05排水工程-第五章生物膜法02

2、工艺流程 a、一段法部分污泥回流。 工艺1：生物滤池出水直接向滤池回流；由 二次沉淀池向初次沉淀池回流污泥，有助于 生物膜接种。 工艺2：处理水回流滤池前，可避免加大初 次沉淀池容积，生物污泥由二次沉淀池回流 初次沉淀池，提高沉淀池的沉淀效果。 工艺3：处理水和生物污泥同步从二次沉淀 池回流初次沉淀池，提高了初次沉淀池的沉 淀效果，加大了滤池的水力负荷。弊端在于 提高了初次沉淀池的负荷。 工艺4：不设二次沉淀池，提高了初次沉淀 池的效果，并使其兼行二次沉淀池的功能。 工艺5：处理水直接由滤池出水回流，生物 污泥则从二次沉淀池回流，然后两者同步回 流初次沉淀池。
3） 旋转布水器计算与设计


a、旋转布水器的直径D′=D-200mm
（ D滤池直径）



b 、布水横管的数目及其管径D〞， 布水横管可以采用钢管或铝管，横管数目一般2-4根, 管中流速v＝ 0.5～ 1.0m/s，管底离滤床表面150～ 250mm，以避免风力的影响。 c、布水横管的出水孔口数（m）、孔口直径（d）及每个孔口距池中心 的距离(ri)。 设计依据：V＞0.5m/s以及每个孔口的喷洒面积基本相等。则 m＝ 1/[1-(1-a/d)] a为最末端2个出流孔口间距的2倍，取0.08m； 出口孔径d一般10-15mm，不得小于10mm。 每个出流孔口距滤池中心的距离(ri) ri＝R（ i/m）（开平方） （中间 间距大、外侧小）R为布水半径（D′/2）， i为从池中心算起，每个孔 口的排列顺序。孔口间距一般从300mm，开始逐步减少到40mm。 d.每分钟的旋转周数n＝34.78×106/m·d2·D′ e.工作水头（包括沿程水损、局部水损，而局部水损又含孔口阻力，管 口降速水头）∴H＝h1＋h2＋h3 ，布水器所需压力为0.5～1.0m。
5.2.4 塔式生物滤池：
1、特征
在构造方面： 塔身(高：8-24m；直径13.5m，径高比1：6-1：8)； 滤料； 高8-24米 布水装臵； 通风 在工艺方面： 高负荷率（80-200m3为一 般高负荷滤池的2-10倍； 滤层内部的分层（不同层适 于不同微生物生长，提高污 水处理能力。
2、计算与设计

1893年英国Corbett在Salford创建了第一个具有喷嘴布水装 臵的生物滤池。迄今为止，有生物滤池（普通生物滤池、高 负荷生物滤池、塔式生物滤池）、生物转盘、生物接触氧化 设备和生物流化床等。
是细菌和菌类一类的微 生物和原生动物、后生 动物一类的微型动物附 着在滤料或某些载体上 生长繁殖，并在其上形 成膜状生物污泥-生物膜。
2、工艺方面的特征：
a 、对水质水量变动有较强适应性——顺水流方向形成了微生态系统。 b、污泥沉降性能好，宜于固液分离，但是，如果生物膜内部形成的厌 氧层过厚，在其脱落后，将有大量的非活性的细小悬浮物分散于水中， 使处理水的澄清度降低。 c、能处理低浓度污水。生物膜能处理活性污泥法不能处理的低浓度污 水和微污染的原水，使B0D5降至5-10mg/L。 d、易于维护管理、节能。无污泥回流系统，甚至无曝气系统，节能并 易运行管理。
(3) 布水设备
设臵目的 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。
固定式喷嘴 布水系统 固定式布水系统由投配 池、布水管道和喷嘴组成。。
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。
生物膜法 的主要工艺
5.2 生物滤池
5.2.1 概述 生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的基础上， 经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物技 术。 污水在粗滤料上喷洒，处理构筑物称为生物滤池。污水流经 表面，在表面上形成生物膜，待生物膜上的微生物即摄取流 经污水中的有机物作为营养，从而净化污水。
V —空气流速 △ T —滤池内、外温差
例题5-1 （p211页）
5、高负荷生物滤池的工艺计算与设计： 生物滤池系统的功能设计包括： 滤池类型和流程选择； 滤池个数和滤床尺寸； 二次沉淀池的形式、个数和工艺尺寸的确定； 布水设备的计算。 1）滤池池体的工艺计算与设计： 常用的负荷率有： BOD-容积负荷率 :一般1200gBOD5/m3d BOD-面积负荷率，一般在1100-2000gBOD5/m2d 水力负荷率—每平方米滤池表面每日所能接受的污水量
系统，细菌占主导地位。 挂膜 -成熟-形成内外两层膜，好氧膜的厚度一般2mm左右。
2、有机物降解过程

空气中氧溶解于流动水层中 污水中有机物由流动水层传递到附着水层，再进入生物膜 微生物代谢产物：H2O、CO2、 NH3和微生物细胞物质，
3、生物膜的老化与更新 生物膜从开始形成到成熟，生物膜要经历潜伏和生长两个阶 段，一般的城市生活污水，在20 度左右的条件现大致需要30 天左右的时间。
交替式二级生物滤池法的流程
沉淀污水经配水槽进入 滤池A（作为一段滤池 考虑），再经二次沉淀 池的A沉淀池处理，处 理水用泵抽升送入滤池 B（二段滤池），然后 通过沉淀池B处理后排 放，经一段时间后，转 换水流方向。优点：有 效提高处理效果，缺点， 增加建设成本。
3、高负荷生物滤池的构造特点： 构造与普通生物滤池同（池体、滤料、布水与排水系统）， 不同之处如下： a、池形圆形 使用的滤料直径较大，一般为40-100mm，空隙率高。 b、旋转式布水器 污水以一定的压力流入位于池中央处的固定竖管，再流入布 水横管。
污水先要预处理，去除原污水中的悬浮物等能够堵塞滤料的 污染物，并使水质均化。脱落的生物膜随处理水流出，因此， 生物滤池后也应设沉淀池（二次沉淀池）予以截留。
5.2.2、普通生物滤池（滴滤池）
1、普通生物滤池的构造
（1）池体
典型的生物滤池的构造
滤料
布水装臵
池体
排水系统
高于池表面0.50.9m。带孔洞和不 带孔洞的两种形式。
参考教材220页例5-3
塔滤的工艺设计可以按BOD5- 容积允许负荷率进行。
出水 BOD
q=Q/A
例题5-3（P220-221) 某城镇居民5000人，排水量标准100L/(人· d），冬季水温 12度，每人每日产生的BODu值以40g计，生活污水拟用塔 滤处理，处理水的BODu按35mg/L考虑。
（2）滤料 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)比表面积大，能为微生物附着提供大量的面积； (2)质坚、高强耐腐蚀、抗冰冻。 (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)价格低廉，就地取材，便于加工、运输。 滤料粒径并非越小越好，会造成堵塞，影响通风。 早期主要以拳状碎石为滤料，其直径在2.5～ 04cm左右。
5.2.3、高负荷生物滤池
1 特征 提高了滤池的BOD-负荷率，高于普通生物滤池的6-8倍，水力负荷率高达10 倍。
高负荷生物滤池的高滤率时通过限制进水BOD5 值和在运行上采取处理水回流 等技术而达到的。 进入高负荷生物滤池的BOD5值必须低于200mg/L，否则用处理水回流加以稀 释。 回流产生的效应： （1）均化与稳定进水水质； （2）加大水力负荷，及时冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑 制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性； （3）抑制滤池蝇的过度滋长； （4）减轻散发的臭味。
4、高负荷生物滤池的需氧与供氧
1）生物膜量： 好氧膜厚2mm，含水率98%。 2）生物滤池需氧量： O 2 =a’BODr + b ’ P（kg/m3滤料） a ’ =1.46 b ’=0.18 kgO2/ kg生物膜 aˊ--每 kgBOD5完全降解所需要的氧量（kg），对城市污水，为1.46左右。 BODr-在生物滤池上去除的BOD5值。 b ˊ --单位重量活性生物膜的需氧量，此值大致为0.18kg/m3。 P-每m3 滤料上覆盖着的活性生物膜。 3）生物滤池的供氧： 通风传质的影响因素有：滤池内外的温差、风力、滤料类型、水力负荷 （布水量），其中主要是温差。 v＝0.075 ×△T-0.15
(4)排水系统
作
收集滤床流出的污水 保证通风
用
2、普通生物滤池的设计与计算 1）BOD5容积负荷率：每立方米滤料在 1d内所能接受的BOD5量， 1) 单位 gBOD5/m3滤料•d 2 ）水力负荷率： m3 污水 /m3 滤料•d
3、普通生物滤池的适用范围与优缺点 优点：处理效果好，BOD5的去除率可达90％以上，出水 BOD5 可下降到25mg/L以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳 定，运行简单，节约能源。 缺点：占地面积大，不适合处理水量大的污水；易堵塞；灰 蝇很多，散发臭味，影响环境卫生。生物滤池适用于小城镇和 边远地区。
5.1.2、生物膜法的主要特征
1、微生物相方面的特征：
a、参与净化反应微生物多样化。 b、食物链长(纤毛虫、轮虫类、线虫类），污泥产率低，比活性污泥法 少1/4左右。 c、能够存活世代较长的微生物，在生物膜法中，θc与污水的停留时间 无关，因此硝化细菌等可以增值（特别是在冬季低温）。 d、可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力。
第五章
污水的生物处理 －生物膜法
5.1 概述

生物膜法利用固着生长的微生物—生物膜的代谢作用去除有 机物，有厌氧和好氧两种，主要适于处理溶解性有机物。是 一种被广泛采用的生物处理方法。

污水同生物膜接触后，溶解性有机物和少量悬浮物被生物膜 吸附并降解为稳定的无机物（CO2、 H2O等）。
生物膜法是对污水土地的模拟和强化。
Байду номын сангаас
生物膜高度亲水，外 侧为吸水层，在膜表 面和一定深度繁殖着 大量的微生物，并形 成有机污染物-细菌原生动物（后生动物） 的食物链。
5.1.1、生物膜的构造及其对有机物的降解
1、生物膜构造：
微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，状态良好的生物膜
是细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物及固体杂质等构成的生态
2）滤池个数和滤床尺寸
池体一般采用负荷法计算。 取值：容积负荷1.2kgBOD5/（ m3滤料.d）；表面面积负荷1.1～ 2kgBOD5/（ m2滤料.d）；水力负荷10－ 30m3/（ m3.d），其主要取决于 污水浓度或回流比： a、进水浓度（BOD）Sa＝αSe （Se为出水浓度），α见表5-5取值，它 反映了其可降解的能力。 b、回流稀释倍数 n＝（S0－ Sa） /(Sa-Se) c、滤料容积V=Q(n+1)Sa/NV d、滤池表面积A=V/H， e、 R=QR/Q =回流水量/原污水量 f 、 Sa=(So＋RSe）/（1＋R） Sa —向滤池喷洒污水的BOD值；So—原污水 的 BOD值。Se-滤池处理水的BOD值；R—回流比 或按表面负荷计算A= Q(n+1)Sa/NA NA面积负荷 或按水力负荷计算A= Q(n+1)/ Nq Nq 水力负荷 目前生物滤池的最大直径为60m，通常是在35m以下。 例题见213 例5-2
污水流入投配 池是连续的，但布 水是间歇式，喷水 周期5-8min。 投配池内设虹 吸装臵(间歇供水， 使滤料排水后间歇 充氧，生物膜再生)。 排水干管布设 在滤池表面下0.50.8 m，支 (竖)管依据喷 咀服务半径设臵,高 出滤料之上0.150.2m，竖管上安装 喷咀，通过喷咀均 匀布水。。
脉冲式生物滤池配水系统
原污水浓度较高，或对水处理水质要求较高时，可以考虑二段滤池处理系统
b.二段滤池
负荷率不均匀是二段生物滤池的 主要弊端，一段滤池负荷率高， 生物膜生长快，脱落生物膜易于 积存并产生堵塞现象，二段生物 滤池往往负荷率低，生物膜生长 不佳，滤池容积未能得到充分利 用。 可采用交替配水的二段生物滤池 系统（图5-7）