第十一章污水的生物處理(生物膜法)

1、第十一章 污水的生物處理（生物膜法）基本概念 生物膜法是與活性污泥法并列的另一種處理法，分好氧生物膜法和厭氧生物膜法兩種類型。它借助附著在填料上的生物膜的作用，降解污水中的有機(jī)質(zhì)。生物濾池生物濾池生物轉(zhuǎn)盤(pán)生物接觸氧化生物膜法的特點(diǎn)（生物相方面） 1. 微生物的多樣化微生物的多樣化 2. 生物的食物鏈長(zhǎng)生物的食物鏈長(zhǎng) 3.能夠存活世代時(shí)間長(zhǎng)的微生物能夠存活世代時(shí)間長(zhǎng)的微生物 4.分段運(yùn)行與優(yōu)勢(shì)菌種分段運(yùn)行與優(yōu)勢(shì)菌種 生物相方面 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.生物量大，處理效率高生物量大，處理效率高3.剩余污泥量少，且沉淀性良好剩余污泥量少，且沉淀性良好

2、4.能夠處理低濃度廢水能夠處理低濃度廢水處理工藝方面5.易于維護(hù)運(yùn)行，節(jié)能，動(dòng)力費(fèi)用低易于維護(hù)運(yùn)行，節(jié)能，動(dòng)力費(fèi)用低生物膜法缺點(diǎn)生物膜法缺點(diǎn) 1.需要較多的填料和支撐結(jié)構(gòu)，基建投資高；需要較多的填料和支撐結(jié)構(gòu)，基建投資高；2.出水常攜帶較大的脫落的生物膜片，大量非活出水常攜帶較大的脫落的生物膜片，大量非活性細(xì)小的懸浮物分散在水中使處理水的澄清度降性細(xì)小的懸浮物分散在水中使處理水的澄清度降低；低；3.活性生物量難控制，在運(yùn)行方面靈活性差。活性生物量難控制，在運(yùn)行方面靈活性差。1.普通生物濾池 又稱滴濾池、傳統(tǒng)生物濾池，是濾池的早期的又稱滴濾池、傳統(tǒng)生物濾池，是濾池的早期的類型，具有凈化效果好，基

3、建投資省、運(yùn)行費(fèi)用類型，具有凈化效果好，基建投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。但占地面積達(dá)、衛(wèi)生條件差。對(duì)污水低等優(yōu)點(diǎn)。但占地面積達(dá)、衛(wèi)生條件差。對(duì)污水量較小的中、小城鎮(zhèn)，尤其是經(jīng)濟(jì)不太發(fā)達(dá)的城量較小的中、小城鎮(zhèn)，尤其是經(jīng)濟(jì)不太發(fā)達(dá)的城鎮(zhèn)，仍有較大的應(yīng)用價(jià)值。（應(yīng)用呈減少的趨勢(shì)）鎮(zhèn)，仍有較大的應(yīng)用價(jià)值。（應(yīng)用呈減少的趨勢(shì)）構(gòu)造： 在平面上多為方形、矩形或圓形，池壁：圍護(hù)填在平面上多為方形、矩形或圓形，池壁：圍護(hù)填料，應(yīng)該能承受壓力，分為有孔池壁和無(wú)孔池壁料，應(yīng)該能承受壓力，分為有孔池壁和無(wú)孔池壁 。有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

4、響；氣溫的影響；高出濾池高出濾池0.50.9m。池底：支撐濾料和。池底：支撐濾料和排除處理后的水，池底四周設(shè)置通風(fēng)口。排除處理后的水，池底四周設(shè)置通風(fēng)口。 一般為實(shí)心拳狀濾料，如碎石、卵石、爐渣等；一般為實(shí)心拳狀濾料，如碎石、卵石、爐渣等； 工作層的濾料粒徑為工作層的濾料粒徑為25 40mm，承托層濾料粒徑為，承托層濾料粒徑為70 100mm；一般當(dāng)濾料的孔隙率在一般當(dāng)濾料的孔隙率在45%左右時(shí)，左右時(shí)，濾料濾料 的比表面積約為的比表面積約為65 100m2/m31. 池體：池體：2. 濾料：濾料：3. 布水裝置：布水裝置： 布水裝置的目的是將廢水均勻地噴灑在濾料布水裝置的目的是將廢水均勻地噴

5、灑在濾料上；主要有兩種：固定式布水裝置、旋轉(zhuǎn)式布水上；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)布水裝負(fù)荷生物濾池和塔式生物濾池則常用旋轉(zhuǎn)布水裝置：置： 固定式布水裝置固定式布水裝置 4. 排水系統(tǒng)排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)處于濾床的底部，其作用是收集、排排水系統(tǒng)處于濾床的底部，其作用是收集、排出處理后的廢水和保證良好的通風(fēng)。出處理后的廢水和保證良好的通風(fēng)。 一般由滲水頂板、集水溝和排水渠所組成；一般由滲水頂板、集水溝和排水渠所組成；滲水頂板用于支撐濾料，其排水孔的總面積應(yīng)不滲水頂板用于

6、支撐濾料，其排水孔的總面積應(yīng)不小于濾池表面積的小于濾池表面積的20%；滲水頂板的下底與池底；滲水頂板的下底與池底之間的凈空高度一般應(yīng)在之間的凈空高度一般應(yīng)在0.6m以上，以利通風(fēng)，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。一般在出水區(qū)的四周池壁均勻布置進(jìn)風(fēng)孔。 不淤流速不淤流速 0.7m/s 滲水頂板：與池底距離滲水頂板：與池底距離 0.4m普通生物濾池設(shè)計(jì)參數(shù) 1.普通生物濾池的個(gè)數(shù)或分格數(shù)應(yīng)不小于2個(gè)，并按同時(shí)工作設(shè)計(jì)； 2.濾池的有效容積按平均日污水量計(jì)算； 3.濾池的水力負(fù)荷一般采用13m3/m2.d； 4.濾池的容積負(fù)荷在常溫下為150300 gBOD5/m3.d，也可按

7、下表選擇。 5.濾料分工作層和承托層兩層，總厚度1.52m。 1）工作層：層厚1.31.8m，粒徑2540mm； 2）承托層：層厚0.2m，粒徑70100mm； 6.必要時(shí)，應(yīng)考慮濾池的采暖、防凍和防蠅等措施；設(shè)計(jì)計(jì)算：濾料體積：濾料面積：校核水力負(fù)荷：MSSQVeaHVF濾層高度一般取1.52mFQq處理一立方米水需要的空氣量：SnSSDea099.21S：氧的密度：1.429g/LN：氧的利用率：78%2.高負(fù)荷生物濾池 高負(fù)荷生物濾池有機(jī)負(fù)荷大，一般為普通生物濾池的68倍，因此池體較小，占地面積也較小，氮BOD5去除率低，一般為75%90%。高負(fù)荷生物濾池內(nèi)的生物膜生長(zhǎng)非常迅速，必須采用

8、較高的水力負(fù)荷，利用水利沖刷，即使沖走過(guò)厚的生物膜，防止堵塞。設(shè)計(jì)參數(shù)： 1.高負(fù)荷生物濾池按平均日污水量設(shè)計(jì)； 2.進(jìn)水BOD5濃度應(yīng)小于200mg/L； 3.容積負(fù)荷一般不大于1200gBOD5/m3.d； 4.面積負(fù)荷一般為11002000BOD5/m2.d； 5.水力負(fù)荷一般為1030m3/m2.d； 6.濾料層厚度一般為24m，采用自然通風(fēng)時(shí)，不大于2m。 1）工作層：1.8m，粒徑3070mm； 2）承托層：0.2m，粒徑70100mm；設(shè)計(jì)計(jì)算：經(jīng)稀釋后的進(jìn)水BOD5濃度：稀釋回流倍數(shù)：eaKSS1K：系數(shù)：eaaaSSSSn11濾池總面積：濾料總體積：濾池水力負(fù)荷：MSnQFa

9、11HFV 1aSMq q：濾池水力負(fù)荷，m3/m2.d；當(dāng)q小于10，應(yīng)加大回流，使q達(dá)到10以上，否則應(yīng)減小濾層厚度。固定式噴嘴布水系統(tǒng)計(jì)算一般規(guī)定： 1.噴嘴布置形式有多種： 一般排距為1.5R，噴嘴間距1.732R； 2.噴水周期：噴灑時(shí)間和間歇時(shí)間之和。對(duì)大中型濾池，在污水最大設(shè)計(jì)流量時(shí)，一般為58min，對(duì)小型濾池，一般控制在15min內(nèi)，噴灑時(shí)間一般為15min； 3.噴水管自由水頭：起端為1.5m，末端為0.5m； 設(shè)計(jì)計(jì)算：每個(gè)噴嘴噴出的流量（可直接查圖表）12gHfq孔口流量系數(shù)一般取0.60.75；F為噴嘴孔口的有效面積投配池最大出水量：每個(gè)濾池噴嘴個(gè)數(shù)：每排噴嘴個(gè)數(shù)：n

10、qQmaxmax21nnn11LBnL1為噴嘴間距，1.732Rf為噴灑面積，查圖表61.1/0fR噴嘴排數(shù)：投配池的總水頭：22LLnL2為噴嘴排距，1.5R432max1HHHhhHHH1max，最遠(yuǎn)一個(gè)噴嘴所需的最大水頭H2，配水管道最大沿程阻力和局部阻力H3，虹吸管水頭損失，H4，投配池水頭損失。對(duì)初步設(shè)計(jì)，管道及投配池水頭損失按0.253H計(jì)算投配池容積：投配池平均出水量：投配池工作深度：6010tQQVmQm：平均出水量，m3/sQ0：最大進(jìn)水量；t1：每周期噴灑時(shí)間；min21.1minmaxQQQmQmin：最小出水量，m3/s0max5.1QQnQKQZ864000n：投配池

11、個(gè)數(shù)2min15HHHHH1min：最大流量最遠(yuǎn)一個(gè)噴嘴的自由水頭，不小于0.2mH2：最小流量時(shí)投配池和管道水頭損失最小流量時(shí)自由水頭：最小流量時(shí)投配池和管路水頭損失：投配池從滿的延續(xù)時(shí)間（噴灑間歇時(shí)間）工作周期：t=t1+t22max2minmax1min1QQHH0260 QVt2max2min22QQHH旋轉(zhuǎn)布水器的設(shè)計(jì)計(jì)算 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(shí)用4根，一般用2根。布水橫管直徑 D1：vQD20001式中：Q每根布水橫管的最大設(shè)計(jì)流量，m3/s； v橫管進(jìn)水段流速，m/s； Q每個(gè)濾池處理的水量，m3/s；

12、 n橫管數(shù)。nQRQ)1 ( 2. 灑水孔數(shù)及在布水橫管上的位置 假定每個(gè)出水孔口噴灑的面積基本相同，孔口數(shù)(m)的計(jì)算公式為：224111Ddm式中:d孔口直徑，一般為1015mm，孔口流速2m/s左右或更大些； D2回轉(zhuǎn)布水器直徑，mm，比濾池內(nèi)徑小200mm。第i個(gè)孔口距濾池中心的距離（ri）為：miDri223. 布水器的轉(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(fēng)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(jì)算：QDmdn2260134.78生物濾池正式運(yùn)行之后，有一個(gè)

13、“掛膜”階段，即培養(yǎng)生物膜的階段。在這個(gè)始運(yùn)行階段，潔凈的無(wú)膜濾床逐漸長(zhǎng)了生物膜，處理效率和出水水質(zhì)不斷提高，終于進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)溫度適宜時(shí)，始運(yùn)行階段歷時(shí)約一周。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(lái)活性污泥或生物膜碎屑,進(jìn)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(jìn)行運(yùn)行，運(yùn)行過(guò)程中把二次沉淀池中的污泥不斷回流到濾池的進(jìn)水中。生物濾池的運(yùn)行3.接觸氧化池 生物接觸氧化池又稱淹沒(méi)式生物濾池； 工藝特點(diǎn) 供微生物固著生長(zhǎng)的填料，全部淹沒(méi)在污水下，相當(dāng)于一種浸沒(méi)在污水中的生物濾池； 采用與曝氣池相似的曝氣方法，相當(dāng)于在曝氣池中添加填料，供

14、微生物棲息繁殖； 凈化污水主要依靠填料上生物膜的作用，但是，生物接觸氧化池是一種具有活性污泥法特點(diǎn)的生物膜法處理構(gòu)筑物。他綜合了曝氣池和生物濾池兩者的優(yōu)點(diǎn)。構(gòu)造接觸氧化池的主要部分生物接觸氧化池的構(gòu)造填料要求：比表面積大；空隙率大；水力阻力??；強(qiáng)度大；化學(xué)和生物穩(wěn)定性好；能經(jīng)久耐用。填料池底布水布?xì)庋b置池底用于設(shè)置填料、布水布?xì)庋b置和支撐填料的柵板和格柵。布?xì)夤芸刹贾迷诔刈又行?、?cè)面和全池。接觸氧化池構(gòu)造示例接觸氧化池構(gòu)造示例分類：鼓風(fēng)曝氣接觸氧化池：進(jìn)水BOD5濃度控制在100300mg/L;濃度高時(shí)，可采用回流水稀釋。 表面曝氣式生物接觸氧化池：水力沖刷力較弱，容易堵塞，適宜于BOD5小于

15、100mg/L低濃度有機(jī)污水。主要用于三級(jí)處理和水源有機(jī)微污染的預(yù)處理。 循環(huán)灑水式接觸氧化池：該池將氧化池和沉淀池合建。用循環(huán)水泵進(jìn)行循環(huán)灑水重洋，適用于低濃度有機(jī)污水處理。酚醛樹(shù)脂蜂窩填料酚醛樹(shù)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(fù)合填料軟性、復(fù)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

16、化法填料新型的纖維網(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(yīng)區(qū)曝氣系統(tǒng)的布置反應(yīng)區(qū)曝氣系統(tǒng)的布置新型的纖維網(wǎng)狀填料新型的纖維網(wǎng)狀填料池底的布置池底的布置設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1）生物接觸氧化池的個(gè)數(shù)或分格數(shù)應(yīng)不小于2格；并按同時(shí)工作設(shè)計(jì)； 2）填料體積按填料容積負(fù)荷和平均水量計(jì)算；容積負(fù)荷一般采用10001500g/BOD5/m3.d； 3）污水在氧化池內(nèi)的有效接觸時(shí)間一般為1.53h； 4）填料層總高度一般為3m，當(dāng)采用蜂窩型填料時(shí)，一般應(yīng)分層裝填，每層高為1

17、m，蜂窩孔徑應(yīng)不小于25mm； 5）進(jìn)水BOD5濃度應(yīng)控制在150mg/L范圍內(nèi)； 6）接觸氧化池中的溶解氧含量應(yīng)維持在2.53.5 mg/L之間，氣水比為1520：1； 7）為保證布水均勻，每格氧化池面積應(yīng)不大于25m2生 物 接 觸 氧 化 池 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算1生物接觸氧化池的有效容積（即填料體積）V式中：Q平均日設(shè)計(jì)污水量，m3/d；S0 、Se分別為進(jìn)水與出水的BOD5，mg/L；Lv有機(jī)容積負(fù)荷率，kg ( BOD5)/(m3d)2生物接觸氧化池的總面積F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。MSSQVe0fFn HVF 4.有效

18、停留時(shí)間t 5.空氣量D計(jì)算 式中：D01m3污水所需氣量，m3/m3 ，一般為1520 m3/ m3 。生 物 接 觸 氧 化 池 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算3.池總高度式中：h1超高，0.50.6m h2填料層上水深，0.40.5m； h3填料層間間隙高，0.20.3m； h4配水區(qū)高度，0.5m；進(jìn)入檢修1.5m；m：填料層數(shù)QVt QDD0432101hhmhhHH實(shí)例： 已知某居民區(qū)平均日污水量Q=2500m3/d，污水BOD5濃度La=150mg/L。擬采用生物接觸氧化池處理，出水BOD5濃度小于20mg/L。試設(shè)計(jì)生物接觸氧化池。1.確定進(jìn)水水質(zhì)：2.BOD5去除率：3.有效容積 hmd

19、mQ/104/250033%7.8615020150aeaSSSQ3e07.2161500201502500mMSSQV氧化池總面積：每格氧化池面積：采用8格氧化池，每格面積為：每格氧化池尺寸：22 .7237 .216mHVF2225982 .72mmfFnmBL33校核有效接觸時(shí)間：氧化池總高度：實(shí)際停留時(shí)間：，合格hQVt08.21047.216mhhmhhHH2 . 65 . 13 . 0) 13(5 . 06 . 03143210hQhHnft88.3104)6.02.6(9810采用多孔管鼓風(fēng)曝氣供氧，所需氣量：每格氧化池所需空氣量為3.255m3/min。min/04.26/37

20、500250015330mdmQDD生物轉(zhuǎn)盤(pán)的流程 生物轉(zhuǎn)盤(pán)的工作特點(diǎn) （1）不需曝氣和回流，運(yùn)行時(shí)動(dòng)力消耗和費(fèi)用低； （2）運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不高； （3）工作穩(wěn)定，適應(yīng)能力強(qiáng)； （4）適應(yīng)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(méi)有濾池蠅、惡臭、堵塞、泡沫、噪音等問(wèn)題； （7）可多層立體布置； （8）一般需加開(kāi)孔防護(hù)罩保護(hù)、保溫。1.單軸單級(jí)式 2.單軸多級(jí)式 3.多軸多級(jí)式生物轉(zhuǎn)盤(pán)的布置方式 1954年在聯(lián)邦德國(guó)的Heilbronn建成世界上第一座生物轉(zhuǎn)盤(pán)污水處理廠。生物轉(zhuǎn)盤(pán)的主要組成部分生物轉(zhuǎn)盤(pán)的構(gòu)造轉(zhuǎn)動(dòng)軸盤(pán)片廢水處理槽驅(qū)動(dòng)裝置 盤(pán)片：盤(pán)片：高強(qiáng)度、輕質(zhì)、耐腐蝕。 直徑：23m，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤(pán)的構(gòu)造 轉(zhuǎn)動(dòng)軸：轉(zhuǎn)動(dòng)軸：具有足夠的強(qiáng)度和剛度，防止斷裂和撓曲。 直徑：50mm以上，長(zhǎng)度0.57m。 處理槽：處理槽：與盤(pán)