05排水工程-第五章生物膜法02

(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。
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
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）
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。
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
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
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
3） 旋转布水器计算பைடு நூலகம்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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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

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）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
(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。。