第十三章生物膜法-讲义
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➢ 滤料高度：石质拳状滤料1～2.5m高；塔式滤池高 >10m;
（2）池壁：砖石、钢筋混凝土；高度高出滤池表面 0.4～0.5m；
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，
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]
水力负荷(滤率)： m3(污水) /[m2(滤料)·d]
第十三章生物膜法
精品jing
易水寒江雪敬奉
13 生物膜法
13-1 基本原理 13-2 生物滤池 13-3 生物转盘 13-4 生物接触氧化法 13-5 生物膜法的进展
13-1 基本原理
一.Biblioteka Baidu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）
二、
(图13-4)
1. 滤床及池体
（1）滤料：
➢ 主要参数：比表面积A、孔隙率P、密度、机械强度、 生物化学稳定性(不能被微生物分解、不能抑制微生物 生长)；
➢ 早期滤料：碎石、卵石、焦炭、炉渣等颗粒滤料；d为 3～8cm（拳状）；孔隙率为45%~50%;比表面积为 65～100m2/m3;
➢ 材料：塑料、玻璃钢、树脂；形状：波纹状、蜂窝管、 环状、空心浮球、多孔颗粒。图13-5 环状 图13-6波纹 状
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；
3. 排水系统：渗水装置、集水沟、排水渠；收集并 排出污水和生物膜，保证滤池通风，支承滤料；
几种滤料主要参数的比较
滤料种类
3~8cm的s 环状塑料 波纹板塑 玻璃钢蜂窝
石质滤料 滤料
料滤料 板（f=20）
比表面积A(m2/m3) 65～100 98～340 81～195
200
空隙滤P 密度(kg/m3)
45～50 93～95 93～95
95
1100~140
100
0
----
三、生物滤池法的工艺流程 初沉池＋生物滤池＋二沉池
a. 普通生物滤池(低负荷生物滤池、滴滤池)
➢ 水力负荷q低：1～5m3·(m2滤料·d) -1 有机物滤料负荷qF低： 100～300mgBOD5·(m3滤料·d) -1 BOD5去除率高：85～90％；出水水质好,BOD5 <20~30mg·L-1;
丝状菌膨胀的危险； ➢ 需预处理：设初沉等为了①去除原水中悬浮物以免堵塞滤料；
②水质均化。 ➢ 需设二沉池截留脱落的生物膜
四、生物膜法反应动力学介绍
一、概述
13-2 生物滤池
生物滤池是生物膜法的传统工艺。 分 类
负荷不同： 低负荷生物滤池：滤料为碎石、卵石、炉渣、焦炭； 高负荷生物滤池：采用处理水回流； 塔式生物滤池：采用性能改善的滤料；营养物、氧气和微生物 三者充分接触、水流紊动剧烈、通风条件好； 布水方式不同： 回转式布水；（图13-3 a） 固定喷嘴式布水；（图13-3 b）
活性污泥和生物膜的比较
相同点：
1. 主要利用好氧微生物吸附、氧化降解有机物； 2. 微生物以细菌为主； 3. 微生物中原生动物和后生动物的存在说明系统运行正常，
能改善出水水质；
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，
有机负荷受到滤床性质的影响，即受到滤料性能的影响； 高的有机负荷，需要高的水力负荷； 在高负荷生物滤池中，提高滤率是改善生物滤池堵塞的常用措施；
（表13-1） ➢ DO ➢ 生物膜量：厚度和密度与进水有机物浓度影响；
➢ pH ➢ 温度 ➢ 有毒物质
表13-1 几种生物膜法工艺的负荷
比较对象
普通生 高负荷 物滤池 生物滤
逐渐逐渐增多，个体数量减少；上层厚，下层厚度减小； ➢ 载体：填料或滤料、介质 ➢ 生物膜培养：挂膜，过程为几天至几十天 ➢ 生物膜生长速度的影响因素：有机负荷、水力负荷（滤率） ➢ 生物膜脱落：老化；昆虫活动；水力冲刷。
图13-1 生物膜的基本结构
➢ 净化有机物的过程（图13-1）
有机物的扩散、氧的扩散（传质）； 有机物的吸附；有机物的氧化分解(好氧分解)； 好氧代谢产物扩散； 厌氧层的厌氧代谢(厌氧分解) ； 厌氧代谢的产物如有机酸的扩散； 生物膜的生长和脱落
与传统活性污泥法相比较，生物膜法的特点：抗冲击负荷、剩余 污泥量少、操作方便；适合中小型污水处理厂采用。
微生物特征：
➢ 微生物种类丰富、量多、食物链长； ➢ 微生物中存在世代时间较长的菌种，有利于不同功能的优势菌
群分段运行；
处理工艺特征：
➢ 对水质、水量的变化有较强的适应性； ➢ 可用于低浓度污水的处理； ➢ 剩余污泥量少； ➢ 运行管理方便：无污泥回流、无需调节反应器内污泥浓度、无
➢ 采用拳状颗粒滤料，d＝3～8cm；工作H＝1.2～1.8m； 承脱层颗粒h＝0.2m； 滤料的总H＝1.5～2.0m<2.5m；
➢ 布水系统：固定式喷嘴布水系统； ➢ 有机物发生吸附、氧化、硝化作用：出水有DO和硝酸盐；二沉
池
塔式生 生物接触 生物转 物滤池 氧化池 盘
滤率(m/d)
1～5 9~40
90~150 100～160 0.1～0.2
有机负荷
0.1～0.3 0.5～1.5 1.0~2.5 2.5～4.0
(kgBOD5/m3 ·d)-1
BOD去除效率 85～95 80～90 80～90 85～90 85～90
三、生物膜法污水处理工艺特征
➢ 结 构：好氧层(0.5~1mm):好氧和兼性微生物，其中异养微 生物位于上层，自养微生物底层；厌氧层：厌氧分解；附着 水层；流动水层
➢ 组 成：细菌（好氧、厌氧、兼性）为主、真菌（包括丝状 菌）、藻类、原生动物、后生动物、蠕虫、昆虫的幼虫；上 层为低级食物链，下层为高级食物链。
➢ 作用：吸附、氧化分解； ➢ 生物分层：随着水流方向，微生物从低级到高级分布，种类
（2）池壁：砖石、钢筋混凝土；高度高出滤池表面 0.4～0.5m；
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，
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]
水力负荷(滤率)： m3(污水) /[m2(滤料)·d]
第十三章生物膜法
精品jing
易水寒江雪敬奉
13 生物膜法
13-1 基本原理 13-2 生物滤池 13-3 生物转盘 13-4 生物接触氧化法 13-5 生物膜法的进展
13-1 基本原理
一.Biblioteka Baidu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）
二、
(图13-4)
1. 滤床及池体
（1）滤料：
➢ 主要参数：比表面积A、孔隙率P、密度、机械强度、 生物化学稳定性(不能被微生物分解、不能抑制微生物 生长)；
➢ 早期滤料：碎石、卵石、焦炭、炉渣等颗粒滤料；d为 3～8cm（拳状）；孔隙率为45%~50%;比表面积为 65～100m2/m3;
➢ 材料：塑料、玻璃钢、树脂；形状：波纹状、蜂窝管、 环状、空心浮球、多孔颗粒。图13-5 环状 图13-6波纹 状
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；
3. 排水系统：渗水装置、集水沟、排水渠；收集并 排出污水和生物膜，保证滤池通风，支承滤料；
几种滤料主要参数的比较
滤料种类
3~8cm的s 环状塑料 波纹板塑 玻璃钢蜂窝
石质滤料 滤料
料滤料 板（f=20）
比表面积A(m2/m3) 65～100 98～340 81～195
200
空隙滤P 密度(kg/m3)
45～50 93～95 93～95
95
1100~140
100
0
----
三、生物滤池法的工艺流程 初沉池＋生物滤池＋二沉池
a. 普通生物滤池(低负荷生物滤池、滴滤池)
➢ 水力负荷q低：1～5m3·(m2滤料·d) -1 有机物滤料负荷qF低： 100～300mgBOD5·(m3滤料·d) -1 BOD5去除率高：85～90％；出水水质好,BOD5 <20~30mg·L-1;
丝状菌膨胀的危险； ➢ 需预处理：设初沉等为了①去除原水中悬浮物以免堵塞滤料；
②水质均化。 ➢ 需设二沉池截留脱落的生物膜
四、生物膜法反应动力学介绍
一、概述
13-2 生物滤池
生物滤池是生物膜法的传统工艺。 分 类
负荷不同： 低负荷生物滤池：滤料为碎石、卵石、炉渣、焦炭； 高负荷生物滤池：采用处理水回流； 塔式生物滤池：采用性能改善的滤料；营养物、氧气和微生物 三者充分接触、水流紊动剧烈、通风条件好； 布水方式不同： 回转式布水；（图13-3 a） 固定喷嘴式布水；（图13-3 b）
活性污泥和生物膜的比较
相同点：
1. 主要利用好氧微生物吸附、氧化降解有机物； 2. 微生物以细菌为主； 3. 微生物中原生动物和后生动物的存在说明系统运行正常，
能改善出水水质；
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，
有机负荷受到滤床性质的影响，即受到滤料性能的影响； 高的有机负荷，需要高的水力负荷； 在高负荷生物滤池中，提高滤率是改善生物滤池堵塞的常用措施；
（表13-1） ➢ DO ➢ 生物膜量：厚度和密度与进水有机物浓度影响；
➢ pH ➢ 温度 ➢ 有毒物质
表13-1 几种生物膜法工艺的负荷
比较对象
普通生 高负荷 物滤池 生物滤
逐渐逐渐增多，个体数量减少；上层厚，下层厚度减小； ➢ 载体：填料或滤料、介质 ➢ 生物膜培养：挂膜，过程为几天至几十天 ➢ 生物膜生长速度的影响因素：有机负荷、水力负荷（滤率） ➢ 生物膜脱落：老化；昆虫活动；水力冲刷。
图13-1 生物膜的基本结构
➢ 净化有机物的过程（图13-1）
有机物的扩散、氧的扩散（传质）； 有机物的吸附；有机物的氧化分解(好氧分解)； 好氧代谢产物扩散； 厌氧层的厌氧代谢(厌氧分解) ； 厌氧代谢的产物如有机酸的扩散； 生物膜的生长和脱落
与传统活性污泥法相比较，生物膜法的特点：抗冲击负荷、剩余 污泥量少、操作方便；适合中小型污水处理厂采用。
微生物特征：
➢ 微生物种类丰富、量多、食物链长； ➢ 微生物中存在世代时间较长的菌种，有利于不同功能的优势菌
群分段运行；
处理工艺特征：
➢ 对水质、水量的变化有较强的适应性； ➢ 可用于低浓度污水的处理； ➢ 剩余污泥量少； ➢ 运行管理方便：无污泥回流、无需调节反应器内污泥浓度、无
➢ 采用拳状颗粒滤料，d＝3～8cm；工作H＝1.2～1.8m； 承脱层颗粒h＝0.2m； 滤料的总H＝1.5～2.0m<2.5m；
➢ 布水系统：固定式喷嘴布水系统； ➢ 有机物发生吸附、氧化、硝化作用：出水有DO和硝酸盐；二沉
池
塔式生 生物接触 生物转 物滤池 氧化池 盘
滤率(m/d)
1～5 9~40
90~150 100～160 0.1～0.2
有机负荷
0.1～0.3 0.5～1.5 1.0~2.5 2.5～4.0
(kgBOD5/m3 ·d)-1
BOD去除效率 85～95 80～90 80～90 85～90 85～90
三、生物膜法污水处理工艺特征
➢ 结 构：好氧层(0.5~1mm):好氧和兼性微生物，其中异养微 生物位于上层，自养微生物底层；厌氧层：厌氧分解；附着 水层；流动水层
➢ 组 成：细菌（好氧、厌氧、兼性）为主、真菌（包括丝状 菌）、藻类、原生动物、后生动物、蠕虫、昆虫的幼虫；上 层为低级食物链，下层为高级食物链。
➢ 作用：吸附、氧化分解； ➢ 生物分层：随着水流方向，微生物从低级到高级分布，种类