生物膜法-3生物转盘
生物膜法的基本原理
第一节生物膜法的基本原理生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力；主要的生物膜法有：① 生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等；② 生物转盘；③ 生物接触氧化法；④ 好氧生物流化床等。
一、生物膜的结构1、生物膜的形成生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：① 起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体；② 供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质；③ 作为接种的微生物。
(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。
(2) 生物膜的成熟：在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。
生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20°C)2、生物膜的结构生物膜的基本结构如图1所示。
图1 生物膜结构示意图(1) 生物膜的性质：① 高度亲水，存在着附着水层；② 微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物)的食物链。
(2) 生物膜降解有机物的过程：3、生物膜的更新与脱落(1) 厌氧膜的出现：① 生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；② 成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成；③ 好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。
(2) 厌氧膜的加厚：① 厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；② 气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；③ 成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。
生物膜简介
4.1 生物接触氧化池的构造及形式
由池体、填料、布水系统和曝气系统等组成；填料高度一般为 3.0m左右，填料层上部水层高约为0.5m，填料层下部布水区的 高度一般为0.5~1.5m之间；
池型：方形、园形，顶部稳 定水层
填料：其特性对接触氧化池 中生物量、氧的利用率、水 流条件和废水与生物膜的接 触反应情况等有较大影响； 分为硬性填料、软性填料、 半软性填料、及球状悬浮型填料等：
影响生物滤池功能的主要因素
1、滤床的比表面积和孔隙率 滤料表面积愈大， 生物膜的量就愈多，净化功能就愈强；且孔隙率大，
则滤床不易堵塞，通风效果好，可为生物膜的好氧代谢提供足够的氧；滤 床的比表面积和孔隙率愈大，扩大了传质的界面，促进了水流的紊动，有 利于提高净化功能。
2、滤床的高度 滤床的上层，废水中的有机物浓度高，微生物繁殖速度快，生物膜量多
2 . 接触反应槽： 一般可以用钢板或钢筋混凝土制成，横断面呈半圆形或梯形； 槽内水位一般达到转盘直径的40%，超高为20~30cm； 转盘外缘与槽壁之间的间距一般为20~40cm。
3、转轴： 长度：0.5-7.0m，其直径50-80mm 轴中心高于槽液面150mm， b/D=0.06-0.1， b为轴心与液面的距离
用；1893年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为膜生物反应器的生 物滤池问世；20世纪20—30年代建造了许多生物膜反应器；40— 50年代生物滤池逐渐被活性污泥取代的趋势；70年代新的反应器 以独特的优势受关注。
活性污泥法中的微生物是呈悬浮状态的，属于悬浮生长体系；而生 物膜法中的生物呈附着膜状，属于附着生长系统或固定膜工艺
4.驱动装置 驱动方式——电力，空气， 水力驱动 转速——0.8-3.0r/min， 外缘线速度15-18m/min
生物膜法
与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法。
主要用于去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。
1、主要类别和方法：普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池，曝气生物滤池等。
生物转盘法、生物接触氧化法、好氧生物流化床法等2、生物膜的组成和工作原理生物膜法[1]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气层、好气层、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。
3、生物膜法的典型流程流程（图1）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。
1、生物滤池：（需要有预处理及二沉池）类型有：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。
普通生物滤池：由池体、滤料、布水装置和排水系统等四部分组成。
与活性污泥工艺的流程不同的是，在生物滤池中常采用出水回流，而基本不会采用污泥回流，因此从二沉池排出的污泥全部作为剩余污泥进入污泥处理流程进行进一步的处理3.普通生物滤池的适用范围适用于处理每日污水量不高于1000m3的小城镇污水或有机性工业废水。
4.普通生物滤池的优缺点优点：①处理效果好，BOD5的去除率可达95%上；②运行稳定、易于管理、节省能源。
缺点：①占地面积大、不适于处理量大的污水；②滤料易于堵塞；③产生滤池蝇，恶化环境卫生；④喷嘴喷洒污水，散发臭味。
工作时,废水沿载体表面从上向下流过滤床，和生长在载体表面上的大量微生物和附着水密切接触进行物质交换。
污染物进入生物膜，代谢产物进入水流。
出水并带有剥落的生物膜碎屑，需用沉淀池分离。
生物膜法
焦炭、炉渣、陶瓷滤料：
比表面积大、布水均匀、空隙小、易堵 塞，重量大；
适宜负荷低、生物膜生长慢污水； 焦炭、炉渣便宜；
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4)布水器、通风和排水系统：
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布水器：
固定喷嘴式、旋转布水式和移动式。 以旋转布水式为主。利用水压头（5-
10kPa）为旋转动力
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通风：
一般按气水比（100-150）：1确定风机 按需氧量计算（氧利用率<8%）。
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滤料
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早期主要以拳状碎石为滤料， 60年代中期塑料工业发展起来以后，塑 料滤料开始被广泛采用。
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布水设备
布水设备有固定式和可动式两种。
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旋转布水器
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排水系统
要保证不积淤流速(通常采用0.6m／s)， 排水渠穿 过池壁的地方，应设排水和通风孔洞，通风面积应 不小于过水断面。排水口可设于池壁的一侧或数侧， 但通风口必须均匀分布于池壁的两对边或四周。
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处理效果
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缺点：
目前建设费用较高，占地面积大。
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1.2 生物滤池的工艺类型及典型应用
生物滤池分为普通生物滤池、高 负荷生物滤池和超负荷生物滤池（塔式 生物滤池）。
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普通生物滤池
1．主要结构参数： （1）滤料一般为天然滤料：碎石、炉渣、
卵石等 （2）滤料高度1.3~1.8m
滤料直径 d= 25~70mm 承托厚度 0.2m，滤料总高1.5~2.0米 （3）布水：采用固定式喷嘴布水系统
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二、常用生物膜法废水处理工艺
生物滤池（滴滤池） 塔式生物滤池 生物转盘 生物流化床
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生物转盘法
生物膜法的主要特点：①对废水水质、水量变化适应性强，操作稳定性好②不会发生污泥膨胀，运转管理较方便③在运行方面灵活性较差④剩余污泥量较少⑤可采用自然通风供氧⑥生物膜中的生物相丰富，且沿水流方向膜中生物种群具有一定分布⑦设备容积负荷有限，空间效率较低。
生物转盘法自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。
生物转盘也适用于处理高浓度废水。
在设计生物转盘时，常用BOD面积负荷,而生物滤池、生物接触氧化法多用BOD容积负荷，并且与塔式生物滤池、生物接触氧化法的BOD容积负荷比较时，一般均低于后二者。
所以生物转盘自身具有很多优点，但处理效率并不很高。
生物转盘系统除有效地去除有机污染物外，如运行得当可具有硝化、脱氮与除磷的功能。
机理：与生物滤池基本相同，但构造形式与生物滤池很不相同。
当圆盘浸没于污水中时，污水中的有机物呗盘片上的生物膜吸附，当圆盘离开污水时，盘片表面形成薄薄一层水膜，水膜从空气中吸收氧气，同时生物膜分解被吸附的有机物。
这样，圆盘每转动一圈，即进行一次吸附-吸氧-氧化分解过程。
圆盘不断转动，污水得到净化，同时圆盘上的生物膜不断生长、增厚。
老化的生物膜靠圆盘旋转时产生的剪切力脱落下来，生物膜得到更新。
优缺点：优点：（1）能耗低，管理方便；（2）产泥量少，固液分离效果好（1kgBOD5产泥量约为0.25kg，含水率95~96%）；（3）脱落的生物膜比活性污泥法易沉淀，不会发生堵塞现象，净化效果好（如3~4级串联，BOD5去除率一般可达90~95%）；（4）可用来处理浓度高的有机废水（进水BOD5达1000mg/L）；（5）废水与盘片上生物膜的接触时间比滤池长，可忍受负荷的突变；（6）耗电量少（无曝气和污泥回流装置）（去除1kgBOD5耗电量约为0.7kWh）；（7）生物膜培养时间短（一般7~10天即可完成）缺点：（1）占地面积较大；（2）有气味产生，对环境有一定的影响；（3）在寒冷的地区需做保温处理。
第十四章 生物膜法
2．处理水回流 高负荷生物滤池运行中，多用处理水回流，其优点：（1）
增大水力负荷，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）可向生物滤池连续接种，促进生物膜生长； （4）增加进水的溶解氧，减少臭味； （5）防止滤池孳生蚊蝇。 一般认为在下述三种情况下应考虑出水回流： （1）进水有机物浓度较高； （2）水量很小，无法维持水力负荷在最小经验值以上时； （3）废水中某种污染物在高浓度时可能抑制微生物生长。
四、生物滤池系统的设计计算
1. 滤池类型和流程的选择 目前，大多采用高负荷生物滤池。当废水含悬浮物较多，
采用碎石滤料时，为防止滤池堵塞，通常设置初次沉淀池。塔 式生物滤池一般是单级的，可以考虑多层进水。回流式生物滤 池有单级的，也有采用二级滤池串联流程的。 2．生物滤池的设计计算
生物滤池的设计计算常用有机负荷和水力负荷法。设计负荷 一般通过试验确定。通过较长时间的连续运行试验，可以确定 合适的设计负荷。当没有条件进行试验时，也可以参考国内外 已有的生产经验，选定设计参数。但必须注意废水性质、气候 条件、滤池深度、滤料性质等不得相差太远。
生物转盘在实际应用上有各种构造型式，最常见是多级转盘串联，以延长处 理时间、提高处理效果。但级数一般不超过四级，级数过多，处理效率提高不 大。根据圆盘数量及平面位置，可以采用单轴多级或多轴多级形式。
生物转盘的盘片直径一般为1～3m，最大的达到4.0m。过大时可能导致转盘 边缘的剪切力过大。盘片间距（净距）一般为20～30mm，原水浓度高时，应 取上限，以免生物膜堵塞。盘片厚度一般为1～5mm，视盘材而定。转盘转速 通常为0.8～3.0r/min，边缘线速度为10～20m/min为宜。
3．旋转布水器计算
生物转盘的运行管理及其原理
生物转盘的运行管理（一）生物转盘的投产生物转盘与生物滤池同属生物膜法生物处理设备,因此,在转盘正式投产,发挥净化污水功能前,首先需要使转盘面上生长出生物膜挂膜.生物转盘挂膜的方法与生物滤池的方法相同.因转盘槽氧化槽内可以不让污水或废水排放,故开始时,可以按照培养活性污泥的方法,培养出适合于待处理污水的活性污泥,然后将活性污泥置于氧化槽中如有条件,直接引入同类废水处理的活性污泥更佳,在不进水的情况下使盘片低速旋转12-24小时,盘片上便会黏附少量微生物,接着开始进水,进水量依生物膜逐渐生长而由小到大,直至满负荷运行.生物转盘挂膜亦可按生物滤池培驯微生物的方法进行,这样可省去污泥培驯步骤,但整个周期稍长.用于硝化的转盘,挂膜时间要增加2-3周,并注意将进水生化需氧量浓度控制在30毫克/升以下.因自养硝化细菌世代时间长,繁殖生长慢,若进水有机物浓度过高,回使膜中异常细菌占优势,从而抑制自养菌的生长.当水这出现亚硝酸盐时,表明硝化均在生物膜上已占优势,挂膜工作宣告结束.挂膜所需的环境条件与前述生物处理设备微生物培驯时相同,即要求进水具有合适的营养、温度、pH值等,避免毒物的大量进入；因初期膜量少,盘片转速低些,以免使氧化槽内溶解氧过高.二生物相的观察生物转盘上的生物膜的特点与生物滤池上的生物膜完全相同,生物呈分级分布,第一级生物往往以菌胶团细菌为主,膜亦最厚,随着有机物浓度的下降,以下数级依次出现丝状菌、原生动物及后生动物,生物的种类不断增多,但生物膜量即膜的厚度减少,依污水水质的不同,每一级都有其特征性的生物类群.当水质浓度或转盘负荷有所变化时,特征性生物层次也随之前推或后移.通过生物相的观察可了解生物转盘的工作状况,发现问题,及时解决.正常的生物膜较薄,厚度约15毫米左右,外观粗糙,带黏性,呈灰褐色.盘片上过剩生物膜的时脱落,这是正常的更替,随之即被新膜覆盖.用于硝化的转盘,其生物膜较多,外观光滑,呈金黄色.三生物转盘的检修维护为了保持生物转盘的正常运行,应对生物转盘的所有机械设备定期维护.四异常问题及其预防措施一般来说,生物转盘是生化处理设备中最为简单的一种,只要设备运行正常,往往会获得令人满意的处理效果.但在水质、水量、气候条件大幅度变化的情况下,加上操作管理不慎,也会影响或破坏生物膜的正常工作,并导致处理效果的下降.常见的异常现象有如下几种.1、生物膜严重脱落在转盘启动的两周内,盘面上生物膜大量脱落是正常的,当转盘采用其他水质的活性污泥来接种时,脱落现象更为严重.但在正常运行阶段,膜的大量脱落会给运行带来困难.产生这重情况的主要原因可能是由于进水中喊有过量毒物或抑制生物生长的物质,如重金属、氯或其他有机毒物.此时应及时查明毒物来源、浓度、排放的频率与时间,立即将氧化槽内的水排空,用其他废水稀释.彻底解决的办法是防止毒物进入；如不能控制毒物进入时应尽量避免负荷达到高峰,或在污染源采取均衡的办法,使毒物负荷控制在允许的范围内.pH值突变是造成生物严重脱落的另一原因,当进水pH值在6.0-8.5范围时,运行正常,膜不会大量脱落.若进水pH值急剧变化,在pH小于5或大于10.5,将导致生物膜大量脱落.此时,应投加化学药剂予以中和,以使进水pH值保持在6.0-8.5的正常范围内.2、产生白色生物膜当进水发生腐败或含有高浓度的硫化物如硫化氢、硫化钠、硫酸钠等,或负荷过高使氧化槽内混合液缺氧时,生物膜中硫细菌如贝氏硫细菌或发硫细菌会大量繁殖,并占优势.有时除上述条件外,进水偏酸性,使膜中丝状真菌大量繁殖.此时,盘面会呈白色,处理效果大大下降.防止产生白色生物膜的措施有：1、对原水进行予瀑气；2、投加氧化剂如水、硝酸钠等；以提高污水的氧化还原电位；3、对污水进行脱硫予处理；4、消除超负荷状况,增加第一级转盘的面积,将一、二级串联运行改为并联运行以降低第一级转盘的附负荷.3、固体的累积沉砂池或初沉池中悬浮固体去除率不佳,会导致悬浮固体在氧化槽内积累并堵塞废水进入的通道.挥发性悬浮固体主要是脱落的生物膜在氧化槽内大量积累也会产生腐败、发臭、并影响系统运行.在氧化槽中积累的固体物数量上升时,应用泵将其抽去,并检验固体的类型,以针对产生累积的原因加以解决.如属原生固体积累则应加强生物转盘予处理系统的运行管理；若系次生固体积累,则应适当增加转盘的转速,增加搅拌强度,使其便于同出水一道排出.4、污泥漂浮从盘片上脱落的生物膜呈大块絮状.一般用二沉池加以去除.二沉池的排泥周期通常采用4小时.周期过长会产生污泥腐化；周期过短,则会加重污泥处理系统的负担.当二沉池去除效果不佳或排泥不足或排泥不即使等都会形成污泥漂浮现象.由于生物转盘不需要回流污泥,污泥漂浮现象不会影响转盘生化需氧量的去除率,但会严重影响出水水质.因此,应及时检查排污设备,确定是否需要维修,并根据实际情况适当增加排泥次数,以防止污泥漂浮现象的发生.生物转盘生物转盘又称旋转生物接触器或转盘式生物滤池,是一种生物膜法处理设备⑴工作原理生物转盘去除废水中有机污染物的机理与生物滤池基本相同,但构造形式却完全不同.在生物滤池中,生物膜为固定式,但是在生物转盘中,生物膜处于运动状态.生物转盘的核心处理装置是表面附有生物膜的盘片.典型的生物转盘由安装在水平轴上的一系列间距很小的圆盘或多角盘片组成,约40％～45％的盘片面积浸没于半圆形槽的废水中.生物转盘旋转时,生物膜与废水及空气交替接触.生物转盘可以分为单级单轴、单级多轴和多级多轴等形式,级数的多少主要根据污水的水质、水量和处理要求来确定.⑵生物转盘的工艺特征①微生物浓度高.②生物相分级,有利于微生物生长和有机物降解.③污泥龄长.④耐冲击负荷能力强.⑤生物膜上的微生物的食物链较长,产泥量较少,运行时不需曝气和污泥回流,而且动力消耗和运行费用低.⑥无生物量调节和污泥膨胀的问题,机械设备简单,便于维护管理⑶生物转盘的构造生物转盘主要由盘体、氧化槽、转轴以及驱动装置三部分组成.①盘体盘体作为生物膜的载体是生物转盘最重要的部分.它是挂膜介质,应具有质轻、耐腐蚀、易于挂膜、不变形、易于取材、便于加工等性质.盘片的形状有圆形或正多边形或多棱角形平板.为了提高单位体积盘片的表面积,也可采用正多角形和表面呈同心圆状波纹或放射状波纹的盘片.盘片直径一般为1～4m.盘片的间距一般为15～30mm,这主要考虑不为生物膜增厚所堵塞,并保证良好的通风等条件而确定的.②氧化槽氧化槽又称曝气槽或接触反应槽,可用钢筋混凝土建成,也可用钢板或塑料板制作.为了避免水流短路及沉积和产生死角,氧化槽的断面大多做成与盘片外形基本吻合的半圆形.③转动轴及驱动装置转动轴是用来固定盘片并带动其旋转的装置,一般采用实心钢轴或无缝钢管制成,两端固定安装在氧化槽两端的支座上.转动轴的中心与氧化槽水面的距离一般不应小于150mm,要根据转动轴直径与水力损失而定,并保证转动轴在液面之上.生物转盘的驱动方式分为电力机械驱动、空气驱动及水力驱动等.大多数情况下采用电力机械驱动.驱动装置通过转动轴带动生物转盘一起转动,盘体的旋转速度对水中氧的溶解程度和槽内水流状态均有较大影响.搅拌强度过小,影响充氧效果并使槽内水流混合不好,搅拌强度过大,会损坏设备的机械强度,消耗电能,使生物膜过早剥离.因此,必须选择适宜的转盘转速.⑷生物转盘的类型随着生物转盘技术的发展,好氧生物转盘出现了多种形式,①电力机械驱动生物转盘这是生物转盘的常见形式.②空气驱动生物转盘即利用空气作为动力来驱动转盘转动的.在转盘的外周设有空气罩,在转盘下侧设有曝气管,在管上均等地安装扩散器,空气从扩散器均匀地吹向空气罩,均生浮力使转盘转动.特点是：氧化槽内废水溶解氧浓度高,在相同的负荷条件下,BOD的去除率较高；生物膜较薄,但有较强的活性；简化了驱动装置,并可通过调节阀改变空气流量,从而改变转盘的转速；操作维护和管理方便.③与曝气池组合式生物转盘这是一种效果好、效率高、比较经济的处理设备.在曝气池上侧设生物转盘,转盘用空气驱动,盘片的40％浸没于水中,可提高原有设备处理能力和处理效率,减少占地面积,生物量高,活性强,污泥量少且易于沉淀,动力消耗少,而且附加设备费用低.④藻类生物转盘这是为去除二级处理出水中的无机营养物质,控制水体富营养化而提出的设计方案,主要特点是加大了盘间的距离,增加受光面,接种经筛选的藻类,在盘片上形成菌藻共生体系.藻类光合作用释放出的氧,提高了废水中的溶解氧,为好氧微生物提供了丰富的氧源,而微生物代谢所放出的二氧化碳则为藻类利用的主要碳源.在菌藻共生的作用下,废水得到净化.⑤水动生物转盘这是利用水流带动转盘旋转的形式,可通过废水落差驱动或射流带动生物转盘,不需要电能,可提高净化效率,节省动力消耗.。
生物膜法
生物膜法biofilm process;bio-membrane process生物膜法是一大类生物处理法的简称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、曝气生物滤池及生物流化床，其共同的特点就是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。
污水与生物接触后，污染物被微生物吸附转化，污水得到净化。
微生物细胞在水环境，能在适宜的载体表面牢固附着，生长繁殖，细胞胞外许多的聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，称之为生物膜。
污水生物处理的生物是指：以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。
提供微生物附着生长的惰性载体称之为滤料或填料。
污水流过生物膜生长成熟的虑床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解、从而得到净化。
生物膜表层生物的是好养和兼性微生物，在这里有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终产物是水、二氧化碳等。
由于氧在生物膜表层基本被耗尽，生物膜内层的微生物处于厌氧状态，在这里进行的是有机物的厌氧代谢，终产物有有机酸。
乙醇、醛、和硫化氢等。
由于微生物的不断繁殖，生物膜不断增厚，超过一定厚度后，吸附的有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。
此时内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附滤料上的性能，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。
生物膜的脱落速度和有机负荷、水利负荷等因素有关。
填料表面的生物膜中的生物种类相当丰富，一般有细菌、真菌、原生动物、后生动物、藻类以及一些肉眼可见多的蠕虫、昆虫的幼虫等组成生物膜法的净化过程，生物膜法去除污水中的污染物是一个吸附、稳定的复杂的过程，包括污染物在液相中的紊流扩散、污染物在膜中的扩撒传递，氧向生物膜内部的扩散和吸附，有机物的氧化分解和微生物的新陈代谢等过程。
生物膜的表面容易吸取营养物质和溶解氧，形成由好养和兼性微生物组成的好氧层，而在生物膜内层，由于微生物利用和扩散阻力，制约了溶解氧的渗透，形成由厌氧和兼性微生物组成的厌氧层。
污水的生物处理——生物转盘法
污水的生物处理——生物转盘法污水的生物处理——生物转盘法随着人类社会的快速发展和城市化进程的加速，污水处理成为一个日益重要的问题。
传统的生物处理技术在去除有机物和氮磷等污染物方面效果受限，处理效率低下。
而生物转盘法作为一种新兴的生物处理技术，具有高效、节能、占地面积小等优点，逐渐受到人们的关注和应用。
生物转盘法是指利用生物膜的附着生长和自动摇摆作用，以转盘为载体，将活性污泥固定在转盘表面，通过转盘旋转的方式实现废水与生物膜之间的接触和交换，从而实现废水的净化处理。
其基本原理是通过生物膜吸附、生物降解和生物吸收等作用将污水中的有机物、氮、磷等污染物转化为无害物质，并提高废水的生态效果。
生物转盘法相对于传统的活性污泥法和生物膜法，具有以下几个显著特点。
首先，其高效处理能力使得处理效率远高于传统技术，能够快速降解污染物，从而减少处理时间和消耗。
其次，生物转盘法使用的转盘设计合理，利用自动摇摆方式使得生物膜与废水充分接触，增加了接触面积，提高了处理效果。
再者，生物转盘法采用的固定化生物膜可以有效防止泥炭流失，延长了生物膜的寿命，并减少了设备维护工作。
最后，生物转盘法占地面积小，节约空间，并且具有较高的运行稳定性，适用于城市污水处理厂等场所。
在生物转盘法的应用过程中，一些关键技术和因素需要特别注意。
首先是生物转盘的选择和设计，要根据处理需求和污水特性来确定合适的转盘规格和材料。
其次是生物膜的附着和培养，要保证生物膜的均匀附着和稳定生长，提高废水与生物膜的接触效果。
同时，适当调控进水水质和曝气量，确保生物转盘系统的正常运行。
此外，定期检查和维护设备，及时清除转盘上的污泥和杂质，保证系统的长期稳定运行。
生物转盘法在实际应用中已经取得了一定的成功。
在城市污水处理厂、工业废水处理等方面，生物转盘法已被广泛采用并取得了良好的处理效果。
同时，生物转盘法在废水资源化利用和生态环境改善方面也具有广阔的应用前景。
例如，废水处理后可用于农田灌溉或者水体补给，在一定程度上减少了对地下水资源的依赖，提高了水资源的利用效率。
第三章 生物膜法
3.3.2 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．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）。
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。
（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3-1所列数据确定。
表3-1 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
式中 q——水力负荷，m3/(m2•d)。
COD＝3000mg/L，BOD5=800 mg/L，SS＝300 mg/L，色度＝100，PH＝6～9，温度40℃。
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。
生物膜法
1生物膜法本节主要内容一.生物膜法概述 二.生物膜的基本原理 三.生物滤池 四.生物滤池的运行 五.生物转盘 六.其他型式的生物膜法2第一节 生物膜法概述3一.生物膜法概述 定义： 依靠固着于固体介质的微生物（生物膜）的新 陈代谢作用来净化废水中污染物。
同时，生物 膜也在更新。
特点： 对水质、水量的变化有较强的适应能力。
管理较为简便。
具有稳定的生态系。
生成污泥量少。
生 生 物 物 膜 膜 法 法 概 概 述 述4一.生物膜法概述 分类： 润壁型生物膜法 如生物滤池，生物转盘等 淹没型生物膜法 如接触氧化等 流动床型生物膜法 生物膜构成：由菌胶团、真菌、原生动物、藻类、 等组成系统。
生物膜的构造：好氧层、厌氧层、附着层。
生物膜净化过程：通过物质传递在微生物作用下， 将水中有机污染物降解、吸附等 。
生 生 物 物 膜 膜 法 法 概 概 述 述5二.生物膜的基本原理生物膜的形成污水，挂膜介质，溶解氧 生 生 物 物 膜 膜 的 的 形 形 成 成 生物膜6第二节 生物膜法的基本原理7二.生物膜的基本原理生物膜中的物质迁移与净化① 当生物膜达到一 定厚度时，才有可 BOD 能依次出现厌氧 层、缺氧层、好氧 DO 层； ② 生物膜在进行增 CO2、H2O、NH4+ 殖的同时，也不断 N2、H2S等 更新脱落。
生物膜 更新脱落的原因主 要有：水力冲刷、 太厚重量大、原生 动物松动、厌氧层 与介质粘着力小。
NO3- 等介质 介质厌氧层 厌氧层缺氧层 缺氧层 好氧层 好氧层8第三节 生物滤池9三.生物滤池 一 生物膜法概述 构造与功能 生 生 物 物 滤 滤 池 池 构 构 造 造 与 与 功 功 能 能 构造： 滤料、池壁、池底、布水设备、排水系统、进气及 布气10第四节生物滤池的运行第五节生物转盘第六节其它型式的生物膜法六.其他型式的生物膜法-接触氧化一、曝气的作用及实现方法接触氧化是利用生长在填料表面的生物膜在的好氧条件下，对废水中的有机物进行氧化分解，从而达到废水处理的目的。
生物膜法_精品文档
2、处理工艺特征 （1）对水质、水量变动有较强的适应性（耐冲击试验
证明） （2）污泥沉降性能良好，宜于分离（污泥颗粒大、比
重大） （3）能够处理低浓度污水（可将BOD20~30mg/L降至
5~10mg/L） （4）易于维护运行、节能（生物滤池靠自然通风供氧
）
二、生物滤池
生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉实践基 础上，经较原始的间歇砂滤池和接触滤池发展起来的 人工生物处理技术，已有百余年的历史。
2、生物膜的特点（好氧层、厌氧层）：
由于微生物的不断增殖，使生物膜的厚度不断增加，膜 的表层吸取营养和溶解氧容易，微生物增长迅速，形 成了由好氧微生物和兼性微生物组成的1~2mm厚的好 氧层。生物膜的内部由于营养和溶解氧供应条件差， 好氧微生物受到抑制，厌氧微生物活性增强，从而形 成了以由厌氧、兼性微生物为主的厌氧层。
3、池壁 作用：围挡滤料保护布水。为保证布水均匀，池壁应高出滤料层
表面0.5~0.9m。 4、池底：包括支撑渗水结构（支撑滤料和渗水，常用混凝土孔
板）、底部空间（通风和布气）、排水系统、通风口等 5、布水设备 • 作用：在规定的表面负荷下，将污水均匀地分配到整个滤池表
面上。 • 类型：固定式、可动式（旋转布水器，仅用于圆形滤池）（电
（一）生物滤池的分类 （按发展历史分类）
1、普通生物滤池（负荷低）（第一代）：水量负荷 1~4m3/（m2滤池.d）；BOD负荷0.1~0.4kg/（m3滤料.d ）；净化效果好，BOD去除率达90~95%；占地多，易 堵塞。
2、高负荷生物滤池（负荷高）（第二代）：水量负荷 5~40m3/（m2滤池.d）（是普通负荷的10倍以上）； BOD负荷0.5~2.5kg/（m3滤料.d）；运行条件要求进 水BOD在200mg/L以下，因此采用回流水措施。
(水体污染处理)第8章 生物膜法
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可动式布水器组成及重要参数：水竖管和可 旋转的布水横管组成，横管可以是多根，布水小 孔的直径10～15mm，布水横管距滤料表面的高 度0.15～0.25m，喷水旋转所需的水头0.6～1.5m， 布水器在水压反推动力下旋转。
旋转布水器的特点：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。
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生物膜法与活性污泥法相比： 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。
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微生物在载体上附着的一般过程
微生物在载体. 表面附着的步骤
.
1、滤 床
滤床由滤料组成。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单位体积滤料的表面积要大； 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物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危害作用不被
滤床中的这一递变现象， 类似污染河流在自净过程中 的生物递变。
当滤床各层的进水水质 互不相同时,各层生物膜的 微生物就不相同,处理污水 的功能也随之不同。
四、生物滤池的工艺类型及典型应用
生物滤池分为普通生物滤池、高负荷生物 滤池和超负荷生物滤池（塔式生物滤池）。
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（一）普通生物滤池(低负荷滤池)
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生物膜的结构及净化机理
生物膜是指以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。
生物膜法污水处理工艺之塔式生物滤池、生物转盘
生物膜法污水处理工艺之塔式生物滤池、生物转盘本篇主要讲解塔式生物滤池、曝气生物滤池部分内容。
01、塔式生物滤池塔式生物滤池是生物膜法的一种构筑物。
池型似塔状，塔内分层布设轻质塑料载体，污水由上往下喷淋，与填料上生物膜和自下向上流淌的空气充分接触，使水得到净化。
《室外排水设计规范》对于塔式生物滤池有以下几点规定。
★6.9.37：塔式生物滤池直径宜为1~3.5m，直径与高度之比宜为1:6~1:8，填料层厚度宜依据试验资料确定，宜为8~12m。
★6.9.41：塔式生物滤池进水的五日生化需氧量值应掌握在500mg/L，否则处理出水应回流。
★6.9.42：塔式生物滤池水力负荷和五日生化需氧量容积负荷应依据试验资料确定。
无试验资料时，水力负荷宜为80~200m3/(m2▪d)，五日生化需氧量容积负荷宜为1.0~3.0kgBOD5/(m3▪d)。
▲秘五表13-4进水BODu与滤料高度的关系02、生物转盘生物转盘工艺流程生物转盘是生物膜法的一种构筑物，由水槽和部分浸没在污水中的旋转盘体组成，盘体表面生长的生物膜反复接触污水和空气中的氧，使水得到净化。
生物转盘的分类，根据有氧无氧参加反应可以分为好氧生物转盘和厌氧生物转盘；根据生物转盘的进展分类，可以分为传统生物转盘和新型生物转盘。
▲生物转盘根据《室外排水设计规范》第6.9.24条规定，生物转盘处理工艺流程宜为：初次沉淀池+生物转盘+二次沉淀池，并且依据污水水量、水质和处理程度等，生物转盘还可以采纳单轴单级式、单轴多级式或多轴多级式布置形式。
生物转盘的盘片面积不变，将转盘分为多级串联运行，可以提高出水水质。
城市污水多采纳四级转盘处理。
并且在肯定条件下，生物转盘还具有硝化、脱氮和除磷的功能。
关于生物转盘的设计计算原则，有以下4点：1.水量一般根据平均日污水量计算，季节性水量变化的污水，按污水量最大季节的日平均污水量计算。
2.进入转盘的污水的BOD值，按经过调整池沉淀后的平均值考虑。
生物膜法
第十四章 生 物 膜 法生物膜法和活性污泥法一样，同属好气生物处理方法。
但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则上要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。
与活性污泥法相比，生物膜法具有以下特点。
①固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好。
②不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。
③由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖。
而在活性污泥法中，世代期比停留时间长的微生物被排出曝气池，因此，生物膜中的生物相更为丰富，且沿水流方向膜中生物种群具有一定分布。
④同高营养级的微生物存在，有机物代谢对较多的转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少。
⑤采用自然通风供氧。
⑥活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。
⑦由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。
国外的运行经验表明，在处理城市污水时，生物滤池处理厂的处理效率比活性污泥法处理厂略低。
50％的活性污泥法处理厂BOD5去除率高于91％，50％的生物滤池处理厂BOD5去除率为83％，相应的出水BOD5分别为14和28mg／L。
生物膜法设备类型很多，按生物膜与废水的接融方式不同，可分为填充式和浸渍式两类。
在填充式生物膜法中，废水和空气沿固定的填料或转动的盘片表面流过，与其上生长的生物膜接触，典型设备有生物滤池和生物转盘。
在浸渍式生物膜法中，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。
目前所采用的生物膜法多数是好氧装置，少数是厌氧形式，如厌氧滤池和厌氧流化床等。
本章主要讨论好氧生物膜法。
第一节 基 本 原 理一、生物膜的形成及特点生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使废水获得净化，同时，生物膜内微生物不断生长与繁殖。
生物膜在载体上的生长过程是这样的：当有机废水或由活性污泥悬浮液培养而成的接种液流过载体时，水中的悬浮物及微生物该吸附于固相表面上，其中的微生物利用有机底物而生长繁殖，逐渐在载体表面形成一层粘液状的生物膜。
第十三章 生物膜法
不同点:
1. 丝状菌的大量繁殖使生物膜具有立体结构，能疏松生物膜， 有利于提高污染物的去除效果；而在活性污泥中则会对系 统构成威胁， 2. 生物膜中原生动物和后生动物比活性污泥数量多，种类更 丰富； 且分层聚居，在水流的下层出现。
二、影响生物膜法污水处理效果的主要因素
进水底物的组分和浓度及其变化规律 营养物质 有机负荷和水力负荷 有机负荷：kgBOD5/[m3(滤料)· d]
蜂窝斜管和蜂窝斜板
浮球填料
陶粒滤料
立体弹性填料
聚丙烯半软性填料
2. 布水系统：要求布水均匀； 有固定式喷嘴布水系统（现基本不用）和旋转式布水 器(图13-3 a)； 布水中心管，布水横管；布水横管的一侧开于小孔， 小孔直径10～15mm；间距不等，愈近池心间距愈 大，保证单位面积的滤池面积接受的水量相等；
水力负荷q高：9～40m3· 2滤料· -1 (m d) 有机负荷高：0.5～1.5gBOD5· 3滤料· -1，在1.1左右 (m d)
BOD5去除率：80～90％；出水BOD5 >30mg· -1; L
卵石或石英石滤料；H＝2～4m； 布水系统：旋转式布水系统；
出水无DO和硝酸盐；二沉池的污泥稳定性差，泥量大；
隙率大、强度高；纤维。
4. 生物膜法：好氧法、厌氧法（厌氧滤池/UASB）
13
13-1 13-2 13-3 13-4 13-5
生物膜法
基本原理 生物滤池 生物转盘 生物接触氧化法 生物膜法的进展
13-1 基本原理
一. 生物膜:
附着生长在滤料上充满微生物的立体网状结构，具有较强的 吸附和生物降解性能。（图13-1 生物膜的基本结构）
生物膜法生物转盘的设计要点和工程实例
生物膜法生物转盘的设计要点及工程实例（一）生物转盘盘体(1)盘体材料应轻质、高强度、比表面积大、易于挂膜、使用寿命长和便于安装运输；(2)盘体宜由高密度聚乙烯、聚氯乙烯或聚酯玻璃钢等制成；(3)盘体外缘与槽壁净距的要求是为了保证盘体外缘的通风，盘片外缘与槽壁的净距不宜小于150mm;盘片净距：进水端宜为25~35mm,出水端宜为10~20mm。
盘片在槽内的浸没深度不应小于盘片直径的35%,转轴中心高度应高出水位150mm以上；(4)盘片净距取决于盘片直径和生物膜厚度，一般为10~35mm,污水浓度高，取上限值，以免生物膜造成堵塞。
如采用多级转盘，则前数级的盘片间距为25~35mm, 后数级为10~20mm;(5)生物转盘转速宜为2~4r/min, 转速过高有损于设备的机械强度，同时在盘片上易产生较大的剪切力，易使生物膜过早剥离。
一般对于小直径转盘的线速度采用15m/min; 中大直径转盘采用19m/min; (6)生物转盘的转轴强度和挠度必须满足盘体自重和运行过程中附加荷重的要求。
（二）反应槽断面形状应呈半圆形，可与盘体外形基本吻合。
（三）设计参数国内生物转盘大都应用于处理工业废水，国外生物转盘用于处理城镇污水已有成熟的经验。
生物转盘的五日生化需氧量表面有机负荷宜根据试验资料确定，一般处理城镇污水五日生化需氧量表面有机负荷为0.005~0.020kgBOD5/(m3•d)。
国外资料表明：要求出水BOD5≤60mg/L，表面有机负荷为0.020~0.040kgBOD5/(m2•d);要求出水BOD5≤30mg/L时，表面有机负荷为0.01~0.02kgBOD5/(m2•d)。
水力负荷一般为0.04~0.2m)/(m2•d)。
生物转盘的典型负荷可参考下表, 此表摘自英国标准。
生物转盘的典型负荷四、生物转盘工程实例济南市南郊宾馆污水处理站采用生物转盘处理生活污水，污水进水水质：COD 为133.2~178mg/L,BOD5为67~ 89.2mg/L, SS为45~92mg/L。
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一、构造及工作原理
1.组成与构造特点
❖ 盘片、 ❖ 接触反应槽、 ❖ 转轴和驱动装置
（1）盘片
❖ 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。
❖ 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：2～4m，最大Φ5.0m
❖ 电机→减速器→转动链条→轴。
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，利用生物膜生物去除有机 物。
二、生物转盘处理系统工艺流程
生物转盘一般可分为单轴单级、单轴多级和多轴 多级等。
三、生物转盘技术的发展(p239)
❖ 1、空气驱动生物转盘 ❖ 2、生物转盘与其他处理设备相结合 ❖ 3、藻类生物转盘
❖ 盘片间距：一般为30mm，20mm。
（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
❖ 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。