第九章生物膜法

六、生物滤池的设计计算
滤池类型和 流程选择
二次沉淀池的形 式、个数和工艺 尺寸的确定
滤池个数和 滤床尺寸的 确定
布水设备的计算
滤 池 类 型 的 选 择
低负荷生物滤池现 在已经基本上不常用， 仅在污水量小、地区比 较偏僻、石料不贵的场 合尚有可能使用。 大多采用高负荷生物滤池 两种类型 回流式 塔式（多层式）
· ·
· ·
氧
·
·
· · · · · BOD5
气 ②成熟的生物膜由厌 成熟的生物膜由厌 氧膜和好氧膜组成 和好氧膜组成； 氧膜和好氧膜组成； 好氧膜是有机物降 ③好氧膜是有机物降 解的主要场所， 解的主要场所，一般 厚度为2mm。 厚度为2mm。
膜
· ·
·
膜
··
CH4、H2S、NH3 、
3、生物膜净化污水的过程 、
流动 水层
O2 O2
厌
· · · · ·
好
O2 · ·
BOD5 BOD5 CO2 H2O NH3
厌氧膜的出现： 厌氧膜的出现：
①生物膜厚度不断增加， 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 厌氧状态； 处将转变为厌氧状态；
滤料 或填料 或载体
· ·
氧
· · · · · · · · ·
三、生物膜法的 主要设施
第二节生物滤池工艺
• 一、生物滤池的基本原理 • 主要有以下几种形式：普通生物滤池、 高负荷生物滤池、塔式生物滤池等
1、基本结构 、
滤料 布水器
承托层 排水系
•二、生物滤池的构造与组成 二
典型的生物滤池的构造
滤 床 布水设备 排水系统
固定式喷嘴 布水系统 固定式布水系统是由虹吸装 置、馈水池、布水管道和喷嘴 组成。这类布水系统需要较大 的水头，约在2m左右。
固定式布水装置
脉冲式生物滤池配水系统
4、排 水 系 统
收集滤床流出的污水与生物膜 作 保证通风 用 支撑滤料
池底排水系统的组成
排水假底是用特制砌块或栅板铺成，滤料堆 在假底上面。假底空隙率不小于滤池面积5％～ 8％，高于池底0.4～0.6m。
影响生物滤池性能的主要因素——负 荷 率
在低负荷条件下，随着滤率的提高，污水中有机物的传 质速率加快，生物膜量增多，滤床特别是它的表面很容易堵 塞。
在高负荷条件下，随着滤率的提高，污水在生物滤床中停 留的时间缩短，出水水质将相应下降。
影响生物滤池性能的主要因素——回 流
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，回流水量与进水量之比叫回流比。 回流对生物滤池性能的影响： 〖1〗增大水力负荷，促进生物膜的脱落，防止滤床堵 塞； 〖2〗解决水力负荷和有机负荷间的平衡关系； 〖3〗使进水得到较均衡的水质； 〖4〗增加进水中的DO，减少臭味； 〖5〗可抑制呅蝇的生长。 适用：〖1〗进水有机物浓度较高； 〖2〗水量很小； 〖3〗废水中某种污染物在高浓度时 可能抑制微生物生长。
• (2) 高负荷生物滤池的滤料： • ① 粒径，40∼100mm，工作层滤料：40∼70mm，承托层： 70∼100mm，孔隙率较高，可以防止堵塞和提高通风能力；② 用卵石、石英砂、花岗岩等，一般以卵石为好；③ 目前常采 用塑料滤料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形状 有波纹板式、斜管式和蜂窝式等， • (3) 塔式生物滤池的滤料： • ① 多采用质轻、比表面积大和孔隙率高的人工合成滤料；② 比表面积为100∼220 m2/m3，孔隙率一般大于94%。
回
流
供
氧
影响生物滤池性能的主要因素——滤池高度
滤床上层,污水中 有机物浓度较高,微 生物繁殖速率高,种 属较低级,以细菌为 主,生物膜量较多,有 机物去除速率较高。 滤床的上层和下层相比, 生物膜量、微生物种类和去 除有机物的速率均不相同。
滤
随着滤床深度增 加,微生物从低级趋 向高级，种类逐渐 增多,生物膜量从多 到少。
• 1、池体 、 • 方形或矩形；圆形池体，高负荷生物滤池通常是圆形；池壁可有孔洞或不带 孔洞的两种一般要求池壁高于滤料0.5m；在寒冷地区，有时需要考虑防冻、 采暖、或防蝇等措施。池壁起围护滤料、减少污水的飞溅的作用。常用砖、 石或混凝土块砌筑。 • 2、滤料 、 • 主要特性 特性：① 大的表面积；② 能使废水以液膜状均匀分布于其表面；③ 有 特性 足够大的孔隙率，④ 适合于生物膜的形成与粘附，且应该既不被微生物分 解，又不抑制微生物的生长；⑤ 有较好的机械强度，不易变形和破碎。 • (1) 普通生物滤池的滤料： • ① 一般为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等；② 工作层的滤料的粒径 25∼40mm，承托层滤料的粒径为70∼100mm；③ 同一层滤料要尽量均匀，以 提高孔隙率；④ 滤料的粒径愈小，比表面积 就愈大，处理能力可以提高； 但粒径过小，孔隙率降低，则滤料层易被生物膜堵塞；
两种常见的塑料滤料
滤料比表面积在98～340m2/m3 之间，孔隙率为93％～95％
滤料比表面积在81～195m2/m3 之间，孔隙率为93％～95％
国内目前采用的玻璃钢蜂窝状块状滤料，孔心 间距在20mm左右，孔隙率95％左右，比表面积在 200m2/m3左右。
3、 布 水 设 备
设置目的 为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面上 生物滤池的布水设备分为两类 移动式（常用回 转式）布水器 回转式布水器的中央是 一根空心的立柱，底端与设 在池底下面的进水管衔接。 其所需水头在0.6～1.5m左 右。
• 二、生物膜的结构 • 1、生物膜的形成 、 • （1）前提条件：① 起支撑作用、供微生物附着 生长的载体物质② 供微生物生长所需的营养物 质；③ 作为接种的微生物。 • （2）对载体的基本要求。 • 〖1〗比表面积大；〖2〗表面粗糙〖3〗机械强 度高；〖4〗化学稳定性〖5〗生物稳定性。 • (3) 生物膜的形成过程： • （4）生物膜中的微生物 •
生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、 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 细菌 真菌 藻类 鞭毛虫 肉足虫 纤毛虫
活性污 泥 ++++ ++ ++ ++ ++++
生物膜 微生物种 活性污泥 生物膜 类 法 法 法 ++++ +++ ++ +++ +++ ++++ 轮虫 线虫 寡毛虫 其它后生 动物 昆虫类 + + +++ ++ ++ + ++
滤池类型的选择，只有通过方案的比较，才能得出 合理的结论。 占地面积，基建费用和运行费用的比较，常起关键 作用。
流 程 的 选 择
确定流程时要解决的问题 是否设初次沉淀池 采用几级滤池
是否采用回流，回流 方式和回流比的确定
当废水含悬浮 物较多，采用拳 状滤料时,须有初 次沉淀池,以避免 生物滤池阻塞。 处理城市污水时, 一般都设置初次 沉淀池。
下述三种情况应考虑用二次沉淀 池出水回流： 入流有机物浓度较高，可能引起 供氧不足时； 水量很小，无法维持水力负荷率 在最小经验值以下时； 污水中某种污染物在高浓度时， 可能抑制微生物生长的情况下。
滤 池 个 数 和 滤 床 尺 寸 的 确 定
A、负荷法 ⑴滤床总体积（V）
QS 0 −6 V = × 10 Lv
2、生物膜结构示意图 、生物膜结构 结构示意图
附着 生物膜 水层
· · · · · ·
生物膜的性质 生物膜的性质： 性质：
①高度亲水，存在着 高度亲水， 附着水层； 附着水层； ②微生物高度密集：各 微生物高度密集： 种细菌以及微型动物， 种细菌以及微型动物， 形成了有机污染物—— 形成了有机污染物—— 细菌——原 细菌——原(后)生动物 的食物链。 的食物链。 空
回流式二级生物滤池法的流程
影响生物滤池性能的主要因素——供 氧
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。 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。 此外，影响生物滤池自然通风的主要因素还有：滤料 孔隙率及风力等； 滤池堵塞也会影响通风。
• 1.3生物滤池与活性污泥法的比较 生物滤池与活性污泥法的比较
项目 基建费 运行费 气候的影响 技术控制 灰蝇和臭味 最后出水 剩余污泥量 泡沫问题 生物膜法 低 低 较大 较易控制 蝇多、味大 负荷低时,硝化程度较高,但 悬浮物较高 少 很少 活性污泥法 较低 较高 较小 要求较高 无 悬浮物较少,但硝化程 度不高 大 较多
• • • • • •
五、生物滤池分类 （1）低负荷生物滤池（普通生物滤池） 特点：〖1〗负荷低； 〖2〗常用碎石或炉渣等颗粒滤料。 〖3〗滤床总高度1.5m～2.0m. 优点：处理效果好，出水水质稳定，污泥沉 降性好。 • 缺点：占地面积大，易于堵塞，灰蝇很多， 环境卫生差。
• （2）高负荷生物滤池 • 特点：〖1〗负荷高。〖2〗常用塑料颗粒滤料。 〖3〗滤料层高度。 • 优点：池子体积小，占地面积省，滤池不易堵塞。 • 缺点：BOD去除率低，污泥大且稳定性差。 • （3）塔式生物滤池 • 一般常用塑料滤料，滤池总高度为8∼12m，也可 更高；每层滤料的厚度不应大于2.5m，径高比为1： 6∼8； • ② 容积负荷为1.0∼3.0kgBOD5/m3.d，表面水力负 荷为80∼200 m3/m2.d，BOD5的去除率一般为 65∼85%； • ③ 自然通风时，塔滤四周通风口的面积不应小于 滤池横截面积的7.5∼10%；机械通风时，风机容量 一般按气水比为100∼150：1来设计；
影响生物滤池性能的主要因素——负 荷 率
生物滤池的负荷率有三种表达形式： 水力负荷率：以流量为准，m3(水)/m3(滤料) ·d 。 表面水力负荷率：m3（水）/（m2·d），又称平均滤 率， m/d 。 有机负荷率：以BOD5为准，kg（BOD5或特定污染物 有机负荷率：以BOD5为准，kg（BOD5或特定污染物质） 质）/（m /m3·d。 3·d）。 由于生物滤池的作用是去除污水中有机物或特定污染 物，因此，它的负荷率通常以有机物或特定污染物质为准 较合理。
式中：V——滤床总体积，m3； S0——污水进滤池前的BOD5平均值，mg/L； Q——污水日平均流量，m3/d，采用回流式生物滤池时， 此项应为Q(1+R)，回流比R可根据经验确定； LV——有机负荷率， kg BOD5/（m3·d）。
第九章
废水好氧生物处理工艺 ——生物膜法 生物膜法
生物膜法的基本原理 生物滤池 生物转盘 生物接触氧化法 好氧生物流化床 曝气生物滤池
• 第一节
• • • • • • • • • • •
生物膜法的基本原理
一、生物膜法的工艺特点 1.1微生物方面的特征 微生物方面的特征 (1) 微生物种类多样化 多样化： 多样化 (2) 生物膜上微生物的食物链较长： (3) 能够存活世代时间较长的微生物有利于硝化作 用的进行。 1.2在处理工艺方面的特征 在处理工艺方面的特征 (1) 对水质、水量变动有较强的适应性； (2) 剩余污泥的量少且沉降性能良好，易于固液分离； (3) 能够处理低浓度污水； (4) 易于维护运行，运行费用少。 缺点：运行灵活性差，处理效率低于活性污泥法。
排水假底
池底
集水沟
池底除支撑滤料外，还要排泄滤床上的来水， 池底中心轴线上设有集水沟，两侧底面向集水沟 倾斜，池底和集水沟的坡度约1％～2％。 集水沟要有充分的高度，并在任何时候不会漫 流，确保空气能在水面上畅通无阻，使滤池中空 隙充满空气。
三、工艺流程
出水回 流
进 水
初 沉 池
生物 滤池 池
二 沉 池
四、影响生物滤池性能的主要因素
生物滤池中有机物的降解过程 同时发生着多过程
有机物在 污水和生 物膜中的 传质过程
有机物的 好氧和厌 氧代谢过 程
氧在污水 和生物膜 中的传质 过程
生物膜的 生长和脱 落等过程
这些过程的发生和发展决定了生物滤池净化 污水的性能。影响这些过程的主要因素有：
滤池高度 负 荷 率
出 水
剩余污 泥
交替式二级生物滤池法的流程
运行时，滤池是串联工作的，污水经初步沉淀后进入一级生物 滤池，出水经相应的中间沉淀池去除残膜后用泵送入二级生物滤 池，二级生物滤池的出水经过沉淀后排出污水厂。 工作一段时间后，一级生物滤池因表面生物膜累积，即将出现 堵塞，改作二级生物滤池，而原来的二级生物滤池则改作一级生物 滤池。 交替式二级生物滤池法比并联流程负荷率可提高两三倍。