给水与废水处理原理
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➢ 有机物的降解主要在好氧层内进行 ➢ 膜的更新与特点 ✓ 膜厚>6mm时，易脱落 ➢ 理想情况 ✓ 减缓生物膜的老化进程，控制厌氧层的增长 ✓ 加快好氧膜的更新 ✓ 生物膜不集中脱落
D. 生物膜法的主要特征 a. 微生物相方面的特征
I. 参与净化的微生物多样化 ➢ 世代时间长、比增殖速度很小的微生物等 硝化杆菌：比增殖速度1.12d-1,时代时间0.89d ➢ 丝状菌 ➢ 微型动物 ➢ 藻类 ➢ 昆虫类
水团微元内的物料衡算
y
xvC
C y
z
x
y
xv
C
C z
z
C y
2C y 2
y
z
x
简化后
v C x y z 2C x y z 0
z
y 2
又
v
vs
1
y2
2
vs 1
y2
2
C z
2C y 2
初始条件： C y,0 = Ci
边界条件：
C 0
y 0, z
C N
y , z
6) 两段高负荷生物滤池
适用：污水浓度高或对处理水质要求高时 优点：提高处理效果，减少堵塞现象发生 缺点：负荷不均匀
需增设泵站，增加了建设成本
7) 塔式生物滤池
特征 ➢ 传质效果好 ➢ BOD5负荷、水力负荷大大提高
BOD5负荷为高负荷生物滤池的2-3倍 水力负荷为高负荷生物滤池的2-10倍 高有机负荷 生物膜生长迅速 高水力负荷 强烈水力冲刷
1 RQC z Nz 1 R QC zz
II. 生物的食物链长 ➢ 食物链较活性污泥法长 ➢ 产生的污泥量少于活性污泥法系统 III. 分段运行与优占种属
b. 处理工艺方面的特征
➢ 对水质、水量有较强的适应性 ➢ 污泥沉降性能良好 ➢ 能够处理低浓度的污水 ➢ 易于维护管理、节能
4) 普通生物滤池 ➢ 适用范围
<1000m3/d的城市污水与有机性污水
I. 优点 ➢ BOD容积负荷高，处理效果好，效率高
处理生活污水，15min左右，效率可达93%，出水 BOD=< 15mg/L ➢ 占地少，投资省 ➢ 运行适当时可脱氮 II. 缺点 技术要求高，不易推广
2. 滴滤池法
1) 工作示意图
2) 生物膜 I. 分区
厚度：0.1-2 mm
好氧区：50-100 m
B. 流化床的特征
➢ 载体颗粒小，总表面积大（2000-3000m2/m3载 体）以MLSS计算的生物量高于任何一种生物 处理工艺
➢ 载体处于流化状态，污水频繁多次与生物膜 接触；载体颗粒小，密集，互相磨擦碰撞， 因此生物膜的活性较高，传质过程也得到了 强化。由于载体处于不停的运动中，可有效 地防止堵塞。
厌氧区
II. 膜厚度的影响因素 ➢ 水力负荷 ➢ 填料的类型 ➢ 有机物类型 ➢ 温度 ➢ 微生物的性质
III. 回流方式 A. 回流的作用 ➢ 均衡滴滤池流量
➢ 改善填料的流量分布
➢ 防止产生蝶蝇
➢ 改善去除有机物的条件
B. 回流方式
✓ 二沉池出水回流到滴滤池前； ✓ 滴滤池出水回流到滴滤池前； ✓ 滴滤池出水回流到初沉池前。
➢ 优点： 处理效果好；
运行பைடு நூலகம்定、易于管理、节能。
➢ 缺点：占地面积大；
易堵塞； 环境卫生条件差； 散发臭味。
5) 高负荷生物滤池 A. 特征
➢ BOD负荷率高于普通生物滤池6-8倍，水力负 荷率达10倍；
➢ 进水BOD浓度小于200mg/L，否则采用稀释回 流
➢ 生物膜连续稳定脱落并排出池外 ➢ 去除率较普通生物滤池低
特征
➢ 微生物浓度高 ➢ 处理能力大，进水浓度高 ➢ 耐冲击负荷强 ➢ 生物相 ✓ 生物相分级 ✓ 污泥龄长 ✓ 食物链长，剩余污泥量少 ➢ 不需曝气，污泥不需回流，动力消耗小 ➢ 不发生污泥膨胀，易于维护管理 ➢ 流态
10) 生物接触氧化
特点 生物膜上微生物丰富，稳定的生态系统与食物链 过滤作用 活性生物量浓度较高 耐冲击负荷，在间歇运行条件下，能保持良好的处
1. 基本概念
1) 基本流程
2) 分类
生物滤池 生物转盘 生物接触氧化 生物流化床
3) 生物膜的构造及其对有机物的降解
A. 构造
B. 生物膜的形成
➢ 生物膜成熟的标志 ✓ 生物膜沿水流方向分布 ✓ 细菌和各种微生物组成的生态系达到平衡与
稳定状态 ✓ 生态系对有机物的降解达到平衡与稳定状态
C. 有机物的降解
➢生物相分层显著 有利于微生物的增殖、代谢等生理活动
➢耐冲击负荷能力强 ➢占地少，对城市适用
8) 曝气生物滤池
特征 ➢ 气液充分接触，氧的转移率高，动力消耗低； ➢ 不需设置沉淀池，占地面积小 ➢ 滤料比表面积大，微生物附着力强 ➢ 处理效果好 ➢ 无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑
9) 生物转盘
➢ 滤料直径增大，可防止堵塞 ➢ 采用连续工作的旋转布水器 ➢ 出水中无或很少有NO3➢ 二沉池污泥呈褐色，没有完全氧化，易腐化
B. 回流的作用与缺点
作用： ➢ 均化与稳定进水水质 ➢ 加速生物膜的更新，抑制厌氧层的发育 ➢ 抑制滤池蝇的过度滋长 ➢ 减轻散发的臭味 缺点 ➢ 停留时间短 ➢ 去除率降低
基本方程的解 无量纲化
Y=y/ Z=z/H
f=C/Ci =H/2vs
方程、条件变为 1 Y 2 f 2 f
Z
Y 2
f 0 Y ,0
f 0
Y 0,Z
f
N
Y 1,Z
C i
4. 滴滤池的简化模型
1) 简化模型
传质通量
N
EN b
E
aLC b
K Cb
N fLk0*Cb2 K Cb
z高的滴滤池物料衡算
C. 滴滤池分类
按水力负荷与有机负荷分类。
3. Atkinson的滴滤池数学模型
1) 基本方程式 A. 模型
B. 基本假定 ➢ 生物膜内的代谢过程服从微生物集团模型的
假定；
➢ 系统为稳定状态； ➢ 水膜内的流速按层流流速分布公式计算； ➢ 水膜内无纵向混合； ➢ 底物的横向通量按Fick公式计算； ➢ 底物的纵向通量Nz=vC； ➢ 气-水交接面无限制营养物传递； ➢ 在z=0进口处不存在底物的浓度梯度。
理效果
处理能力大
成膜、驯化时间短
流态：完全混合 操作简单，运行方便，易于维护管理 如运行得当，可脱氮除磷 如设计不当，可能堵塞 布水、曝气不均匀，会出现死角
11)生物流化床
A. 提高生物处理效率的关键
➢ 提高处理设备单位容积内的生物量
➢ 强化传质作用，加速有机底物从污水向微
生物细胞的传递过程
D. 生物膜法的主要特征 a. 微生物相方面的特征
I. 参与净化的微生物多样化 ➢ 世代时间长、比增殖速度很小的微生物等 硝化杆菌：比增殖速度1.12d-1,时代时间0.89d ➢ 丝状菌 ➢ 微型动物 ➢ 藻类 ➢ 昆虫类
水团微元内的物料衡算
y
xvC
C y
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x
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xv
C
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C y
2C y 2
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简化后
v C x y z 2C x y z 0
z
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又
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1
y2
2
vs 1
y2
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C z
2C y 2
初始条件： C y,0 = Ci
边界条件：
C 0
y 0, z
C N
y , z
6) 两段高负荷生物滤池
适用：污水浓度高或对处理水质要求高时 优点：提高处理效果，减少堵塞现象发生 缺点：负荷不均匀
需增设泵站，增加了建设成本
7) 塔式生物滤池
特征 ➢ 传质效果好 ➢ BOD5负荷、水力负荷大大提高
BOD5负荷为高负荷生物滤池的2-3倍 水力负荷为高负荷生物滤池的2-10倍 高有机负荷 生物膜生长迅速 高水力负荷 强烈水力冲刷
1 RQC z Nz 1 R QC zz
II. 生物的食物链长 ➢ 食物链较活性污泥法长 ➢ 产生的污泥量少于活性污泥法系统 III. 分段运行与优占种属
b. 处理工艺方面的特征
➢ 对水质、水量有较强的适应性 ➢ 污泥沉降性能良好 ➢ 能够处理低浓度的污水 ➢ 易于维护管理、节能
4) 普通生物滤池 ➢ 适用范围
<1000m3/d的城市污水与有机性污水
I. 优点 ➢ BOD容积负荷高，处理效果好，效率高
处理生活污水，15min左右，效率可达93%，出水 BOD=< 15mg/L ➢ 占地少，投资省 ➢ 运行适当时可脱氮 II. 缺点 技术要求高，不易推广
2. 滴滤池法
1) 工作示意图
2) 生物膜 I. 分区
厚度：0.1-2 mm
好氧区：50-100 m
B. 流化床的特征
➢ 载体颗粒小，总表面积大（2000-3000m2/m3载 体）以MLSS计算的生物量高于任何一种生物 处理工艺
➢ 载体处于流化状态，污水频繁多次与生物膜 接触；载体颗粒小，密集，互相磨擦碰撞， 因此生物膜的活性较高，传质过程也得到了 强化。由于载体处于不停的运动中，可有效 地防止堵塞。
厌氧区
II. 膜厚度的影响因素 ➢ 水力负荷 ➢ 填料的类型 ➢ 有机物类型 ➢ 温度 ➢ 微生物的性质
III. 回流方式 A. 回流的作用 ➢ 均衡滴滤池流量
➢ 改善填料的流量分布
➢ 防止产生蝶蝇
➢ 改善去除有机物的条件
B. 回流方式
✓ 二沉池出水回流到滴滤池前； ✓ 滴滤池出水回流到滴滤池前； ✓ 滴滤池出水回流到初沉池前。
➢ 优点： 处理效果好；
运行பைடு நூலகம்定、易于管理、节能。
➢ 缺点：占地面积大；
易堵塞； 环境卫生条件差； 散发臭味。
5) 高负荷生物滤池 A. 特征
➢ BOD负荷率高于普通生物滤池6-8倍，水力负 荷率达10倍；
➢ 进水BOD浓度小于200mg/L，否则采用稀释回 流
➢ 生物膜连续稳定脱落并排出池外 ➢ 去除率较普通生物滤池低
特征
➢ 微生物浓度高 ➢ 处理能力大，进水浓度高 ➢ 耐冲击负荷强 ➢ 生物相 ✓ 生物相分级 ✓ 污泥龄长 ✓ 食物链长，剩余污泥量少 ➢ 不需曝气，污泥不需回流，动力消耗小 ➢ 不发生污泥膨胀，易于维护管理 ➢ 流态
10) 生物接触氧化
特点 生物膜上微生物丰富，稳定的生态系统与食物链 过滤作用 活性生物量浓度较高 耐冲击负荷，在间歇运行条件下，能保持良好的处
1. 基本概念
1) 基本流程
2) 分类
生物滤池 生物转盘 生物接触氧化 生物流化床
3) 生物膜的构造及其对有机物的降解
A. 构造
B. 生物膜的形成
➢ 生物膜成熟的标志 ✓ 生物膜沿水流方向分布 ✓ 细菌和各种微生物组成的生态系达到平衡与
稳定状态 ✓ 生态系对有机物的降解达到平衡与稳定状态
C. 有机物的降解
➢生物相分层显著 有利于微生物的增殖、代谢等生理活动
➢耐冲击负荷能力强 ➢占地少，对城市适用
8) 曝气生物滤池
特征 ➢ 气液充分接触，氧的转移率高，动力消耗低； ➢ 不需设置沉淀池，占地面积小 ➢ 滤料比表面积大，微生物附着力强 ➢ 处理效果好 ➢ 无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑
9) 生物转盘
➢ 滤料直径增大，可防止堵塞 ➢ 采用连续工作的旋转布水器 ➢ 出水中无或很少有NO3➢ 二沉池污泥呈褐色，没有完全氧化，易腐化
B. 回流的作用与缺点
作用： ➢ 均化与稳定进水水质 ➢ 加速生物膜的更新，抑制厌氧层的发育 ➢ 抑制滤池蝇的过度滋长 ➢ 减轻散发的臭味 缺点 ➢ 停留时间短 ➢ 去除率降低
基本方程的解 无量纲化
Y=y/ Z=z/H
f=C/Ci =H/2vs
方程、条件变为 1 Y 2 f 2 f
Z
Y 2
f 0 Y ,0
f 0
Y 0,Z
f
N
Y 1,Z
C i
4. 滴滤池的简化模型
1) 简化模型
传质通量
N
EN b
E
aLC b
K Cb
N fLk0*Cb2 K Cb
z高的滴滤池物料衡算
C. 滴滤池分类
按水力负荷与有机负荷分类。
3. Atkinson的滴滤池数学模型
1) 基本方程式 A. 模型
B. 基本假定 ➢ 生物膜内的代谢过程服从微生物集团模型的
假定；
➢ 系统为稳定状态； ➢ 水膜内的流速按层流流速分布公式计算； ➢ 水膜内无纵向混合； ➢ 底物的横向通量按Fick公式计算； ➢ 底物的纵向通量Nz=vC； ➢ 气-水交接面无限制营养物传递； ➢ 在z=0进口处不存在底物的浓度梯度。
理效果
处理能力大
成膜、驯化时间短
流态：完全混合 操作简单，运行方便，易于维护管理 如运行得当，可脱氮除磷 如设计不当，可能堵塞 布水、曝气不均匀，会出现死角
11)生物流化床
A. 提高生物处理效率的关键
➢ 提高处理设备单位容积内的生物量
➢ 强化传质作用，加速有机底物从污水向微
生物细胞的传递过程