水污染控制工程中國地質(zhì)大學(xué)第05章污水的好氧生物處理生物膜法1

2023年9月2日羅朝暉1在污水的處理中，使微生物附著在濾料或某些載體上生長發(fā)育，并在其表面形成膜狀生物污泥(生物膜)。污水與生物膜接觸，污水中的有機(jī)污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)，為生物膜上的微生物所攝取，使污水得到凈化，微生物自身也得到繁衍增殖。生物膜法又稱固定膜法，是與活性污泥法并列的一類廢水好氧生物處理技術(shù)；是土壤自凈過程的人工化和強(qiáng)化主要類型生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池、生物流化床2023年9月2日羅朝暉21、分段性有利于有機(jī)物的降解

在每一段（級(jí)）上能形成與該段污水水質(zhì)相適應(yīng)的優(yōu)勢(shì)菌群2、對(duì)水質(zhì)水量變化的適應(yīng)性強(qiáng)

固體表面上的微生物對(duì)廢水水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性3、生物膜上能硝化脫氮

微生物固著于固體表面，即使增殖速度較慢的微生物也能生息，從而構(gòu)成了穩(wěn)定的生態(tài)系4、動(dòng)力費(fèi)用較低5、污泥量少、易分離

高營養(yǎng)級(jí)的微生物越多，污泥量自然就越少主要優(yōu)點(diǎn)2023年9月2日羅朝暉3污水出水典型生物膜法流程格柵沉砂池初沉池生物膜處理單元二沉池2023年9月2日羅朝暉4TricklingFilter第一節(jié)生物濾池普通生物濾池塔式生物濾池2023年9月2日羅朝暉51）濾料濾料是生物生長棲息的場所2）池體一、生物濾池的構(gòu)造濾床、布水設(shè)備、排水系統(tǒng)1、濾床理想濾料應(yīng)具有的條件是：

a.具有較高的比表面積，表面宜于生物膜附著

b.孔隙率要高、孔隙尺寸較大

c.物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)微生物的增殖無危害作用

d.價(jià)格低廉2023年9月2日羅朝暉6濾料A.碎石比表面積65-100m2/m3，孔隙率45～50%，容重大B.塑料比表面積100-350m2/m3，孔隙率80～95%，容重小濾料粒徑大小與濾床工作情況濾床高度：受濾料密度限制石質(zhì)：1－2.5m塑料：>7m2023年9月2日羅朝暉72、布水設(shè)備向?yàn)V池表面均勻撒布污水移動(dòng)式和固定式噴嘴移動(dòng)式布水系統(tǒng)布水比較均勻，淋水周期短，水力沖刷作用強(qiáng)

水頭0.6-1.5m固定式噴嘴布水系統(tǒng)虹吸裝置供水，間斷布水，所以布水不均勻水頭約2m2023年9月2日羅朝暉83、排水系統(tǒng)排水保證通風(fēng)支撐濾料2023年9月2日羅朝暉9污水量＜1000m3/d的小城鎮(zhèn)污水或有機(jī)性工業(yè)廢水優(yōu)點(diǎn)：處理效果好，BOD5去除率可達(dá)90%，出水BOD5在25mg/L以下。運(yùn)行穩(wěn)定缺點(diǎn)：1）占地面積大，處理量小

2）濾料易堵塞

3）環(huán)境衛(wèi)生差（濾池蠅、噴嘴散發(fā)臭味）1、普通生物濾池二、生物濾池的流程2023年9月2日羅朝暉10特征：

A）有機(jī)負(fù)荷高，水量負(fù)荷高普通：有機(jī)負(fù)荷100~200gBOD5/(m3濾料天)

高負(fù)荷：普通的5－8倍（但BOD5＜200mg/L）

B）利用處理水回流加大水力負(fù)荷。優(yōu)點(diǎn)：均化和穩(wěn)定水質(zhì)；加速生物膜更新；凈化環(huán)境缺點(diǎn)：導(dǎo)致難降解有機(jī)物累積，降低效率2、高負(fù)荷生物濾池2023年9月2日羅朝暉11a為單級(jí)直流系統(tǒng)，多用于低負(fù)荷生物濾池b、c、d為單級(jí)回流系統(tǒng)，多用于高負(fù)荷生物濾池生物濾池系統(tǒng)基本上由初沉池、生物濾池、二次沉淀池組合而成，其組合型式有單級(jí)運(yùn)行系統(tǒng)和多級(jí)運(yùn)行系統(tǒng)3、生物濾池的流程d不設(shè)二次沉淀池，濾池出水回流到初沉池前，加強(qiáng)初沉池生物絮凝作用，促進(jìn)沉淀效果b的處理水回流至生物濾池前，用以加強(qiáng)表面負(fù)荷c生物濾池出水直接回到生物濾池前，可加大表面負(fù)菏，又利用生物接種，促進(jìn)生物膜更新2023年9月2日羅朝暉12多級(jí)運(yùn)行系統(tǒng)2023年9月2日羅朝暉13交替式二級(jí)生物濾池2023年9月2日羅朝暉14塔式生物濾池塔式生物濾池一般是單級(jí)的，可以是多級(jí)進(jìn)水。在國內(nèi)，塔式生物濾池已被較好地用于工業(yè)有機(jī)廢水的處理2023年9月2日羅朝暉151）生物膜由好氧和厭氧兩層組成。好氧層厚度為2mm左右，是主要的降解區(qū)。2）生物膜內(nèi)部、生物膜與水層之間、流動(dòng)水層與附著水層之間都存在著傳質(zhì)作用。(氧、有機(jī)物、產(chǎn)物)3）生物膜處在不斷的生長、不斷的脫落過程中濾料生物膜厭氧好氧附著水層流動(dòng)水層空氣1、生物濾池的工作掛膜與生物膜工況三、生物濾池的機(jī)理2023年9月2日羅朝暉161）種類多樣2）食物鏈比較長－－－－－污泥量少3）能夠存活世代時(shí)間比較長的微生物－－－具有一定的硝化和反硝化脫氮功能4）分段運(yùn)行與優(yōu)占種屬－－－有利于降解生物膜微生物特征2023年9月2日羅朝暉171）濾池高度濾床的上層與下層相比，生物膜量、生物種類和去除有機(jī)物種類及速率不同。微生物類別生物膜量有機(jī)物去除速率總?cè)コ?、影響生物濾池的性能的主要因素2023年9月2日羅朝暉18負(fù)荷率影響處理效率水力負(fù)荷單位面積的濾池或者單位體積的濾料每天處理的廢水量，分別稱為2）負(fù)荷率太?。翰荒苁篂V池里的水將濾料包起來，不能保證對(duì)生物膜的沖刷作用。太大：流量大，停留時(shí)間短，凈化效果差容積負(fù)荷率

qV：m3(廢水)/m3(濾料)·d表面負(fù)荷率qF

（濾率）：m3(廢水)/m2(濾池)·d2023年9月2日羅朝暉19BOD負(fù)荷（N）單位時(shí)間供給單位體積濾料的BOD量

kg(BOD5)／m3(濾料)·d水力負(fù)荷、BOD負(fù)荷和處理效率是全面衡量生物濾池工作性能的三個(gè)重要指標(biāo)進(jìn)水濃度S0和處理效率一定時(shí)，則qV與N成正比。濾料允許承受的BOD負(fù)荷愈大，單位體積濾料所能處理的廢水量也愈多。出水濃度Se和體積負(fù)荷qV一定時(shí)，凈化效率與BOD負(fù)荷有關(guān)。濾料允許承受的BOD負(fù)荷高時(shí)，既能增大處理水量，又能提高凈化效率。由此可知，BOD負(fù)荷是生物濾池中起決定性的工作指標(biāo)。2023年9月2日羅朝暉20污水回流與回流比采用回流的優(yōu)點(diǎn)：(1)增大水力負(fù)荷、促進(jìn)生物膜的脫落、防止堵塞；(2)廢水被稀釋，降低了基質(zhì)濃度；(3)可向生物濾池連續(xù)接種，促進(jìn)生物膜的生長；(4)提高進(jìn)水的溶解氧；(5)由于進(jìn)水量增加，有可能采用水力旋轉(zhuǎn)布水器；(6)防止濾池滋生蚊蠅。缺點(diǎn)：縮短廢水在濾池中的停留時(shí)間；灑水量大，將降低生物膜吸附有機(jī)物的速度；回流水中難降解的物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生積累，以及冬天使池中水溫降低等。3）回流2023年9月2日羅朝暉214）供氧夏冬通常采用自然通風(fēng)方式供氧，特殊情況下也可以采用機(jī)械通風(fēng)方式供氧影響濾池通風(fēng)的因素A溫度差B濾池高度C濾池的氣流阻力廢水有機(jī)物濃度較高時(shí)，供氧條件可能成為影響生物濾池工作的主要因素。當(dāng)有機(jī)物濃度COD大于400～500mg／L時(shí)，生物濾池供氧不足，生物好氧層厚度較小，故一般認(rèn)為進(jìn)水COD應(yīng)小于400mg／L，否則宜采用回流方法降低有機(jī)物濃度以保證供氧充足2023年9月2日羅朝暉221、計(jì)算公式(h)四、生物濾池的計(jì)算污水經(jīng)過濾池時(shí)，濃度的下降率無回流則可直接計(jì)算有回流時(shí)考慮回流影響2023年9月2日羅朝暉23內(nèi)容：濾池類型和流程選擇；濾池個(gè)數(shù)和濾床尺寸；二沉池設(shè)計(jì)；布水設(shè)備計(jì)算1、濾池類型的選擇（高負(fù)荷或低負(fù)荷）2、流程選擇

A初沉池懸浮質(zhì)多應(yīng)設(shè)立

B濾池級(jí)數(shù)

C回流有機(jī)濃度高；水量??；對(duì)生物有抑制作用的污染物五、生物濾池系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)2023年9月2日羅朝暉24內(nèi)容：濾料容積V；濾池高度H；濾池表面面積A工藝計(jì)算方法：負(fù)荷率法常用的負(fù)荷率：

BOD－容積負(fù)荷率N：gBOD5/(m3濾料

天)BOD－面積負(fù)荷率NA：gBOD5/(m2濾料

天)

水力負(fù)荷率Nq：m3/(m2

天)3、濾池個(gè)數(shù)和濾床尺寸2023年9月2日羅朝暉25A原污水的流量Q和BOD5濃度

S0B回流稀釋后的污水BOD5濃度

S和回流稀釋倍數(shù)r。C工藝計(jì)算以N為例：濾料容積V：計(jì)算過程對(duì)于低負(fù)荷生物濾池和高負(fù)荷生物濾池，可先根據(jù)常用的濾料層高度H來計(jì)算面積A。但是，較適宜的H和A值必須在核算表面負(fù)荷后才能確定。濾池表面面積A：2023年9月2日羅朝暉26

濾池的實(shí)際表面負(fù)荷為qF＇＝Q／A應(yīng)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表面負(fù)荷qF相等。如qF‘＞qF，應(yīng)通過減小池深H和增大表面積A的辦法來減小qF’值。若qF＇＜qF，表明實(shí)際的表面負(fù)荷滿足不了沖刷生物膜的要求，應(yīng)適當(dāng)增加濾料厚度，或采用回流出水的辦法來加大表面負(fù)荷D核算表面負(fù)荷2023年9月2日羅朝暉27內(nèi)容：A布水橫管數(shù)：Q小，2根；Q大，4根

B布水橫管管徑D1：（按V＝1m/s）4、回轉(zhuǎn)式布水器的計(jì)算2023年9月2日羅朝暉28C布水器的直徑D2：D'=D池－200mmD每根橫管上的孔數(shù)m，孔距ri，孔徑dd=10~15mmE轉(zhuǎn)速n2023年9月2日羅朝暉29實(shí)例：濾池的工藝計(jì)算高負(fù)荷生物濾池：城市：人口N＝75000人，排水標(biāo)準(zhǔn)q＝100L/人日，BOD5排出L1=20g/人日工廠：廢水量Q1＝2500m3/d，BOD5濃度L2＝520mg/L兩者一起進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，利用高負(fù)荷生物濾池處理設(shè)定：填料層H＝2.0m，出水BOD5≯25mg/L

混合污水冬季平均溫度14度，當(dāng)?shù)啬昃鶜鉁?度混合污水Kz＝1.602023年9月2日羅朝暉30一般污水：掛膜特殊污染物（工業(yè)廢水）：馴化-掛膜

1、從其他已運(yùn)行處理廠取活性污泥或生物膜碎屑

2、用其他水摻入、代替。運(yùn)行到出現(xiàn)生物膜六、生物濾池的運(yùn)行與經(jīng)驗(yàn)2023年9月2日羅朝暉31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)0.9

3.79

36(包括回流)16

97(不包括回流)BOD5負(fù)荷(kg/m3.d)0.11

0.370.37

1.084高達(dá)4.8深度(m)1.8

3.00.9

2.48

12或更高回流比無1

4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/m