第十三章生物膜法
生物膜法的原理
生物膜法的原理
生物膜法是一种利用微生物膜对水进行处理的生物技术方法。
它利用微生物的代谢活动和生长来去除水中的有机物、氮、磷等污
染物，是一种环保、高效的水处理技术。
生物膜法的原理主要包括
微生物的生长代谢、生物膜的形成和微生物与底物之间的相互作用。
首先，微生物的生长代谢是生物膜法能够有效去除水中污染物
的基础。
微生物在水中生长繁殖，通过代谢活动将有机物、氮、磷
等污染物转化为无害的物质，从而起到净化水质的作用。
微生物的
代谢活动需要适宜的温度、pH、氧气等条件，因此在生物膜法中需
要对水体进行适当的调控，以提供良好的生长环境。
其次，生物膜的形成是生物膜法能够高效去除污染物的关键。
微生物在水中通过自身的黏附能力和分泌物质的作用，形成生物膜。
这种生物膜能够有效地吸附和富集水中的有机物和微粒，为微生物
的代谢活动提供了良好的环境。
同时，生物膜还能够阻隔水中的有
害物质，起到过滤和隔离的作用，确保水质得到有效净化。
最后，微生物与底物之间的相互作用是生物膜法能够去除污染
物的重要环节。
微生物通过酶的作用将水中的有机物、氮、磷等底
物降解分解，释放出能量和新的生物体。
这种相互作用不仅能够去除水中的污染物，还能够促进微生物的生长繁殖，增加生物膜的活性和稳定性。
综上所述，生物膜法利用微生物的生长代谢、生物膜的形成和微生物与底物之间的相互作用，去除水中的有机物、氮、磷等污染物，是一种环保、高效的水处理技术。
通过合理调控水体环境、优化生物膜结构和提高微生物活性，可以进一步提高生物膜法的净化效果，为水质治理和环境保护提供更多有效手段。
《水处理技术及原理》第13章 污水的生物处理—生物膜法
（3）能够处理低浓度废水 活性污泥：不适合处理低浓度的污水，若BOD长期低于 〈50-60mg/l，会影响污泥絮体的形成 。 生物膜：20-30mg/L时，能降解到5-10mg/l
（4）易于维护运行，节能，动力费用低
5.2 生物滤池
5.2.1 概述
1、以土壤自净原理为根据，在污水灌溉的实践基础上发展起来 2、需要有预处理及二沉池 3、早期生物滤池（普通生物滤池）水量负荷低，(1-4m³/m².d)；BOD 负荷0.1-0.4kg/m³.d 4、高负荷生物滤池 5、塔式生物滤池
5.3 生物转盘
5.3.1 概述
60年代起源于德国，我国 70年代引进，能耗低，效果好的技术 适用范围广 （城市污水、各类工业水） 1 、生物转盘的构造
盘片——接触反应槽——转轴——驱动装置4部分组成
（1）盘片 ①形状——一般为圆形平板，近年来为提高表面积发展了正多角形，同心圆， 放射形 . ②直径——2-5.0m ③间距——标准值30mm，（不堵塞及通风） ④材质——平板（聚氯乙烯），波纹板（聚酯玻璃管）
需要水头较大， 式
2m，进水流量 喷嘴：喷水周期5-8min
5.2 生物滤池
5.2.2 普通生物滤池 1、构造 （4）排水系统
生物滤池的排水系统设于池底排除处理后的水 作用；保证通风、冲洗滤料
高度及坡度 底部高度不少于0.6米 冲水装置于池底的距离≮0.4米
不淤流速≮0.7m/s 渗水装置：与池底距离≮0.4m
5.1 概述
5.1.1 生物膜的构造与净化机理 2、净化有机物机理
（4）厌氧层与好氧层的关系 厌氧层不厚时，与好氧层平衡，稳定 厌氧层增厚时，代谢产物高于好氧层
（5）理想生物膜法的状况——减缓老化，避免厌氧层过分生长，加快 好氧层更新，不使膜集中脱落。
第十三章 生物膜法资料重点
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表1 生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、 种属和数量的比较
微生物种类 活性污泥 生物膜法 微生物种类 活性污泥法 生物膜法
细菌
++++ ++++
轮虫
+
真菌
++
+++
线虫
+
藻类
-
++
寡毛虫
-
鞭毛虫
++ +++ 其它后生动物
-
肉足虫
++ +++
昆虫类
-
纤毛虫 ++++ ++++
（二）教学重点： 1、生物膜法处理废水的基本原理； 2、生物膜处理构筑物的类型和构造； 3、生物膜法的工艺设计。
（三）教学难点：生物膜法系统的工艺设计。
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目录
第一节 基本原理 第二节 生物滤池 第三节 生物转盘 第四节 接触氧化法 第五节 曝气生物滤池和生物流化床概述
③ 作为接种的微生物。
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1、生物膜的形成
(1) 生物膜的形成：
含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动， 一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长， 形成一层薄的生物膜。
生物膜：附着在惰性载体表面生长的，以微生物为主， 包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面 的无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解 性能的结构。
（1）优点
水污染控制工程：第十三章 生物膜法
S S0
exp
K
S
m 0
Q A
n
h（13-14）
第二节 生物滤池
上式可以直接用于无回流滤池的计算，令 S=Se，h=h0，解得滤池深度h0：
h0
ln
S0 Se
K
S
m 0
Q A
n
(13-15)
第二节 生物滤池 有回流时：
QSi QRSe Q QR S0
S0
QS i QRSe Q QR
第二节 生物滤池
五、生物滤池的设计计算
1、滤池类型得选择 2、流程得选择 3、滤池尺寸和个数得确定
生物滤池得工艺设计内容是确定滤床总 体积、滤床高度、滤池个数、单个滤池得面 积，以及滤池其他尺寸。
（1）滤床总体积（V)：
第二节 生物滤池
五、生物滤池的设计计算
第二节 生物滤池
五、生物滤池的设计计算
水力负荷以滤池面积计，单位m3/(m2·d); BOD负荷，单位kgBOD5/(m3·d)。 低负荷：1~4 m3/(m2·d);0.1~0.4 kgBOD5/(m3·d)。 高负荷：5~40 m3/(m2·d); 0.5~2.5 kgBOD5/(m3·d)。
第二节 生物滤池
4、影响生物滤池性能的主要因素
六、生物滤池的运行
生物滤池投入运行之前，用清水替代污水 进行检查，发现问题时作必要得修整。 试运行：挂膜－驯化－膜成熟； 运行。
第三节 生物转盘法
一、概述
自1954年德国建立第一座生物转盘污水 厂后，在欧洲已有上千座，发展迅速。我国 于20世纪70年代开始进行研究，在印染、造 纸、皮革和石油化工等行业的工业废水处理 中得到应用，效果较好。
（3）回流
13-生物法膜分离法-2
生物滤池
• 生物滤池内的固态介质是一些天然材料,常用 的固体颗粒有土壤和堆肥,这些材料为微生物 的附着和生长提供表面,微生物可以吸收废气 中的污染物将其转化为无害物质.
• 适用于处理肉类加工厂、动物饲养场、污水 处理厂和堆肥厂等处产生的废气.
• 这类废气的主要特点是浓度不高,但带有强烈 的臭味.
分含量可保证氧与水分的供给. • 50％-70％为适宜的含水量. • 通常预处理需要加湿,防止滤料变干.
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2．养分 • 废气可为微生物提供一定的养分,VOCs可以提供
碳源和能源,但是需要适当补足其它养分. • 不同的处理工艺对养分控制有差异,例如生物滴
滤池补充营养盐十分重要,但是堆肥生物滤池补 给营养盐的次数可以减少,一年补给二次即可.
28
5、酸碱度 • 以中性或微碱性为宜. • 废气生物处理中的细菌多数适应于中性至微碱
性环境,只有少数种类对酸碱度要求比较特殊
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膜分离法
混合气体在压力梯度作用下,透过特定薄膜时,不同气体具 有不同的透过速度,从而使气体混合物中的不同组分达到 分离的效果.
• 基本原理: 多孔型膜〔吸附膜〕
•
非多孔型膜〔扩散膜〕
22
生物反应器处理废气三个阶段：
1.溶解过程
废气与水或固相表面的水膜接触,污 染物溶于水中成为液相中的分子或 离子,这一过程是物理过程,符合亨利 定律.
2.吸着过程
溶于水中的污染物被微生物吸附、吸 收,污染物从水中转入微生物体内.作 为吸收剂的水被再生复原,继而再用23
3.生物降解过程 进入微生物细胞的污染物作为微生物生命活动的
• 生物滴滤池主要由箱体、生物活性床层、喷水 器等组成.
• 废气经过预处理室去除颗粒物和增湿后进入滤 床底部.
高廷耀《水污染控制工程》第4版下册名校考研真题(生物膜法)【圣才出品】
高廷耀《水污染控制工程》第4版下册名校考研真题第十三章生物膜法一、填空题1．生物滤池一般可分为三种：______、______和______。
[中国地质大学（武汉）2009年研]【答案】高负荷生物滤池；塔式生物滤池；曝气生物滤池2．影响生物滤池通风的主要因素是______，______。
[中国地质大学（武汉）2011年研]【答案】滤床自然拔风；风速【解析】影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拔风和风速。
自然拔风的推动力是池内温度与气温之差，以及滤池的高度。
温度差愈大，通风条件愈好。
若池内外无温差时，则停止通风。
正常运行的生物滤池，自然通风可以提供生物降解所需的氧量。
3．生物滤池的供氧主要是靠______。
[中国地质大学（武汉）2010年研]【答案】自然通风供给【解析】生物滤池中，微生物所需的氧一般直接来自大气，靠自然通风供给。
影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拔风和风速。
二、名词解释1．有机负荷[中国科学技术大学2013年研]答：有机负荷是指单位体积滤料（或池子）单位时间内所能去除的有机物量。
通常以污水中有机物的量（BOD5）来计算，单位为kgBOD5／[m3（滤床）·d]。
提高有机负荷，出水水质相应有所下降。
对于有机负荷高的生物滤池，生物膜增长较快，需增加水力冲刷的强度，以利于生物膜增厚后能适时脱落。
2．生物膜[中国地质大学（武汉）2013年研]答：生物膜是指附着在惰性载体表面生长的，以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的结构。
生物膜在载体表面分布的均匀性，以及生物膜的厚度随着污水中营养底物浓度、时间和空间的改变而发生变化。
三、简答题1．试分析生物膜的主要特征。
[中国地质大学（武汉）2010年研]答：生物膜法是以固着在载体表面的生物膜对污水起净化作用的一种方法，污水经过生物膜反应器被净化。
就生物膜的工作状况分析生物膜法的主要特征如下：（1）参与净化反应微生物多样化，有一定的脱氮作用；（2）污泥产量低，沉降性能好；（3）对进水水质、水量变化适应性较强；（4）易于维护运行，节能。
生物膜法
二、生物流化床的类型 1.两相生物流化床
这类流化床是在流化床体外设置充氧设备与脱膜装置，以为微 生物充氧并脱除载体表面的生物膜。
2)负荷率 负荷率的单位是m(水)m.d或m(水)m.d,后一单位相当于m/d,又称平均 负荷率 滤率. 以流量为准的负荷率常称为水力负荷率,水力负荷率采用滤率为单位时,又称为 表面水力负荷率.以BOD为准的负荷率常称有机负荷率. 在高负荷条件下,随着滤率的提高,污水在生物滤池中的停留时间缩短,出水水质 将相应下降.为此,可以利用污水厂出水回流(回流滤池),或提高滤高度(塔式生物滤 池)来改善进水水质,从而提高滤率和保证出水水质. (3)回流 利用污水厂的出水,或生物滤池出水稀释进水的做法称回流,回流水量 回流 与进水量之比叫回流比. 回流对生物滤池性能有下述影响:a稀释进水浓度,降低进水水质 b增大水力力负荷 c有调节和稳定进水的作用 d提高出口水质 e抑制臭味,防止产生蚊蝇 串联:提高出水水质；避免单个滤池高度过；提出来高耐冲击负荷率。 (4)供氧 有人建议滤池进水COD应小于400mg/g。 供氧
三 池型的构造
1.布水布气：底部进气进水式、旁边进气顶部进水式、表面曝 布水布气：底部进气进水式、旁边进气顶部进水式、 布水布气
气式。 气式。 底部进气进水式： 底部进气进水式： 水和滤料直接接触,搅动能度大,加速生物膜脱落和更新,有利于有 机物的氧化分解,有助于防止堵塞。 旁边进气顶部进水式： 旁边进气顶部进水式： 搅动程度低,水当中的溶解饼高,有助于好氧生物降解反应。 表面曝气式： 表面曝气式： 能量消耗低,但防止堵塞,加快反应不及前两种
2、影响处理效率的因素很多，除负荷之外，主要的还有污水的 浓度、水质、温度、滤料特性和滤床高度。对于回流滤池，则 还有回流比。 3、没有经验可以援用的工业废水，应经过实验，确定其设计的 负荷率。
生物膜法
布水管每分钟的旋转速度，可近似地按下式计算：
3.478 × 10 7 n= Q 2 md D '第三节 生 物 转 盘
一、生物转盘的构造与原理
盘片作为生物膜的载体，当生物膜处于浸没状态时，废 水有机物被生物膜吸附，当它处于水面以上时，大气的氧向 生物膜传递，生物膜内所吸附有机物氧化分解，生物膜恢复 活性。生物转盘每转动一圈即完成一个吸附-氧化的周期。
第一节 基本原理
生物膜中物质传递过程如图14生物膜中物质传递过程如图14-1所示。生物膜中的微 生物主要有细菌（包括时气、厌气及兼气细菌）、真菌、 放线菌、原生动物（主要是纤毛虫）和较高等的动物，其 中藻类、较高等生物比活性污泥法多见。生物膜内物质浓 度分布如图１４－２所示．
废物利用基本方程
取膜上一厚度为dZ，面积为Ac的生物膜微元体。如膜内 底物浓度为Se，扩散进入微元体Ac·dZ的底物通量（进入量与 流出量之差）应等于该膜微元体的底物利用量。 微元体的废物平衡式可根据Fick定律列出:
3．供氧 向生物滤池供给充足的氧是保证生物膜正常工作的必要条 件，也有利于排除代谢产物。影响滤他自然通风的主要因素 是滤池内外的气温差（ΔT）以及滤他的高度。温差愈大， 滤池内的气流阻力愈小（亦即滤料粒径大、孔隙大）、通风 量也就愈大。 滤池内的气温和水温一般比较接近，因废水温度比较稳 定，故池内气温的变化幅度也不大。但滤池外气温不单在一 年内随季节的转换而有很大的变化，而且在一日内也有较大 变化。所以，生物滤池的通风量随时都在变化着。当池内温 度大于池外温度时，池内气流由下向上流动，反之，气流由 上向下流动。
2、高负荷生物滤池 高负荷生物滤池的构造基本上与低负荷生物滤池相同， 但所采用的滤料粒径和厚度都较大。由于负荷较高，水力冲 刷能力强，滤料表面积累的生物膜量不大，不易形成堵塞， 工作过程中老化生物膜连续排出，无机化程度较低。这种滤 池由于负荷大，处理程度较低，池内不出现硝化。它占地面 积较小，卫生条件较好，比较适宜于浓度和流量变化较大的 废水处理。 当要求废水的处理程度较高时，可采用二级滤池串联流 程。二级滤池串联时，出水浓度较低，处理效率可达90％以 上。
生物膜法
一些微生物是以包裹附着的形式实现固定化的。
2. 有机类载体
有机类载体是生物膜技术发展中应用最广 泛的主要载体材料。这类载体主要有 PVC 、 PE、PS、PP、各类树脂、塑料、软性或半软 性纤维等，其比表面积和孔隙率都很大，从而 使有机负荷大为提高，也不易堵塞，在生产实 践中被广为采用，由于它便于沉淀分离，提高 了活性污泥处理厂的性能。
生物膜净化污水的机理及优势
1. 生物膜表面积大，能大量吸附水中有机物 2. 有机物降解是在生物膜表层0.1-2mm的好氧生物膜内进行 3. 多种物质的传递过程： 空气 流动水层附着水层生物膜微生物呼吸 污染物流动水层附着水层生物膜生物降解 微生物代谢产物 H2O附着水层流动水层
3.生成污泥量少，易沉淀 4.动力消耗低
生物接触氧化处理技术的工艺流程
1、一级处理流程——完全混合型流态，微生物处于对数增长期和减 速增长期的前段 2、二级处理流程——单级完全混合型流态、组合后为推流； 一段，F/M>2.1，对数增殖期 二段，F/M≈0.5，减速增殖期或内源呼吸期
生物流化床
生物膜法的运行管理
生物膜法的特征
优点：
与活性污泥法相比，生物膜法具有以下优点：生物膜体积小、微生 物量高、水力停留时间较短、生物相相对稳定、对毒物和冲击负荷抵 抗性强、处理效果高、操作方便、剩余污泥少，适用于小型污水处理 厂
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
半软性填料、及球状悬浮型填料等：
接触氧化池的分类
1. 按曝气位置 分流式——国外多用
填料区水流较稳定，有利于生物膜的 生长，但冲刷力不够，生物膜不易脱 落；可采用鼓风曝气或表面曝气装置；
13生物膜法
生物膜中的物质迁移
由于生物膜的吸附作用，在其表面 有一层很薄的水层，称之为附着水 层。附着水层内的有机物大多已被 氧化，其浓度比滤池进水的有机物 浓度低得多。因此，由于浓度差的 作用，有机物会从废水中转移到附 着水层中去，进而被生物膜所吸附。 同时，空气中的氧在溶于废水中， 继而进入生物膜。在此条件下，微 生物对有机物进行氧化分解和同化 合成，产生的二氧化碳和其它代谢 产物一部分溶入附着水层，一部分 吸附到空气中去，如此循环往复， 使废水中的有机物不断减少，从而 得到净化。
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
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
池底
池底包括支承渗水结构、底部空间、排水系统、排 水口和通风口。 支承渗水结构起支承滤料和渗水的 作用。常用的支承渗水结构是架在混凝土梁或砖垫 上的穿孔混凝土板（见图8-4） ，特点是加工方便、 安装容易、堆放滤料时不易错位。支承渗水结构除 应坚固耐用外，还必须有足够的渗水和通风面积。 一般认为，这个面积应等于滤池横截面积的15～ 20%，负荷高的滤池，开孔面积应适当大些。 底部空间的作用是通气和布气。对于面积较大的滤 池，底部空间应适当加高一些，以增大通风量，并 使气流均匀地进入滤料层。
高廷耀《水污染控制工程》第4版下册章节题库(生物膜法)【圣才出品】
高廷耀《水污染控制工程》第4版下册章节题库第十三章生物膜法一、选择题介于活性污泥法和生物膜法之间的是（）。
A．生物滤池B．生物接触氧化池C．生物转盘D．生物流化床【答案】B【解析】生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池，是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水生物处理技术，兼有活性污泥法和生物膜法的特点，具有下列优点：①填料的比表面积大，池内的充氧条件良好，具有较高的容积负荷；②不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；③生物固体量多，水流属完全混合型，对水质水量的骤变有较强的适应能力；④有机容积负荷较高时，其F／M保持在较低水平，污泥产率较低。
二、填空题1．滤料应有一定的_______强度，良好的_______稳定性，能提供大量的_______和足够的_______率。
【答案】机械；生物化学；表面积；孔隙【解析】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能为微生物附着提供大量的表面积；②使污水以液膜状态流过生物膜；③有足够的孔隙率，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不被微生物分解，也不抑制微生物生长，有良好的生物化学稳定性；⑤有一定机械强度；⑥价格低廉。
2．曝气生物滤池承托层采用的材质应具有良好的_______和_______，一般选用_______作承托层。
【答案】机械强度；化学稳定性；卵石【解析】曝气生物滤池承托层采用的材质应具有良好的机械强度和化学稳定性，一般选用卵石作承托层，其级配自上而下为：卵石直径2～4mm，4～8mm，8～16mm；卵石层高度分别为50mm，100mm，100mm。
3．生物膜反应器可分为_______、_______和生物接触氧化池等。
【答案】生物滤池；生物转盘【解析】生物膜法是一大类生物处理法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式，其共同的特点是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。
生物膜法
什么是生物膜法生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。
生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。
生物膜自滤料向外可分为厌氧层、好氧层、附着水层、运动水层。
生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。
废水中微生物沿固体（可称载体）表面生长的生物处理方法的统称。
因微生物群体沿固体表面生长成粘膜状，故名。
废水和生物膜接触时，污染物从水中转移到膜上，从而得到处理。
其基本机理见水的生物处理法。
生物膜法的典型流程流程中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池或厌氧生物滤池。
前三种用于需氧生物处理过程，后一种用于厌氧过程。
最早出现的生物膜法生物器是间歇砂滤池和接触滤池（满盛碎块的水池）。
它们的运行都是间歇的，过滤-休闲或充水-接触-放水-休闲，构成一个工作周期。
它们是污水灌溉的发展，是以土壤自净现象为基础的。
接着就出现了连续运行的生物滤池。
新型塑料问世后，又有了新的发展。
生物膜法中的微生物构成及特点在污水处理构筑物内设臵微生物生长聚集的载体（一般称填料），在充氧的条件下，微生物在填料表面聚附着形成生物膜，经过充氧(充氧装臵由水处理曝气风机及曝气器组成)的污水以一定的流速流过填料时，生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物，使污水得到净化，同时微生物也得到增殖，生物膜随之增厚。
当生物膜增长到一定厚度时，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状态，而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，并最终导致生物膜的脱落。
随后，填料表面还会继续生长新的生物膜，周而复始，使污水得到净化。
微生物在填料表面聚附着形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一层薄薄的水层，水层中的有机物已经被生物膜氧化分解，故水层中的有机物浓度浓度比进水要低得多，当废水从生物膜表面流过时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水层中去，并进一步被生物膜所吸附，同时，空气中的氧也经过废水而进入生物膜水层并向内部转移。
第十三章生物膜法
第二节 生物滤池
第十三章 污水的生物膜法处理
高负荷生物滤池流程
第二节 生物滤池
第十三章 污水的生物膜法处理
3、塔式生物滤池
第二节 生物滤池
塔式生物滤池的水力负荷为 80-120m3/(m2.d)，容积负荷 为1000-3000gBOD5/(m3.d)， 当进水的BOD5超过500mg/L 时，应采取处理水回流的方式 对原水进行稀释处理。
第一节 基本原理
二、影响生物膜法污水处理效果的主要因素
1、进水底物的组分和浓度 2、营养物质 3、有机负荷和水力负荷 4、溶解氧 5、生物膜量 6、pH 7、温度 8、有毒物质
第十三章 污水的生物膜法处理
三、生物膜法污水处理特征
第一节 基本原理
（一）微生物方面的特征 1、参与净化反应的微生物种类多。 2、生物膜上生物的食物链较长。 3、能够存活世代时间较长的微生物。 4、分段运行有利于优势菌种的培养。
1、生物膜比增长速率
2、底物比去除速率
qobs
3、表观生物膜产率系数 Yobs
第十三章 污水的生物膜法处理
第二节 生物滤池
一、概述 二、生物滤池的构造 三、生物滤池的工艺流程 四、滤床高度的动力学计算方法 五、生物滤池的设计计算 六、生物滤池的运行及其经验
第十三章 污水的生物膜法处理
一、概述
第二节 生物滤池
生物膜脱落速度与有机负荷及水力负荷有关。
第十三章 污水的生物膜法处理
（二）生物膜的组成 生物膜由细菌、真菌、
藻类、原生动物和后生动 物等组成。
（三）生物膜法的净化过程 生物膜上的微生物在有溶
解氧的条件下对有机物进行分 解和机体本身进行新陈代谢。
第十三章 生物膜法
•
•
基本原理
生物滤池
•
•
生物转盘
生物接触氧化法
•
•
曝气生物滤池
生物流化床
是附着生长在固体状材料表面的由多种微生物形成的膜 状生物聚集体； 固体状材料： 滤料——生物滤池； 填料——生物接触氧化工艺； 转盘——生物转盘；
载体——生物流化床
一、生物膜的结构及其净化机理
生物膜的形成
1.生物滤池法的基本流程
出水回流
进水
初沉池
生物 滤池
二沉池
出水
剩余污泥
去除悬浮物、 油脂等易堵塞 滤料的物质
截留滤池中脱 落的生物膜、 保证出水水质
优点：处理效果好，BOD5的去除率>90％，出水BOD5<25mg/L，
NO3- ≈10mg/L，出水水质稳定。 缺点：占地面积大，灰蝇很多，影响环境卫生
生物膜反应器内生物相的分层分布特征
生物滤池中： 从滤床上层往下层，生物膜中的微生物从低级趋向高级，种 类逐渐增多，但个体数量减少。 上层，进水中营养丰富，微生物以菌胶团为主，繁殖快，膜 厚； 中层，水中污染物浓度下降，出现丝状菌、原生动物、后生 动物，膜变薄； 下层，水中污染物消耗殆尽，生物相以原生动物和后生动物 为主，膜更薄。 出水水质越好，上下层生态条件相差越大，分层越明显。 若分层不明显，处理效果肯定不好！
典型的生物滤池的构造
滤床及池体
布水设备
排水系统
滤床及池体
理想的滤料特性： ①能为微生物附着提供大量的面积（即大的比表面积）； ②使污水以液膜状态流过生物膜；
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不被微生物分解，也不抑制微生物的生长，有较好的化学 稳定性；⑤有一定的机械强度； ⑥价格低。
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1、生物膜比增长速率
2、底物比去除速率
qobs
3、表观生物膜产率系数 Yobs
第十三章 污水的生物膜法处理
第二节 生物滤池
一、概述 二、生物滤池的构造 三、生物滤池的工艺流程 四、滤床高度的动力学计算方法 五、生物滤池的设计计算 六、生物滤池的运行及其经验
第十三章 污水的生物膜法处理
一、概述
第二节 生物滤池
第十三章 污水的生物膜法处理
第一节 基本原理
一、生物膜的结构及净化机理 二、影响生物膜法污水处理效果的主要因素 三、生物膜法污水处理特征 四、生物膜法反应动力学介绍
第十三章 污水的生物膜法处理
一、生物膜的结构及净化机理
（一）生物膜的形成及结构
第一节 基本原理
在载体表面形成充满微生物和细菌的黏膜层。
进水BOD5应小于200mg/L，当大于200mg/L时，应采用回流工艺。
经稀释后的进水BOD5 : S0 kSe
第十三章 污水的生物膜法处理
五、生物滤池的设计计算
第二节 生物滤池
1、滤池的类型选择
2、流程的选择
3、滤池个数和滤床尺寸的确定
（1）经稀释后的进水BOD5 （2）回流稀释倍数 （3）滤床总体积 （4）滤床面积
滤床高度
ln Si RSe
h
Se (1 R)
K
'
Si RSe 1 R
m
(1 R)Q A
n
（13-17）
第十三章 污水的生物膜法处理
第二节 生物滤池
2、系数确定 通过生物滤池模型试验（滤料和进水方式应与欲设计的滤池相同，
试验装置可以不回流。）得试验数据 S0 ~ Q ，图解法求取。
第十三章 污水的生物膜法处理
4、影响生物滤池性能的主要因素
第二节 生物滤池
习题8
滤池高度
滤床高度对处理效率的影响同废水的水质有关。
负荷率
生物滤池的负荷率一般用水力负荷率（m3废水/m2滤池.d） 或有机负荷率（kgBOD5/m3滤料.d）表示。
回流
利用生物滤池出水稀释进水的做法称为回流， 回流水量与进水量之比为回流比。
2、布水设备
旋转布水器
固定布水器
第二节 生物滤池
第十三章 污水的生物膜法处理
3、排水系统
第二节 生物滤池
第十三章 污水的生物膜法处理
三、生物滤池的工艺流程 1、生物滤池法的基本流程
第二节 生物滤池
2、高负荷生物滤池
第十三章 污水的生物膜法处理
高负荷生物滤池流程
第二节 生物滤池
第十三章 污水的生物膜法处理
（二）处理工艺方面的特征 1、有较强的抗冲击能力。 2、污泥产量低且沉降性能好。 3、可处理低浓度污水。 4、运行费用低，管理方便。
习题3
第十三章 污水的生物膜法处理
四、生物膜法反应动力学介绍
（一）微生物在载体上附着的一般过程
第一节 基本原理
习题4
第十三章 污水的生物膜法处理
第一节 基本原理
（二）生物膜反应动力学的几个重要参数
第一节 基本原理
二、影响生物膜法污水处理效果的主要因素
1、进水底物的组分和浓度 2、营养物质 3、有机负荷和水力负荷 4、溶解氧 5、生物膜量 6、pH 7、温度 8、有毒物质
第十三章 污水的生物膜法处理
三、生物膜法污水处理特征
第一节 基本原理
（一）微生物方面的特征 1、参与净化反应的微生物种类多。 2、生物膜上生物的食物链较长。 3、能够存活世代时间较长的微生物。 4、分段运行有利于优势菌种的培养。
第十三章 污水的生物膜法处理
习题7
生物滤池 种类
第二节 生物滤池
普通生物滤池 高负荷生物滤池 塔式生物滤池
曝气生物滤池
第十三章 污水的生物膜法处理
二、生物滤池的构造
布水设备 滤床
排水系统 曝气
第二节 生物滤池
第十三章 污水的生物膜法处理
第二节 生物滤池
鼓风曝气生物接触氧化池
第十三章 污水的生物膜法处理
生物膜脱落速度与有机负荷及水力负荷有关。
第十三章 污水的生物膜法处理
（二）生物膜的组成 生物膜由细菌、真菌、
藻类、原生动物和后生动 物等组成。
（三）生物膜法的净化过程 生物膜上的微生物在有溶
解氧的条件下对有机物进行分 解和机体本身进行新陈代谢。
习题1、2
第一节 基本原理
第十三章 污水的生物膜法处理
供氧
影响生物滤池通风的主要因素是自然拔风和风力。
第十三章 污水的生物膜法处理
四、滤床高度的动力学计算方法 1、计染物浓度成正比 dS KS dh
S exp( Kh) S0
（13-12）
滤池处理效率系数经验式 K K‘S0m (Q / A)n （13-13）
第十三章 污水的生物膜法处理
第一节 基本原理 第二节 生物滤池 第三节 生物转盘 第四节 生物接触氧化法 第五节 生物膜的进展
第十三章 污水的生物膜法处理
污水“土壤自净”
第十三章 污水的生物膜法处理
污水“浅水河川自净”
第十三章 污水的生物膜法处理
习题1
生物膜法特点是微生物附着再介质“滤料”表面上，形成生物膜，污水 同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和 微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧气一般直接来自大气。
S0 KSe R S0 Se
Se S0
进水BOD5应小于200mg/L， 否则需采用回流工艺。
V S0Q(R 1) 10 6 LV 1200 gBOD5 / m3滤料 d LV
AV /H
滤料层厚度2~4m
（5）每个滤池直径 （6）滤池水力负荷
D 4 Ai
q Q(R 1) A
q 10 ~ 30 gm3 / m 2 d
第二节 生物滤池
1、滤床及池体
滤料参数： （1）比表面积； （2）污水以液膜状流过生物膜； （3）孔隙度与密度； （4）化学稳定性好； （5）有一定的机械强度； （6）价格低廉。
波纹状塑料填料
立体蜂窝网状填料
◆生物滤池处理效率随滤床高度的增加而增加； ◆当滤床高度超过某一数值后处理效率提高很小。
第十三章 污水的生物膜法处理
高负荷生物滤池流程
第二节 生物滤池
第十三章 污水的生物膜法处理
高负荷生物滤池流程
第二节 生物滤池
第十三章 污水的生物膜法处理
3、塔式生物滤池
第二节 生物滤池
塔式生物滤池的水力负荷为 80-120m3/(m2.d)，容积负荷 为1000-3000gBOD5/(m3.d)， 当进水的BOD5超过500mg/L 时，应采取处理水回流的方式 对原水进行稀释处理。