第四講污水的好氧生物處理----生物膜法PPT課件

1、第四講第四講 污水的好氧生物處理污水的好氧生物處理 -生物膜法生物膜法江蘇師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院主要的生物膜法主要的生物膜法 （一）生物膜的概念和形成過程（一）生物膜的概念和形成過程生物膜的概念生物膜的概念 微生物細(xì)胞幾乎能在水環(huán)境中的任何適宜的載體表面牢固地微生物細(xì)胞幾乎能在水環(huán)境中的任何適宜的載體表面牢固地附著，并在其上生長(zhǎng)和繁殖。附著，并在其上生長(zhǎng)和繁殖。 當(dāng)污水與載體流動(dòng)接觸并經(jīng)過一段時(shí)間后，載體的表面將會(huì)當(dāng)污水與載體流動(dòng)接觸并經(jīng)過一段時(shí)間后，載體的表面將會(huì)形成一種膜狀污泥形成一種膜狀污泥-生物膜生物膜 生物膜主要是由微生物細(xì)胞和它們所產(chǎn)生的胞外多聚物所組生物膜主要是由微生物細(xì)胞和它們所

2、產(chǎn)生的胞外多聚物所組成，具有孔狀結(jié)構(gòu)，并具有很強(qiáng)的吸附性能。成，具有孔狀結(jié)構(gòu)，并具有很強(qiáng)的吸附性能。 生物膜是由有生命的細(xì)胞和無(wú)生命的無(wú)機(jī)物所組成的結(jié)構(gòu)。生物膜是由有生命的細(xì)胞和無(wú)生命的無(wú)機(jī)物所組成的結(jié)構(gòu)。生物膜的形成必須具有以下幾個(gè)前提條件：生物膜的形成必須具有以下幾個(gè)前提條件： 起支撐作用、供微生物附著生長(zhǎng)的載體物質(zhì)：起支撐作用、供微生物附著生長(zhǎng)的載體物質(zhì)：在生物濾池中稱為在生物濾池中稱為濾料濾料；在接觸氧化工藝中稱為；在接觸氧化工藝中稱為填填料料；在好氧生物流化床中稱為；在好氧生物流化床中稱為載體載體； 供微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，即廢水中的供微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，即廢水中的有有機(jī)物

3、、機(jī)物、N N、P P以及其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；以及其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)； 作為接種的作為接種的微生物微生物。（一）生物膜的概念和形成過程（一）生物膜的概念和形成過程生物膜的形成：生物膜的形成：含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和接種微生物的污水在填料的表面流動(dòng)，含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和接種微生物的污水在填料的表面流動(dòng)，一定時(shí)間后，微生物會(huì)附著在填料表面而增殖和生長(zhǎng)，一定時(shí)間后，微生物會(huì)附著在填料表面而增殖和生長(zhǎng)，形成形成一層薄的生物膜一層薄的生物膜。生物膜的成熟：生物膜的成熟：在生物膜上由細(xì)菌及其它各種在生物膜上由細(xì)菌及其它各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)以及以及生物膜對(duì)有機(jī)物的降解功能生物膜對(duì)有機(jī)物的降解功能都達(dá)到了都達(dá)到了

4、平衡和穩(wěn)定平衡和穩(wěn)定的狀態(tài)的狀態(tài)。生物膜從開始形成到成熟，一般需要。生物膜從開始形成到成熟，一般需要3030天天左左右右( (城市污水，城市污水，2020 C)C)（一）生物膜的概念和形成過程（一）生物膜的概念和形成過程（一）生物膜的概念和形成過程（一）生物膜的概念和形成過程生物膜法內(nèi)涵生物膜法內(nèi)涵：定義定義：附著在構(gòu)筑物掛膜介質(zhì)上，并在其上生長(zhǎng)和繁附著在構(gòu)筑物掛膜介質(zhì)上，并在其上生長(zhǎng)和繁殖，由細(xì)胞內(nèi)向外伸展的胞外多聚物使微生物細(xì)胞殖，由細(xì)胞內(nèi)向外伸展的胞外多聚物使微生物細(xì)胞形成纖維狀的纏結(jié)結(jié)構(gòu)形成纖維狀的纏結(jié)結(jié)構(gòu), ,生物膜法又稱固定膜法生物膜法又稱固定膜法 與與活性污泥法活性污泥法并列的一

5、類廢水好氧生物處理技術(shù)；并列的一類廢水好氧生物處理技術(shù)； 是土壤自凈過程的是土壤自凈過程的人工化和強(qiáng)化人工化和強(qiáng)化； 與活性污泥法一樣，生物膜法主要去除廢水中與活性污泥法一樣，生物膜法主要去除廢水中溶解溶解性的和膠體狀的有機(jī)污染物性的和膠體狀的有機(jī)污染物，同時(shí)對(duì)廢水中的氨氮，同時(shí)對(duì)廢水中的氨氮還具有一定的硝化能力；還具有一定的硝化能力； 真菌藻類原生動(dòng)物后生動(dòng)物一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲細(xì)菌（好氧、厭氧、兼性）生物膜的生物相（二）（二） 生物膜的生物相生物膜的生物相生物膜主要是由微生物及其胞外多聚物所組成生物膜主要是由微生物及其胞外多聚物所組成生物膜的結(jié)構(gòu)生物膜的結(jié)構(gòu) 膜的表面吸取營(yíng)養(yǎng)和溶

6、膜的表面吸取營(yíng)養(yǎng)和溶解氧容易，微生物生長(zhǎng)繁解氧容易，微生物生長(zhǎng)繁殖迅速，形成了好氧微生殖迅速，形成了好氧微生物和兼性微生物組成的物和兼性微生物組成的好好氧層氧層。 內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)和溶解氧的內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)和溶解氧的供應(yīng)條件差，生長(zhǎng)繁殖受供應(yīng)條件差，生長(zhǎng)繁殖受到限制，好氧微生物難以到限制，好氧微生物難以生活，形成了厭氧微生物生活，形成了厭氧微生物和兼性微生物組成的和兼性微生物組成的厭氧厭氧層層。（三）生物膜凈化機(jī)理（三）生物膜凈化機(jī)理生物膜的性質(zhì)：生物膜的性質(zhì)： 高度親水高度親水，存在著附著水層；，存在著附著水層； 微生物高度密集微生物高度密集：各種細(xì)菌以及微型動(dòng)物：各種細(xì)菌以及微型動(dòng)物起著主要去除廢水中的有

7、機(jī)污染物的作用，起著主要去除廢水中的有機(jī)污染物的作用，并形成了有機(jī)污染物并形成了有機(jī)污染物細(xì)菌細(xì)菌原生動(dòng)物原生動(dòng)物( (后生動(dòng)物后生動(dòng)物) )的食物鏈。的食物鏈。（三）生物膜凈化機(jī)理（三）生物膜凈化機(jī)理生物膜的更新與脫落生物膜的更新與脫落 厭氧膜的出現(xiàn)厭氧膜的出現(xiàn)： 生物膜厚度不斷增加，氧氣不能透入的內(nèi)部深處生物膜厚度不斷增加，氧氣不能透入的內(nèi)部深處將轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)；將轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)； 成熟的生物膜一般都由厭氧膜和好氧膜組成；成熟的生物膜一般都由厭氧膜和好氧膜組成； 好氧膜是有機(jī)物降解的主要場(chǎng)所，一般厚度為好氧膜是有機(jī)物降解的主要場(chǎng)所，一般厚度為2 2mmmm。（三）生物膜凈化機(jī)理（三）生物膜

8、凈化機(jī)理厭氧膜的加厚厭氧膜的加厚： 厭氧的代謝產(chǎn)物增多，導(dǎo)致厭氧膜與好氧膜之間厭氧的代謝產(chǎn)物增多，導(dǎo)致厭氧膜與好氧膜之間的平衡被破壞；的平衡被破壞； 氣態(tài)產(chǎn)物的不斷逸出，減弱了生物膜在填料上的氣態(tài)產(chǎn)物的不斷逸出，減弱了生物膜在填料上的附著能力；附著能力； 成為老化生物膜，其凈化功能較差，且易于脫落。成為老化生物膜，其凈化功能較差，且易于脫落。生物膜的更新與脫落生物膜的更新與脫落 （三）生物膜凈化機(jī)理（三）生物膜凈化機(jī)理生物膜的更新：生物膜的更新： 老化膜脫落，新生生物膜又會(huì)生長(zhǎng)起來(lái)；老化膜脫落，新生生物膜又會(huì)生長(zhǎng)起來(lái)； 新生生物膜的凈化功能較強(qiáng)新生生物膜的凈化功能較強(qiáng) （三）生物膜凈化機(jī)理（三

9、）生物膜凈化機(jī)理生物膜凈化機(jī)理生物膜凈化機(jī)理（1 1）吸附水中）吸附水中 有機(jī)物有機(jī)物（2 2）好氧降解）好氧降解（3 3）厭氧降解）厭氧降解微生物方面的特征微生物方面的特征 ：微生物種類多樣化微生物種類多樣化 相對(duì)安靜穩(wěn)定環(huán)境；相對(duì)安靜穩(wěn)定環(huán)境； SRTSRT相對(duì)較長(zhǎng)；相對(duì)較長(zhǎng)； 絲狀菌也可以大量生長(zhǎng)，無(wú)污泥膨脹問絲狀菌也可以大量生長(zhǎng)，無(wú)污泥膨脹問題題； 線蟲類、輪蟲類等微型動(dòng)物出現(xiàn)的頻線蟲類、輪蟲類等微型動(dòng)物出現(xiàn)的頻率較高；率較高； 藻類、甚至昆蟲類也會(huì)出現(xiàn)；藻類、甚至昆蟲類也會(huì)出現(xiàn)； 生物膜上的生物：類型廣泛、種屬繁多、食生物膜上的生物：類型廣泛、種屬繁多、食物鏈長(zhǎng)且復(fù)雜。物鏈長(zhǎng)且復(fù)雜。

10、 （四）（四）生物膜生物膜法的主要特征法的主要特征表表1 1 生物膜和活性污泥中出現(xiàn)的微生物在類型、種生物膜和活性污泥中出現(xiàn)的微生物在類型、種屬和數(shù)量的比較屬和數(shù)量的比較 微微 生生 物物 種種 類類 活活 性性 污污 泥泥 生生 物物 膜膜 法法 微微 生生 物物 種種 類類 活活 性性 污污 泥泥 法法 生生 物物 膜膜 法法 細(xì) 菌 + + 輪 蟲 + + 真 菌 + + 線 蟲 + + 藻 類 - + 寡 毛 蟲 - + 鞭 毛 蟲 + + 其 它 后 生 動(dòng)物 - + 肉 足 蟲 + + 昆 蟲 類 - + 纖 毛 蟲 + + 微生物方面的特征：微生物方面的特征： 生物膜上微生物的食

11、物鏈較長(zhǎng)生物膜上微生物的食物鏈較長(zhǎng) 動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng)者所占比例較大，微型動(dòng)物的動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng)者所占比例較大，微型動(dòng)物的存活率較高；存活率較高； 食物鏈長(zhǎng)；食物鏈長(zhǎng)； 污泥產(chǎn)量少于活性污泥系統(tǒng)污泥產(chǎn)量少于活性污泥系統(tǒng)( (僅為僅為1/41/4左右左右) )。（四）（四）生物膜生物膜法的主要特征法的主要特征1 1）對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性；）對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性；2 2）污泥沉降性能良好，易于固液分離；）污泥沉降性能良好，易于固液分離；3 3）能處理低濃度的污水，使）能處理低濃度的污水，使BODBOD5 5=2030mg=2030mg的的污水降至污水降至510mg/l 510mg/l ；4

12、4）易于維護(hù)運(yùn)行、節(jié)能）易于維護(hù)運(yùn)行、節(jié)能 。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：在處理工藝方面的特征：在處理工藝方面的特征：（四）（四）生物膜生物膜法的主要特征法的主要特征1 1）一般情況下處理效果不如活性污泥法好；）一般情況下處理效果不如活性污泥法好；2 2）工作時(shí)容易堵塞；）工作時(shí)容易堵塞；3 3）運(yùn)行過程中產(chǎn)生濾池蠅，衛(wèi)生條件差。）運(yùn)行過程中產(chǎn)生濾池蠅，衛(wèi)生條件差。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：在處理工藝方面的特征：在處理工藝方面的特征：（四）（四）生物膜生物膜法的主要特征法的主要特征生物膜法的運(yùn)行原則生物膜法的運(yùn)行原則 (1) (1) 減緩生物膜的老化進(jìn)程；減緩生物膜的老化進(jìn)程；(2) (2) 控制厭氧膜的厚度；控制厭氧膜的

13、厚度；(3) (3) 加快好氧膜的更新；加快好氧膜的更新；(4) (4) 盡量控制使生物膜不集中脫落。盡量控制使生物膜不集中脫落。主要的生物膜法主要的生物膜法 生物濾池：其中又可分為普通生物濾池、高負(fù)生物濾池：其中又可分為普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池等；荷生物濾池、塔式生物濾池等； 生物轉(zhuǎn)盤；生物轉(zhuǎn)盤； 生物接觸氧化法；生物接觸氧化法； 好氧生物流化床。好氧生物流化床。 生物濾池生物濾池 普通生物濾池普通生物濾池 高負(fù)荷生物濾池高負(fù)荷生物濾池 塔式生物濾池塔式生物濾池生物濾池的基本原理工藝生物濾池的基本原理工藝發(fā)展歷程：發(fā)展歷程：生物濾池是在污水灌溉的實(shí)踐基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的人生物濾

14、池是在污水灌溉的實(shí)踐基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的人工生物處理法工生物處理法 18891889年在勞倫斯實(shí)驗(yàn)廠首先開始研究，年在勞倫斯實(shí)驗(yàn)廠首先開始研究，19101910年后期在美國(guó)開始了大規(guī)模的應(yīng)用，年后期在美國(guó)開始了大規(guī)模的應(yīng)用，2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代逐步被好氧法代替，隨著新型濾料的年代逐步被好氧法代替，隨著新型濾料的不斷誕生，生物濾池又得到了的改進(jìn)，應(yīng)用范圍不斷誕生，生物濾池又得到了的改進(jìn)，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大不斷擴(kuò)大生物濾池的基本原理工藝生物濾池的基本原理工藝構(gòu)造：構(gòu)造：生物濾池的基本原理工藝生物濾池的基本原理工藝工藝流程工藝流程與活性污泥工藝的流程不同的是，在生物濾池中常采用出與活性污泥工藝的流

15、程不同的是，在生物濾池中常采用出水回流，而基本不會(huì)采用污泥回流，因此從二沉池排出的水回流，而基本不會(huì)采用污泥回流，因此從二沉池排出的污泥全部作為剩余污泥進(jìn)入污泥處理流程進(jìn)行進(jìn)一步的處污泥全部作為剩余污泥進(jìn)入污泥處理流程進(jìn)行進(jìn)一步的處理理 生物濾池的基本原理工藝生物濾池的基本原理工藝生物濾池的工作原理生物濾池的工作原理 含有污染物的廢水從上而下從長(zhǎng)有含有污染物的廢水從上而下從長(zhǎng)有豐富生物膜的濾料的空隙間流過，與生豐富生物膜的濾料的空隙間流過，與生物膜中的微生物充分接觸，其中的有機(jī)物膜中的微生物充分接觸，其中的有機(jī)污染物被微生物吸附并進(jìn)一步降解，使污染物被微生物吸附并進(jìn)一步降解，使得廢水得以凈化；

16、主要的凈化功能是依得廢水得以凈化；主要的凈化功能是依靠濾料表面的生物膜對(duì)廢水中有機(jī)物的靠濾料表面的生物膜對(duì)廢水中有機(jī)物的吸附氧化作用吸附氧化作用。 1.1.生物濾池的構(gòu)造與組成生物濾池的構(gòu)造與組成 生物濾池一般主要生物濾池一般主要由由濾床濾床( (池體與濾料池體與濾料) )、布水裝置布水裝置和和排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)等三部分組成等三部分組成 。 （一）普通生物濾池（一）普通生物濾池典型的生物濾池的構(gòu)造典型的生物濾池的構(gòu)造 濾 床 布水設(shè)備排水系統(tǒng)自然通風(fēng)，不設(shè)曝氣系統(tǒng)。自然通風(fēng)，不設(shè)曝氣系統(tǒng)。1.1.生物濾池的構(gòu)造與組成生物濾池的構(gòu)造與組成 池體池體在20世紀(jì)30、40年代，方形或矩形；旋轉(zhuǎn)布水器，

17、圓形池體，主要是便于運(yùn)行；池壁可有孔洞或不帶孔洞的兩種：有孔洞的池壁有利于濾料的內(nèi)部通風(fēng)，但在冬季易受低氣溫的影響；一般要求池壁高于濾料0.5m；在寒冷地區(qū)，有時(shí)需要考慮防凍、采暖、或防蠅等措施。 1.1.生物濾池的構(gòu)造與組成生物濾池的構(gòu)造與組成 濾料濾料 生物濾池中的濾料是生物膜賴以生長(zhǎng)的載體，其主要特性有： 大的表面積，有利于微生物的附著； 能使廢水以液膜狀均勻分布于其表面； 有足夠大的孔隙率，使脫落的生物膜能隨水流到池底，同時(shí)保證良好的通風(fēng)； 適合于生物膜的形成與粘附，且應(yīng)該既不被微生物分解，又不抑制微生物的生長(zhǎng)； 有較好的機(jī)械強(qiáng)度，不易變形和破碎。1.1.生物濾池的構(gòu)造與組成生物濾池的

18、構(gòu)造與組成 普通生物濾池的濾料：普通生物濾池的濾料： 一般為實(shí)心拳狀濾料，如碎石、卵石、爐渣等； 工作層的濾料的粒徑為2540mm，承托層濾料的粒徑為70100mm； 同一層濾料要盡量均勻，以提高孔隙率； 濾料的粒徑愈小，比表面積 就愈大，處理能力可以提高；但粒徑過小，孔隙率降低，則濾料層易被生物膜堵塞； 一般當(dāng)濾料的孔隙率在45%左右時(shí)，濾料的比表面積約為65100m2/m3。幾種常見濾料 比表面積在比表面積在81195m2/m3孔隙率為孔隙率為9395比表面積比表面積65100m2/m3孔隙率孔隙率4550比表面積在比表面積在98340m2/m3孔隙率為孔隙率為9395 布水裝置布水裝置布

19、水裝置的目的是將廢水均勻地噴灑在濾料上；主要有兩種：固定式布水裝置、旋轉(zhuǎn)式布水裝置；普通生物濾池多采用固定式布水裝置；高負(fù)荷生物濾池和塔式生物濾池則常用旋轉(zhuǎn)布水裝置 1. 1. 生物濾池的構(gòu)造與組成生物濾池的構(gòu)造與組成 由虹吸裝置、配水池、布水管道和噴由虹吸裝置、配水池、布水管道和噴嘴組成，噴水是間歇的，嘴組成，噴水是間歇的，1. 1. 生物濾池的構(gòu)造與組成生物濾池的構(gòu)造與組成 布水裝置布水裝置排水系統(tǒng)排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)處于濾床的底部，排水系統(tǒng)處于濾床的底部，收集濾床流出的污收集濾床流出的污水與生物膜；保證通風(fēng)；支撐濾料水與生物膜；保證通風(fēng)；支撐濾料 ； 一般由一般由滲水頂板滲水頂板、集水溝集

20、水溝和和排水渠排水渠所組成；所組成； 滲水頂板用于支撐濾料，其排水孔的總面積應(yīng)滲水頂板用于支撐濾料，其排水孔的總面積應(yīng)不小于濾池表面積的不小于濾池表面積的20%20%；1.1.生物濾池的構(gòu)造與組成生物濾池的構(gòu)造與組成 滲水頂板的下底與池底之間的凈空高度一般應(yīng)在0.6m以上，以利通風(fēng)，一般在出水區(qū)的四周池壁均勻布置進(jìn)風(fēng)孔。1.1.生物濾池的構(gòu)造與組成生物濾池的構(gòu)造與組成 (1) (1) 主要設(shè)計(jì)參數(shù)主要設(shè)計(jì)參數(shù) 填料的粒徑為2540mm，厚度為1.31.8m；承托層填料的粒徑為70100mm，厚度為0.2m。 在正常氣溫條件下，處理城市廢水時(shí)，表面水力負(fù)荷為14 m3/m2.d，BOD5容積負(fù)荷

21、為0.10.4 kgBOD5/m3.d，BOD5的去除率一般為8595%； 池壁四周通風(fēng)口的面積不應(yīng)小于濾池表面積的1%； 濾池?cái)?shù)不應(yīng)小于2座。 2.2.普通生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算普通生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算 水力負(fù)荷和有機(jī)負(fù)荷 水力負(fù)荷：在保證出水水質(zhì)的前提下，單位體積濾料或單位面積濾池每天可以處理的水量，用q表示，單位是 m3/(m3d)或 m3/(m2d) 有機(jī)負(fù)荷：在保證出水水質(zhì)的前提下，單位體積濾料每天所能承受的有機(jī)物量（通常以BOD表示），用N表示，單位是 gBOD5/(m3d)負(fù)荷法負(fù)荷法（2 2）濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算）濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算公式計(jì)算公式參數(shù)意義及取值參數(shù)意義及取值

22、濾料體積濾料體積（V）S0-濾池進(jìn)水有機(jī)物濃度，濾池進(jìn)水有機(jī)物濃度，mgBOD5/L;qV-污水設(shè)計(jì)流量，污水設(shè)計(jì)流量，m3/d;N-有機(jī)負(fù)荷，有機(jī)負(fù)荷，gBOD5/(m3.d)濾池平面面積濾池平面面積（A）H-濾池的濾料厚度，濾池的濾料厚度，m;對(duì)生活污水，對(duì)生活污水，H可取可取2m.水力負(fù)荷校核水力負(fù)荷校核（q）對(duì)生活污水，水力負(fù)荷在對(duì)生活污水，水力負(fù)荷在13m3/(m2d)NqSVV0HVA AqqV2.2.普通生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算普通生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算 有機(jī)物降解動(dòng)力學(xué)法有機(jī)物降解動(dòng)力學(xué)法（2 2）濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算）濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算公式計(jì)算公式參數(shù)意義及取值參數(shù)意義及取

23、值水力負(fù)荷水力負(fù)荷(q,m3/(m2d)S0-濾池進(jìn)水有機(jī)物濃度，濾池進(jìn)水有機(jī)物濃度，mgBOD5/L;Se-濾池出水有機(jī)物濃度，濾池出水有機(jī)物濃度，mgBOD5/L;H-濾池的濾料厚度，濾池的濾料厚度，m;n-常數(shù)，生活污水，常數(shù)，生活污水，n取取0.6;k-有機(jī)物降解反應(yīng)常數(shù)有機(jī)物降解反應(yīng)常數(shù),k20=1.875d-1不同溫度下，不同溫度下，有機(jī)物降解反應(yīng)常數(shù)有機(jī)物降解反應(yīng)常數(shù)(k，d-1)nqkHeSS1002020035. 1TTkk2.2.普通生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算普通生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算 （3 3）布水裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算）布水裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 旋轉(zhuǎn)布水器的工作水頭計(jì)算旋轉(zhuǎn)布水器的工作水頭計(jì)算)

24、(43422212DdmKDqH2.2.普通生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算普通生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算 D旋轉(zhuǎn)布水器直徑，旋轉(zhuǎn)布水器直徑，mm,可取生物濾池直徑可取生物濾池直徑(mm)減去減去200mmD布水橫管的直徑，布水橫管的直徑，mmd-布水小孔的直徑，布水小孔的直徑，mmm-布水小孔的數(shù)目布水小孔的數(shù)目K流量模數(shù)，查表流量模數(shù)，查表（3 3）布水裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算）布水裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 布水橫管上孔口數(shù)的確定布水橫管上孔口數(shù)的確定2)1 (11Dm（3 3）布水裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算）布水裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 布水器每分鐘的旋轉(zhuǎn)周數(shù)布水器每分鐘的旋轉(zhuǎn)周數(shù)n 孔口距濾池中心距離的確定孔口距濾池中心距離的確定miRriqDmd

25、n261078.342.2.普通生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算普通生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算 （3 3）普通生物濾池的優(yōu)缺點(diǎn)）普通生物濾池的優(yōu)缺點(diǎn) 普通生物濾池適用于水量普通生物濾池適用于水量不大于不大于1000m1000m3 3/d/d的小的小城鎮(zhèn)污水或有機(jī)工業(yè)廢水。城鎮(zhèn)污水或有機(jī)工業(yè)廢水。 優(yōu)點(diǎn)是：優(yōu)點(diǎn)是： 處理效果好，處理效果好，BODBOD5 5去除率可達(dá)到去除率可達(dá)到9595以以上；運(yùn)行穩(wěn)定，易于管理，節(jié)約能源。上；運(yùn)行穩(wěn)定，易于管理，節(jié)約能源。 缺點(diǎn)是：缺點(diǎn)是： 占地面積大，不適于處理大水量污水；占地面積大，不適于處理大水量污水；濾料易堵塞；濾料易堵塞；衛(wèi)生條件差等。衛(wèi)生條件差等。 高負(fù)荷生物濾池通常

26、是圓形,在構(gòu)造上與普通生物濾池基本相同; 濾料粒徑較大，一般為40100mm，其中工作層濾料的粒徑為4070mm，承托層則為70100mm，孔隙率較高，可以防止堵塞和提高通風(fēng)能力； 濾料常采用卵石、石英砂、花崗巖等，一般以表面光滑的卵石為好；目前常采用塑料濾料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形狀有波紋板式、斜管式和蜂窩式等，其特點(diǎn)有：質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、比表面積和孔隙率都較大。主要缺點(diǎn)：造價(jià)較高，初期投資較大。（二）高負(fù)荷生物濾池（二）高負(fù)荷生物濾池1.1.構(gòu)造與特征構(gòu)造與特征 多采用連續(xù)工作的旋轉(zhuǎn)布水器。多采用連續(xù)工作的旋轉(zhuǎn)布水器。2 2、典型的工藝流程、典型的工藝流程 2 2、

27、主要主要設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) (1) 主要設(shè)計(jì)參數(shù)主要設(shè)計(jì)參數(shù) 以碎石為濾料時(shí)，工作層濾料的粒徑應(yīng)為以碎石為濾料時(shí)，工作層濾料的粒徑應(yīng)為4040 7070mmmm，厚度不大厚度不大于于1.81.8m m，承托層的粒徑為承托層的粒徑為7070 100100mmmm，厚度為厚度為0.20.2m m；當(dāng)以塑料為當(dāng)以塑料為濾料時(shí)，濾床高度可達(dá)濾料時(shí)，濾床高度可達(dá)4 4m m； 正 常 氣 溫 下 ， 處 理 城 市 廢 水 時(shí) ，正 常 氣 溫 下 ， 處 理 城 市 廢 水 時(shí) ， B O DB O D5 5容 積 負(fù) 荷 為容 積 負(fù) 荷 為0.50.5 2.5kgBOD2.5kgBOD5 5

28、/m/m3 3.d.d，表面水力負(fù)荷為表面水力負(fù)荷為5 5 40 m40 m3 3/m/m2 2.d.d，容積負(fù)容積負(fù)荷和水力負(fù)荷分別為普通生物濾池的荷和水力負(fù)荷分別為普通生物濾池的6 6 8 8 倍和倍和1010倍。倍。 采取了限制進(jìn)水采取了限制進(jìn)水BODBOD5 5（一般應(yīng)低于（一般應(yīng)低于200mg/L200mg/L）值和）值和回流回流措施；措施； 池壁四周通風(fēng)口的面積不應(yīng)小于濾池表面積的池壁四周通風(fēng)口的面積不應(yīng)小于濾池表面積的2%2%； 濾池?cái)?shù)不應(yīng)小于濾池?cái)?shù)不應(yīng)小于2 2座。座。設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算公式計(jì)算公式參數(shù)意義及取值參數(shù)意義及取值濾池高度（H）以碎石為濾料時(shí), H=0.92.0m

29、用塑料為濾料時(shí), H=24m濾料容積（V）qv污水日平均流量，m3/d回流稀釋倍數(shù)Sa濾池進(jìn)水的有機(jī)物（BOD5）濃度，一般不宜超過200mg/LS0原污水的有機(jī)物（BOD5）濃度，mg/LSe濾池出水的有機(jī)物（BOD5）濃度，mg/LNVBOD容積負(fù)荷，一般不宜高于1200g/（m3濾料d)濾池面積（A）NaBOD面積負(fù)荷，一般介于11002000g/（m2濾料d)校核水力負(fù)荷（q）q每平方米濾池表面每天所接受的污水量，m3/(m2d),一般介于1030 m3/(m2d) k-有機(jī)物降解反應(yīng)常數(shù), k20=1.875d-1nqHKaeeSSVaVNSqV) 1(aaVNSqA) 1(HVA/

30、AqqV) 1(eaaSSSS0(2)(2)濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算（3 3）布水裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算）布水裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 同普通生物濾池布水裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算( (三三) ) 塔式生物濾池塔式生物濾池1.1.構(gòu)造與特征構(gòu)造與特征高度達(dá)高度達(dá)8 824m24m，直徑，直徑1 13.5m3.5m。構(gòu)造由塔身、濾料、布水系統(tǒng)、通風(fēng)及構(gòu)造由塔身、濾料、布水系統(tǒng)、通風(fēng)及排水裝置排水裝置常采用回流措施。常采用回流措施。多采用質(zhì)輕、比表面積大和孔隙率高的多采用質(zhì)輕、比表面積大和孔隙率高的人工合成濾料；人工合成濾料；比表面積為比表面積為100100 220 220 m m2 2/m/m3 3，孔隙率一孔隙率一般大

31、于般大于94%94%。內(nèi)部通風(fēng)良好，水流紊動(dòng)劇烈，水力沖內(nèi)部通風(fēng)良好，水流紊動(dòng)劇烈，水力沖刷較強(qiáng)。刷較強(qiáng)。水力負(fù)荷為高負(fù)荷生物濾池的水力負(fù)荷為高負(fù)荷生物濾池的2 21010倍；倍；BODBOD5 5容積負(fù)荷為高負(fù)荷生物濾池的容積負(fù)荷為高負(fù)荷生物濾池的2 23 3倍；進(jìn)水倍；進(jìn)水BODBOD5 5控制在控制在500mg/L500mg/L以下。以下。2.2.塔式生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算塔式生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算 同普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算 iC 普通生物濾池 高負(fù)荷生物濾池 塔式生物濾池 表面負(fù)荷(m3/m2.d) 0.93.7 936(包括回流) 1697(不包括回流) BOD5負(fù)荷(kg/

32、m3.d) 0.110.37 0.371.084 高達(dá)4.8 深度(m) 1.83.0 0.92.4 812或更高 回流比 無(wú) 14 回流比較大 濾料 多用碎石等 多用塑料濾料 塑料濾料 比表面積(m2/m3) 4365 4365 82115 孔隙率(%) 4560 4560 9395 蠅 多 很少 很少 生物膜脫落情況 間歇 連續(xù) 連續(xù) 運(yùn)行要求 簡(jiǎn)單 需要一定技術(shù) 需要一定技術(shù) 投配時(shí)間的間歇 不超過5min 一般連續(xù)投配 連續(xù)投配 剩余污泥 黑色、高度氧化 棕色、未充分氧化 棕色、未充分氧化 處理出水 高度硝化, BOD520mg/l 未充分硝化, BOD530mg/l 未充分硝化, B

33、OD530mg/l BOD5去除率(%) 8595 7585 6585 普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池和塔式生物濾池的比較普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池和塔式生物濾池的比較 （四）影響生物濾池功能的主要因素（四）影響生物濾池功能的主要因素 4.1 4.1 濾床的比表面積和孔隙率濾床的比表面積和孔隙率 濾料表面積愈大，生物膜的表面積也愈大，生物膜的量就愈多，凈化功能就愈強(qiáng)； 孔隙率大，則濾床不易堵塞，通風(fēng)效果好，可為生物膜的好氧代謝提供足夠的氧； 濾床的比表面積和孔隙率愈大，擴(kuò)大了傳質(zhì)的界面，促進(jìn)了水流的紊動(dòng)，有利于提高凈化功能。 （四）影響生物濾池功能的主要因素（四）影響生物濾池功能的主要因素 4

34、.2 4.2 濾床的高度濾床的高度 濾床的不同高度，生物膜量、微生物種類、去除濾床的不同高度，生物膜量、微生物種類、去除有機(jī)物的速度等是不同的；有機(jī)物的速度等是不同的； 濾床的上層，廢水中的有機(jī)物濃度高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濾床的上層，廢水中的有機(jī)物濃度高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，微生物繁殖速度快，生物膜量多且主要以細(xì)豐富，微生物繁殖速度快，生物膜量多且主要以細(xì)菌為主，有機(jī)污染物的去除速度高；菌為主，有機(jī)污染物的去除速度高； 隨著濾床深度的增加，廢水中的有機(jī)物量減少，隨著濾床深度的增加，廢水中的有機(jī)物量減少，生物膜量也減少，微生物從低級(jí)趨向高級(jí)，有機(jī)物生物膜量也減少，微生物從低級(jí)趨向高級(jí)，有機(jī)物去除速度降低；去除速

35、度降低； 有機(jī)物的去除效果隨濾床深度的增加而提高，但有機(jī)物的去除效果隨濾床深度的增加而提高，但去除速率卻隨深度的增加而降低。去除速率卻隨深度的增加而降低。（四）影響生物濾池功能的主要因素（四）影響生物濾池功能的主要因素 4.3 4.3 有機(jī)負(fù)荷與水力負(fù)荷有機(jī)負(fù)荷與水力負(fù)荷 有機(jī)負(fù)荷有機(jī)負(fù)荷-kgBODkgBOD5 5/m/m3 3.d.d； 水力負(fù)荷：水力負(fù)荷： 水力表面負(fù)荷水力表面負(fù)荷-m m3 3/m/m2 2.d.d，或或m/dm/d；-濾速；濾速； 水力容積負(fù)荷水力容積負(fù)荷- - m m3 3/m/m3 3.d.d 在有機(jī)負(fù)荷在有機(jī)負(fù)荷較高較高時(shí)，生物膜的增長(zhǎng)也會(huì)較快，可能時(shí)，生物膜的

36、增長(zhǎng)也會(huì)較快，可能會(huì)引起濾料會(huì)引起濾料堵塞堵塞，此時(shí)就需要調(diào)整水力負(fù)荷，當(dāng)水力，此時(shí)就需要調(diào)整水力負(fù)荷，當(dāng)水力負(fù)荷負(fù)荷增加增加時(shí)，可以提高水力沖刷力，維持生物膜的厚時(shí)，可以提高水力沖刷力，維持生物膜的厚度，一般是通過出水回流來(lái)解決。度，一般是通過出水回流來(lái)解決。 （四）影響生物濾池功能的主要因素（四）影響生物濾池功能的主要因素 4.4 4.4 回流回流 對(duì)于對(duì)于高負(fù)荷生物濾池與塔式生物濾池高負(fù)荷生物濾池與塔式生物濾池，常采用，常采用回流回流。 其優(yōu)點(diǎn)：其優(yōu)點(diǎn)： 不論原廢水的流量如何波動(dòng)，濾池可得不論原廢水的流量如何波動(dòng)，濾池可得到連續(xù)投配的廢水，因而其工作較穩(wěn)定；到連續(xù)投配的廢水，因而其工作較

37、穩(wěn)定； 可以沖可以沖刷去除老化生物膜，降低膜的厚度，并抑制濾池蠅的刷去除老化生物膜，降低膜的厚度，并抑制濾池蠅的孳生；孳生； 均衡濾池負(fù)荷，提高濾池的效率；均衡濾池負(fù)荷，提高濾池的效率； 可以可以稀釋和降低有毒有害物質(zhì)的濃度以及進(jìn)水有機(jī)物濃度。稀釋和降低有毒有害物質(zhì)的濃度以及進(jìn)水有機(jī)物濃度。 （四）影響生物濾池功能的主要因素（四）影響生物濾池功能的主要因素 4.5 4.5 供氧供氧 生物濾池一般通過自然通風(fēng)來(lái)保證供氧的； 影響生物濾池自然通風(fēng)的主要因素有： 池內(nèi)溫度與氣溫之差； 濾池高度； 濾料孔隙率及風(fēng)力等； 濾池堵塞也會(huì)影響通風(fēng)。 dmqv/1000020001000100800003Lm

38、gS/600100002080000220020000(2)生物濾池個(gè)數(shù)，單個(gè)濾床尺寸計(jì)算生物濾池個(gè)數(shù)，單個(gè)濾床尺寸計(jì)算生物濾池總體積：生物濾池總體積：設(shè)生物濾池的有機(jī)負(fù)荷率采用設(shè)生物濾池的有機(jī)負(fù)荷率采用1.2kgBOD5/m3d，于是于是設(shè)池深設(shè)池深2.5m，則濾池總面積為則濾池總面積為rrqvqvqvqv300306001.130300300600qvqvrr352502.1100030011.110000mV221005.25250mA若采用若采用6個(gè)濾池，每個(gè)濾池面積個(gè)濾池，每個(gè)濾池面積濾池直徑為濾池直徑為2135062100mA mAD2114. 3350441dm/10210011

39、 . 110000濾率布水橫管的直徑（布水橫管的直徑（D1）計(jì)算公式如下：計(jì)算公式如下：式中：式中：每根布水橫管的最大設(shè)計(jì)流量每根布水橫管的最大設(shè)計(jì)流量m3/s；橫管進(jìn)水端流速，橫管進(jìn)水端流速，m/s；回流比；回流比；每個(gè)濾池處理的水量，每個(gè)濾池處理的水量，m3/s；橫管數(shù)。橫管數(shù)。mmvqD 20001nqvrvq1vqrqvnB、孔口數(shù)和在布水橫管的位置孔口數(shù)和在布水橫管的位置假定每個(gè)出水孔口噴灑的面積基本相同，孔口數(shù)假定每個(gè)出水孔口噴灑的面積基本相同，孔口數(shù)(m)的的計(jì)算公式為：計(jì)算公式為：式中：式中：孔口直徑，一般為孔口直徑，一般為1015mm，孔口流速孔口流速2m/s左右或更大些；左

40、右或更大些；D2回轉(zhuǎn)布水器直徑，回轉(zhuǎn)布水器直徑，mm，比濾池徑小比濾池徑小200mm；224111DdmdirmiDri22ivqDmdn2261078.34生物濾池生物濾池早于早于活性污泥法；活性污泥法的發(fā)明之初是以生物濾池活性污泥法；活性污泥法的發(fā)明之初是以生物濾池的替代工藝出現(xiàn)的；但生物濾池至今仍有大量應(yīng)用。的替代工藝出現(xiàn)的；但生物濾池至今仍有大量應(yīng)用。 （六）生物濾池與活性污泥法的比較（六）生物濾池與活性污泥法的比較項(xiàng)目 生物膜法 活性污泥法 基建費(fèi) 低 較低 運(yùn)行費(fèi) 低 較高 氣候的影響 較大 較小 技術(shù)控制 較易控制 要求較高 灰蠅和臭味 蠅多、味大 無(wú) 最后出水 負(fù)荷低時(shí),硝化程

41、度較高,但懸浮物較高 懸浮物較少,但硝化程度不高 剩余污泥量 少 大 泡沫問題 很少 較多 生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤 轉(zhuǎn)軸高于水面轉(zhuǎn)軸高于水面10-25cm 生物膜厚度生物膜厚度0.5-2.0mm 生物轉(zhuǎn)盤運(yùn)行示意圖生物轉(zhuǎn)盤運(yùn)行示意圖降解機(jī)理降解機(jī)理去除廢水中有機(jī)物的機(jī)理和生物濾池基本相同。NA值一般取值一般取520（gBOD5/m2.d)Nq值多在值多在0.080.2m3/(m2d)ASqNVA0AqNVq(1)計(jì)算盤片面積：計(jì)算盤片面積：確定轉(zhuǎn)盤直徑確定轉(zhuǎn)盤直徑D（一般為（一般為23米）米）(2)計(jì)算盤片數(shù)計(jì)算盤片數(shù)m：22/64. 024DADAmAVNSqA0(3) 氧化槽有效長(zhǎng)度氧化槽有效長(zhǎng)度Lba 缺點(diǎn)：受氣溫影響大，衛(wèi)生條件不好。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：a.提高原有設(shè)備的處理效果，提高原有設(shè)備的處理效果，BOD去除率由去除率由6070%提高到提高到90%。b.處理效果穩(wěn)定，生物量高，且活性強(qiáng)。處理效果穩(wěn)定，生物量高，且活性強(qiáng)。c.動(dòng)力消耗少，利用原有曝氣裝置提供生物動(dòng)力消耗少，利用原有曝氣裝置提供生物轉(zhuǎn)盤的能量。轉(zhuǎn)盤的能量。d.產(chǎn)泥量少，且易于沉淀。產(chǎn)泥量少，且易于沉淀。生物接觸氧化生物接觸氧化同時(shí)向池內(nèi)進(jìn)行曝同時(shí)向池內(nèi)進(jìn)行曝氣，氣，接觸氧化池構(gòu)造示例接觸氧化池構(gòu)造示例接觸氧化池外觀圖接觸氧化池外觀圖接