生物膜法處理污水課件

1、生物膜法處理污水內(nèi)容第三節(jié)第五節(jié)基本原理生物濾池生物轉(zhuǎn)盤生物接觸氧化法生物流化床第一節(jié)第二節(jié)第四節(jié)1893年英國(guó)Corbett在Salford創(chuàng)建了第一個(gè)具有噴嘴布水裝置的生物濾池。生物膜法是對(duì)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(duì)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(lái)自大氣。生物膜法的流程生物膜法的主要設(shè)施基本原理第一節(jié)一、生物膜的結(jié)構(gòu)

2、及凈化機(jī)理1.微生物膜的形成及構(gòu)造厭氧層好氧層附著水層流動(dòng)水層載體污水2.生物膜的組成生物膜的組成細(xì)菌（好氧、厭氧、兼性）真菌藻類原生動(dòng)物后生動(dòng)物一些肉眼可見(jiàn)的蠕蟲、昆蟲的幼蟲3.微生物膜對(duì)有機(jī)物的降解過(guò)程掛膜掛膜工作脫膜掛膜有機(jī)污染物細(xì)菌原生動(dòng)物后生動(dòng)物好氧層：好氧代謝-H2O、CO2工作厭氧層：厭氧代謝-H2S、NH3 、CH4厭氧菌營(yíng)養(yǎng)耗盡而死亡脫落內(nèi)因脫膜外因厭氧代謝產(chǎn)物破壞好氧層穩(wěn)定氣態(tài)產(chǎn)物的累積，將膜頂起污水的沖刷作用二、影響生物膜法污水處理的主要因素1.進(jìn)水底物的組分和濃度2.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)3.有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷4.溶解氧5.生物膜量6.PH7.溫度8.有毒物質(zhì)三、生物膜法的特點(diǎn)（對(duì)比

3、活性污泥法）1.具有污水脫氮作用污泥齡相對(duì)于活性污泥法較長(zhǎng)，有利于硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖。2.無(wú)污泥膨脹問(wèn)題，易于分離由于生物膜附著生長(zhǎng)，所以即使絲狀菌大量繁殖，也不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹，有利于脫膜后的泥水分離3.產(chǎn)生污泥量少在生物膜中出現(xiàn)了比較大型的生物，因而食物鏈也比活性污泥的長(zhǎng)；且好氧與厭氧聯(lián)合作用，從而使總的剩余污泥量大大減少。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生的污泥量較活性污泥法能夠少25%30%。三、生物膜法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)介紹（一）微生物在載體上附著的一般過(guò)程1.微生物向載體表面的運(yùn)送主動(dòng)輸送（水力作用）；被動(dòng)輸送（多種作用）。2.可逆附著過(guò)程細(xì)菌與載體表面接觸的最初階段。3.不可逆附著階段可逆過(guò)程之后，細(xì)菌分泌黏

4、性代謝物質(zhì)所致。4.附著微生物的生長(zhǎng)（二）生物膜反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的幾個(gè)重要參數(shù)1.生物膜比增長(zhǎng)速率最大比增長(zhǎng)速率；平均比增長(zhǎng)速率。2.底物比去除速率反映了生物膜群體的活性。3.表觀生物膜產(chǎn)率系數(shù)消耗單位底物濃度時(shí)生物膜自身生物量的積累。4.生物膜密度單位體積濕生物膜被烘干后的質(zhì)量。第一節(jié)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)濾床濾床由濾料組成。濾料是微生物生長(zhǎng)棲息的場(chǎng)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(guò)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

5、制微生物的生長(zhǎng)，有較好的化學(xué)性能；(5)有一定的機(jī)械強(qiáng)度；(6)價(jià)格低廉。濾料粒徑并非越小越好，會(huì)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。兩種常見(jiàn)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(guó)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(guò)高會(huì)影響通風(fēng)；另一

6、方面由于太重, 過(guò)高會(huì)影響排水系統(tǒng)和濾池基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。塑料濾料每立方米質(zhì)量?jī)H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(guó)外一般采用雙層濾床，高7m左右；國(guó)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。布水設(shè)備設(shè)置目的為了使污水能均勻地分布在整個(gè)濾床表面上生物濾池的布水設(shè)備分為兩類移動(dòng)式（常用回轉(zhuǎn)式）布水器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

7、組成。這類布水系統(tǒng)需要較大的水頭，約在2m左右。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)支撐濾料排水假底池底集水溝池底排水系統(tǒng)的組成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(lái)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(shí)候不會(huì)漫流，確?？諝饽茉谒嫔蠒惩o(wú)阻，使濾池中空隙充滿空氣。生物濾池法的流程低負(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

8、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(jí)生物濾池法的流程運(yùn)行時(shí)，濾池是串聯(lián)工作的，污水經(jīng)初步沉淀后進(jìn)入一級(jí)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(jí)生物濾池，二級(jí)生物濾池的出水經(jīng)過(guò)沉淀后排出污水廠。工作一段時(shí)間后，一級(jí)生物濾池因表面生物膜累積，即將出現(xiàn)堵塞，改作二級(jí)生物濾池，而原來(lái)的二級(jí)生物濾池則改作一級(jí)生物濾池。交替式二級(jí)生物濾池法比并聯(lián)流程負(fù)荷率可提高兩三倍?；亓魇蕉?jí)生物濾池法的流程國(guó)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在處理城市污水時(shí)，回流式生物濾池的處理效率大致如下：?jiǎn)渭?jí)濾池法當(dāng)濾池負(fù)荷率在1.7kg （BOD5）/(m3d)(

9、濾料)以下時(shí)，出水的BOD5約為濾池進(jìn)水的BOD5的1/3。二級(jí)濾池法二沉池的出水的BOD5為二級(jí)池進(jìn)水BOD5的1/2；如果一級(jí)濾池的進(jìn)水不經(jīng)沉淀直接流向二級(jí)濾池，則一級(jí)濾池出水的BOD5為進(jìn)水BOD5的1/2。生物濾池的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行簡(jiǎn)單，因此，適用于小城鎮(zhèn)和邊遠(yuǎn)地區(qū)。生物濾池機(jī)理生物濾池的工作情況掛膜污水通過(guò)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(guò)濾床時(shí)，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(gè)起

10、始階段稱為掛膜，是生物濾池的成熟期。生物濾池機(jī)理生物濾池的工作情況污水流過(guò)成熟濾床時(shí)，污水中的有機(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(zhǎng)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(guò)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(shí)，內(nèi)層微生物因得不到充分的營(yíng)養(yǎng)而進(jìn)入內(nèi)源代謝，失去其黏附在濾料上的性質(zhì)，

11、脫落下來(lái)隨水流出濾池，濾料表面再重新長(zhǎng)出新的生物膜。影響生物濾池性能的主要因素生物濾池中有機(jī)物的降解過(guò)程同時(shí)發(fā)生著多過(guò)程有機(jī)物在污水和生物膜中的傳質(zhì)過(guò)程有機(jī)物的好氧和厭氧代謝過(guò)程氧在污水和生物膜中的傳質(zhì)過(guò)程生物膜的生長(zhǎng)和脫落等過(guò)程這些過(guò)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(guò)程的主要因素有：濾池高度負(fù)荷率回流供氧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(jí),以細(xì)菌為主,生物膜量較多,有機(jī)物去除速率較高。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。濾床濾床中的這一遞變現(xiàn)象，類似污染河流在自凈過(guò)程中的生物遞

12、變。隨著濾床深度增加,微生物從低級(jí)趨向高級(jí)，種類逐漸增多,生物膜量從多到少。當(dāng)濾床各層的進(jìn)水水質(zhì)互不相同時(shí),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。影響生物濾池性能的主要因素濾池高度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：水力負(fù)荷率：以流量為準(zhǔn)，m3(水)/m3(濾料)d 。表面水力負(fù)荷率：m3（水）/（m2d），又稱平均濾率，m/d 。33有機(jī)負(fù)荷率：以BOD為準(zhǔn)，kg（BOD或特定污染物質(zhì)）/（md）。有機(jī)負(fù)荷率：以BOD為準(zhǔn)，kg（BOD或特定污染物質(zhì)）/md。5555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

13、定污染物質(zhì)為準(zhǔn)較合理。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，污水在生物濾床中停留的時(shí)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?duì)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(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(yíng)養(yǎng)元素或含有有害物質(zhì)時(shí)，回流可改善進(jìn)水的腐化狀況、提供營(yíng)養(yǎng)元素和降低毒

14、物質(zhì)濃度；（4）進(jìn)水的質(zhì)和量有波動(dòng)時(shí)，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生物濾池中，微生物所需的氧一般直接來(lái)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(dòng)力是池內(nèi)溫度與氣溫之差以及濾池的高度。溫度差越大，通風(fēng)條件越好；當(dāng)水溫較低，濾池內(nèi)的溫度低于氣溫時(shí)（夏季），池內(nèi)氣流向下流動(dòng)；當(dāng)水溫較高，池內(nèi)溫度高于氣溫時(shí)（冬季），氣流向上流動(dòng)；若池內(nèi)外無(wú)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(shí)，應(yīng)考慮強(qiáng)制通風(fēng)。生物濾池的計(jì)算計(jì)算公式生物濾池的設(shè)計(jì)，在條件允許時(shí)應(yīng)盡量利用試驗(yàn)成果進(jìn)行，沒(méi)有條

15、件進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可借助于經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行。圖示表明：污水流過(guò)濾池時(shí)，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(jì)）與該污染物的濃度成正比，即dS?KSdh將式dS?KSdh積分，得S?Kh?eS0式中：dS/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(duì)其有影響。K可用下式求得：K?KS(Q/A)m0n式中：Q濾池進(jìn)水流量，m3/d;A濾

16、床的面積，m2；K系數(shù)，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)。將K?KS(Q/A)m0n代入S?e?KhS0m0得nS/S0?exp(?KS(Q/A)?h)上式可以直接用于無(wú)回流濾池的計(jì)算，解得：ln(S0/Se)h?mnKS0(Q/A)當(dāng)采用回流濾池時(shí)，應(yīng)考慮回流的影響，按圖建立物料衡算式：qV?Si?qVr?Se?(qV?qVr)?S0S0?qV?Si?qVr?SeqV?qVrS0?qV?Si?qVr?SeqV?qVr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：式中：si為濾池入流污水的污染濃度（mg/L）。?S0?Si?r?Se

17、1?r考慮回流的影響，濾池進(jìn)水流量為（1r）qv，得：?Se(1?r)1?r)qV?K?Si?r?Se?(?e?h?Si?r?Se1?rA?mn解此式得：h?K?Si?r?Seln?Se(1?r)mn?Si?r?Se?(1?r)qV?1?r?A?生化反應(yīng)速率受溫度影響，可以用下式校正：?1.035T?20K?T?K(20)生物濾池的計(jì)算系數(shù)的確定進(jìn)行生物濾池設(shè)計(jì)，應(yīng)先確定K、m和n三個(gè)常數(shù)，通常是通過(guò)生物濾池模型試驗(yàn)用圖解法求得。(1)KS0m(qv/A)n式?S/?S0?exp(?K?(qV/A)?h)mS0n取對(duì)數(shù)得：ln?S/?S0?K?(qV/A)?h這是一直線方程，可以通過(guò)測(cè)定不同的

18、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。mS0n生物濾池的計(jì)算系數(shù)的確定求n由于|斜率|Ks0m(qv/A)n，兩邊取對(duì)數(shù)，得：log|斜率|?logK?mS0?nlog(qV/A)以log|斜率|與log(qv/A)作圖，其斜率為n。參看右圖。求m同上。log|斜率|?logK(qnV/A)?mlog?S0以log|斜率|與logs0作圖，其斜率為m。參看右圖。求Kln?/?mSS0?KS0(qV/A)n?h上式中各系數(shù)均已知，可以求出K。生物濾池系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)濾池類型和流程選擇二次沉淀池的形式、個(gè)數(shù)和工藝尺寸的確定濾池個(gè)數(shù)和濾床尺寸的確定

19、布水設(shè)備的計(jì)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(chǎng)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(guò)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。流程的選擇確定流程時(shí)要解決的問(wèn)題是否設(shè)初次沉淀池當(dāng)廢水含懸浮物較多，采用拳狀濾料時(shí),須有初次沉淀池,以避免生物濾池阻塞。處理城市污水時(shí),一般都設(shè)置初次沉淀池。采用幾級(jí)濾池是否采用回流，回流方式和回流比的確定下述三種情況應(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(shí)；水量很小，無(wú)法維持水力負(fù)荷率在最小經(jīng)驗(yàn)

20、值以下時(shí)；污水中某種污染物在高濃度時(shí)，可能抑制微生物生長(zhǎng)的情況下。濾池個(gè)數(shù)和濾床尺寸的確定濾床總體積（V）S0Q?3V?10N式中：V濾床總體積，m3；S0污水進(jìn)濾池前的BOD5平均值，mg/L；Q污水日平均流量，m3/d，采用回流式生物濾池時(shí)，此項(xiàng)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(gè)數(shù)和濾床尺寸的確定計(jì)算濾床總體積（V）時(shí)，應(yīng)注意下述問(wèn)題：計(jì)算時(shí)采用的負(fù)荷率應(yīng)與設(shè)計(jì)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。8595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

21、、水質(zhì)、溫度、濾7590料特性和濾床的高度。對(duì)于回流濾池，則還有回流比。6585沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可以援用的工業(yè)廢水，應(yīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，確定其設(shè)計(jì)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(jì)相一致。濾池個(gè)數(shù)和濾床尺寸的確定（2）濾床高度的確定根據(jù)計(jì)算結(jié)合經(jīng)驗(yàn)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(dāng)總面積不大時(shí)，可采用2個(gè)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(guò)30m/d，其濾率的確定與進(jìn)水BOD5有關(guān)，如下表所示。進(jìn)水BOD5/（mgL-1）濾率/(m3m-2d-1)120251502020015例:已知

22、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)行處理，處理后出水的BOD5要求達(dá)到30mg/L。解:基本設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)量（設(shè)在此不考慮初次沉淀池的計(jì)算）生活污水和工業(yè)廢水總水量：80000?1003qV?m/d?2000m3/d?10000m3/d1000生活污水和工業(yè)廢水混合后的BOD5濃度：2000?2200?80000?20?S0?mg/L?600mg/L10000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300

23、mg/L,回流比為：600qV?30qVr?300(qV?qVr)r?qVrqV600?300?1.1300?30生物濾池的個(gè)數(shù)和濾床尺寸計(jì)算設(shè)生物濾池的有機(jī)負(fù)荷率采用1.2kgBOD5/（m3d），于是生物濾池總體積為：10000?(1.1?1)?3003V?m?5250m31000?1.2設(shè)池深為2.5m,則濾池總面積為：52502A?m?2100m22.5若采用6個(gè)濾池，每個(gè)濾池面積：21002A1?m?350m26D?4A1m?4?350m?21m3.14濾池直徑為：校核10000（1.1?1）濾率?m/d?10m/d2100經(jīng)過(guò)計(jì)算，采用6個(gè)直徑21m、高2.5m的高負(fù)荷生物濾池。采

24、用公式進(jìn)行計(jì)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(jì)算濾池的尺寸例: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(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(shí)，濾池進(jìn)水CODB365 mg/L。而回流比為2時(shí)，濾池進(jìn)水CODB253mg/L?；亓鞅葹?時(shí)：?700?3

25、0?ln?30(1?1)?h?0.55?0.45?(1?1)qV?700?30?128?A?1?1?0.278?(2qV/A)?0.55解:回流比為2時(shí)：?700?30?2?ln?30(1?2)?h?0.55?0.45?(1?2)qV?700?30?2?128?1?2A?0.201?(3qV/A)?0.55要求池子的最小面積為（70802）/244=58m2，最大面積為（70802）/24.4=580m2。要求池子的最小面積為（70803）/244=87m2，最大面積為（70803）/24.4=870m2?；剞D(zhuǎn)式布水器的計(jì)算計(jì)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

26、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(shí)用4根，一般用2根。布水橫管直徑D1：D1?4q?v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；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：m?1?4d?1?1?2?D?2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：D2ri?2im3. 布水器的轉(zhuǎn)速布水橫管的回轉(zhuǎn)速度與濾速

27、、橫管根數(shù)有關(guān)，如下表所示。濾率/（md-1）轉(zhuǎn)速/（rmin-1）(4根橫管)轉(zhuǎn)速/（rmin-1）(2根橫管)152025也可以近似地用下式計(jì)算：122623434.78?10n?qV2mdD2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。生物濾池的運(yùn)行及其經(jīng)驗(yàn)生物濾池正式運(yùn)行之后，有一個(gè)“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。處理含有毒物質(zhì)的工業(yè)廢水時(shí)，生物濾池的運(yùn)行要按設(shè)計(jì)確定的方

28、案進(jìn)行，一般說(shuō)來(lái)，這種有毒物質(zhì)正是生物濾池的處理對(duì)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(wú)需從外界引入；但是，在一般環(huán)境中，它們?cè)谖⑸锶后w中并不占優(yōu)勢(shì)，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(gè)讓它們適應(yīng)新環(huán)境、繁殖壯大的始運(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(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。轉(zhuǎn)盤第二節(jié)生物生物轉(zhuǎn)盤的工作特點(diǎn)1954年在聯(lián)邦德國(guó)的Heilbronn建成世界上第

29、一座生物轉(zhuǎn)盤污水處理廠。（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。生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造生物轉(zhuǎn)盤的主要組成部分盤片轉(zhuǎn)動(dòng)軸廢水處理槽驅(qū)動(dòng)裝置生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造盤片：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。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)

30、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(dòng)裝置：機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置；空氣驅(qū)動(dòng)裝置；水輪驅(qū)動(dòng)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(gè)同它配合的半圓形水槽。微生物生長(zhǎng)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(méi)在廢水中，上半部敞露在大氣中。工作時(shí)，廢水流過(guò)水槽，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，生物膜和大氣與廢水輪替接觸，浸沒(méi)時(shí)吸附廢水中的有機(jī)物，敞露時(shí)吸收大氣中的氧氣。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng), 帶進(jìn)空氣,并引起水槽內(nèi)廢水紊動(dòng), 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(shí)使生

31、物膜脫落，并隨同出水流至二次沉淀池。生物轉(zhuǎn)盤的流程生物轉(zhuǎn)盤的布置方式生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是計(jì)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)盤的負(fù)荷率與廢水性質(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(jì)時(shí)可以通過(guò)試驗(yàn)或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定。生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)計(jì)算方法通過(guò)試驗(yàn)求得需要的設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)如有機(jī)負(fù)荷、水力負(fù)荷、停留時(shí)間等可通過(guò)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(jì)。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

32、0.5m直徑的轉(zhuǎn)盤試驗(yàn)所得參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)盤面積宜比計(jì)算值增加25；當(dāng)試驗(yàn)采用的轉(zhuǎn)盤直徑為2m時(shí)，則宜增加10的面積。用經(jīng)驗(yàn)圖表或經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算當(dāng)沒(méi)有條件進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可以用經(jīng)驗(yàn)性圖表、經(jīng)驗(yàn)值（如下頁(yè)表）進(jìn)行計(jì)算。生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)計(jì)算方法污水性質(zhì)生活污水煮煉廢水染色廢水生活污水生活污水處理程度盤面負(fù)荷/（出水BOD5）（g.m-2.d-1)/（mg.L-1)602040備注國(guó)外資料益陽(yáng)、株洲萱麻紡織廠上海萱麻實(shí)驗(yàn)廠南京織布廠上海第三印刷廠國(guó)營(yíng)長(zhǎng)空機(jī)械廠30603010102012163040201282554691679164北京結(jié)核病醫(yī)院生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)計(jì)算方法生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)計(jì)算方法生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)計(jì)

33、算方法生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)計(jì)算方法部分工業(yè)廢水設(shè)計(jì)負(fù)荷序號(hào)1234污水類型含酚印染煤氣站含酚酚醛進(jìn)水BOD5/ (mg.L-1)酚50250(152)100 280(158)130 765(365)442 700(600)進(jìn)水COD/ (mg.L-1)280 670(495)250 500(392)水力負(fù)荷/(m3.m-2.d-1)0.05 0.113(0.070)0.04 0.24(0.12)0.019 0.1(0.055)0.03112 23.2(16.2)12.27.15 22.8 ( 15.7)BOD5負(fù)荷/(g.m2.d-1)COD負(fù)荷/(g.m2.d-1)15.5 35.5(22.8)1

34、0.3 43.9(28.1)26.411.7 24.5(17.8)停留時(shí)間/h1.5 2.7(2.6)0.6 1.31.3 4.0(2.95)3.0廢水水溫/oCt15(10.5)t10t20t=245678910酚氰苯胺萱麻煮煉黑液丙稀腈腈綸氯丁污水酚40 90CN20 40苯胺53367CN19.7 21.0AN200BOD300BOD120氯丁二烯204000.035312970.12.02.3t=21 280.0660.05 0.4(0.075)0.1 0.2(0.15)0.161.61.932.638.1t=30t=15 20生物轉(zhuǎn)盤的新進(jìn)展第三節(jié)生物接觸氧化法生物接觸氧化法的特點(diǎn)生

35、物接觸氧化法是一種浸沒(méi)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(méi)有污泥膨脹的問(wèn)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生物接觸氧化池的構(gòu)造接觸氧化池的主要部分池底填料布水布?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。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

36、好；能經(jīng)久耐用。布?xì)夤芸刹贾迷诔刈又行摹?cè)面和全池。接觸氧化池構(gòu)造示例接觸氧化池外觀圖接觸氧化池反應(yīng)區(qū)的構(gòu)造常用填料的類型酚醛樹(shù)脂蜂窩填料聚乙烯蜂窩填料彈性立體填料軟性纖維填料軟性、復(fù)合填料立體彈性填料漂浮填料SQC型絲球形懸浮填料新型的纖維網(wǎng)狀填料生物填料框架框架與生物填料掛膜后的網(wǎng)狀填料反應(yīng)區(qū)曝氣系統(tǒng)的布置曝氣裝置安裝生物接觸氧化1生物接觸氧化池的有效容積（即填料體積）VV?qv?S0?Se?Nv式中：qv平均日設(shè)計(jì)污水量，m3/d；s0、se分別為進(jìn)水與出水的BODN5，mg/L；v有機(jī)容積負(fù)荷率，kg (BOD1.8)。5)/ (m3d)(城市污水可用1.0池的設(shè)計(jì)計(jì)算2生物接觸氧化池

37、的總面積A和座數(shù)nA?Vh0N?AA1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。生物接觸氧化3.池深hh?h0?h1?h2?h3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。池的設(shè)計(jì)計(jì)算4.有效停留時(shí)間tt?V5.空氣量D和空氣管道系統(tǒng)計(jì)算qv式中：D01m3污水所需氣量，m3/m3，一般為D?15D2030qmv/m3。第四節(jié)生物流化床流態(tài)化原理美國(guó)Ecolotrol公司19731975年研制成功的HyFlo生物流化床流態(tài)化原理床層的三種狀態(tài)固定床階段流化床階段液體輸送階段固定床階段當(dāng)液體以很小的

38、速度流經(jīng)床層時(shí)，固體顆粒處于靜止不動(dòng)的狀態(tài)，床層高度也基本維持不變，這時(shí)的床層稱固定床。上圖中的ab段：液體通過(guò)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(duì)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(duì)位置略有變化，床層開(kāi)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)，且在床層各個(gè)方向流動(dòng)，在床層上部有一個(gè)水平界面，此時(shí)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

39、變?；俣?。臨界速度值隨顆粒的大小、密度和液體的物理性質(zhì)而異。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)流化床階段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：?ve?K?1?100%?v?式中：v、ve分別為固定床層和流化床層體積。heR?h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。生物顆粒粒徑與膨脹率的關(guān)系液體輸送階段當(dāng)液體流速提高至超過(guò)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(dòng)床”或“流動(dòng)床”。上圖中的c點(diǎn)的流速vm