生物膜法

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或特定污染物质） /m（3m·d3。·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。
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）回流可提高生物滤池的滤率，它是使生物滤池负 荷率由低变高的方法之一；
（2）提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭；
（3）当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有有害物 质时，回流可改善进水的腐化状况、提供营养元素和降低毒 物质浓度；
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。
生物滤池法的流程
低负荷生物滤池又称普通生物滤池。 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。 缺点：占地面积大，灰蝇很多，影响环境卫生。
工作时，废水流过水槽，电动机转动转盘，生物膜和大气与废水 轮替接触，浸没时吸附废水中的有机物，敞露时吸收大气中的氧气。 转盘的转动，带进空气，并引起水槽内废水紊动，使溶解氧均匀分布。
生物膜的厚度约为0.5~2.0mm，随着膜的增厚，内层的微生物呈 厌氧状态，失去活性时使生物膜脱落，并随同出水流至二次沉淀池。
(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。 （4）在处理工艺方面的特征：对水质、水量变动 又较强的适应性； 剩余污泥的沉降性能良好，易
于固液分离；能够处理低浓度污水；易于维护运 行，运行费用少。
第二节 生物转盘
生物转盘的流程
生物转盘的工作特点
1954年在联邦德国的Heilbronn建成世界上第一座生物转 盘污水处理厂。
之间，孔隙率为93％～95％
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。
滤床高度同滤料的密度有密切关系
石质拳状滤料组成的滤床高度一般在1～2.5m之间。 一方面是由于孔隙率低，滤床过高会影响通风；另一方 面由于太重，过高会影响排水系统和滤池基础结构。
直径：50mm以上，长度0.5~7m。 处理槽：与盘片相吻合的半圆形或多边 形，净空相距20~50mm，设排泥和放空 管。
驱动装置： 机械驱动装置； 空气驱动装置； 水轮驱动装置。
生物转盘的主体是垂直固定在水平轴上的一组圆形盘片和一个同 它配合的半圆形水槽。
微生物生长并形成一层生物膜附着在盘片表面，约40%~50%的 盘面（转轴以下的部分）浸没在废水中，上半部敞露在大气中。
生物滤池 机理
生物滤池的工作情况
污水流过成熟滤床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降 解，从而得到净化。
生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，其厚度约2mm。在这里，有机污 染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等。
由于氧在生物膜表层已耗尽，生物膜内层的微生物处于厌氧状态。在这里， 进行的是有机物的厌氧代谢，终点产物是有机酸，乙醇、醛和H2S等。
1.单轴单级式； 2.单轴多级式； 3.多轴多级式
生物转盘的构造
生物转盘的主要组成部分
盘片 转动轴 废水处理槽 驱动装置
生物转盘的构造
盘片：高强度、轻质、耐腐蚀， 直径：2~3m，转速2~3转/分，间距20~30mm 受材料、污水与膜的接触均匀性、外缘膜易脱落等影响，直径不可能
做大。
转动轴：具有足够的强度和刚度，防止 断裂和挠曲
定的生态系统，污泥产量低； (3)具有较高的氧利用率； (4)具有较强的耐冲击负荷能力； (5)生物膜活性高； (6)没有污泥膨胀的问题。
缺点：滤床易堵塞和更换，运行费用较高
生物接触氧化法的基本流程
生物接触氧化池的构造
接触氧化池的主要部分
池底
池底用于设置 填料、布水布气 装置和支撑填料 的栅板和格栅。
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
固定式喷嘴 布水系统
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。
（1）不需曝气和回流，运行时动力消耗和费用低； （2）运行管理简单，技术要求不高； （3）工作稳定，适应能力强； （4）适应不同浓度、不同水质的污水； （5）剩余污泥量少，易于沉淀脱水； （6）没有滤池蝇、恶臭、堵塞、泡沫、噪音等问题； （7）可多层立体布置； （8）一般需加开孔防护罩保护、保温。
生物转盘的布置方式
布水方式（如均匀程度、进水周期等）也可对其有影响。
K可用下式求得
K
K
'
m S0
(qV
/
A) n
式中：qv——滤池进水流量，m3/d; A——滤床的面积，m2； K‘——系数，它与进水水质有关，滤率 有关；
m——与进水水质有关的系数； n ——与滤池特性，滤率有关的系数。
生物膜法的特点： (1) 微生物种类多样化 ① 相对安静稳定环境； ② SRT相对较长； ③ 丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀； ④ 线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高； ⑤ 藻类、甚至昆虫类也会出现； ⑥ 生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。 (2) 生物膜上微生物的食物链较长 ① 动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高； ② 食物链长； ③ 污泥产量少于活性污泥系统(仅为1/4左右)。
高负荷滤池：只有在负荷率 较低时，出水才含有较低的 硝酸盐，残膜易腐化。
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如下
第四章 污水的好氧生物处理
——生物膜法
第一节 生物滤池 第二节 生物转盘 第三节 生物接触氧化法
第四节 生物流化床
1893年英国Corbett在Salford创建了第一个具有喷嘴布 水装置的生物滤池。
生物膜法是对污水土地的模拟和强化。
生物膜法主要用于从污水中去除溶解性有机污染物，是 一种被广泛采用的生物处理方法。
厌氧、兼性） 菌
动物 动物 虫、昆虫的幼虫
生物膜脱落原因
低负荷滤池中，原因复杂， 昆虫及其幼虫的活动促使生 物膜脱落；
高负荷滤池中，水力冲刷使 生物膜不断脱落，生物膜厚 度与滤率大小有关。
有机物转化深度
低负荷滤池：有机物被深度 转化，出水中硝酸盐含量较 高，残膜呈深棕色，类似腐 殖质，沉淀性能较好；
床
生物递变。
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。
当滤床各层的进水水质互 不相同时，各层生物膜的 微生物就不相同，处理污 水的功能也随着不同。
影响生物滤池性能的主要因素——滤池高度
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 ；
生物转盘的布置方式
生物转盘的设计计算
设计的主要内容是计算转盘的总面积
水力负荷和有机负荷： 水力负荷：m3污水/m3槽·d； m3污水/m2盘片·d 有机负荷：kgBOD5/m3槽·d； kgBOD5/m2盘片·d
生物转盘的负荷率与废水性质、废水浓度、气候条件 及构造、运行等多种因素有关，设计时可以通过试验或根 据经验值确定。
回流式二级生物滤池法的流程
生物滤池 机理
生物滤池的工作情况
挂膜
污水通过布水设备连续地、均匀地喷洒到滤床表面上， 在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗沥，或以波状薄膜 的形式向下渗流。最后，污水到达排水系统，流出滤池。
污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在 滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一 层充满微生物的黏膜，称为生物膜。这个起始阶段称为挂膜， 是生物滤池的成熟期。
建设中的生物滤池
典型的生物滤池的构造
滤床
布水设备
排水系统
滤床
滤床由滤料组成。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能为微生物附着提供大量的面积；
②使污水以液膜状态流过生物膜； 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不被微生物分解，也不抑制微生物的生长，有较好的化学性能；
脉冲式生物滤池配水系统
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 池底
集水沟
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.
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％。
⑤有一定的机械强度；
⑥价格低廉。
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3～8cm左右，空隙率在45％～50％左右，比表 面积（可附着面积）在65～100m2/m3之间。
两种常见的塑料滤料
滤料比表面积在98～340m2/m3 滤料比表面积在81～195m2/m3
生物膜法的主要优点是对水质、水量变化的适应性较强。
生物膜法的共同特点是微生物附着在介质“滤料”表面 上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污 染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细 胞物质，污水得到净化，所需氧气一般来自大气。
生物滤池法的流程
生物膜法的 主要设施
第一节 生物滤池
填料
填料要求： 比表面积大 空隙率大 水力阻力小 强度大 化学和生物稳 定性好 能经久耐用
塑料滤料每立方米质量仅为100kg左右，孔隙率高 达93％～95％，滤床高度不但可以提高，而且可以采 用双层或多层构造。
国外一般采用双层滤床，高7m左右；国内常采用 多层的“塔式”结构，高度在10m以上。
滤床四周，一般设池壁，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。
布水设备
由于微生物的不断繁殖，生物膜不断加厚，超过一定厚度后，吸附有机物 在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。此时，内层微生物因得不 到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附在滤料上的性质，脱落下来随水 流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。
生物膜的组成
细菌（好氧、 真 藻类 原生 后生 一些肉眼可见的蠕
式中：dρs /dh——污染物浓度的下降率； ρs0——滤池进水污染物的浓度，mg/L ； ρs——床深为h处水中的污染物浓度，mg/L ； h——离滤床表面的深度，m；
K——反映滤池处理效率的系数，它同污水性质，滤池的特性（包括滤料的
材料、形状、表面积、孔隙率、堆砌方式和生物膜性质）、以及滤率有关，
生物转盘的新进展
第三节 生物接触氧化法
接触氧化池构造示例
生物接触氧化法的特点
生物接触氧化法是一种浸没曝气式生物滤池，是曝气池和生 物滤池综合在一起的处理构筑物，兼有两者优点。
生物接触氧化池的性能特征： (1)具有较高的微生物浓度，一般可达10~20g/L； (2)生物膜具有丰富的生物相，含有大量丝状菌，形成了稳
滤池高度 负 荷 率 回 流 供 氧
影响生物滤池性能的主要因素—滤池高度
滤床的上Baidu Nhomakorabea和下层相比，生
滤床上层，污水中有
物膜量、微生物种类和去除
机物浓度较高，微生
有机物的速率均不相同。
物繁殖速率高，种属
滤
较低级，以细菌为主，
生物膜量较多，有机
物去除速率较高。
滤床中的这一递变现象，类
似污染河流在自净过程中的
（4）进水的质和量有波动时，回流有调节和稳定进水 的作用。
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。
将式
dS
dh
KS
积分，得
S eKh S0