
H2O BOD CO2 CO2 H2S NH3 CO2
O2
图18-1
生物滤池滤料上生物膜的构造（剖面图）
2. 生物膜的生长与脱落
1) 生物膜的生长 生物膜的形成 生物膜的成熟
18.3.2 生物转盘工作原理
盘片交替与污水和空气相接触，在盘片 上产生一层滋生着大量微生物的生物膜。当 生物膜与反应槽内污水接触时，污水中有机 物被生物膜所吸附降解，当生物膜与空气接 触时，一方面继续降解生物膜表面吸附水层 中的有机物，一方面吸附水层吸收空气中的 氧使之成为溶解氧而进入生物膜中，同时也 使槽内的DO达到一定浓度。而老化了的生物 膜在剪切力作用下而脱落，然后进入二沉池。
3．生物转盘的新进展
（1） 空气驱动的生物转盘
（2）与沉淀池合建的生物转盘
（3）与曝气池合建的生物转盘
空气驱动生物转盘 转动方向
补助曝气管
旋转水流
图18-9 与曝气池相组合的生物转盘
曝气管
18.3.4 工程实例
济南市南郊宾馆污水净化站采用的生物转 盘为主体的二级生化处理工艺，近期安装二 组直径为3 m的转盘，其中一级为三级转盘， 另一组为四级转盘。二组转盘并联运行处理 流量42 m3/h（1000 m3/d）。当污水量 小于21 m3/h，只用一组转盘。远期再安装 一组生物转盘。远期处理流量为63 m3/h （1500 m3/d）。
式中 q——水力负荷，m3/(m2•d)。
当有条件式，水力负荷q应由试验确定， 并行用上式校核，如通过试验所得到的水力 负荷值，若 q′=q，说明设计是可行的； q′> q，则可考虑适当降低滤池高度； q′< q，则应考虑加大滤池高度或采用 回流或多级滤池串联。
4．曝气生物滤池
1）系统与构造
原污水流入 溢流槽 反冲洗水排放管 中间排水管
WL
填料层 曝气用空气管 反冲洗用空气管 图18-7 承托层 处理水排水管 反冲洗水进水管 曝气生物滤池构造示意图
2）工艺特点
18.2.4 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：
COD＝3000mg/L，BOD5=800 mg/L，SS＝300 mg/L，色度＝100，PH＝6～9，温度40℃。
2．形式
按曝气装置的位置分为：分流式和直流式 按水流循环方式分为：填料内循环与外循环式
1）分流式接触氧化池：充氧与填料分置与单独的区间， 使污水在充氧间与填料间循环流动。（国外多采用） （1）中心曝气型
（2）单侧曝气型
分流式接触氧化池有利于微生物的生长繁殖， 供氧状况良好。但水流对生物膜冲刷力小，膜更新 慢，易堵塞。
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。
COD≤110 mg/L，BOD5≤50 mg/L，SS≤100 mg/L，色度≤80，PH＝6～9。
源自文库污水处理厂的工艺流程为：
原污水 调节池 UASB反应器 塔式生物滤池 混凝沉淀池 出水排放
塔式生物滤池设计容积负荷1.8Kg BOD5/( m3/d)，有效容积400 m3，采用 4座，每座滤池直径3.09m，滤池面积 7.5m2塔高18.5 m，滤池高度13.5 m。水 力负荷为200 m3/( m2•d)，COD去除率65 ％，出水COD为142 mg/L。
2）塔式生物滤池的设计计算 当前，塔式生物滤池主要按BOD—容积负荷率 进行计算。对生活污水和城市污水可以参考国内、 外的运行数据选定。 （1）塔滤的滤料容积：V S a Q
Na
式中 V——滤料容积，m3;
Sa——进水BOD5，也可按BODu考虑，g/m3； Q——污水流量，取平均日污水量，m3/d； Na——BOD容积负荷或BODu容积允许负荷， （gBOD5/m3滤料•d）或gBODu/（m3滤料•d）
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；一般由渗水装置、汇水沟和总排水沟 所组成；渗水装置用于支撑滤料，其排水 孔隙的总面积应不小于滤池表面积的20%； 渗水装置与池底之间的距离一般应在0.4m 以上，以利通风，一般在出水区的四周池 壁均匀布置进风孔。
第十八章 生物膜法
18.1 生物膜法的基本原理 18.2 生物滤池 18.3 生物转盘
18.4 生物接触氧化
18.5 生物流化床
18.1
生物膜法的基本原理
18.1.1 有机物降解机理
1．生物膜的构造及其对有机物的降解 1）构造（图18-1） 好氧层：2mm土厚，有机物的降解主要在此 厌氧层： 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， 在进入生物膜； 微生物代谢有机物。
（2）滤塔的表面面积
V A H
式中： A——滤塔的表面面积，m2；
H——滤塔的工作高度，m；其值根 据下表18-1所列数据确定。
表18-1 进水BODu与塔滤高度的关系 进水BODu/ （mg/L） 滤塔高度（m）
250
8
300
10
350
12
450
14
500
16
（3）塔滤的水力负荷
Q q A
18.2.2 生物滤池工作原理
生物滤池是以土壤自净原理为依据， 在污水灌溉的实践基础上，经原始的间歇 砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物 处理技术，已有百余年的发展史。 污水长时间以滴状喷洒在块状滤料层的 表面上，在污水流经的表面上就会形成生 物膜，待生物膜成熟后，栖息在生物膜上 的微生物即摄取流经污水中的有机物作为 营养，从而使污水得到净化。
2)生物膜的脱落
3)生物膜脱落的原因 内因 厌氧菌营养耗尽而死亡，其附着力降低，很快脱落 气态代谢产物不断逸出，破坏了好氧层生态的稳定，使 二者失去了平衡，生物膜老化 气态产物的积累，将膜顶起 外因 水流的冲刷作用，加大水量，则冲刷力增大
18.1.2 微生物学特性
1.参与净化反应微生物多样化；