好氧生物處理-生物膜法

1、第十三章 污水的好氧生物處理(一)生物膜法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(qiáng)化。生物膜法主要用于從污水中去除溶解性有機(jī)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(diǎn)是對水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性較強(qiáng)。生物膜法的共同特點(diǎn)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(jī)污染物被微生物吸附轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、NH3和微生物細(xì)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(shè)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）生物濾池生物轉(zhuǎn)盤生物濾池第一節(jié)

2、 生 物 濾 池建設(shè)中的生物濾池典型的生物濾池的構(gòu)造 濾 床 布水設(shè)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(yīng)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(fēng)（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(xué)性能； (5)有一定的機(jī)械強(qiáng)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(fēng)。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（可附著面積）在65100m2/m3之間。 濾 床 兩種常見

3、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(guān)系 塑料濾料每立方米質(zhì)量僅為100kg左右，孔隙率高達(dá)9395，濾床高度不但可以提高，而且可以采用雙層或多層構(gòu)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(jié)構(gòu)，高度在10m以上。 濾床四周一般設(shè)池壁，池壁起圍護(hù)濾料、減少污水的飛濺的作用。常用磚、石或混凝土塊砌筑。 石質(zhì)拳狀濾料組成的濾床高度一般在12.5m之間。

4、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, 過高會影響排水系統(tǒng)和濾池基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。 布 水 設(shè) 備 設(shè)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(shè)備分為兩類固定式噴嘴布水系統(tǒng) 回轉(zhuǎn)式布水器的中央是一根空心的立柱，底端與設(shè)在池底下面的進(jìn)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(zhuǎn)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膜保證通風(fēng)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

5、上面。假底空隙率不小于濾池面積58，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(shè)有集水溝，兩側(cè)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(fù)荷生物濾池又稱普通生物濾池。優(yōu)點(diǎn)：處理效果好，BOD5的去除率可達(dá)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(diǎn)：占地面積大，灰蠅很多，影響環(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(fù)荷率可提高兩三倍。 運(yùn)行時，濾池是串聯(lián)工作的，污水經(jīng)初步沉淀

6、后進(jìn)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?；亓魇蕉壣餅V池法的流程 國外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(diǎn)是運(yùn)行簡單，因此，適用于小城鎮(zhèn)和邊遠(yuǎn)地區(qū)。單級濾池法 當(dāng)濾池負(fù)荷率在1.7kg （BOD5）/(m3d)(濾料)以下時，出水的BOD5約為濾池進(jìn)水的 BOD5的1/3。二級濾池法 二沉池的出水的BOD5為二級池進(jìn)水BOD5的1/2；如果一級濾

7、池的進(jìn)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(jìn)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(jī)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，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(dá)排水系統(tǒng)，流出濾池。 污水流過濾床時，有一部分污水、污染物和細(xì)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

8、的有機(jī)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(jī)污染物經(jīng)微生物好氧代謝而降解，終點(diǎn)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(jìn)行的是有機(jī)物的厭氧代謝, 終點(diǎn)產(chǎn)物是有機(jī)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(jī)物在傳遞到生物膜內(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(jìn)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(jī)理有機(jī)物

9、轉(zhuǎn)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(xì)菌（好氧、厭氧、兼性）低負(fù)荷濾池：原因復(fù)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(fù)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(guān)。低負(fù)荷濾池：有機(jī)物被深度轉(zhuǎn)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(fù)荷濾池：只有在負(fù)荷率較低時，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(fù) 荷 率回 流供 氧 生物濾池中有機(jī)物的降解過程 同時發(fā)生著多過程有機(jī)物在污水和生物膜中的傳

10、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(jī)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(jī)物濃度較高,微生物繁殖速率高,種屬較低級,以細(xì)菌為主,生物膜量較多,有機(jī)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,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(jī)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(dāng)濾床各層的進(jìn)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(jī)負(fù)荷率：以BOD5為準(zhǔn)，k

11、g（BOD5或特定污染物質(zhì)）/m3d。影響生物濾池性能的主要因素負(fù) 荷 率 生物濾池的負(fù)荷率有三種表達(dá)形式： 表面水力負(fù)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(jī)物或特定污染物，因此，它的負(fù)荷率通常以有機(jī)物或特定污染物質(zhì)為準(zhǔn)較合理。 有機(jī)負(fù)荷率：以BOD5為準(zhǔn)，kg（BOD5或特定污染物質(zhì)）/（m3d）。 水力負(fù)荷率：以流量為準(zhǔn)，m3(水)/m3(濾料) d 。影響生物濾池性能的主要因素負(fù) 荷 率 在低負(fù)荷條件下，隨著濾率的提高，污水中有機(jī)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(fù)荷條件下，隨著濾率的提高，污水在生物

12、濾床中停留的時間縮短，出水水質(zhì)將相應(yīng)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(jìn)水的做法稱回流，回流水量與進(jìn)水量之比叫回流比?；亓鲗ι餅V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(fù)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； （3）當(dāng)進(jìn)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(jìn)水的腐化狀況、提供營養(yǎng)元素和降低毒物質(zhì)濃度； （4）進(jìn)水的質(zhì)和量有波動時，回流有調(diào)節(jié)和穩(wěn)定進(jìn)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(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），池內(nèi)氣流向下流動；

13、當(dāng)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(fēng)；正常運(yùn)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(qiáng)制通風(fēng)。 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。影響生物濾池通風(fēng)的主要因素是濾床自然拔風(fēng)和風(fēng)速。自然拔風(fēng)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SSddKh 生物濾池的設(shè)計，在條件允許時應(yīng)盡量利用試驗(yàn)成果進(jìn)行，沒有條件進(jìn)行試驗(yàn)時，可借助于經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行。式中：ds

14、/dh污染物濃度的下降率；s0濾池進(jìn)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（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)，布水方式（如均勻程度、進(jìn)水周期等）也對其有影響。式中：qv濾池進(jìn)水流量，m3/d;A濾床的面積，m2；K系數(shù)，它與進(jìn)水水質(zhì)、濾率有關(guān)；m與進(jìn)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SSddKhKh eS0SnmAqKK)/(VS0 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：將代入得nmAqK

15、K)/(VS0Kh eS0S)/(exp(/VS0S0ShAqKnm 上式可以直接用于無回流濾池的計算，解得：nmAqKh)/()/ln(VS0SeS0S0VVSeVSiV)(rrqqqqrrVVSeVSiV0qqqqS 生化反應(yīng)速率受溫度影響，可以用下式校正：20(20)1.035TK TKrrVVSeVSiV0qqqqShAqrrrrrnmKVSeSiSeSiSe)1(1e)1(rr1SeSiS0解此式得：nmAqrrrKrrhVSeSiSeSeSi)1 (1)1 (ln 考慮回流的影響，濾池進(jìn)水流量為（1r）qv，得：式中：si為濾池入流污水的污染濃度（mg/L）。左式右邊的分子和分母各

16、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(guān)系曲線，其斜率就是Ks0m(qv/A)n，參看右圖。 式取對數(shù)得：)/(exp(/VS0S0ShAqKnmhAqKnm)/(/lnVS0S0S 進(jìn)行生物濾池設(shè)計，應(yīng)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(yàn)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。hAqKnm)/(/lnVS0S0S 求n 由于|斜率|Ks0m(qv/A)n ，兩邊取對數(shù)，得： 以log|斜率|與log(qv

17、/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|logVS0AqnKm斜率S0Vlog)/(log|logmAqKn斜率生物濾池系統(tǒng)的功能設(shè)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(shè)備的計算濾 池 類 型 的 選 擇 低負(fù)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(fù)荷生物濾池兩種類型回流式塔式（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(jié)論。 占地面積，基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用的比較，常起關(guān)鍵作用。 流

18、 程 的 選 擇 確定流程時要解決的問題是否設(shè)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(dāng)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(shè)置初次沉淀池。 下述三種情況應(yīng)考慮用二次沉淀池出水回流：入流有機(jī)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(fù)荷率在最小經(jīng)驗(yàn)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) 和 濾 床 尺 寸 的 確 定濾床總體積（V）3VS010NqV式中：V濾床總體積，m3；s0污水進(jìn)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

19、時，此項應(yīng)為qv(1+r)，回流比r可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定；N有機(jī)負(fù)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(yīng)注意下述問題： 計算時采用的負(fù)荷率應(yīng)與設(shè)計處理的效率相應(yīng)。通常，負(fù)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(yàn)的概括。影響處理效果的因素很多，除負(fù)荷率之外，主要的還有污水的濃度、水質(zhì)、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(yàn)可以援用的工業(yè)廢水，應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)，確定其設(shè)計的負(fù)荷率。試驗(yàn)性生物濾池的濾料和濾床高度應(yīng)與設(shè)計相一致。859575906585根據(jù)計算結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定。在濾床

20、的總體積和高度確定后，濾床的總面積可以算出。當(dāng)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(yīng)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(jìn)水BOD5有關(guān)，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 進(jìn)水BOD5/（mg L-1）120150200濾率/(m3 m-2 d-1)252015 已知某城鎮(zhèn)人口80000人，排水量定額為100L/（人d），BOD5為 20g/（人 d）。設(shè)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(jìn)

21、行處理，處理后出水的BOD5要求達(dá)到30mg/L。 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） 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(yīng)考慮回流，設(shè)回流稀釋后濾池進(jìn)水BOD5為300mg/L,回流比為：例:解:/dm1000/dm2000/dm10001008000333Vqmg/L600mg/L10000208000022002000S01 .130300300600)(30030600VVVVVVrrrqqrqqqq 生物濾池的個數(shù)和濾床尺寸計算 設(shè)生物濾池的有機(jī)負(fù)荷率采用1.2kgBOD5/（m3d），于

22、是生物濾池總體積為： 設(shè)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(fù)荷生物濾池。33m5250m2 .11000300)11 .1 (10000V22m2100m5.25250A221m350m62100Am21m3.143504m41ADm/d10m/d210011 .110000）（濾率采用公式進(jìn)行計算步驟第一步是選定濾料和進(jìn)水方式，然后進(jìn)行試驗(yàn)，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

23、料濾料，在滿足出水水質(zhì)要求的條件下，其最小水力負(fù)荷為24.4m3/（m2 d），最大水力負(fù)荷為244m3/（m2 d）。試驗(yàn)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(yīng)考慮用二次沉淀池回流。當(dāng)回流比為1時，濾池進(jìn)水CODB365 mg/L。而回流比為2時，濾池進(jìn)水CODB253mg/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。

24、55.0V55.0V45.0)/2(278.0)11 (1130700128)11 (3030700lnAqAqh55.0V55.0V45.0)/3(201.0)21(21230700128)21(30230700lnAqAqh回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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：vqD41式中：qv每根布水橫管的最大設(shè)計流量，m3/s； v橫管進(jìn)水段流速，m/s； qv每個濾池處理的水

25、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：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個孔口距濾池中心的距離（ri）為：miDri22 3. 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算：濾率/（m d-1）轉(zhuǎn)速/（r min-1）(4根橫管)轉(zhuǎn)

26、速/（r min-1）(2根橫管)151220232524V2260134.78qDmdn生物濾池正式運(yùn)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(yùn)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(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)溫度適宜時，始運(yùn)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(yùn)行要按設(shè)計確定的方案進(jìn)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?qū)@種有毒物質(zhì)還不太適應(yīng)，因此，在濾池正常運(yùn)行前，要有一個讓它們適應(yīng)新環(huán)境、繁殖壯

27、大的始運(yùn)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(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)行及其經(jīng)驗(yàn)第二節(jié) 生 物 轉(zhuǎn) 盤生物轉(zhuǎn)盤的流程 生物轉(zhuǎn)盤的工作特點(diǎn) （1）不需曝氣和回流，運(yùn)行時動力消耗和費(fèi)用低； （2）運(yùn)行管理簡單，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）沒有濾池蠅、惡臭、堵塞、泡沫、噪音等問題； （7）可多層立體布置

28、； （8）一般需加開孔防護(hù)罩保護(hù)、保溫。1.單軸單級式 2.單軸多級式 3.多軸多級式生物轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤污水處理廠。生物轉(zhuǎn)盤的主要組成部分生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造轉(zhuǎn)動軸盤片廢水處理槽驅(qū)動裝置 盤片：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)盤的構(gòu)造 轉(zhuǎn)動軸：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(shè)排泥和放空管。 驅(qū)動裝置： 機(jī)械驅(qū)動裝

29、置； 空氣驅(qū)動裝置； 水輪驅(qū)動裝置。 生物轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸以下的部分）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(jī)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)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(jī)物，敞露時吸收大氣中的氧氣。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動,帶進(jìn)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(zhuǎn)盤的布置方式 生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算 生物轉(zhuǎn)盤的負(fù)荷率與廢水性

30、質(zhì)、廢水濃度、氣候條件及構(gòu)造、運(yùn)行等多種因素有關(guān)，設(shè)計時可以通過試驗(yàn)或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定。 設(shè)計的主要內(nèi)容是計算轉(zhuǎn)盤的總面積。 水力負(fù)荷和有機(jī)負(fù)荷： 水力負(fù)荷: m3(污水)/ m3 (槽) d; m3 (污水) / m2 (盤片) d 有機(jī)負(fù)荷: kg ( BOD5)/m3 (槽) d; kg ( BOD5)/m2 (盤片) d生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算方法 設(shè)計參數(shù)如有機(jī)負(fù)荷、水力負(fù)荷、停留時間等可通過試驗(yàn)求得，然后進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)模的生物轉(zhuǎn)盤設(shè)計。 威爾遜等人用生活污水進(jìn)行了試驗(yàn)研究，建議當(dāng)采用0.5m直徑的轉(zhuǎn)盤試驗(yàn)所得參數(shù)進(jìn)行設(shè)計時，轉(zhuǎn)盤面積宜比計算值增加25；當(dāng)試驗(yàn)采用的轉(zhuǎn)盤直徑為2m時，則宜增加10

31、的面積。 當(dāng)沒有條件進(jìn)行試驗(yàn)時，可以用經(jīng)驗(yàn)性圖表、經(jīng)驗(yàn)值（如下頁表）進(jìn)行計算。通過試驗(yàn)求得需要的設(shè)計參數(shù)用經(jīng)驗(yàn)圖表或經(jīng)驗(yàn)值計算污水性質(zhì)污水性質(zhì)處理程度處理程度（出水（出水BOD5）/（mg.L-1)盤面負(fù)荷盤面負(fù)荷/（g.m-2.d-1)備注備注生活污水生活污水 602040國外資料國外資料 301020煮煉廢水煮煉廢水 601216益陽、株洲萱麻紡織廠益陽、株洲萱麻紡織廠3040上海萱麻實(shí)驗(yàn)廠上海萱麻實(shí)驗(yàn)廠染色廢水染色廢水 3020南京織布廠南京織布廠128255上海第三印刷廠上海第三印刷廠生活污水生活污水104生活污水生活污水69國營長空機(jī)械廠國營長空機(jī)械廠1679北京結(jié)核病醫(yī)院北京結(jié)核病

32、醫(yī)院164生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算方法生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算方法生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算方法生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算方法序號污水類型進(jìn)水BOD5/ (mg.L-1)進(jìn)水COD/ (mg.L-1)水力負(fù)荷/(m3.m-2.d-1)BOD5負(fù)荷/(g.m2.d-1)COD負(fù)荷/(g.m2.d-1)停留時間/h廢水水溫/C1含酚酚50250(152)280 670(495)0.05 0.113(0.070)15.5 35.5(22.8)1.5 2.7(2.6)t15(10.5)2印染100 280(158)250 500(392)0.04 0.24(0.12)12 23.2(16.2)10.3 43.9(28.1)0.6

33、 1.3t103煤氣站含酚130 765(365)0.019 0.1(0.055)12.226.41.3 4.0(2.95)t204酚醛442 700(600)0.0317.15 22.8 ( 15.7)11.7 24.5(17.8)3.0t=245酚氰酚40 90CN20 400.12.06苯胺苯胺530.032.3t=21 287萱麻煮煉黑液3675310.0661.68丙稀腈CN19.7 21.02970.05 0.4(0.075)9腈綸AN200BOD3000.1 0.2(0.15)1.9t=3010氯丁污水BOD120氯丁二烯204000.1632.638.1t=15 20生物轉(zhuǎn)盤的

34、設(shè)計計算方法生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算方法部分工業(yè)廢水設(shè)計負(fù)荷生物轉(zhuǎn)盤的新進(jìn)展第三節(jié) 生物接觸氧化法 接觸氧化池構(gòu)造示例接觸氧化池構(gòu)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(gòu)筑物，兼有兩者優(yōu)點(diǎn)。生物接觸氧化法的特點(diǎn) 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(dá)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(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力； (5)生物膜活性高； (6)沒有污泥膨脹的問題。 缺點(diǎn)：濾床易堵塞和更換，運(yùn)行費(fèi)用較高。生物接觸氧化法的基本流程接觸氧化池的

35、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。接觸氧化池外觀圖接觸氧化池外觀圖接觸氧化池反應(yīng)區(qū)的構(gòu)造接觸氧化池反應(yīng)區(qū)的構(gòu)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

36、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(yīng)區(qū)曝氣系統(tǒng)的布置反應(yīng)區(qū)曝氣系統(tǒng)的布置牛腿與槽鋼的布置牛腿與槽鋼的布置曝氣裝置安裝 生 物 接 觸 氧 化 池 的 設(shè) 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(shè)計污水量，m3/d；s0 、se分別為進(jìn)水與出水的

37、BOD5，mg/L；Nv有機(jī)容積負(fù)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。01VAhANAvSeS0vNqV 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1520 m3/ m3 。0123hhhhh生 物 接 觸 氧 化 池 的 設(shè) 計 計 算3.池深h式中：h1超高，0.50.6m； h2填料層上水深，0.40.5m； h3填料至池底的高度，0.51.5m。vqVt v0qDD 第四節(jié) 生物流

38、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(dāng)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v的上升而增加，呈冪函數(shù)關(guān)系，在雙對數(shù)坐標(biāo)圖紙上呈直線。 上圖中的b點(diǎn)：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(dāng)液體流速大于b點(diǎn)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)，

39、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(diǎn)的流速vmin是達(dá)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。 %1001vevKhhRe生物顆粒粒徑與生物顆粒粒徑與膨脹率的關(guān)系膨脹率的關(guān)系液體輸送階段 當(dāng)液體流速提高至超過c點(diǎn)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。在水處理工藝中，這種床稱“移動床”或“流動床”。 上圖中的c點(diǎn)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(yīng)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(jié)構(gòu)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