水污染控制工程1-5(27)

1、1第十三章第十三章 生物膜法生物膜法21. 什么是什么是“生物膜生物膜”？2. 什么是什么是“生物膜法生物膜法”？附著生長在惰性載體表面的由多種微生物形成的膜狀生附著生長在惰性載體表面的由多種微生物形成的膜狀生物聚集體。物聚集體。以生物膜作為去除廢水的污染物主體的工藝，通稱為生以生物膜作為去除廢水的污染物主體的工藝，通稱為生物膜法工藝；又稱為固定膜法，是與活性污泥法并列的物膜法工藝；又稱為固定膜法，是與活性污泥法并列的一類好氧生物處理技術(shù)。一類好氧生物處理技術(shù)。318931893年英國年英國CorbettCorbett在在SalfordSalford創(chuàng)建了第一個具有噴嘴布創(chuàng)建了第一個具有噴嘴布

2、水裝置的生物濾池。水裝置的生物濾池。生物膜法主要用于從污水中去除溶解性有機污染物，是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。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(yīng)性較強。生物膜法的主要優(yōu)點是對水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性較強。生物膜法的生物膜法的共同特點共同特點是微生物附著在介質(zhì)是微生物附著在介質(zhì)“濾料濾料”表面表面上，形成生物膜，污水同生物膜接觸后，溶解的有機污上，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(zhuǎn)化為染物被微生物吸附轉(zhuǎn)化為H H2 2OO、COCO2 2、NHNH3 3和微生物細和微生物細胞物質(zhì)，

3、污水得到凈化，所需氧氣一般來自大氣。胞物質(zhì)，污水得到凈化，所需氧氣一般來自大氣。 如果說活性污泥法是對水體自凈的模擬和強化，生物膜如果說活性污泥法是對水體自凈的模擬和強化，生物膜法則是對污水土地法的模擬和強化。法則是對污水土地法的模擬和強化。4生物膜的形成生物膜的機理 污水通過布水設(shè)備連續(xù)地、均勻地噴灑到濾床表面上，污水通過布水設(shè)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。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

4、、污染物和細菌附著在污水流過濾床時，有一部分污水、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，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。是生物濾池的成熟期。掛 膜56 生物濾池中有機物的降解過程生物濾池中有機物的降解過程 同時發(fā)生著多過程同時發(fā)生著多過程有機物在有機物在污水和生污水和生物膜中的物膜中的傳質(zhì)過程傳質(zhì)過程氧在污水氧在污水和生物膜和生物膜中的傳質(zhì)中的傳質(zhì)過程過程生物膜的生物膜的生長和脫生長和脫落等過程落等過程有機物的有機物

5、的好氧和厭好氧和厭氧代謝過氧代謝過程程7真真菌菌藻類藻類原生原生動物動物后生后生動物動物一些肉眼可見的蠕一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲蟲、昆蟲的幼蟲（濾池蠅）（濾池蠅）細菌（好氧、細菌（好氧、厭氧、兼性）厭氧、兼性）生物膜的組成1.細菌與真菌：細菌對有機物分解起細菌與真菌：細菌對有機物分解起主要作用主要作用，真菌和絲狀菌能降，真菌和絲狀菌能降解難降解有機物，提高污染物的去除效果。解難降解有機物，提高污染物的去除效果。2.原生動物與后生動物：棲息在生物膜的好氧表層內(nèi)。原生動物能原生動物與后生動物：棲息在生物膜的好氧表層內(nèi)。原生動物能吞食游離細菌改善出水水質(zhì)。原生動物與后生動物都能作為吞食游離細菌

6、改善出水水質(zhì)。原生動物與后生動物都能作為指示指示生物生物檢測出水效果。檢測出水效果。3.濾池蠅：以微生物及生物膜為食料，抑制生物膜過度生長、是生濾池蠅：以微生物及生物膜為食料，抑制生物膜過度生長、是生物膜疏松脫落保持活性，物膜疏松脫落保持活性，防止濾床堵塞防止濾床堵塞。但其成蟲飛散在濾池周。但其成蟲飛散在濾池周圍，對環(huán)境有不良影響。圍，對環(huán)境有不良影響。4.藻類：僅出現(xiàn)于生物膜表層，對污水凈化作用不大。藻類：僅出現(xiàn)于生物膜表層，對污水凈化作用不大。8影響生物膜法的主要因素1.進水底物的組分和濃度：生物膜法具有較強的抗沖擊負荷能力。進水底物的組分和濃度：生物膜法具有較強的抗沖擊負荷能力。2. 營

7、養(yǎng)物質(zhì)：營養(yǎng)物質(zhì)：BOD5:N:P=100:5:1。3. 有機負荷及水力負荷：有機負荷及水力負荷：kgBOD5/m3(濾床濾床)d， m3(污水）污水）/m2(濾床濾床) d ，又稱濾率，又稱濾率m/d4. 溶解氧：供氧不足導(dǎo)致生物膜惡化變質(zhì)。溶解氧：供氧不足導(dǎo)致生物膜惡化變質(zhì)。5.生物膜量：生物膜厚度與密度。生物膜密度是指單位體積濕生物生物膜量：生物膜厚度與密度。生物膜密度是指單位體積濕生物膜被烘干后的質(zhì)量。膜被烘干后的質(zhì)量。6.pH:生物膜反應(yīng)器具有較強的耐沖擊負荷，一般在生物膜反應(yīng)器具有較強的耐沖擊負荷，一般在68，某些利，某些利用霉菌和酵母菌的生物膜工藝除外。用霉菌和酵母菌的生物膜工藝

8、除外。7.溫度：溫度：40以上生物膜將壞死脫落，以上生物膜將壞死脫落，5 以下失去生物活性。以下失去生物活性。8.有毒物質(zhì)：生物膜具有較強的馴化和適應(yīng)能力。有毒物質(zhì)：生物膜具有較強的馴化和適應(yīng)能力。9生物膜法的生物膜法的主要設(shè)施主要設(shè)施生物接觸氧化池生物接觸氧化池生物流化床生物流化床生生物物轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤盤生生物物濾濾池池10第十三章第十三章 生物膜法生物膜法11第二節(jié)第二節(jié) 生生 物物 濾濾 池池12生物濾池與活性污泥法的比較生物濾池與活性污泥法的比較 實際上生物膜法中的生物濾池法早于活性污泥法，是在實際上生物膜法中的生物濾池法早于活性污泥法，是在污水灌溉的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的；活性污泥法的發(fā)明之初是以

9、污水灌溉的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的；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,主要用于中小規(guī)模污水處理。主要用于中小規(guī)模污水處理。項目項目生物膜法生物膜法活性污泥法活性污泥法基建費低較低運行費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、味大無最后出水負荷低時,硝化程度較高,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表表1 1 生物膜法與活性污泥法的比較生物膜法與活性污泥法的比較13生物濾池的基本原理生物濾池的基本原理 污水長時間以滴狀噴灑在濾料層的表面，在污水流經(jīng)的污水

10、長時間以滴狀噴灑在濾料層的表面，在污水流經(jīng)的表面上就會形成生物膜，待生物膜成熟后，棲息在生物膜上表面上就會形成生物膜，待生物膜成熟后，棲息在生物膜上的微生物即攝取流經(jīng)污水中的有機物作為營養(yǎng)，從而使污水的微生物即攝取流經(jīng)污水中的有機物作為營養(yǎng)，從而使污水得到凈化。得到凈化。14建設(shè)中的生物濾池生物濾池的基本結(jié)構(gòu)生物濾池的基本結(jié)構(gòu)15生物濾池的基本結(jié)構(gòu)生物濾池的基本結(jié)構(gòu)16生物濾池的基本結(jié)構(gòu)生物濾池的基本結(jié)構(gòu)17典型的生物濾池的構(gòu)造 濾 床 布水設(shè)備排水系統(tǒng)18 濾床由濾料組成。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(yīng)具濾料是微生物生長棲息的場所，理想的濾料應(yīng)具備下述特性：備下述特

11、性： (1) (1)能為微生物附著提供大量的面積；能為微生物附著提供大量的面積； (2) (2)使污水以液膜狀態(tài)流過生物膜；使污水以液膜狀態(tài)流過生物膜； (3) (3)有足夠的空隙率，保證通風(fēng)（即保證氧的供給）和使脫落的生物膜有足夠的空隙率，保證通風(fēng)（即保證氧的供給）和使脫落的生物膜能隨水流出濾池；能隨水流出濾池；(4)(4)不被微生物分解不被微生物分解, , 也不抑制微生物的生長，有較好的化學(xué)性能；也不抑制微生物的生長，有較好的化學(xué)性能； (5) (5)有一定的機械強度；有一定的機械強度； (6) (6)價格低廉。價格低廉。 濾料粒徑并非越小越好，會造成堵塞，影響通風(fēng)。早期主要以拳狀碎濾料粒

12、徑并非越小越好，會造成堵塞，影響通風(fēng)。早期主要以拳狀碎石為濾料，其直徑在石為濾料，其直徑在3 38cm8cm左右，空隙率在左右，空隙率在45455050左右，比表面左右，比表面積（可附著面積）在積（可附著面積）在6565100m100m2 2/m/m3 3之間。之間。 濾 床 19兩種常見的塑料濾料 濾料比表面積在濾料比表面積在9898340m340m2 2/m/m3 3之間，孔隙率為之間，孔隙率為93939595 濾料比表面積在濾料比表面積在8181195m195m2 2/m/m3 3之間，孔隙率為之間，孔隙率為939395952021 國內(nèi)目前采用的玻璃鋼蜂窩狀塊狀濾料，孔心間國內(nèi)目前采用

13、的玻璃鋼蜂窩狀塊狀濾料，孔心間距在距在20mm20mm左右，孔隙率左右，孔隙率9595左右，比表面積在左右，比表面積在200m200m2 2/m/m3 3左右。左右。 2223濾床高度同濾料的密度有密切關(guān)系濾床高度同濾料的密度有密切關(guān)系 塑料濾料每立方米質(zhì)量僅為塑料濾料每立方米質(zhì)量僅為100kg100kg左右，孔隙率高達左右，孔隙率高達93939595，濾床高度不但可以提高，而且可以采用，濾床高度不但可以提高，而且可以采用雙層或多層構(gòu)造。雙層或多層構(gòu)造。 國外一般采用雙層濾床，高國外一般采用雙層濾床，高7m7m左右；國內(nèi)常采用多左右；國內(nèi)常采用多層的層的“塔式塔式”結(jié)構(gòu)，高度在結(jié)構(gòu)，高度在10

14、m10m以上。以上。 石質(zhì)拳狀濾料組成的濾床高度一般在石質(zhì)拳狀濾料組成的濾床高度一般在1 12.5m2.5m之間。之間。一方面是由于孔隙率低，濾床過高會影響通風(fēng)；另一方一方面是由于孔隙率低，濾床過高會影響通風(fēng)；另一方面由于太重面由于太重, , 過高會影響排水系統(tǒng)和濾池基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。過高會影響排水系統(tǒng)和濾池基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。24 布 水 設(shè) 備 設(shè)置目的設(shè)置目的為了使污水能均勻地分布在整個濾床表面上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(shè)備分為兩類生物濾池的布水設(shè)備分為兩類固定式噴嘴固定式噴嘴布水系統(tǒng)布水系統(tǒng)回轉(zhuǎn)式布水器的中央是一根空回轉(zhuǎn)式布水器的中央是一根空心的立柱，底端與設(shè)在池底下心的立柱

15、，底端與設(shè)在池底下面的進水管銜接。其所需水頭面的進水管銜接。其所需水頭在在0.60.61.5m1.5m左右。左右。固定式布水系統(tǒng)是由虹吸裝置、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。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，這類布水系統(tǒng)需要較大的水頭，約在約在2m2m左右。左右。移動式（常用回移動式（常用回轉(zhuǎn)式）布水器轉(zhuǎn)式）布水器2526旋轉(zhuǎn)布水系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)布水系統(tǒng)27282930脈沖式生物濾池配水系統(tǒng)31 排 水 系 統(tǒng) 作用收集濾床流出的污水與生物膜保證通風(fēng)支撐濾料32池底排水系統(tǒng)的組成池底池底排水假底排水假底集水溝集水溝 排水假底是用特制砌塊或柵板鋪成，排水假底

16、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濾料堆在假底上面。假底空隙率不小于濾池面積池面積58，高于池底，高于池底0.40.6m。 池底除支撐濾料外，還要排泄濾床上池底除支撐濾料外，還要排泄濾床上的來水，池底中心軸線上設(shè)有集水溝，兩的來水，池底中心軸線上設(shè)有集水溝，兩側(cè)底面向集水溝傾斜，池底和集水溝的坡側(cè)底面向集水溝傾斜，池底和集水溝的坡度約度約12。 集水溝要有充分的高度，并在任何時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。阻，使濾池中空隙充滿空氣。333435又稱低負荷生物濾池優(yōu)點：處

17、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，影響環(huán)境衛(wèi)生。36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。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(yīng)的中間沉淀池去除殘膜后用泵送入二級生物物濾池，出水經(jīng)相應(yīng)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。濾池，二級生物濾池的出水經(jīng)過沉淀后排出

18、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)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。物濾池。高負荷生物濾池高負荷生物濾池37回流式二級生物濾池法的流程高負荷生物濾池高負荷生物濾池38高負荷生物濾池高負荷生物濾池高負荷生物濾池中，處理水回流的效應(yīng)：高負荷生物濾池中，處理水回流的效應(yīng)：（1）均化與穩(wěn)定進水水質(zhì)；）均化與穩(wěn)定進水水質(zhì)；（2）加大水力負荷，及時地沖刷過厚和老化的生物膜，）加大水力負荷，及時地沖刷過厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制

19、厭氧層發(fā)育，使生物膜經(jīng)常保持加速生物膜更新，抑制厭氧層發(fā)育，使生物膜經(jīng)常保持較高的活性；較高的活性；（3）抑制濾池蠅的過渡滋長；）抑制濾池蠅的過渡滋長；（4）減輕散發(fā)的臭味。）減輕散發(fā)的臭味。39 國外的運行經(jīng)驗表明，在處理國外的運行經(jīng)驗表明，在處理城市污水時，回流式生物濾池的處城市污水時，回流式生物濾池的處理效率大致如下：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)。城鎮(zhèn)和邊遠地區(qū)。單級濾池法單級濾池法 當(dāng)濾池負荷率在當(dāng)濾池負荷率在1.7kg （BOD5）/(m3d)(濾料濾料)以下時，出水的以下時，出水的B

20、OD5約為濾池進水的約為濾池進水的 BOD5的的1/3。二級濾池法二級濾池法 如果一級濾池的進水不經(jīng)沉如果一級濾池的進水不經(jīng)沉淀直接流向二級濾池，則一級濾池出水淀直接流向二級濾池，則一級濾池出水的的BOD5為進水為進水BOD5的的1/2；二沉池的出；二沉池的出水的水的BOD5為二級池進水為二級池進水BOD5的的1/2。；40塔式生物濾池的流程從普通生物濾池發(fā)展而從普通生物濾池發(fā)展而來，具有負荷高、生物來，具有負荷高、生物相分層明顯、濾床不易相分層明顯、濾床不易堵塞、占地小等特點。堵塞、占地小等特點。一般高一般高812m。41塔式生物濾池4243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

21、定了生物濾池凈化這些過程的發(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：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生物濾池中有機物的降解過程 同時發(fā)生著多過程同時發(fā)生著多過程有機物在有機物在污水和生污水和生物膜中的物膜中的傳質(zhì)過程傳質(zhì)過程氧在污水氧在污水和生物膜和生物膜中的傳質(zhì)中的傳質(zhì)過程過程生物膜的生物膜的生長和脫生長和脫落等過程落等過程有機物的有機物的好氧和厭好氧和厭氧代謝過氧代謝過程程44濾 床影響生物濾池性能的主要因素濾池高度 濾床上層濾床上層, ,污水中污水中有機物濃度較高有機物濃度較高, ,微微生物繁殖速率

22、高生物繁殖速率高, ,種種屬較低級屬較低級, ,以細菌為以細菌為主主, ,生物膜量較多生物膜量較多, ,有有機物去除速率較高。機物去除速率較高。 隨著濾床深度增隨著濾床深度增加加,微生物從低級趨微生物從低級趨向高級，種類逐漸向高級，種類逐漸增多增多,生物膜量從多生物膜量從多到少。到少。 濾床的上層和下層相比濾床的上層和下層相比, 生物膜量、微生物種類和去生物膜量、微生物種類和去除有機物的速率均不相同。除有機物的速率均不相同。 濾床中的這一遞變現(xiàn)象，濾床中的這一遞變現(xiàn)象，類似污染河流在自凈過程中類似污染河流在自凈過程中的生物遞變。的生物遞變。 當(dāng)濾床各層的進水水質(zhì)當(dāng)濾床各層的進水水質(zhì)互不相同時互

23、不相同時,各層生物膜的各層生物膜的微生物就不相同微生物就不相同,處理污水處理污水的功能也隨之不同。的功能也隨之不同。濾 床45影響生物濾池性能的主要因素濾池高度46影響生物濾池性能的主要因素濾池高度有機物的去除效果隨濾床深度的增加而提高有機物的去除效果隨濾床深度的增加而提高47有機負荷率：以BOD5為準(zhǔn)，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：生物濾池的負荷率有三種表達形式： 表面水力負荷率：表面水力負荷率：m3（水）（水）/（m2d），又稱），又稱平均濾率平均濾率， m/d 。 由于生物濾池的作用是去除污水中有機物或特定污

24、染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定污染物質(zhì)為準(zhǔn)物，因此，它的負荷率通常以有機物或特定污染物質(zhì)為準(zhǔn)較合理。較合理。 有機負荷率：以有機負荷率：以BOD5為準(zhǔn)，為準(zhǔn)，kg（BOD5或特定污染物或特定污染物質(zhì)）質(zhì)）/（m3d）。）。 水力負荷率：以流量為準(zhǔn)，水力負荷率：以流量為準(zhǔn)，m3(水水)/m3(濾料濾料) d 。4849影響生物濾池性能的主要因素回 流 回流回流利用污水廠的出水或生物濾池出水稀釋進水的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。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

25、影響：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）回流可提高生物濾池的濾率，它是使生物濾池負荷率由低變高的方法之一；荷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；）提高濾率有利于防止產(chǎn)生灰蠅和減少惡臭； （3）當(dāng)進水缺氧、腐化、缺少營養(yǎng)元素或含有有害物）當(dāng)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；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）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。的作用。50影響生物

26、濾池性能的主要因素供 氧 溫度差越大，通風(fēng)條件越好；溫度差越大，通風(fēng)條件越好；當(dāng)水溫較低，濾池內(nèi)的溫度低于水溫時（夏季），池當(dāng)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；內(nèi)氣流向下流動；當(dāng)水溫較高，池內(nèi)溫度高于氣溫時（冬季），氣流向當(dāng)水溫較高，池內(nèi)溫度高于氣溫時（冬季），氣流向上流動；上流動；若池內(nèi)外無溫度差，則停止通風(fēng)；若池內(nèi)外無溫度差，則停止通風(fēng)；正常運行的生物濾池，自然通風(fēng)可以提供生物降解所正常運行的生物濾池，自然通風(fēng)可以提供生物降解所需的氧量，自然通風(fēng)不能滿足時，應(yīng)考慮強制通風(fēng)。需的氧量，自然通風(fēng)不能滿足時，應(yīng)考慮強制通風(fēng)。 生物濾池中，微生物所需的氧一般直接來自大氣，

27、靠自然生物濾池中，微生物所需的氧一般直接來自大氣，靠自然通風(fēng)供給。通風(fēng)供給。自然通風(fēng)的推動力是池內(nèi)溫度與氣溫之差、濾池的高度和自然通風(fēng)的推動力是池內(nèi)溫度與氣溫之差、濾池的高度和濾料孔隙率。濾料孔隙率。51300mg/L400mg/L500mg/L進進水水有有機機物物濃濃度度對對供供氧氧的的影影響響高高52生物濾池系統(tǒng)的功能設(shè)計 濾池類型和濾池類型和流程選擇流程選擇濾池個數(shù)和濾池個數(shù)和濾床尺寸的濾床尺寸的確定確定二次沉淀池的形二次沉淀池的形式、個數(shù)和工藝式、個數(shù)和工藝尺寸的確定尺寸的確定布水設(shè)備的計算布水設(shè)備的計算53濾 池 類 型 的 選 擇 低負荷生物濾池現(xiàn)低負荷生物濾池現(xiàn)在已經(jīng)基本上不常用

28、，在已經(jīng)基本上不常用，僅在污水量小、地區(qū)比僅在污水量小、地區(qū)比較偏僻、石料不貴的場較偏僻、石料不貴的場合尚有可能使用。合尚有可能使用。大多采用高負荷生物濾池大多采用高負荷生物濾池兩種類型兩種類型回流式回流式塔式（多層式）塔式（多層式） 濾池類型的選擇，只有通過方案的比較，才能得出濾池類型的選擇，只有通過方案的比較，才能得出合理的結(jié)論。合理的結(jié)論。 占地面積，基建費用和運行費用的比較，常起關(guān)鍵占地面積，基建費用和運行費用的比較，常起關(guān)鍵作用。作用。 54 流 程 的 選 擇 確定流程時要解決的問題確定流程時要解決的問題是否設(shè)初次沉淀池是否設(shè)初次沉淀池采用幾級濾池采用幾級濾池是否采用回流，回流是否

29、采用回流，回流方式和回流比的確定方式和回流比的確定 當(dāng)廢水含懸浮當(dāng)廢水含懸浮物較多，采用拳物較多，采用拳狀濾料時狀濾料時,須有初須有初次沉淀池次沉淀池,以避免以避免生物濾池阻塞。生物濾池阻塞。處理城市污水時處理城市污水時,一般都設(shè)置初次一般都設(shè)置初次沉淀池。沉淀池。 下述三種情況應(yīng)考慮用二次沉淀下述三種情況應(yīng)考慮用二次沉淀池出水回流：池出水回流：入流有機物濃度較高，可能引起入流有機物濃度較高，可能引起供氧不足時；供氧不足時；水量很小，無法維持最小經(jīng)驗值水量很小，無法維持最小經(jīng)驗值以下的水力負荷率時；以下的水力負荷率時；污水中某種污染物在高濃度時，污水中某種污染物在高濃度時，可能抑制微生物生長的

30、情況下?？赡芤种莆⑸锷L的情況下。55濾 池 個 數(shù) 和 濾 床 尺 寸 的 確 定濾床總體積（濾床總體積（V V）0VS QVL式中：V濾床總體積，m3；S0污水進濾池前的BOD5平均值，g/L；Q污水日平均流量，m3/d，采用回流式生物濾池時，此項應(yīng)為Q(1+r)，回流比r可根據(jù)經(jīng)驗確定；LV容積負荷率， kg BOD5/（m3d）。56濾 池 個 數(shù) 和 濾 床 尺 寸 的 確 定濾床總體積（V）57根據(jù)計算結(jié)合經(jīng)驗確定。根據(jù)計算結(jié)合經(jīng)驗確定。低負荷生物濾池下層（粒徑低負荷生物濾池下層（粒徑60100mm）厚）厚0.2m，上層，上層（粒徑（粒徑3050mm）厚）厚1.31.8m，高負荷

31、生物濾池一般下層，高負荷生物濾池一般下層（粒徑（粒徑70100mm）厚）厚0.2m，上層（粒徑，上層（粒徑4070mm）厚不大）厚不大于于1.8m，填料塔一般，填料塔一般812m，每層不大于，每層不大于2m。濾 池 個 數(shù) 和 濾 床 尺 寸 的 確 定（2 2）濾床高度的確定）濾床高度的確定 nmeieei0AQR1R1RSSKR1SRSSh)()(ln58在濾床的總體積和高度確定后，濾床的總面積可以算出。在濾床的總體積和高度確定后，濾床的總面積可以算出。目前生物濾池的最大直徑為目前生物濾池的最大直徑為60m60m，通常是在，通常是在35m35m以下。以下。最后應(yīng)該核算濾速，看它是否合理?；?/p>

32、流生物濾池池深淺，最后應(yīng)該核算濾速，看它是否合理?；亓魃餅V池池深淺，濾率一般不超過濾率一般不超過30m/d30m/d，其濾率的確定與進水，其濾率的確定與進水BODBOD5 5有關(guān)，有關(guān)，如下表所示。如下表所示。 濾 池 個 數(shù) 和 濾 床 尺 寸 的 確 定（2 2）濾池面積和個數(shù)）濾池面積和個數(shù)進水進水BOD5/（mg L-1）120150200濾率濾率/(m3 m-2 d-1)252015回流式生物濾池的水力負荷回流式生物濾池的水力負荷59已知某城鎮(zhèn)人口已知某城鎮(zhèn)人口8000080000人，排水量定額為人，排水量定額為100L/100L/（人（人d d），），BODBOD5 5為為20g

33、/20g/（人（人 d d）。設(shè)有一座工廠，污水量為）。設(shè)有一座工廠，污水量為2000m2000m3 3/d/d，其，其BODBOD5 5為為2200mg/L2200mg/L。擬混合后采用回流式。擬混合后采用回流式生物濾池進行處理，設(shè)回流稀釋后濾池進水生物濾池進行處理，設(shè)回流稀釋后濾池進水BODBOD5 5為為300mg/L300mg/L，處理后出水的，處理后出水的BODBOD5 5要求達到要求達到30mg/L30mg/L。設(shè)池深。設(shè)池深為為2.5m2.5m，有機負荷率采用，有機負荷率采用1.2kgBOD1.2kgBOD5 5/ /（mm3 3d d），計算回），計算回流比、生物濾池容積等參數(shù)

34、。流比、生物濾池容積等參數(shù)。例:60 已知某城鎮(zhèn)人口已知某城鎮(zhèn)人口80000人，排水量定額為人，排水量定額為100L/（人（人d），），BOD5為為 20g/（人（人 d）。設(shè)有一座工廠，污水量為）。設(shè)有一座工廠，污水量為2000m3/d，其，其BOD5為為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要求達到要求達到30mg/L。 基本設(shè)計參數(shù)計量基本設(shè)計參數(shù)計量（設(shè)在此不考慮初次沉淀池的計算）（設(shè)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)廢水總水量： 生活污水和工業(yè)廢水混合后的生活污水和工業(yè)

35、廢水混合后的BOD5濃度：濃度： 由于生活污水和工業(yè)廢水混合后由于生活污水和工業(yè)廢水混合后BOD5濃度較高，應(yīng)考慮回流，設(shè)回流稀釋濃度較高，應(yīng)考慮回流，設(shè)回流稀釋后濾池進水后濾池進水BOD5為為300mg/L,回流比為：回流比為：例:解:33380000100m /d2000m /d10000m /d1000Qmg/Lmg/L60010000208000022002000S01130300300600QQRQQ300Q30RRR.)(600Q61 生物濾池的個數(shù)和濾床尺寸計算生物濾池的個數(shù)和濾床尺寸計算 設(shè)生物濾池的有機負荷率采用設(shè)生物濾池的有機負荷率采用1.2kgBOD5/（m3d），于是生

36、物濾池總），于是生物濾池總體積為：體積為： 設(shè)池深為設(shè)池深為2.5m,則濾池總面積為：則濾池總面積為： 若采用若采用6個濾池，每個濾池面積：個濾池，每個濾池面積： 濾池直徑為：濾池直徑為： 校核校核 經(jīng)過計算，采用經(jīng)過計算，采用6個直徑個直徑21m、高、高2.5m的高負荷生物濾池。的高負荷生物濾池。33m5250m2 .11000300)11 .1 (10000V22m2100m5.25250A221m350m62100Am21m3.143504m41ADm/d10m/d210011 .110000）（濾率62回轉(zhuǎn)式布水器的計算計算的主要內(nèi)容計算的主要內(nèi)容確定布水橫確定布水橫管根數(shù)和直管根數(shù)和

37、直徑徑布水管上的孔口布水管上的孔口數(shù)和在布水橫管數(shù)和在布水橫管上的位置上的位置布水器的轉(zhuǎn)速布水器的轉(zhuǎn)速6364 1. 1. 布水橫管根數(shù)與直徑布水橫管根數(shù)與直徑 布水橫管根數(shù)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，布水橫管的根數(shù)決定于池子和濾速的大小，n n取偶數(shù)，布水水量大時用取偶數(shù)，布水水量大時用4 4根，一般用根，一般用2 2根。根。布水橫管直徑布水橫管直徑 D D1 1：vQ2000D1式中：式中：Q每根布水橫管的最大設(shè)計流量，每根布水橫管的最大設(shè)計流量，m3/s； v橫管進水段流速，橫管進水段流速，m/s； Q每個濾池處理的水量，每個濾池處理的水量，m3/s； n橫管數(shù)。

38、橫管數(shù)。652. 2. 灑水孔數(shù)及在布水橫管上的位置灑水孔數(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)假定每個出水孔口噴灑的面積基本相同，孔口數(shù)( (mm) )的的計算公式為：計算公式為：22Dd4111m式中式中: :d d孔口直徑，一般為孔口直徑，一般為1015mm1015mm，孔口流速，孔口流速2m/s2m/s左右或更大些；左右或更大些； D D2 2回轉(zhuǎn)布水器直徑，回轉(zhuǎn)布水器直徑，mmmm，比濾池內(nèi)徑小，比濾池內(nèi)徑小200mm200mm。第第i i個孔口距濾池中心的距離（個孔口距濾池中心的距離（r ri i）為：）為：miDri2266 3. 3. 布水器的轉(zhuǎn)速布

39、水器的轉(zhuǎn)速 布水橫管的回轉(zhuǎn)速度與濾速、橫管根數(shù)有關(guān)，如下表所示。布水橫管的回轉(zhuǎn)速度與濾速、橫管根數(shù)有關(guān)，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，布水橫管可以采用鋼管或鋁管，其管底離濾床表面的距離，一般為一般為150150250mm250mm，以避免風(fēng)力的影響。布水器所需壓力為，以避免風(fēng)力的影響。布水器所需壓力為0.50.51.0m1.0m。 也可以近似地用下式計算：也可以近似地用下式計算：濾率濾率/（m d-1）轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速/（r min-1）(4根橫管根橫管) 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速/（r min-1）(2根橫管根橫管)151220232524134.786QDmd0n2267生物濾

40、池正式運行之后，有一個生物濾池正式運行之后，有一個“掛膜掛膜”階段，即培養(yǎng)生物膜階段，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，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)。當(dāng)溫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)。當(dāng)溫度適宜時，始運行階段歷時約一周。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(shè)計確定處理含有毒物質(zhì)的工業(yè)廢水時，生物濾池的運行要按設(shè)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

41、，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，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?qū)@種有毒物質(zhì)還不太適應(yīng)，因此，在濾池正并不占優(yōu)勢，或?qū)@種有毒物質(zhì)還不太適應(yīng)，因此，在濾池正常運行前，要有一個讓它們適應(yīng)新環(huán)境、繁殖壯大的始運行階常運行前，要有一個讓它們適應(yīng)新環(huán)境、繁殖壯大的始運行階段，稱為段，稱為“馴化掛膜馴化掛膜”階段。階段。生物濾池的運行及其經(jīng)驗68 馴化掛膜方式：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一種方式

42、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物膜碎屑,進行馴化，掛膜。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淀池中的污泥不斷分工業(yè)廢水進行運行，運行過程中把二次沉淀池中的污泥不斷回流到濾池的進水中?；亓鞯綖V池的進水中。生物濾池的運行及其經(jīng)驗69作業(yè)作業(yè) 某工業(yè)廢水量為某工業(yè)廢水量為600m600m3 3/d/d，進水，進水BODBOD5 5=430 mg/L=430 mg/L，設(shè)回流稀釋后濾池進水設(shè)回流稀釋后濾池進水BODBOD5 5為為300 mg/L300

43、mg/L，要求出水要求出水BODBOD5 530mg/L30mg/L。設(shè)池深為。設(shè)池深為2.0m2.0m，有機負荷率采用，有機負荷率采用1.0 1.0 kgBODkgBOD5 5/ /（mm3 3d d），），計算高負荷生物濾池尺寸。計算高負荷生物濾池尺寸。70生物濾池的計算（1）計算公式 圖示表明：污水流過濾池時，污染物濃度的下降率圖示表明：污水流過濾池時，污染物濃度的下降率單位濾床高度（單位濾床高度（h）去除的污染物的量（以濃度）去除的污染物的量（以濃度S計）與該污計）與該污染物的濃度成正比，即染物的濃度成正比，即KShSdd 生物濾池的設(shè)計，在條件允許時應(yīng)盡量利用試驗成果進生物濾池的設(shè)計

44、，在條件允許時應(yīng)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。行，沒有條件進行試驗時，可借助于經(jīng)驗公式進行。71式中：式中：dS/dh污染物濃度的下降率；污染物濃度的下降率；S0濾池進水污染物的濃度，濾池進水污染物的濃度，mg/L ；S床深為床深為h處水中的污染物濃度，處水中的污染物濃度，mg/L ；h離濾床表面的深度，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（包括濾料反映濾池處理效率的系數(shù)，它同污水性質(zhì)、濾池的特性（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(guān)，的材料、形狀、表面積、孔隙率、堆砌方式和生物膜性質(zhì)）以

45、及濾率有關(guān)，布水方式（如均勻程度、進水周期等）也對其有影響。布水方式（如均勻程度、進水周期等）也對其有影響。式中：Q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(guān)；m與進水水質(zhì)有關(guān)的系數(shù)；n 與濾池特性、濾率有關(guān)的系數(shù)。K可用下式求得：將式積分，得Kh0SS enmAQSKK)/(0KShSdd72 當(dāng)采用回流濾池時，應(yīng)考慮回流的當(dāng)采用回流濾池時，應(yīng)考慮回流的影響，按圖建立物料衡算式：影響，按圖建立物料衡算式：將代入得)/(exp(/00hAQSKSSnm 上式可以直接用于無回流濾池的計上式可以直接用于無回流濾池的計算，解得：算，解得：nm0AQSKSSh)/()/ln(0e00ei)(SQQSQQSRRRR0QQSQQSSeinmAQSKK)/(0Kh0SS e73 生化反應(yīng)速率受溫度影響，可以用下式校正：生化反應(yīng)速率受溫度影響，可以用下式校正：20(20)1.035TK TKRRSSSei01解得：nmeieei0AQR1R1RSSKR1SRSSh)()(ln 考慮回流的影響，濾池進水流量