好氧生物处理——生物膜法

(2) 高负荷生物滤池的滤料： 滤料粒径较大，一般为40~100mm，其中工作层滤料的 粒径为40~70mm，承托层则为70~100mm，孔隙率较高， 可以防止堵塞和提高通风能力；
滤料常采用卵石、石英砂、花岗岩等，一般以表面光滑 的卵石为好； 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，其特 点有：质量轻、强度高、耐腐蚀、比表面积和孔隙率都 较大。主要缺点：造价较高，初期投资较大。
(1) 普通生物滤池的滤料：
一般为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等； 工作层的滤料的粒径为25~40mm，承托层滤料的粒径为 70~100mm； 同一层滤料要尽量均匀，以提高孔隙率； 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； 一般当滤料的孔隙率在45%左右时，滤料的比表面积约 为65~100m2/m3。
在20世纪30、40年代以前，生物滤池的池体多为方
形或矩形；在出现了旋转布水器之后，则大多数的生 物滤池均采用圆形池体，主要是便于运行； 池壁可有孔洞或不带孔洞的两种：有孔洞的池壁有 利于滤料的内部通风，但在冬季易受低气温的影响； 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。
(2)计算公式
2、高负荷生物滤池
（1）主要设计参数 ①以碎石为滤料时，工作层滤料的粒径应为4070mm，厚 度不大于1.8m，承托层的粒径为70100mm，厚度为0.2m； 当以塑料为滤料时，滤床高度可达4m； ②正常气温下，处理城市废水时，表面水力负荷为1030 m3/m2.d，BOD5容积负荷不大于1.2kgBOD5/m3.d，单级滤 池的BOD5的去除率一般为7585%；两级串联时，BOD5的 去除率一般为9095%； ③进水BOD5大于400mg/l时，应采取回流措施； ④池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的2%； ⑤滤池数不应小于2座。
生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水， 20°C)
生物膜法的基本原理
生 物 膜 的 结 构
生物膜法的基本原理
• 生物膜降解有机物的过程： • 生物膜由好氧和厌氧两层组成，有机物的降解主要是在 好氧层内进行。在生物膜内、外，生物膜与水层之间进 行着多种物质的传递过程。空气中的氧溶解于流动水层 中，从那里通过附着水层传送给生物膜，供微生物用于 呼吸；污水中的有机污染物则由流动水层传递给附着水 层，然后进入生物膜，并通过细菌的代谢活动而被降解。 这样就使污水在其流动过程中逐步得到净化。微生物的 代谢产物如H20等则通过附着水层进入流动水层，并随 其排走，而C02及厌氧层分解产物如H2S、NH3以及CH4 等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。
（2）计算公式：
3、塔式生物滤池
（1）主要设计参数：
①一般常用塑料滤料，滤池总高度为812m，也可更高

每层滤料的厚度不应大于2.5m径高比为1：68；
②容积负荷为1.03.0kgBOD5/m3.d，表面水力负荷为 80200 m3/m2.d，BOD5的去除率一般为6585%；
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7.510%；
出水
剩余污泥
与活性污泥工艺的流程不同的是，在生物滤池中常采用 出水回流，而基本不会采用污泥回流，因此从二沉池排 出的污泥全部作为剩余污泥进入污泥处理流程进行进一 步的处理。
பைடு நூலகம்
影响生物滤池功能的主要因素
•
滤床的比表面积和孔隙率
–
滤料表面积愈大，生物膜的量就愈多，净化功能就愈强； 孔隙率大，则滤床不易堵塞，通风效果好，可为生物膜 的好氧代谢提供足够的氧；滤床的比表面积和孔隙率愈 大，扩大了传质的界面，促进了水流的紊动，有利于提 高净化功能。
• 供氧
–
生物滤池一般是通过自然通风来保证供氧的；影响生 物滤池自然通风的主要因素有：① 池内温度与气温之 差；② 滤池高度；③ 滤料孔隙率及风力等；
生物滤池与活性污泥法的比较
项目
基建费
生物滤池法
低
活性污泥法
较低
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
低
较大 较易控制 蝇多、味大
1 生物滤池工艺
生物滤池的基本原理： • 生物滤池是在污水灌溉的 实践基础上发展起来的人 工生物处理法； • 首先于1893年在英国试验 成功，从1900年开始应用 于废水处理中； • 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。
生物滤池示意图
生物滤池的构造与组成
生物滤池一般主要由滤床(池体与滤料)、布水装置和 排水系统等三部分组成： 1、池体
生物膜和活性污泥上出现的微生物 在类型、种属和数量的比较
13
2、在处理工艺方面的特征 • 对水质、水量变动有较强的适应性； • 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。
生物膜法的主要工艺类型
主要的生物膜法工艺有： 生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负 荷生物滤池（回流生物滤池）、塔式生物滤池等； 生物转盘； 生物接触氧化法； 曝气生物滤池和好氧生物流化床等。
26
•
负荷率--有机负荷与水力负荷
– –
–
有机负荷-----kgBOD5/m3.d； 水力负荷：①表面水力负荷----m3/m2.d，或m/d； ----平均滤速；②容积水力负荷---- m3/m3.d 在有机负荷较高时，生物膜的增长也会较快， 可能会引起滤料堵塞，此时就需要调整水力负 荷，当水力负荷增加时，可以提高水力冲刷力， 维持生物膜的厚度，一般是通过出水回流来解 决。

机械通风时，风机容量一般按气水比为100150：1 来设计
2、滤料：是生物膜赖以生长的载体，其主要特性有： 较大的表面积，有利于微生物的附着； 能使废水以液膜状均匀分布于其表面； 有足够大的孔隙率，使脱落的生物膜能随水流到池底， 同时保证良好的通风； 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，具有一定的化学稳定性； 有较好的机械强度，不易变形和破碎。 价格低廉
较高
较小 要求较高 无
负荷低时,硝化程度较高, 悬浮物较少,但硝化 但悬浮物较高 程度不高 少 很少 大 较多
生物滤池的设计计算

生物滤池的设计内容主要包括滤床容积、布水系统、 排水系统等三个部分。
1、普通生物滤池
(1)主要设计参数 ①工作层填料的粒径为2540mm，厚度为1.31.8m； 承托层填料的粒径为70100mm，厚度为0.2m。 ②在正常气温条件下，处理城市废水时，表面水力 负荷为13 m3/m2.d，BOD5容积负荷为 0.150.30kgBOD5/m3.d，BOD5的去除率一般为8595%； ③池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的1% ④滤池数不应小于2座。
厌氧膜的加厚：厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与 好氧膜之间的平衡被破坏；气态产物的不断逸出，减弱 了生物膜在填料上的附着能力；成为老化生物膜，其净 化功能较差，且易于脱落。
老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来，新生生物膜的 净化功能较强。
生物膜法的基本原理
4 生物膜法的运行原则： 减缓生物膜的老化进程； 控制厌氧膜的厚度； 加快好氧膜的更新； 尽量控制使生物膜不集中脱落。
3 布水装置：
将废水均匀地喷洒在 滤料上； 主要有两种：固定式 喷嘴布水装置、移动 （常用回转式）式布 水装置； 普通生物滤池多采用 固定式布水装置； 高负荷生物滤池和塔 式生物滤池则常用旋 转布水装置：
旋转布水器
固定式布水装置
4 排水系统 处于滤床的底部，其作用是支撑滤 料，收集、排出处理后的废水与生 物膜，以及保证良好的通风； 一般由渗水顶板、集水沟和排水渠 所组成； 渗水顶板用于支撑滤料，其排水孔 的总面积应不小于滤池表面积的 20%；渗水顶板的下底与池底之间 的净空高度一般应在0.6m以上，以 利通风，一般在出水区的四周池壁 均匀布置进风孔。
•
滤床的高度
–
不同高度滤床，生物膜量、微生物种类、去除有机物的 速度等方面都是不同的；滤床的上层，废水中的有机物 浓度高，营养物质丰富，微生物繁殖速度快，生物膜量 多且主要以细菌为主，有机污染物的去除速度高；随着 滤床深度的增加，废水中的有机物量减少，生物膜量也 减少，微生物从低级趋向高级，有机物去除速度降低； 有机物的去除效果随滤床深度的增加而提高，但去除速 率却随深度的增加而降低。
第六章 好氧生物处理——生物膜法
主要内容



生物膜法基本原理 生物膜法的工艺特点 生物膜法的主要工艺
生物膜法的基本原理
• 生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的 一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的 人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主 要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物， 同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力。
影响生物膜法污水处理效果的主要因素
• • • • • 1进水底物的组成和浓度 2营养物质： BOD5：N：P=100：5：1 3有机负荷和水力负荷 4溶解氧 5生物膜量：生物膜厚度与 密度（单位体积湿生 物膜被烘干后的质量） • 6 pH • 7温度 • 8有毒物质
生物膜法的工艺特点
1、微生物方面的特征 微生物种类多样化：① 相对安静、稳定的环境；② SRT相对 较长；③ 丝状菌可以大量生长，无污泥膨胀之虞；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。 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)。 能够存活世代时间较长的微生物，有利于硝化作用的进行。 分段运行与占优种属：分段运行，每段都繁衍与进入本段污 水水质相适应的微生物，并形成占优种属，非常有利于微生 物新陈代谢功能的充分发挥和有机污染物的降解。
生物滤池的工作原理： 含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的 滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接 触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降 解，使废水得以净化； 主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水 中有机物的吸附氧化作用。
生物滤池工艺流程
出水回流 生物 滤池
进水
初沉池
二沉池
生物膜法的基本原理
1 生物膜的形成 前提条件： 起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物 滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中称为填料；在好 氧生物流化床中称为载体； 供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、 N、P以及其它营养物质； 作为接种的微生物。
生物膜法的基本原理
生物膜的形成过程： 初步形成：含有营养物质和接种微生物的污水在填料 的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面 而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。 生物膜的成熟：在生物膜上由细菌及其它各种微生物 组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达 到了平衡和稳定。
生物膜法的基本原理
2 生物膜的性质： 高度亲水，存在着附着水层； 微生物高度密集：这些微生物起着主要去除废水中的 有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌—— 原生动物(后生动物)的食物链。
生物膜法的基本原理
3 生物膜的更新与脱落
成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成，好氧膜是 有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。 厌氧膜的出现：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；
•
回流
–
对于高负荷生物滤池与塔式生物滤池，常采用回流。 其优点：①提高滤池的效率，提高负荷率；② 可以冲 刷去除老化生物膜，降低膜的厚度，并抑制滤池蝇的 孳生和减少恶臭；③ 当进水缺氧、腐化、缺少营养元 素或含有害物质时，回流可改善进水的腐化情况、提 供营养元素和降低毒物浓度；④ 进水流量和水质有波 动时，回流有调节和稳定进水的作用。