第三章 水的生物化學(xué)處理方法2

第三節(jié)好氧附著生長處理技術(shù)好氧附著生長系統(tǒng)細(xì)菌等好氧微生物和原生動物、后生動物等好氧微型動物附著在某些載體上進(jìn)行生長繁殖，形成生物膜。污水通過與膜接觸，水中的有機(jī)污染物質(zhì)作為營養(yǎng)被膜中微生物攝取并分解，從而使污水得到凈化。有代表性的處理工藝有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤和生物接觸氧化等。一、生物膜的構(gòu)造及對有機(jī)物降解機(jī)理生物膜的組成：生物膜主要是由細(xì)菌的菌膠團(tuán)、真菌菌絲組成。生物膜上線蟲類、輪蟲類以及寡毛類等微型動物出現(xiàn)的頻率也較高。在陽光照射的部位還生長藻類，有些濾料中還出現(xiàn)昆蟲類。生物膜上像硝化菌等生長世代期較長的微生物也能生長。生物膜生長繁育的生物種類繁多，食物鏈長而復(fù)雜。生物膜的構(gòu)造載體二、生物濾池

生物濾池普通生物濾池高負(fù)荷生物濾池塔式生物濾池生物濾池的負(fù)荷(1)BOD5容積負(fù)荷

單位體積濾料在單位時間內(nèi)所能接受的BOD5量。以Nv表示，單位是g／(m3·d)。(2)水力負(fù)荷單位濾料表面積在單位時間內(nèi)所能接受的污水量。以q表示，單位是m3／(m2·d)。脈沖式生物濾池配水系統(tǒng)濾料支撐滲水裝置初沉池生物濾池二沉池進(jìn)水出水普通生物濾池流程（一）高負(fù)荷生物濾池高負(fù)荷生物濾池的BOD5容積負(fù)荷是普通生物濾池的6-8倍，水力負(fù)荷是普通生物濾池的10倍。處理能力高，沖刷力大，生物膜更新快，防止濾料堵塞。出水水質(zhì)不如普通生物濾池，出水中BOD5常大于30mg/L。高負(fù)荷生物濾池要求進(jìn)水的BOD5不大于200mg/L。否則需用處理出水回流稀釋。回流比：R=QR/Q。見表3-7。高負(fù)荷生物濾池的結(jié)構(gòu)

多為圓形，濾料粒徑較大，孔隙率大，濾料層厚1.8m，超過2m時采用強(qiáng)制通風(fēng)。使用波形板式、列管式和蜂窩式塑料濾料，可提高處理能力和處理效率。多使用旋轉(zhuǎn)布水器。旋轉(zhuǎn)布水器由進(jìn)水豎管和可繞豎管旋轉(zhuǎn)的布水橫管組成。橫管的同一側(cè)開有間距不等的孔口，污水從孔口噴出，產(chǎn)生反作用力，使橫管反向旋轉(zhuǎn)。優(yōu)點(diǎn)是布水均勻。

高負(fù)荷生物濾池的典型流程原污水出水初沉池出水原污水初沉池二沉池原污水出水初沉池二沉池二級濾池處理系統(tǒng)當(dāng)原污水濃度較高，對處理水要求又較高時，可將兩個高負(fù)荷生物濾池串聯(lián)形成二級濾池處理系統(tǒng)。可將兩個濾池交換地用作一級池，從而提高濾池的處理效果。二級交替運(yùn)行圖（二）塔式生物濾池塔高8-24m，直徑1-4m。優(yōu)點(diǎn)：（1）塔內(nèi)部形成拔風(fēng)狀態(tài)，因而改善了通風(fēng)。（2）當(dāng)污水自上而下滴落時，產(chǎn)生強(qiáng)烈紊動，使污水、空氣、生物膜三者接觸更充分，可大大提高傳質(zhì)速率和濾池的凈化能力。（3）負(fù)荷高，生物膜生長迅速，脫落和更新快，活性好。（4）占地面積小，對水量、水質(zhì)突變的適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)生污泥量少，具有一定的硝化脫氮能力。塔式生物濾池采用多級布水，進(jìn)水的BOD5應(yīng)控制在500mg/L以下，否則必須采用處理出水回流稀釋。（三）生物濾池的設(shè)計計算生物濾池的設(shè)計包括：濾料體積計算；池體設(shè)計；布水裝置計算和設(shè)計。濾料體積V的計算（方法一）按BOD5容積負(fù)荷進(jìn)行計算：濾池面積為：A=V/D再校核水力負(fù)荷q:

q=QS/A污泥污泥濾料體積V的計算（方法二）水力負(fù)荷q按埃氏關(guān)系式進(jìn)行計算：n-濾料的性能參數(shù)。塑料濾料：n≈0.5；碎石濾料：n≈0.6。再校核容積負(fù)荷Nv：三、生物轉(zhuǎn)盤（旋轉(zhuǎn)式生物反應(yīng)器）（一）生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造和工作原理構(gòu)造：由盤片、接觸反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動裝置組成。盤片約有40%的面積浸沒在槽內(nèi)的污水中。（一）生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造和工作原理工作原理：轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時，污水在反應(yīng)槽中順盤片間隙流動，污水中的有機(jī)物被盤上的生物膜吸附；當(dāng)這部分盤片轉(zhuǎn)離水面時，空氣中的氧不斷溶解到水膜中，生物膜中的微生物吸收溶解氧，氧化分解被吸附的有機(jī)物。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動一周，即進(jìn)行一次吸附—吸氧—氧化分解的過程。生物膜逐漸變厚，衰老的生物膜在水流剪切作用下脫落。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動使反應(yīng)槽中污水被攪動充氧，脫落的生物膜在水中呈懸浮狀態(tài)，繼續(xù)起凈化作用。因此生物轉(zhuǎn)盤兼有活性污泥池的功能。生物轉(zhuǎn)盤的盤片盤片是生物轉(zhuǎn)盤的主體，它是掛膜介質(zhì)。制作圓盤的材料有質(zhì)輕、高強(qiáng)、耐蝕的塑料板、玻璃鋼板等。圓盤直徑多為2～4m，厚度為2～10mm。表面最好呈波形。盤間距采用10～30mm，以保證通風(fēng)良好。轉(zhuǎn)盤和槽面之間的距離一般為20～50mm。（二）生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)布置形式布置形式有：單軸單級、單軸多級和多軸多級。（三）生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算包括：轉(zhuǎn)盤總面積、盤片數(shù)、反應(yīng)槽容積、轉(zhuǎn)軸長度及污水的停留時間。主要是確定轉(zhuǎn)盤總面積。BOD5面積負(fù)荷FA：單位盤片面積每天處理的BOD5。單位：g/m2·d水力負(fù)荷q：單位面積轉(zhuǎn)盤每天處理水量。單位：m3/m2·d負(fù)荷法計算生物轉(zhuǎn)盤尺寸根據(jù)面積負(fù)荷可計算出盤片總面積：根據(jù)水力負(fù)荷可計算出盤片總面積：選定的盤片直徑，確定所需盤片數(shù)：每臺轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)軸長度：經(jīng)驗(yàn)公式法計算生物轉(zhuǎn)盤總面積（四）生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的新發(fā)展1.藻類轉(zhuǎn)盤加大盤間距，增加受光面，接種藻類，轉(zhuǎn)盤上形成藻菌共生體。增加了水中的溶解氧。能除氮、磷。2.空氣驅(qū)動生物轉(zhuǎn)盤沿轉(zhuǎn)盤外緣設(shè)空氣罩，轉(zhuǎn)盤下側(cè)設(shè)曝氣管和擴(kuò)散器，空氣均勻吹出進(jìn)入空氣罩，產(chǎn)生浮力使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。提高了水中的溶解氧，動力消耗少。3.活性污泥式生物轉(zhuǎn)盤在活性污泥曝氣池表面組裝空氣驅(qū)動生物轉(zhuǎn)盤。能提高曝氣池處理效率，運(yùn)行穩(wěn)定，菌體密度大，污泥量少，動力消耗少?；钚晕勰嗍缴镛D(zhuǎn)盤四、生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是在曝氣池內(nèi)設(shè)置填料，作為生物膜的載體，經(jīng)過充氧的廢水流過填料與生物膜接觸，利用生物膜和懸浮活性污泥中微生物的聯(lián)合作用凈化污水的方法。污水在填料中流動，水利條件良好，水中溶解氧充足，膜上生物相豐富，能有效提高污水的凈化效果。生物接觸氧化法不需污泥回流，不存在污泥膨脹問題，管理簡便。（一）生物接觸氧化裝置的構(gòu)造1.接觸氧化池的組成由池體、填料、布水裝置、曝氣系統(tǒng)組成。2.池型有分流式和直流式兩種池型。分流式：廢水的充氧、污水與填料的接觸分別在不同的隔間里進(jìn)行。水中氧充足，但生物膜更新慢，易堵塞。直流式：直接在填料底部鼓風(fēng)曝氣。生物膜受上升水流和氣流沖刷，脫落更新快，活性好，不易堵塞。接觸氧化池構(gòu)造示例接觸氧化池的填料（1）硬填料主要是由聚氯乙烯塑料、環(huán)氧玻璃鋼等制成的蜂窩狀和立體波紋填料。優(yōu)點(diǎn)：比表面積大，孔隙率大，質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，表面光滑，生物膜易脫落。缺點(diǎn)：填料易堵塞。

（2）軟填料（纖維填料）將化纖材料結(jié)成束，或結(jié)成球狀。優(yōu)點(diǎn)：比表面積大，生物膜附著力強(qiáng)，接觸效率高，纖維束隨水漂動，不易堵塞、價格便宜。缺點(diǎn)：易粘結(jié)在一起產(chǎn)生結(jié)球現(xiàn)象，內(nèi)部形成厭氧區(qū)。軟填料（纖維填料）軟填料軟填料軟填料接觸氧化池的濾料（3）半軟填料由變性聚氯乙烯塑料制成的多孔薄圓片，用支撐桿串聯(lián)，安裝在支架上。優(yōu)點(diǎn)：有一定的柔性，也有一定的剛性，不易結(jié)球。（4）不規(guī)則粒狀填料：砂、碎石、焦炭、無煙煤、陶粒等。裝置稱為生物曝氣濾池BFA。需設(shè)立反沖洗系統(tǒng)。半軟性填料半軟填料（二）生物接觸氧化裝置設(shè)計填料體積按容積負(fù)荷設(shè)計。城市污水容積負(fù)荷為1.0—1.8kg(BOD5)/m3·d。進(jìn)水BOD5濃度應(yīng)控制在100—300mg/L，濃度大時用處理出水回流稀釋。溶解氧濃度應(yīng)維持在2.5—3.5mg/L。五、生物流化床生物流化床是一種新型生物接觸氧化裝置。以粒徑小于1mm的砂、活性炭、焦炭等顆粒為載體充填于設(shè)備中，充氧的流體自下而上流動，使載體流態(tài)化。載體顆粒小、比表面積大，為微生物生長提供了充足的場所，極大的提高了反應(yīng)器內(nèi)微生物量。載體流態(tài)化，使污水與生物膜廣泛接觸，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程。載體間相互碰撞、摩擦，促進(jìn)了生物膜的更新，可有效防止流化床被生物膜堵塞。流態(tài)化原理生物流化床的類型兩相生物流化床：

污水的充氧和充氧污水與載體的接觸在兩個設(shè)備中進(jìn)行。設(shè)脫膜設(shè)備。三相生物流化床：

污水和空氣從設(shè)備底部一起進(jìn)入，設(shè)備中氣、液、固三相強(qiáng)烈攪拌接觸，使有機(jī)物降解?？刹辉O(shè)脫膜設(shè)備。布水器布水要求：保證運(yùn)行時流體分布和載體膨脹均勻。六、高效生物膜法工藝高效生物濾池—固體接觸法原污水出水剩余污泥回流污泥生物濾池固