工學污水的好氧生物膜法處理

1、第四章 污水的好氧生物膜法處理 1893年英國Corbett在Salford創(chuàng)建了第一個具有噴嘴布 水裝置的生物濾池。 生物膜法是對污水土地的模擬和強化。 生物膜法主要用于從污水中去除溶解性有機污染物，是 一種被廣泛采用的生物處理方法。 生物膜法的主要優(yōu)點是對水質(zhì)、水量變化的適應性較強。 生物膜法的共同特點是微生物附著在介質(zhì)“濾料”表面 上，形成生物膜，污水同生物膜接觸后，溶解的有機污 染物被微生物吸附轉化為H2O、CO2、NH3和微生物細 胞物質(zhì)，污水得到凈化，所需氧氣一般來自大氣。 生物膜法的 主要設施 生物接觸氧化池 生物流化床 間歇生物濾池 普通（單層）生物濾池 塔式（多層）生物濾池

2、生 物 轉 盤 生 物 濾 池 第一節(jié) 生 物 濾 池 建設中的生物濾池 典型的生物濾池的構造 濾 床 布水設備排水系統(tǒng) 濾床由濾料組成。濾料是微生物生長棲息的場所，理想的濾料應具 備下述特性： (1)能為微生物附著提供大量的面積； (2)使污水以液膜狀態(tài)流過生物膜； (3)有足夠的空隙率，保證通風（即保證氧的供給）和使脫落的生物膜 能隨水流出濾池； (4)不被微生物分解, 也不抑制微生物的生長，有較好的化學性能； (5)有一定的機械強度； (6)價格低廉。 濾料粒徑并非越小越好，會造成堵塞，影響通風。早期主要以拳狀 碎石為濾料，其直徑在38cm左右，空隙率在4550左右，比表 面積（可附著面

3、積）在65100m2/m3之間。 濾 床 兩種常見的塑料濾料 濾料比表面積在98340m2/m3 之間，孔隙率為9395 濾料比表面積在81195m2/m3 之間，孔隙率為9395 國內(nèi)目前采用的玻璃鋼蜂窩狀塊狀濾料，孔心 間距在20mm左右，孔隙率95左右，比表面積在 200m2/m3左右。 濾床高度同濾料的密度有密切關系 塑料濾料每立方米質(zhì)量僅為100kg左右，孔隙率高 達9395，濾床高度不但可以提高，而且可以采 用雙層或多層構造。 國外一般采用雙層濾床，高7m左右；國內(nèi)常采用 多層的“塔式”結構，高度在10m以上。 濾床四周一般設池壁，池壁起圍護濾料、減少污水 的飛濺的作用。常用磚、石

4、或混凝土塊砌筑。 石質(zhì)拳狀濾料組成的濾床高度一般在12.5m之間。 一方面是由于孔隙率低，濾床過高會影響通風；另一方 面由于太重, 過高會影響排水系統(tǒng)和濾池基礎結構。 布 水 設 備 設置目的為了使污水能均勻地分布在整個濾床表面上 生物濾池的布水設備分為兩類 固定式噴嘴 布水系統(tǒng) 回轉式布水器的中央是 一根空心的立柱，底端與設 在池底下面的進水管銜接。 其所需水頭在0.61.5m左 右。 固定式布水系統(tǒng)是由虹吸裝 置、饋水池、布水管道和噴嘴 組成。這類布水系統(tǒng)需要較大 的水頭，約在2m左右。 移動式（常用回 轉式）布水器 脈沖式生物濾池配水系統(tǒng) 排 水 系 統(tǒng) 作 用 收集濾床流出的污水與生物

5、膜 保證通風 支撐濾料 池底排水系統(tǒng)的組成 池底 排水假底 集水溝 排水假底是用特制砌塊或柵板鋪成，濾料堆 在假底上面。假底空隙率不小于濾池面積5 8，高于池底0.40.6m。 池底除支撐濾料外，還要排泄濾床上的來水， 池底中心軸線上設有集水溝，兩側底面向集水溝 傾斜，池底和集水溝的坡度約12。 集水溝要有充分的高度，并在任何時候不會漫 流，確?？諝饽茉谒嫔蠒惩o阻，使濾池中空 隙充滿空氣。 低負荷生物濾池又稱普通生物濾池。 優(yōu)點：處理效果好，BOD5的去除率可達90以上，出 水 BOD5可下降到25mg/L以下，硝酸鹽含量在10mg/L左 右，出水水質(zhì)穩(wěn)定。 缺點：占地面積大，灰蠅很多，影

6、響環(huán)境衛(wèi)生。 交替式二級生物濾池法的流程 交替式二級生物濾池法比并聯(lián)流程負荷率可提高兩三倍。 運行時，濾池是串聯(lián)工作的，污水經(jīng)初步沉淀后進入一級生物 濾池，出水經(jīng)相應的中間沉淀池去除殘膜后用泵送入二級生物濾 池，二級生物濾池的出水經(jīng)過沉淀后排出污水廠。 工作一段時間后，一級生物濾池因表面生物膜累積，即將出現(xiàn) 堵塞，改作二級生物濾池，而原來的二級生物濾池則改作一級生物 濾池。 回流式二級生物濾池法的流程 國外的運行經(jīng)驗表明，在處理城 市污水時，回流式生物濾池的處理 效率大致如下： 生物濾池的一個主要優(yōu)點是運行簡單，因此，適用于小 城鎮(zhèn)和邊遠地區(qū)。 單級濾池法 當濾池負荷率在1.7kg （BOD5

7、）/(m3d)(濾料)以下時，出水的 BOD5約為濾池進水的 BOD5的1/3。 二級濾池法 二沉池的出水的BOD5為二 級池進水BOD5的1/2；如果一級濾池的進 水不經(jīng)沉淀直接流向二級濾池，則一級 濾池出水的BOD5為進水BOD5的1/2。 小于或等于某處理效率的污水廠占所有污水 廠的比例/%(活性污泥法) 小于或等于某處理效率的污水廠占所有污水 廠的比例/%(生物濾池) 生物濾池的工作情況 生物濾池 機理 污水通過布水設備連續(xù)地、均勻地噴灑到濾床表面上， 在重力作用下，污水以水滴的形式向下滲瀝，或以波狀薄膜 的形式向下滲流。最后，污水到達排水系統(tǒng)，流出濾池。 污水流過濾床時，有一部分污水

8、、污染物和細菌附著在 濾料表面上，微生物便在濾料表面大量繁殖，不久，形成一 層充滿微生物的黏膜，稱為生物膜。這個起始階段稱為掛膜， 是生物濾池的成熟期。 掛 膜 污水流過成熟濾床時，污水中的有機污染物被生物膜中的微生物吸附、降 解，從而得到凈化。 生物膜表層生長的是好氧和兼性微生物，其厚度約2mm。在這里，有機污 染物經(jīng)微生物好氧代謝而降解，終點產(chǎn)物是H2O、CO2、NH3等。 由于氧在生物膜表層已耗盡, 生物膜內(nèi)層的微生物處于厭氧狀態(tài)。在這里, 進行的是有機物的厭氧代謝, 終點產(chǎn)物是有機酸, 乙醇、醛和H2S等。 由于微生物的不斷繁殖，生物膜不斷加厚，超過一定厚度后，吸附有機物 在傳遞到生物

9、膜內(nèi)層的微生物以前，已被代謝掉。此時，內(nèi)層微生物因得不 到充分的營養(yǎng)而進入內(nèi)源代謝，失去其黏附在濾料上的性質(zhì)，脫落下來隨水 流出濾池，濾料表面再重新長出新的生物膜。 生物濾池的工作情況 生物濾池 機理 有機物轉化深度生物膜脫落原因 真 菌 藻類原生 動物 后生 動物 一些肉眼可見的蠕 蟲、昆蟲的幼蟲 細菌（好氧、 厭氧、兼性） 低負荷濾池：原因復雜，昆 蟲及其幼蟲的活動促使生物 膜脫落。 生物膜的組成 高負荷濾池：水力沖刷使生 物膜不斷脫落，生物膜厚度 與濾率大小有關。 低負荷濾池：有機物被深度 轉化，出水中硝酸鹽含量較 高，殘膜呈深棕色，類似腐 殖質(zhì)，沉淀性能較好。 高負荷濾池：只有在負荷率

10、 較低時，出水才含有較低的 硝酸鹽，殘膜易腐化。 影響生物濾池性能的主要因素 這些過程的發(fā)生和發(fā)展決定了生物濾池凈化 污水的性能。影響這些過程的主要因素有： 濾池高度負 荷 率 回 流供 氧 生物濾池中有機物的降解過程 同時發(fā)生著多過程 有機物在 污水和生 物膜中的 傳質(zhì)過程 氧在污水 和生物膜 中的傳質(zhì) 過程 生物膜的 生長和脫 落等過程 有機物的 好氧和厭 氧代謝過 程 濾 床 影響生物濾池性能的主要因素濾池高度 濾床上層,污水中 有機物濃度較高,微 生物繁殖速率高,種 屬較低級,以細菌為 主,生物膜量較多,有 機物去除速率較高。 隨著濾床深度增 加,微生物從低級趨 向高級，種類逐漸 增多

11、,生物膜量從多 到少。 濾床的上層和下層相比, 生物膜量、微生物種類和去 除有機物的速率均不相同。 濾床中的這一遞變現(xiàn)象， 類似污染河流在自凈過程中 的生物遞變。 當濾床各層的進水水質(zhì) 互不相同時,各層生物膜的 微生物就不相同,處理污水 的功能也隨之不同。 濾 床 影響生物濾池性能的主要因素濾池高度 有機負荷率：以BOD5為準，kg（BOD5或特定污染物質(zhì)） /m3d。 影響生物濾池性能的主要因素負 荷 率 生物濾池的負荷率有三種表達形式： 表面水力負荷率：m3（水）/（m2d），又稱平均濾 率， m/d 。 由于生物濾池的作用是去除污水中有機物或特定污染 物，因此，它的負荷率通常以有機物或特

12、定污染物質(zhì)為準 較合理。 有機負荷率：以BOD5為準，kg（BOD5或特定污染物 質(zhì)）/（m3d）。 水力負荷率：以流量為準，m3(水)/m3(濾料) d 。 影響生物濾池性能的主要因素負 荷 率 在低負荷條件下，隨著濾率的提高，污水中有機物的傳 質(zhì)速率加快，生物膜量增多，濾床特別是它的表面很容易堵 塞。 在高負荷條件下，隨著濾率的提高，污水在生物濾床中停 留的時間縮短，出水水質(zhì)將相應下降。 影響生物濾池性能的主要因素回 流 回流利用污水廠的出水或生物濾池出水稀釋進水的 做法稱回流，回流水量與進水量之比叫回流比。 回流對生物濾池性能的影響： （1）回流可提高生物濾池的濾率，它是使生物濾池負 荷

13、率由低變高的方法之一； （2）提高濾率有利于防止產(chǎn)生灰蠅和減少惡臭； （3）當進水缺氧、腐化、缺少營養(yǎng)元素或含有有害物 質(zhì)時，回流可改善進水的腐化狀況、提供營養(yǎng)元素和降低毒 物質(zhì)濃度； （4）進水的質(zhì)和量有波動時，回流有調(diào)節(jié)和穩(wěn)定進水的 作用。 影響生物濾池性能的主要因素供 氧 溫度差越大，通風條件越好； 當水溫較低，濾池內(nèi)的溫度低于水溫時（夏季），池 內(nèi)氣流向下流動； 當水溫較高，池內(nèi)溫度高于氣溫時（冬季），氣流向 上流動； 若池內(nèi)外無溫度差，則停止通風； 正常運行的生物濾池，自然通風可以提供生物降解所 需的氧量，自然通風不能滿足時，應考慮強制通風。 生物濾池中，微生物所需的氧一般直接來自大

14、氣，靠自然通 風供給。 影響生物濾池通風的主要因素是濾床自然拔風和風速。 自然拔風的推動力是池內(nèi)溫度與氣溫之差以及濾池的高度。 生物濾池的計算計算公式 圖示表明：污水流過濾池時，污染物濃度的下降率 單位濾床高度（h）去除的污染物的量（以濃度s計）與該污 染物的濃度成正比，即 S S d d K h 生物濾池的設計，在條件允許時應盡量利用試驗成果進 行，沒有條件進行試驗時，可借助于經(jīng)驗公式進行。 式中：ds /dh污染物濃度的下降率； s0濾池進水污染物的濃度，mg/L ； s床深為h處水中的污染物濃度，mg/L ； h離濾床表面的深度，m； K反映濾池處理效率的系數(shù)，它同污水性質(zhì)、濾池的特性（

15、包括濾料的 材料、形狀、表面積、孔隙率、堆砌方式和生物膜性質(zhì)）以及濾率有關， 布水方式（如均勻程度、進水周期等）也對其有影響。 式中：qv濾池進水流量，m3/d; A濾床的面積，m2； K系數(shù)，它與進水水質(zhì)、濾率有關； m與進水水質(zhì)有關的系數(shù)； n 與濾池特性、濾率有關的系數(shù)。 K可用下式求得： 將式積分，得 S S d d K h Kh e S0 S nm AqKK)/( VS0 當采用回流濾池時，應考慮回流的 影響，按圖建立物料衡算式： 將 代入得 nm AqKK)/( VS0 Kh e S0 S )/(exp(/ VS0 S0S hAqK nm 上式可以直接用于無回流濾池的計 算，解得：

16、 nm AqK h )/( )/ln( VS0 SeS0 S0VVSeVSiV )( rr qqqq r r VV SeVSiV 0 qq qq S 生化反應速率受溫度影響，可以用下式校正： 20 (20)1.035 T K TK r r VV SeVSiV 0 qq qq S h A qr r r r r nm K VSeSi SeSi Se )1( 1 e )1( r r 1 SeSi S0 解此式得： nm A qr r r K r r h VSeSi Se SeSi )1 ( 1 )1 ( ln 考慮回流的影響，濾池進水流量為（1r）qv，得： 式中：si為濾池入流污水的污染濃 度（m

17、g/L）。 左式右邊的分子和分母各除以qv， 并以回流比r代替qvr/qv得： 生物濾池的計算系數(shù)的確定 (1) KS0m(qv /A)n 這是一直線方程，可以通過 測定不同的池深h的s/s0，繪制 lns/s0和h關系曲線，其斜率就 是Ks0m(qv/A)n，參看右圖。 式 取對數(shù)得： )/(exp(/ VS0 S0S hAqK nm hAqK nm )/(/ln VS0 S0S 進行生物濾池設計，應先確定K 、m和n三個常數(shù)， 通常是通過生物濾池模型試驗用圖解法求得。 生物濾池的計算系數(shù)的確定 求K 上式中各系數(shù)均已知，可 以求出K。 hAqK nm )/(/ln VS0 S0S 求n 由

18、于|斜率|Ks0m(qv/A)n ， 兩邊取對數(shù)，得： 以log|斜率|與log(qv/A)作圖， 其斜率為n。參看右圖。 求m 同上。 以log|斜率|與logs0作圖， 其斜率為m。參看右圖。 )/log(log|log VS0 AqnK m 斜率 S0V log)/(log|logmAqK n 斜率 生物濾池系統(tǒng)的功能設計 濾池類型和 流程選擇 濾池個數(shù)和 濾床尺寸的 確定 二次沉淀池的形 式、個數(shù)和工藝 尺寸的確定 布水設備的計算 濾 池 類 型 的 選 擇 低負荷生物濾池現(xiàn) 在已經(jīng)基本上不常用， 僅在污水量小、地區(qū)比 較偏僻、石料不貴的場 合尚有可能使用。 大多采用高負荷生物濾池 兩

19、種類型 回流式塔式（多層式） 濾池類型的選擇，只有通過方案的比較，才能得出 合理的結論。 占地面積，基建費用和運行費用的比較，常起關鍵 作用。 流 程 的 選 擇 確定流程時要解決的問題 是否設初次沉淀池采用幾級濾池 是否采用回流，回流 方式和回流比的確定 當廢水含懸浮 物較多，采用拳 狀濾料時,須有初 次沉淀池,以避免 生物濾池阻塞。 處理城市污水時, 一般都設置初次 沉淀池。 下述三種情況應考慮用二次沉淀 池出水回流： 入流有機物濃度較高，可能引起 供氧不足時； 水量很小，無法維持水力負荷率 在最小經(jīng)驗值以下時； 污水中某種污染物在高濃度時， 可能抑制微生物生長的情況下。 濾 池 個 數(shù)

20、和 濾 床 尺 寸 的 確 定 濾床總體積（V） 3 VS0 10 N q V 式中：V濾床總體積，m3； s0污水進濾池前的BOD5平均值，mg/L； qv污水日平均流量，m3/d，采用回流式生物濾池時， 此項應為qv(1+r)，回流比r可根據(jù)經(jīng)驗確定； N有機負荷率， kg BOD5/（m3d）。 濾 池 個 數(shù) 和 濾 床 尺 寸 的 確 定 計算濾床總體積（V）時，應注意下述問題： 計算時采用的負荷率應與設計處理的效率相應。通常，負荷 率是影響處理效果的主要因素，兩者常相提并論。 下表所示數(shù)據(jù)是城市污水一般經(jīng)驗的概括。 影響處理效果的因素很多，除負荷率之外，主要的還有污水的 濃度、水質(zhì)

21、、溫度、濾料特性和濾床的高度。對于回流濾池，則 還有回流比。 沒有經(jīng)驗可以援用的工業(yè)廢水，應經(jīng)過試驗，確定其設計的負 荷率。試驗性生物濾池的濾料和濾床高度應與設計相一致。 8595 7590 6585 根據(jù)計算結合經(jīng)驗確定。 在濾床的總體積和高度確定后，濾床的總面積可以算出。 當總面積不大時，可采用2個濾池。 目前生物濾池的最大直徑為60m，通常是在35m以下。 最后應該核算濾速，看它是否合理?；亓魃餅V池池深淺， 濾速一般不超過30m/d，其濾率的確定與進水BOD5有關， 如下表所示。 濾 池 個 數(shù) 和 濾 床 尺 寸 的 確 定 （2）濾床高度的確定 已知某城鎮(zhèn)人口80000人，排水量定

22、額為100L/（人d），BOD5為 20g/（人 d）。設有一座工廠，污水量為2000m3/d，其BOD5為2200mg/L。擬 混合采用回流式生物濾池進行處理，處理后出水的BOD5要求達到30mg/L。 基本設計參數(shù)計量（設在此不考慮初次沉淀池的計算） 生活污水和工業(yè)廢水總水量： 生活污水和工業(yè)廢水混合后的BOD5濃度： 由于生活污水和工業(yè)廢水混合后BOD5濃度較高，應考慮回流，設回流稀釋 后濾池進水BOD5為300mg/L,回流比為： 例: 解: /dm1000/dm2000/dm 1000 1008000 333 V q mg/L600mg/L 10000 208000022002000

23、 S0 1 .1 30300 300600 )(30030600 V V VVVV r rr q q r qqqq 生物濾池的個數(shù)和濾床尺寸計算 設生物濾池的有機負荷率采用1.2kgBOD5/（m3d），于是生物濾池總體 積為： 設池深為2.5m,則濾池總面積為： 若采用6個濾池，每個濾池面積： 濾池直徑為： 校核 經(jīng)過計算，采用6個直徑21m、高2.5m的高負荷生物濾池。 33 m5250m 2 .11000 300)11 .1 (10000 V 22 m2100m 5.2 5250 A 22 1 m350m 6 2100 A m21m 3.14 3504 m 4 1 A D m/d10m/

24、d 2100 11 .110000 ）（ 濾率 采用公式進行計算步驟 第一步是選定濾料和進水方式，然后進行試驗，求得K、 m和n等常數(shù)值 第二步確定是否回流，若需要回流，則要確定回流比 最后計算濾池的尺寸 已知某工業(yè)廢水CODB為700mg/L，水量為7080m3/d。選用塑料濾料， 在滿足出水水質(zhì)要求的條件下，其最小水力負荷為24.4m3/（m2 d），最大水 力負荷為244m3/（m2 d）。試驗得到K=128、m=-0.45、n=-0.55。要求出水 CODB不大于30 mg/L。 由于入流污水濃度較高，應考慮用二次沉淀池回流。當回流比 為1時，濾池進水CODB365 mg/L。而回流比

25、為2時，濾池進水CODB 253mg/L。 例: 解: 回流比為1時： 要求池子的最小面積為 （70802）/244=58m2，最大面 積為（70802）/24.4=580m2。 回流比為2時： 要求池子的最小面積為（70803） /244=87m2，最大面積為 （70803）/24.4=870m2。 55.0 V 55.0 V 45.0 )/2( 278.0 )11( 11 30700 128 )11(30 30700 ln Aq A q h 55.0 V 55.0 V 45.0 )/3( 201.0 )21( 21 230700 128 )21(30 230700 ln Aq A q h

26、回轉式布水器的計算 計算的主要內(nèi)容 確定布水橫 管根數(shù)（一 般是2根和4 根）和直徑 布水管上的孔口 數(shù)和在布水橫管 上的位置 布水器的轉速 1. 布水橫管根數(shù)與直徑 布水橫管根數(shù) 布水橫管的根數(shù)決定于池子和濾速的大小， n取偶數(shù)，布水水量大時用4根，一般用2根。 布水橫管直徑 D1： v q D 4 1 式中：qv每根布水橫管的最大設計流量，m3/s； v橫管進水段流速，m/s； qv每個濾池處理的水量，m3/s； n橫管數(shù)。 2. 灑水孔數(shù)及在布水橫管上的位置 假定每個出水孔口噴灑的面積基本相同，孔口數(shù)(m)的 計算公式為： 2 2 4 11 1 D d m 式中:d孔口直徑，一般為101

27、5mm，孔口流速2m/s左右或更大些； D2回轉布水器直徑，mm，比濾池內(nèi)徑小200mm。 第i個孔口距濾池中心的距離（ri）為： m iD r i 2 2 3. 布水器的轉速 布水橫管的回轉速度與濾速、橫管根數(shù)有關，如下表所示。 布水橫管可以采用鋼管或鋁管，其管底離濾床表面的距離， 一般為150250mm，以避免風力的影響。布水器所需壓力為 0.51.0m。 也可以近似地用下式計算： V 2 2 6 0134.78 q Dmd n 生物濾池正式運行之后，有一個“掛膜”階段，即培養(yǎng)生物膜的階段。在 這個始運行階段，潔凈的無膜濾床逐漸長了生物膜，處理效率和出水水質(zhì) 不斷提高，終于進入正常運行狀態(tài)

28、。當溫度適宜時，始運行階段歷時約一 周。 處理含有毒物質(zhì)的工業(yè)廢水時，生物濾池的運行要按設計確定的方案進行， 一般說來，這種有毒物質(zhì)正是生物濾池的處理對象，而能分解氧化這種有 毒物質(zhì)的微生物常存在于一般環(huán)境中，無需從外界引入；但是，在一般環(huán) 境中，它們在微生物群體中并不占優(yōu)勢，或對這種有毒物質(zhì)還不太適應， 因此，在濾池正常運行前，要有一個讓它們適應新環(huán)境、繁殖壯大的始運 行階段，稱為“馴化掛膜”階段。 馴化掛膜方式： 一種方式是從其他工廠廢水站或城市廢水廠取來活性污泥或生物膜碎屑, 進行馴化，掛膜。 另一種方式是用生活污水、城市污水、河水或回流出水代替部分工業(yè)廢水 進行運行，運行過程中把二次沉

29、淀池中的污泥不斷回流到濾池的進水中。 生物濾池的運行及其經(jīng)驗 第二節(jié) 生 物 轉 盤 生物轉盤的流程 生物轉盤的工作特點 （1）不需曝氣和回流，運行時動力消耗和費用低； （2）運行管理簡單，技術要求不高； （3）工作穩(wěn)定，適應能力強； （4）適應不同濃度、不同水質(zhì)的污水； （5）剩余污泥量少，易于沉淀脫水； （6）沒有濾池蠅、惡臭、堵塞、泡沫、噪音等問題； （7）可多層立體布置； （8）一般需加開孔防護罩保護、保溫。 1.單軸單級式 2.單軸多級式 3.多軸多級式 生物轉盤的布置方式 1954年在聯(lián)邦德國的Heilbronn建成世界上第一座生物轉 盤污水處理廠。 生物轉盤的主要組成部分 生物轉

30、盤的構造 轉動軸盤片廢水處理槽驅動裝置 盤片：高強度、輕質(zhì)、耐腐蝕。 直徑：23m，轉速23r/min，間距2030mm。 受材料、污水與膜的接觸均勻性、外緣膜易脫落等影響，直徑不可能 做大。 生物轉盤的構造 轉動軸：具有足夠的強度和剛度，防 止斷裂和撓曲。 直徑：50mm以上，長度0.57m。 處理槽：與盤片相吻合的半圓形或多 邊形，凈空相距2050mm，設排泥和放 空管。 驅動裝置： 機械驅動裝置； 空氣驅動裝置； 水輪驅動裝置。 生物轉盤的主體是垂直固定在水平軸上的一組圓形盤片和一個同 它配合的半圓形水槽。 微生物生長并形成一層生物膜附著在盤片表面，約40%50%的 盤面（轉軸以下的部分

31、）浸沒在廢水中，上半部敞露在大氣中。 工作時，廢水流過水槽，電動機轉動轉盤，生物膜和大氣與廢水 輪替接觸，浸沒時吸附廢水中的有機物，敞露時吸收大氣中的氧氣。 轉盤的轉動,帶進空氣,并引起水槽內(nèi)廢水紊動, 使溶解氧均勻分布。 生物膜的厚度約為0.52.0mm，隨著膜的增厚，內(nèi)層的微生物呈 厭氧狀態(tài)，失去活性時使生物膜脫落，并隨同出水流至二次沉淀池。 生物轉盤的布置方式 生物轉盤的設計計算 生物轉盤的負荷率與廢水性質(zhì)、廢水濃度、氣候條 件及構造、運行等多種因素有關，設計時可以通過試驗 或根據(jù)經(jīng)驗值確定。 設計的主要內(nèi)容是計算轉盤的總面積。 水力負荷和有機負荷： 水力負荷: m3(污水)/ m3 (

32、槽) d; m3 (污水) / m2 (盤 片) d 有機負荷: kg ( BOD5)/m3 (槽) d; kg ( BOD5)/m2 (盤片) d 生物轉盤的設計計算方法 設計參數(shù)如有機負荷、水力負荷、停留時間等可通過試驗 求得，然后進行生產(chǎn)規(guī)模的生物轉盤設計。 威爾遜等人用生活污水進行了試驗研究，建議當采用0.5m 直徑的轉盤試驗所得參數(shù)進行設計時，轉盤面積宜比計算值增 加25；當試驗采用的轉盤直徑為2m時，則宜增加10的面 積。 當沒有條件進行試驗時，可以用經(jīng)驗性圖表、經(jīng)驗值（如 下頁表）進行計算。 通過試驗求得需要的設計參數(shù) 用經(jīng)驗圖表或經(jīng)驗值計算 生物轉盤的設計計算方法 生物轉盤的設

33、計計算方法 生物轉盤的設計計算方法 生物轉盤的設計計算方法 生物轉盤的設計計算方法生物轉盤的設計計算方法 部分工業(yè)廢水設計負荷 生物轉盤的新進展 第三節(jié) 生物接觸氧化法 接觸氧化池構造示例接觸氧化池構造示例 生物接觸氧化法是一種浸沒曝氣式生物濾池，是曝氣池和生 物濾池綜合在一起的處理構筑物，兼有兩者優(yōu)點。 生物接觸氧化法的特點 生物接觸氧化池的性能特征： (1)具有較高的微生物濃度，一般可達1020g/L； (2)生物膜具有豐富的生物相，含有大量絲狀菌，形成了穩(wěn) 定的生態(tài)系統(tǒng)，污泥產(chǎn)量低； (3)具有較高的氧利用率； (4)具有較強的耐沖擊負荷能力； (5)生物膜活性高； (6)沒有污泥膨脹的

34、問題。 缺點：濾床易堵塞和更換，運行費用較高。 生物接觸氧化法的基本流程 接觸氧化池的主要部分 生物接觸氧化池的構造 填料要求： 比表面積大； 空隙率大； 水力阻力小； 強度大； 化學和生物穩(wěn) 定性好； 能經(jīng)久耐用。 填料池底布水布氣裝置 池底用于設置 填料、布水布氣 裝置和支撐填料 的柵板和格柵。 布氣管可布置 在池子中心、側 面和全池。 接觸氧化池外觀圖接觸氧化池外觀圖 接觸氧化池反應區(qū)的構造接觸氧化池反應區(qū)的構造 酚醛樹脂蜂窩填料酚醛樹脂蜂窩填料 常用填料的類型 正六角行蜂窩狀斜管正六角行蜂窩狀斜管 聚乙烯蜂窩填料聚乙烯蜂窩填料 聚乙烯蜂窩填料聚乙烯蜂窩填料 半軟性填料半軟性填料 半軟性

35、填料半軟性填料 彈性立體填料彈性立體填料 軟性纖維填料軟性纖維填料 軟性、復合填料軟性、復合填料 組合填料組合填料 YHT型彈性生物的環(huán)填料型彈性生物的環(huán)填料 立體彈性填料立體彈性填料 立體彈性填料立體彈性填料 漂浮填料漂浮填料 SQC型絲球形懸浮填料型絲球形懸浮填料 生物接觸氧化法填料 新型的纖維網(wǎng)狀填料新型的纖維網(wǎng)狀填料 新型的纖維網(wǎng)狀填料新型的纖維網(wǎng)狀填料 生物填料框架生物填料框架 框架與生物填料框架與生物填料 框架與生物填料框架與生物填料 新型的三維立體網(wǎng)狀填料新型的三維立體網(wǎng)狀填料 掛膜后的網(wǎng)狀填料掛膜后的網(wǎng)狀填料 反應區(qū)曝氣系統(tǒng)的布置反應區(qū)曝氣系統(tǒng)的布置 牛腿與槽鋼的布置牛腿與槽鋼

36、的布置 曝氣裝置安裝 生 物 接 觸 氧 化 池 的 設 計 計 算 1生物接觸氧化池的有效容 積（即填料體積）V 式中：qv平均日設計污水 量，m3/d； s0 、se分別為進水與 出水的BOD5，mg/L； Nv有機容積負荷率，kg ( BOD5)/ (m3d)(城市污水可用 1.01.8)。 2生物接觸氧化池的總面 積A和座數(shù)n 式中：h0填料高度，一 般采用3.0m； A1每座池子的面積, m2, 一般25m2。 0 1 V A h A N A v SeS0v N q V 4.有效停留時間t 5.空氣量D和空氣管道系統(tǒng) 計算 式中：D01m3污水所需 氣量，m3/m3 ，一般為15 2

37、0 m3/ m3 。 0123 hhhhh 生 物 接 觸 氧 化 池 的 設 計 計 算 3.池深h 式中：h1超高，0.5 0.6m； h2填料層上水深，0.4 0.5m； h3填料至池底的高度， 0.51.5m。 v q V t v0q DD 第四節(jié) 生物流化床 流態(tài)化原理 美國Ecolotrol公司 19731975年研制 成功的HyFlo生物 流化床 床層的三種狀態(tài) 固定床階段 流化床階段 液體輸送階段 流態(tài)化原理 當液體以很小的速度流經(jīng)床層時，固體顆粒 處于靜止不動的狀態(tài)，床層高度也基本維持不變， 這時的床層稱固定床。 固定床 階段 上圖中的ab段：液體通過床層的壓力降p隨空塔速度

38、 v的上升而增加，呈冪函數(shù)關系，在雙對數(shù)坐標圖紙上呈 直線。 上圖中的b點：液體濾速增大到壓力降p大致等于單 位面積床層重量，固體顆粒間的相對位置略有變化，床層 開始膨脹，固體顆粒仍保持接觸且不流態(tài)化。 流化床 階段 當液體流速大于b點流速，床層不再維持于固 定狀態(tài)，顆粒被液體托起而呈懸浮狀態(tài)，且在床層 各個方向流動，在床層上部有一個水平界面，此時 由顆粒所形成的床層完全處于流化態(tài)狀態(tài)，這類床 層稱流化床。 上圖中的bc段：流化層的高度h是隨流速上升而增大， 床層壓力降p則基本不隨流速改變。 b點的流速vmin是達到流態(tài)化的起始速度，稱臨界流態(tài) 化速度。臨界速度值隨顆粒的大小、密度和液體的物理

39、性 質(zhì)而異。 生物流化床中的載體顆粒表面有一層微生物膜， 因此其流化特性與普通的流化床不同。 流化床床層的膨脹程度可以用膨脹率K或膨脹比 R表示： 流化床 階段 式中：v、ve分別為固定床層和流化床層體積。 式中：h、he分別為固定床層和流化床層高度。 在生物流化床中，相同的流速下，膨脹率隨著 生物膜厚度的增加而增大，如右圖所示。一般K采用 50200。 %1001 v e v K h h R e 生物顆粒粒徑與生物顆粒粒徑與 膨脹率的關系膨脹率的關系 液體輸送 階段 當液體流速提高至超過c點后，床層不再保持 流化，床層上部的界面消失，載體隨液體從流化床 帶出，這階段稱液體輸送階段。在水處理工

40、藝中， 這種床稱“移動床”或“流動床”。 上圖中的c點的流速vmax稱顆粒帶出速度或最大流化 速度。 流化床的正常操作應控制在vmin和vmax之間。 流化床的類型 根據(jù)生物流化床的供氧、脫膜和床體結構的 不同，好氧生物流化床主要有兩種類型： 兩相生物流化床三相生物流化床 兩相生物流化床 這類流化床是在流化床體外設置充氧設備與脫膜裝置，以對 微生物充氧并脫除載體表面的生物膜。 以純氧為氧源時，充氧后水中溶解氧可達3040mg/L；以 壓縮空氣為氧源時，水中溶解氧一般低于9mg/L。 當一次充氧不能提供足夠的溶解氧時，可采用處理水回流循 環(huán)。 回流比r可以根據(jù)氧量平衡計算來確定： 式中：si、se分別為進水和出水BOD5濃度，mg/L； Oi、Oe分別為進水和出水的溶解氧濃度，mg/L； D去除每千克BOD5所需的氧量,kg/kg,對于城市污水， D=1.21.4 kg / kg ； qv廢水水量,m3/d。 1 )()(1 ei SeSi SeSiveiv OO r DqOOqr 三相生物流化床 三相流化床設備較簡單，操作亦較容易，此外，能耗也 較二相流化床低。 三相生物流化床是氣、液、固三相直接在流化床體內(nèi)進 行生化反應，不另設充氧設備和脫膜設備，載體表面的生物 膜依靠氣體的攪動作用，使顆粒之間劇烈摩擦而