好氧生物处理-生物膜法

小于或等于某处理效率的污水厂占所有污水 厂的比例/%(活性污泥法)
小于或等于某处理效率的污水厂占所有污水 厂的比例/%(生物滤池)
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。
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 的功能也随之不同。
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。 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 BOD kgBOD （BOD 有机负荷率：以 BOD kg（ 5为准， 5或特定污染物 5为准， 5或特定污染物质） 质） /（ d）。 /m3· d 。m3· 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。
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。
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。
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
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。
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。 温度差越大，通风条件越好； 当水温较低，滤池内的温度低于水温时（夏季），池 内气流向下流动； 当水温较高，池内温度高于气温时（冬季），气流向 上流动； 若池内外无温度差，则停止通风； 正常运行的生物滤池，自然通风可以提供生物降解所 需的氧量，自然通风不能满足时，应考虑强制通风。
固定式喷嘴 布水系统
固定式布水系统是由虹吸装 臵、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。
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。
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。
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
S0 qV Si qVr Se qV qVr
S0
q V Si q Vr Se q V q Vr
左式右边的分子和分母各除以qv， 并以回流比r代替qvr/qv得： 式中：ρsi为滤池入流污水的污染浓 度（mg/L）。
S0
Si r Se
1 r
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。 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。
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。
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。 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。
K可用下式求得：
m K K ' 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、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。
将
K K (qV / A)
' m S0
n
代入
S e Kh S0
考虑回流的影响，滤池进水流量为（1＋r）qv，得：
Se (1 r ) 1 r ) qV K Si rSe ( e h Si rSe 1 r A
m n
'
解此式得：e (1 r ) m n r ( 1 r ) q ' Si Se V
（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； （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。
生物膜的组成
细菌（好氧、 厌氧、兼性） 真 菌 藻类
原生 动物
后生 动物
一些肉眼可见的蠕 虫、昆虫的幼虫
生物膜脱落原因
低负荷滤池：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：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。 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。
积分，得
S e Kh S0
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， 布水方式（如均匀程度、进水周期等）也对其有影响。
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）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；
得
m S / S0 exp(K ' S0 (qV / A)n h)
上式可以直接用于无回流滤池的计 算，解得：
h ln(S0 / Se ) m K ' S0 (qV / A) n
当采用回流滤池时，应考虑回流的 影响，按图建立物料衡算式：
qV Si qVr Se (qV qVr ) S0
生物滤池的计算——计算公式
生物滤池的设计，在条件允许时应尽量利用试验成果进 行，没有条件进行试验时，可借助于经验公式进行。
图示表明：污水流过滤池时，污染物浓度的下降率—— 单位滤床高度（h）去除的污染物的量（以浓度ρs计）与该污 染物的浓度成正比，即
d S K S dh
将式
d S K S dh
第十三章 污水的好氧生物 处理(一)——生物膜法
第一节 第二节 第三节 生物滤池 生物转盘 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 水装臵的生物滤池。 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。 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。