培訓污水處理工 培訓 好氧處理

第五章生物膜法2/6/20231一、生物膜法概述

1.生物膜法的基本概念污水的生物膜處理法與活性污泥法并列的一種污水好氧生物處理技術。這種處理法的實質(zhì)是使細菌和真菌類的微生物、原生動物和后生動物類的微型動物附著在填料或某些載體上生長繁育，并在其上形成膜狀生物污泥——生物膜。2/6/20232污水與生物膜接觸，污水中有機污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)，被生物膜上的微生物所攝取，污水得到凈化，微生物自身也得到增殖。迄今為止，屬于生物膜處理污水的工藝有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法和曝氣濾池等。生物濾池是早期出現(xiàn)、至今仍在發(fā)展的污水生物處理技術，而后兩者則是近幾十年來開發(fā)的新工藝。2/6/202332.生物膜法的凈化機理2.1生物膜的形成在生物膜處理系統(tǒng)中，填充著數(shù)量相當多的掛膜介質(zhì)（填料或載體），當污水與掛膜介質(zhì)流動接觸，接種或原存在于污水中的微生物就會在介質(zhì)表面生長。經(jīng)過一段時間后，介質(zhì)表面將會一種膜狀污泥——生物膜所覆蓋，即稱為生物膜。2/6/202342.2生物膜構造與凈化機理由于微生物不斷繁殖，生物膜厚度會不斷增加，當增厚到一定程度后，在氧不能透入的里側深處即將轉變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)，形成厭氧性膜。這樣，生物膜便由好氧層和厭氧層兩層組成。好氧層的厚度一般為2mm左右，有機物的降解主要在好氧層內(nèi)進行。（見圖5-1）2/6/20235圖5-1生物膜構造圖2/6/20236圖5-1所示是附著在生物濾池填料上的生物膜構造。由于生物膜的吸附作用，在其表面有一層很薄的水層，稱之為附著水層。附著層內(nèi)有機物大多已被氧化，其濃度比濾池進水的有機物濃度低得多。因此，進入池內(nèi)的污水沿膜面流動時，由于濃度差的作用，有機物會從污水中轉移到附著水層中去，進而被生物膜所吸附。同時，空氣中的氧在溶入污水后，繼而進入生物膜。在此條件下，微生物對有機物進行氧化分解和同化合成。微生物的代謝產(chǎn)物如H2O等則附著水層進入流動水層，并隨其排走，而CO2及厭氧層分解產(chǎn)物如H2S、NH3、以及CH4等氣態(tài)代謝產(chǎn)物則從水層逸出進入空氣中。如此循環(huán)往復，使污水中有機物不斷減少，從而得到凈化。2/6/202372.3生物膜的更新一般認為，生物膜厚度介于2~3mm時較為理想。當生物膜太厚，內(nèi)部的厭氧層的厚度就會增加，厭氧代謝產(chǎn)物也逐漸增多，這些產(chǎn)物向外側逸出，減弱了生物膜在介質(zhì)（載體、填料）上的固著力，處于這種狀態(tài)的生物膜即為老化生物膜，老化生物膜凈化功能差而且容易脫落。在處理過程中，生物膜總是在不斷地增長、更新、脫落的。造成生物膜不斷脫落的原因有：水力沖刷、由于膜增厚造成重量的增大、原生動物使生物膜松動、厭氧層和介質(zhì)的黏結力較弱等。其中以水力沖刷最為重要。從處理要求看，生物膜更新脫落是完全必要的。2/6/202383.生物法的主要特點

3.1適應沖擊負荷能力強微生物主要固著于填料表面，微生物量比活性污泥法要高得多，因此對污水水質(zhì)水量的變化引起的沖擊負荷適應能力較強。即使短時間中斷進水或工藝遭到破壞，反應器的性能也不會受到致命的影響，恢復起來較快，因此適用于處理高濃度難降解的工業(yè)廢水。另外，生物膜反應器還可以處理BOD5低于50~60mg/L的進水，使出水BOD5降到5~10mg/L，這是活性污泥法無法做到的。2/6/202393.2反應器內(nèi)微生物濃度高單位容積反應器內(nèi)的微生物量可以高到活性污泥法的5~20倍，因此處理能力大，一般不建污泥回流系統(tǒng)；生物膜含水率比活性污泥低，不會出現(xiàn)活性污泥法經(jīng)常發(fā)生的污泥膨脹現(xiàn)象，能保證出水懸浮物含量低，因此運行管理也比較方便。2/6/2023103.3剩余污泥產(chǎn)量低生物膜內(nèi)存在較高級營養(yǎng)水平的原生動物和后生動物，食物鏈較長，特別是生物膜較厚時，里側深部厭氧菌能降解好氧過程中合成的污泥，因而剩余污泥產(chǎn)量低，一般比活性污泥處理系統(tǒng)少1/4左右，可減少污泥處理和處置費用。2/6/2023113.4可同時存在硝化和反硝化過程由于微生物固著于填料的表面，生物固體停留時間SRT與水力停留時間HRT無關，因此為增殖速度較慢的微生物提供了生長繁殖的可能性。因此，生物膜法中的生物相更為豐富，且沿水流方向膜中微生物種群分布具有一定的規(guī)律性。生物膜反應器適合世代時間長的硝化細菌生長，而且其中固著生長的微生物使硝化菌和反硝化菌各有其生長的合適環(huán)境。因而，生物膜反應器內(nèi)部也會同時存在硝化和反硝化過程。如果將已經(jīng)實現(xiàn)硝化的污水回流到低速轉動的生物轉盤和鼓風量較小的生物濾池等缺氧生物膜反應器內(nèi)，可以取得更好的脫氮效果，而且不需要污泥回流。2/6/2023123.5操作管理簡單，運行費較低生物濾池、生物轉盤等生物膜法采用自然通風供氧，裝置不會出現(xiàn)泡沫，沒有污泥回流，管理簡單，運行費較低，操作穩(wěn)定性較好。3.6調(diào)整運行的靈活性較差和活性污泥法相比，除了鏡檢法以外，對生物膜中微生物的數(shù)量、活性等指標的監(jiān)檢測方式較少，而活性污泥法可以通過測定污泥沉降比、SVI、污泥濃度等多種方法對微生物的活性進行監(jiān)測。因此，生物膜出現(xiàn)問題以后，不容易被發(fā)現(xiàn)，即調(diào)整運行的靈活性較差。2/6/2023133.7有機物去除率較低和普通活性污泥法相比，CODcr（BOD5）去除率較低。有資料表明，50%的活性污泥法處理廠BOD5的去除率高于91%，50%的生物膜法處理廠的BOD5去除率為83%左右，相對應的出水BOD5分別為14mg/L和28mg/L。2/6/2023144.生物膜法的主要影響因素

4.1溫度與活性污泥法相同，不過更易受氣溫的影響。一般10~35℃。夏季溫度高效果最好，冬季水溫低，生物膜的活性受抑制，處理效果受到影響。溫度過高使飽和溶解氧降低，使氧的傳遞速率降低，在供氧跟不上時造成溶解氧不足，污泥確氧腐化而影響處理效果。

4.2pH

與活性污泥法相同，一般適宜pH在6.5~8.5之間。主要影響酶的活性和改變細菌表面電荷，影響細菌對營養(yǎng)的吸收。2/6/202315

4.3水力負荷水力負荷的大小直接關系到污水在反應器中與載體上生物膜的接觸時間。微生物對有機物的降解需要一定的接觸時間來保證。水力負荷愈小，污水與生物膜接觸時間愈長，處理效果愈好。當然，這里所指接觸時間，其前提是載體的高度不變，因而，水力負荷的本質(zhì)是指有機負荷Nf對凈化效果的影響。水力負荷的大小對控制生物膜的厚度、改善傳質(zhì)方面也有一定的作用。水力負荷提高，其紊流剪切作用對膜厚的控制以及對傳質(zhì)的改善有利；但水力負荷應控制在一定范圍內(nèi)，以免因水力沖刷作用過強，造成生物膜的流失，因此，不同的生物膜法工藝應有其適宜的水力負荷。2/6/2023164.4溶解氧與活性污泥法相同，一般在2~4mg/L，溶解氧主要為滿足好氧微生物的代謝需要。4.5填料類型及特征生物載體對處理效果的影響主要反映在載體的表面性質(zhì)上，包括載體的比表面積的大小，表面親水性及表面電荷、表面粗糙度，載體的密度堆積密度、孔隙率、強度等。因此，載體的選擇不僅決定了可供生物膜生長的比表面積大小和生物膜量的大小，而且還影響著反應器中的水動力學狀態(tài)。微生物表面帶有負電荷，如果載體表面帶正電荷，這將使微生物在載體表面附著、固定過程更易進行。載體表面的粗糙度有利于細菌附著、固定，粗糙的表面增加了細菌與載體間的有效接觸面積，比表面形成的孔洞、裂縫等對已附著的細菌起到屏蔽保護，使其免受水力剪切的沖刷作用。2/6/2023174.6生物厚度及活性生物膜的厚度要區(qū)分總厚度和活性厚度，生物膜中的擴散阻力（膜內(nèi)傳質(zhì)阻力）限制了過厚生物膜實際參與降解基質(zhì)的生物量。只有在膜活性厚度范圍（70~100nm）內(nèi)，基質(zhì)降解速率隨膜厚度的增加而增加。當生物膜為薄層膜時，膜內(nèi)傳質(zhì)阻力小，膜的活性好。當生物膜厚度增大時，基質(zhì)降解速率與膜的厚度無關。各種生物膜法的適宜的生物膜厚度應控制在159nm以下。隨生物膜厚度增大，膜內(nèi)傳質(zhì)阻力增加，單位生物膜量的膜活性下降，已不能提高生物池對基質(zhì)的降解能力，反而會因生物膜的持續(xù)增厚，膜內(nèi)層由兼性層轉入?yún)捬鯛顟B(tài)，導致膜的大量脫落（超過600nm即發(fā)生脫落），或填料上出現(xiàn)積泥，或出現(xiàn)填料堵塞現(xiàn)象，從而影響生物池的出水水質(zhì)。2/6/2023184.7有毒物質(zhì)與活性污泥法相同。對有毒物質(zhì)要控制，或?qū)ι锬みM行馴化，提高其承受能力。4.8營養(yǎng)物質(zhì)與活性污泥法相同。2/6/202319二、生物膜法的主要形式

1.生物膜法的分類（i）生物膜法的工藝類型很多，根據(jù)生物膜反應器附著生長載體的狀態(tài)，生物反應器可以劃分為固定床和流動床兩大類。在固定床中生長載體固定不動，在反應器內(nèi)的相對位置不變；而流動床中附著生長載體不固定，在反應器內(nèi)處于連續(xù)流動狀態(tài)。流動床主要是流化床或流動床和生物轉盤等，流化床介質(zhì)以流態(tài)化規(guī)律進行流動，流動床的介質(zhì)的流動是不規(guī)則，轉盤與前兩者不同的是其流動軌跡是固定的，周而復始的固定的圓周。2/6/202320二、生物膜法的主要形式

1.生物膜法的分類（ii）對于固定床，又可分為淹沒式和非淹沒式。淹沒式有：曝氣濾池、接觸氧化法等。其中曝氣濾池為小空隙填料，具有過濾作用，在運行中需要進行反洗排除所截留的懸浮固體，但不需要二次沉淀池；而接觸氧化為大空隙填料，無過濾作用，有剩余生物膜隨水帶出，需二次沉淀池沉淀和排放剩余生物污泥。非淹沒式有普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池等。2/6/2023212.生物濾池（i）生物濾池是以土壤自凈原理為依據(jù)，在污水灌溉的實踐基礎上，經(jīng)較原始的間隙砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的人工生物處理技術，已有百余年的發(fā)展史。污水長時間以滴狀噴灑在塊狀填料層的表面上，在污水流經(jīng)的表面上會形成生物膜，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)，從而使污水得到凈化。2/6/2023222.生物濾池（ii）在進入生物濾池前污水必須經(jīng)過初次沉淀池，減少易堵塞濾池的懸浮固體物。填料上的生物膜，不斷脫落更新，脫落的生物膜隨處理水流出，因此，生物濾池后也應設沉淀池（二次沉淀池）予以截流。生物濾池在發(fā)展過程中，經(jīng)歷了幾個階段，從低負荷發(fā)展為高負荷；突破了傳統(tǒng)采用的填料層高度；擴大了應用范圍。

2/6/2023232.1普通生物濾池普通生物濾池，又名滴濾池，是生物濾池早期出現(xiàn)的類型。見圖5-22/6/202324排水設備布水器碎石填料濾池底板圖5-2生物濾池構造圖（方形和園形）2/6/2023251普通生物濾池構造、適用范圍和優(yōu)缺點（i）構造：普通生物濾池在平面上多呈方形或矩形。池壁具有圍護填料的作用，應當能夠承受填料壓力，一般多用磚石砌造。池壁可筑成帶孔洞和不帶孔洞的兩種形式，有空洞的池壁有利于填料內(nèi)部通風，但在低溫季節(jié)，易受低溫的影響，使凈化功能降低。為了防止風力對池表面均勻布水的影響，池壁一般應高出填料表面0.5~0.9m。池體的底部為池底，它的作用是支撐填料和排除處理水。適用范圍：處理水量每日污水量不高于1000m3的小城鎮(zhèn)污水或有機性工業(yè)廢水。2/6/202326普通生物濾池構造、適用范圍和優(yōu)缺點（i）優(yōu)點：——處理效果良好，BOD5的去除率可達95%以上；——運行穩(wěn)定、易于管理、節(jié)約能源。缺點：——占地面積大、不適于處理量大的污水；——填料易堵塞；——產(chǎn)生濾池蠅；——噴嘴噴灑污水散發(fā)臭味。2/6/2023272高負荷生物濾池的特征高負荷生物濾池大幅度提高了濾池的負荷，其BOD容積負荷高于普通生物濾池6~8倍，水力負荷高達10倍。高負荷生物濾池的高濾率是通過限制進水BOD5值和在運行上采取處理水回流等技術措施而達到的。處理水回流可以產(chǎn)生以下各項效應：2/6/202328高負荷生物濾池的特征——均化與穩(wěn)定水質(zhì)；——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，抑制厭氧層的發(fā)育，使生物膜經(jīng)常保持較高的活性；——抑制濾池蠅的過度滋長；——減輕散發(fā)的臭味。2/6/2023293塔式生物濾池在構造和工藝上的特征構造上的特征塔式生物濾池一般高達8~24m，直徑1~3.5m，徑高比介于1：6~1：8左右，呈塔狀；在平面上塔式生物濾池多呈圓形；在構造上由塔身、填料、布水系統(tǒng)以及通風及排水裝置所組成。工藝上特征（i）塔式濾池內(nèi)部通風情況非常良好，污水從上向下滴落，水流紊動非常強烈，污水、空氣、填料上的生物膜三者接觸充分，充氧效果良好，污染物質(zhì)傳質(zhì)速度快，這些現(xiàn)象都非常有助于有機污染物的降解，是塔式濾池的獨特優(yōu)勢。這一優(yōu)勢使塔式生物濾池具有以下各項主要工藝特征。2/6/202330工藝上特征（ii）——高負荷率。水力負荷可達80~200m3/(m2·d),為一般高負荷生物濾池的2~10倍，BOD容積負荷率達1000~2000gBOD5/(m3·d)，較高負荷生物濾池2~3倍。高額的有機負荷率使生物膜生長迅速，高額的水力負荷率又使生物膜受到強烈的水力沖刷，從而使生物膜不斷的脫落更新。但是，生物膜生長過速，易于產(chǎn)生填料堵塞現(xiàn)象。對此，將進水的BOD5控制在500mg/L以下，否則需采取處理水回流稀釋措施。2/6/202331——濾池內(nèi)部分層。濾塔濾層內(nèi)部存在明顯分層現(xiàn)象，在各層生長繁育著種屬各異、但適應流至該層污水特征的微生物群集，這種情況有助于微生物的增殖、代謝等生理活動，更有助于有機污染物的降解、去除。由于具有這種分層現(xiàn)象的特征，塔濾能夠承受較高的有機污染物的沖擊負荷。因此，塔濾常用于作為高濃度工業(yè)廢水二級生物處理的第一級工藝，較大幅度地去除有機污染物，以保證第二級處理保持良好的處理效果。塔式濾池適用于生活污水和城市污水處理，也適用于各種有機性工業(yè)廢水，但只適宜于小規(guī)模污水的處理，一般不宜超過10000m3/d。2/6/2023324曝氣生物濾池的主要特征曝氣生物濾池是近年來新開發(fā)的一種污水生物處理技術。它是集生物降解、固液分離于一體的污水處理設備，與給水處理的快濾池相類似，但在濾池承托層增設了曝氣用的空氣管及空氣擴散裝置，處理水兼作作反沖洗水管也設置在承托層內(nèi)。見圖5-3。2/6/202333圖5-3下向流曝氣生物濾池構造圖2/6/202334曝氣生物濾池的主要特征（ii）——氣液在填料間隙充分接觸，由于氣、液、固三相接觸，氧轉移率高，動力消耗低；——本設備自身具有截留原污水中懸浮物與脫落的生物污泥的功能，因此，無需設沉淀池，占地面積少；——以3~5mm的小顆粒作為填料，比表面積大，微生物附著力強；池內(nèi)能保持大量的生物量，再由于截留作用，污水處理效果良好；——無需污泥回流，也無污泥膨脹之濾，如反沖洗全部自動化，則維護管理也非常方便。2/6/2023353.生物轉盤（i）生物轉盤是于60年代在原聯(lián)邦德國所開創(chuàng)的一種污水生物處理技術，初期用于生活污水處理，后來推廣到城市污水處理和有機性工業(yè)廢水的處理，轉盤構造和設備也日益完善。2/6/2023363.生物轉盤（ii）生物轉盤技術具有一系列的優(yōu)點，在國際范圍內(nèi)得到廣泛應用，在其構造形式、系統(tǒng)組成計算理論等各方面都得到了一定的發(fā)展。當前，生物轉盤處理技術已被公認為一種凈化效果好、能源消耗低的生物處理技術。我國從70年代初開始引進生物轉盤技術，對其開展了廣泛的科學研究工作，不僅在生活污水和城市污水處理方面得到應用，而且在化纖、石油、印染、制革、造紙、煤氣發(fā)生站等行業(yè)的工業(yè)廢水處理領域也得到了應用，并取得了良好的效果。2/6/202337生物轉盤的組成與構造特點生物轉盤設備是由盤片、轉軸和驅(qū)動裝置以及接觸反應槽三部分組成，現(xiàn)分別就其構造要點及技術條件闡述于下（見圖5-4）：2/6/202338（a）盤片——盤片的形狀。早期出現(xiàn)并沿用至今者為圓型平板。近年來為了加大盤片的表面積，開始采用正多角形和表面呈同心圓狀波紋或放射狀波紋的盤片。也有采用波紋狀盤片與平板盤片或二重波紋狀盤片相結合的轉盤?！P片直徑。一般介于2.0~3.6m之間，如現(xiàn)場組裝直徑可以大些，甚至可達5.0m。采用表面積較大的盤片，能夠縮小接觸反應槽的平面面積，減少占地面積。——盤片間距。在決定盤片間距時，前數(shù)級的間距為25~35mm，后數(shù)級為10~20mm。當采用生物轉盤脫氮時，宜于采取較大的盤片間距。2/6/202339（b）接觸反應槽不小于盤片直徑的35%浸沒于接觸反應槽的污水中。接觸反應槽應呈與盤材外形基本吻合的半圓形，槽的構造形式與建造方法，隨設備規(guī)模大小，修建場地條件不同而異。對于小型設備轉盤臺數(shù)不多、場地狹小者，為了減少占地面積，接觸反應槽可以架空或修建在樓層上，在這種情況時，多用鋼板焊制。如修建成地下或半地下式，則可用毛石混凝土砌體，水泥砂漿抹面，再涂以防水耐磨層。2/6/202340（c）轉軸轉軸是支承盤片并帶動其旋轉的重要部件。轉軸兩端安裝在固定在接觸反應槽兩端的支座上。轉軸一般采用實心鋼軸或無縫鋼管。轉軸的長度一般應控制在0.5~7.0m之間，不能太長，否則往往由于同心度加工欠佳，易于撓曲變形，發(fā)生磨軸或扭斷，其強度和剛度必須經(jīng)過力學的計算。其直徑一般介于50~80mm。轉軸中心與接觸反應槽液面的距離一般不應小于150mm，應保證轉軸在液面之上，并根據(jù)轉軸直徑與水頭損失情況而定。轉軸中心與槽內(nèi)水面的距離（b）（參見圖5-4）與轉盤直徑（D）的比值在0.05~0.15之間，一般取值0.06~0.1。2/6/202341（d）驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置包括動力設備、減速裝置以及傳動鏈條等。動力設備有電力機械傳動、空氣傳動及水力傳動等。我國一般多采用電力傳動。對大型轉盤，一般一臺轉盤設一套驅(qū)動裝置，對于中、小型轉盤，可由一套驅(qū)動裝置帶動3~4級轉盤轉動。轉盤的轉動速度是重要的運行參數(shù)，必須選定適宜。轉速過高既有損于設備的機械強度，消耗電能，又由于在盤面產(chǎn)生較大的剪切力，易使生物膜過早剝離。綜合考慮各項因素，轉盤的轉速以0.8~3.0r/min，外緣的線速度以15~18m/min為宜。2/6/202342生物轉盤系統(tǒng)的特點（i）微生物濃度高，特別是最初幾級的生物轉盤，據(jù)一些實際運行的生物轉盤的測定統(tǒng)計，轉盤上的生物膜量如折算成曝氣池的MLVSS，可達40000~60000mg/L，F(xiàn)/M比為0.05~0.1，這是生物轉盤高效率的主要原因之一。生物相分級，在每級轉盤生長著適應于流入該級污水性質(zhì)的生物相，這種現(xiàn)象對微生物的生長繁育，有機污染物降解非常有利。2/6/202343生物轉盤系統(tǒng)的特點（ii）污泥齡長，在轉盤上能夠增殖世代時間長的微生物，如硝化菌等，因此，生物轉盤具有硝化、反硝化的功能。采取適當措施，生物轉盤還可以用以除磷，由于無需污泥回流，可向最后幾級接觸反應槽或直接向二次沉淀池投加混凝劑去除水中磷。對BOD值達10000mg/L以上的超高濃度有機廢水到10mg/L以下的超低濃度污水都可以采用生物轉盤進行處理，并能夠得到較好的處理效果。因此，本法是耐沖擊負荷的。2/6/202344生物轉盤系統(tǒng)的特點（iii）在生物膜上的微生物的食物鏈較長，因此產(chǎn)生的污泥量較少，約為活性污泥處理系統(tǒng)的1/2左右。在水溫為5℃~20℃的范圍內(nèi)，BOD去除率90%的條件下，去除1kgBOD的產(chǎn)泥量約為0.25kg。接觸反應槽不需要曝氣，污泥也不需要回流，因此，動力消耗是本法最突出的特征之一。據(jù)有關運行單位統(tǒng)計，每去除1kgBOD的耗電量約為0.7kW，運行費低。2/6/202345生物轉盤系統(tǒng)的特點（iv）本法不需要經(jīng)常調(diào)節(jié)生物污泥量，不存在污泥膨脹的麻煩，復雜的機械設備也比較少，因此便于維護管理。設計合理、運行正常的生物轉盤，不產(chǎn)生池蠅、不出現(xiàn)泡沫也不產(chǎn)生噪聲，不存在發(fā)生二次污染的現(xiàn)象。生物轉盤的流態(tài)，從一個生物轉盤單元來看是完全混合型的，在轉盤不斷轉動的條件下，接觸反應槽內(nèi)的污水能夠得到良好的混合。但多級生物轉盤又應作為推流式，因此，生物轉盤的流態(tài)，應按完全混合——推流來考慮。2/6/2023464.生物接觸氧化法生物接觸氧化法，它與曝氣生物濾池可歸為一類，同屬于介質(zhì)固定的淹沒式生物濾池的一種但又不同于曝氣生物濾池，它一般采用大空隙填料（空隙率90%以上），不具備固液分離（或過濾的）作用。它又相當于在曝氣池內(nèi)充填供微生物棲息的填料，因此，又稱為“接觸曝氣法”。接觸氧化池的基本構造見圖5-52/6/202347進水裝置穩(wěn)定出水層出水渠出水池體填料格柵支架布氣裝置排泥空氣進水圖5-5接觸氧化池基本構造圖2/6/202348生物接觸氧化處理技術主要特征如下：

工藝特征（i）——該工藝可使用多種形式的填料。由于曝氣，在池內(nèi)形成液、固、氣三相共存體系，有利于氧的轉移，溶解氧充沛，適于微生物存活增殖。在生物膜上微生物是豐富的，除細菌和多種種屬的原生動物和后生動物外，還能夠生長氧化能力較強的球藝細菌屬的絲狀菌，而污泥膨脹之慮。在生物膜上能形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈。2/6/202349生物接觸氧化處理技術主要特征如下：

工藝特征（ii）——填料表面全為生物膜所布滿，形成了生物膜的主體結構，由于絲狀菌的大量滋生，有可能形成一個立體結構的密集的生物網(wǎng),污水在其中通過起到類似“過濾”的作用，能夠有效地提高凈化效果。——由于進行曝氣，生物膜表面不斷地接受曝氣吹脫，這樣有利于保持生物膜的活性，抑制厭氧膜的增殖，也宜于提高氧的利用率，能夠保持較高的活性生物量。因此，生物接觸氧化處理技術能夠接受較高的有機負荷率，處理效率較高，有利于縮小池容，減少占地面積。2/6/202350運行特征——對沖擊負荷有較強的適應能力，在間隙運行條件下，仍能保持良好的處理效果，對排水不均勻的企業(yè)，更具實際意義?！僮骱唵?、運行方便、易于管理，無需污泥回流，不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，也不產(chǎn)生濾池蠅。——污泥生成量少，污泥顆粒較大，易于沉淀。2/6/202351功能特征——生物接觸氧化處理技術具有多種功能，除有效地去除有機污染物外，如運行得當還能夠用以脫氮，因此，可為深度處理技術?！锝佑|氧化處理技術的主要缺點是：如設計運行不當，填料可能堵塞；此外，布水、布氣曝氣不易均勻，可能在局部部位出現(xiàn)死角。2/6/202352三、生物膜的培養(yǎng)與馴化

1.掛膜的方法掛膜方法一般有直接掛膜法和間接掛膜法兩種。在各種生物膜處理設施中，生物接觸氧化池和塔式生物濾池由于具有曝氣系統(tǒng)，而且填料量和填料空隙均較大，可以使用直接掛膜法；而普通生物濾池和生物轉盤等設施需要使用間接掛膜法。2/6/202353直接掛膜法該方法是在合適的水溫、溶解氧等環(huán)境條件及合適的pH、BOD5、C/N等水質(zhì)條件下，讓處理系統(tǒng)連續(xù)進水正常運行。對于生活污水、城市污水或混有較大比例生活污水的工業(yè)廢水可以采用直接掛膜法，一般經(jīng)過10~20d，就可以完成掛膜過程。2/6/202354間接掛膜法（i）對于不易生物降解的工業(yè)廢水，尤其是使用普通生物濾池和生物轉盤等設施處理時，為了保證掛膜的順利進行，可以通過預先培養(yǎng)和馴化相應的活性污泥，然后再投加到生物處理系統(tǒng)中，進行掛膜，也就是分步掛膜。2/6/202355間接掛膜法（ii）循環(huán)運行形成生物膜后，通水運行，并加入要處理的工業(yè)廢水?？上韧杜?0%的工業(yè)廢水，經(jīng)分析進出水水質(zhì)，生物膜具有一定處理效果后，再逐步加大工業(yè)廢水的比例，直到全部都是工業(yè)廢水為止。也可以用摻有少量（20%）工業(yè)廢水的生活污水直接進行培養(yǎng)生物膜，掛膜成功后再逐步加大工業(yè)廢水比例，直到全部都是工業(yè)廢水為止。2/6/2023562.培養(yǎng)與馴化過程中需要注意的事項（i）開始掛膜時，進水流量應小于設計值，可按設計流量的20%~40%啟動運轉。在外觀上可見已有生物膜生成時，流量可提高到60%~80%，待出水效果達到設計要求時，即可提高流量到設計標準。在生物轉盤法中，用于硝化的轉盤，掛膜時間要增加2~3周，并注意進水BOD應低于30mg/L，因自養(yǎng)性硝化細菌世代時間長，繁殖生長慢，若進水有機物過高，可使膜中異養(yǎng)細菌占優(yōu)勢，從而抑制了自養(yǎng)細菌的生長。2/6/2023572.培養(yǎng)與馴化過程中需要注意的事項（ii）當出水中出現(xiàn)亞硝酸鹽時，表明生物膜上硝化作用進程已開始；當出水中亞硝酸下降，并出現(xiàn)大量硝酸鹽時，表明硝化細菌在生物膜上已占優(yōu)勢，掛膜工作宣告結束。掛膜所需的環(huán)境條件與活性污泥培菌時相同，要求進水具有合適的營養(yǎng)、溫度、pH等，尤其是氮磷等營養(yǎng)元素的數(shù)量必須充足（可按COD：N：P=100：5：1估算），同時避免毒物的大量進入。2/6/2023582.培養(yǎng)與馴化過程中需要注意的事項（iii）因初期膜量較少，反應器內(nèi)充氧量可稍少（對生物轉盤，盤片轉速可稍慢），使溶解氧不致過高；同時采用小負荷進水的方式，減少對生物膜的沖刷作用，增加填料或填料的掛膜速度。在冬季13℃時掛膜，整個周期比溫暖季節(jié)延長2~3倍。2/6/2023592.培養(yǎng)與馴化過程中需要注意的事項（iv）在生物膜培養(yǎng)掛膜期間，由于剛剛長成的生物膜適應能力較差，往往會出現(xiàn)膜狀污泥大量脫落的現(xiàn)象，這可以說是正常的，尤其是采用工業(yè)廢水進行馴化時，脫膜現(xiàn)象會更嚴重。要注意控制生物膜的厚度，保持在2mm左右，不使厭氧層過分增長，通過調(diào)整水力負荷（改變回流量）等形式使生物膜的脫落均衡進行。同時隨時進行鏡檢，觀察生物膜生物相的變化情況，注意特征微生物的種類和數(shù)量變化情況。2/6/202360四、生物膜法的運行管理

1.生物膜系統(tǒng)運行中應特別引起注意的問題（i）防止生物膜生長過厚生物濾池負荷過高，使生物膜增長過多過厚，內(nèi)部厭氧層隨之增厚，可發(fā)生硫酸鹽還原，污泥發(fā)黑發(fā)臭，使微生物活性降低，大塊黏厚的生物膜脫落，并使填料局部堵塞，造成布水不均勻、不堵的部位流量及負荷偏高，出水水質(zhì)下降。解決辦法一般有以下三種：——加大回流水量，借助水力沖脫過厚的生物膜；——兩級濾池串聯(lián)、交替進水；2/6/202361四、生物膜法的運行管理

1.生物膜系統(tǒng)運行中應特別引起注意的問題（ii）——低頻加水，使布水器轉速減慢。當兩池串聯(lián)運行時，先由甲池作第一級濾池，承受高負荷，其膜增長速率類似于單池系統(tǒng)。運行一段時間后改由乙池進水，甲池作第二級，這時甲池生物膜接受的營養(yǎng)不能滿足前一階段積累的生物膜中微生物的需要，此時生物膜量會減少。雖然總的趨勢仍是膜厚度隨時間而增長，但其增長速度已大大降低。布水器旋轉速度降慢，可布水量集中，增加了沖刷力量，因而膜的厚度減薄。2/6/202362

1.生物膜系統(tǒng)運行中應特別引起注意的問題（iii）維持較高的DO提高生物膜系統(tǒng)內(nèi)的DO，可減少生物膜系統(tǒng)中的厭氧層的厚度，增大好氧層在生物膜中的比例，提高生物膜內(nèi)氧化分解有機物的好氧微生物的活性。對于淹沒式生物濾池，DO的提高主要采取加大曝氣量，氣量加大所產(chǎn)生的剪切力有助于老化生物脫落；同時增加了反應池內(nèi)氣液固三相的混合，提高氧、有機物及微生物代謝產(chǎn)物的傳遞速率，也加快了生物反應速率。但曝氣量過大，使生物膜過量脫落，會帶來負面影響。2/6/202363

1.生物膜系統(tǒng)運行中應特別引起注意的問題（iv）減少出水懸浮物ESS在設計二次沉淀池時，表面負荷小些，在必要時，還可投加低劑量的絮凝劑，以減少ESS，提高處理效果。2/6/2023642.生物濾池的日常運行管理（i）布水系統(tǒng)布水系統(tǒng)的噴嘴需定期檢查，清除噴口的污物，防止堵塞。冬天停水時，不可使水存積在布水管中以防管道凍裂。旋轉式布水器的軸承需定期加油。2/6/2023652.生物濾池的日常運行管理（ii）填料濾池表面的落葉等雜物應及時清除，以免堵塞和影響通風，并可使布水更均勻。可以采用比表面積和空隙率都比較大的塑料填料來替換傳統(tǒng)的碎石填料，塑料填料質(zhì)輕、有利于膜的脫落和通風；耐腐蝕性好，但缺點是價格較貴。2/6/2023662.生物濾池的日常運行管理（ii）排水系統(tǒng)應定期檢查，以確保不被生物物質(zhì)所堵塞，堵塞處應沖洗。新建濾池會有小的填料石塊沖下，這時應將其沖凈，但不應排入二次沉淀池，不然會引起管道堵塞和減少池子容積，可將它與沙礫一起處理。2/6/202367運轉方式和工藝流程

（a）回流（i）回流的作用：——降低進水濃度；——增加水力負荷，使容易脫膜，避免生物膜過厚；——減少濾池蠅滋生的機會；——在進水流量少時，可減少污水在初沉池中停留時間，以減少氣味；——回流液中挾帶的微生物使濾池中增加有用的微生物。2/6/202368運轉方式和工藝流程

（a）回流（ii）回流方式和回流水量：——連續(xù)回流；——在原水流量小時回流，以免生物膜干結或凍冰；——僅為保證足夠水力負荷為目標；——原水流量小時回流至初沉池，防止原水在初沉池中因停留時間過長而發(fā)生腐敗；——回流水量大小選定應預先經(jīng)過試驗，根據(jù)動力消耗及處理深度的需要作出抉擇，但試驗周期需幾個星期才可改變一個參數(shù)，以免影響結論的準確性。2/6/202369出水要求高時也可采用二個濾池串聯(lián)運行。這樣BOD去除率往往可達90%以上，出水凈化程度高，常能達硝化階段。二級濾池運行比較靈活。若污水量增加，也可將二個濾池并聯(lián)運行，減少水質(zhì)處理程度的降低。為防止一級濾池膜過厚，也可將二個濾池交替作為第一級。運轉方式和工藝流程

（b）二級濾池2/6/202370濾池蠅的防治（i）濾池蠅在干濕交替條件下發(fā)生頻繁，生長周期隨氣溫上升而縮短，從15℃的22天縮短到29℃的7天。其害處主要是影響環(huán)境衛(wèi)生，其防治方法：——使濾池連續(xù)受水，不可間斷；——除去過剩生物膜；——隔一至二周淹沒濾池24小時；——徹底沖淋濾池暴力部分的內(nèi)壁，如可延長布水橫管，使污水能灑布于池壁上，如若池壁保持潮濕，則濾池蠅不能生存；2/6/202371濾池蠅的防治（ii）——在廠區(qū)內(nèi)鏟除濾池蠅的避難場所；——在進水中加氯，使余氯為0.5~1mg/L，加藥周期為1~2周，以避免濾池完成生命周期；——在濾池壁表面施殺蟲劑，以殺死欲進入濾池的成蠅，加藥周期約4~6周，蠅即可控制；在施藥前應考慮殺蟲劑對受水水體的影響。2/6/202372濾池氣味的防治（i）濾池是好氧的，一般不會有嚴重的臭味，若有臭皮蛋味表明有厭氧條件。防治方法：——整個系統(tǒng)應維持好氧條件，包括沉淀池和污水管線；——減少污泥和生物膜的累積；——在進水中短期加氯，最好在流量小時進行，可節(jié)省藥量；2/6/202373濾池氣味的防治（ii）——出水回流；——整個廠很好地保養(yǎng)；——疏通出水渠道中所有死角；——清洗所有通氣口；——在排水系統(tǒng)中鼓風；——避免高負荷沖擊，如避免高濃度牛奶加工、罐頭污水進入，因它可能引起污泥累積。2/6/202374濾池泥穴產(chǎn)生的原因（i）：——石塊或其他填料太小或大小不均勻；——石塊或其他填料因惡劣氣候而破碎，引起堵塞；——初沉池運行不良，使大量懸浮物進入。防治方法：——在進水中加氯，劑量合游離氯5mg/L，或隔幾周加氯數(shù)小時，這時最好在流量小時進行以減少用氯量，1mg/L氯即會抑制真菌的生長；2/6/202375濾池泥穴產(chǎn)生的原因（ii）：——使濾池停止運行1至數(shù)天，使膜干；——使濾池至少淹沒24小時（當濾池池壁堅固、不漏水、出水道也能堵死時）；——當上述方法失效時只能重新鋪填料，用新的填料往往比用舊的填料沖干凈后鋪更經(jīng)濟。2/6/202376防止濾池表面冬天結冰方法——減少出水回流倍數(shù)，有時可完全不回流，直至氣候暖和；——當采用兩級濾池時，可使它并聯(lián)運行，回流小或無，直至天氣轉暖；——調(diào)節(jié)噴嘴，使之能均勻噴水；——濾池上風頭設擋風；——經(jīng)常破冰，并將冰除去。2/6/202377防止布水管及噴嘴的堵塞布水管及噴嘴的堵塞使污水在填料上分配不均勻，結果受水面積減少，效率降低，嚴重時大部分噴嘴堵塞，會使布水器內(nèi)壓力增高而爆裂。防止方法：——清洗所有噴嘴，有時還需清洗布水器管道；——提高初沉池對油脂和懸浮物的去除率；——維持足夠的水力負荷；——按設備說明書潤滑布水器。2/6/202378防止滋生蝸牛、苔蘚和蟑螂常見于南方地區(qū)，可引起濾池泥穴或其它操作問題。蝸牛本身無害，但其繁殖快，可在短期內(nèi)迅速增多，死亡后，蝸牛殼可堵塞布水器或泵。防治方法：——在進水中加氯，劑量為0.5~1mg/L，維持數(shù)小時；——用最大回流比的水沖淋濾池。2/6/2023793.生物轉盤的日常運行管理預處理生物轉盤同其它生物處理一樣，須對污水進行預處理或以初沉池去除懸浮物、沙礫和大的有機物顆粒；若不去除這些，它們可以沉積在槽底部，減少了槽的有效容積，沉淀的固體將變成厭氧狀態(tài)，腐敗后會產(chǎn)生臭氣，使水中溶解性BOD值上升。初沉池去除率不足、氧化槽底部固體物累積過多的證據(jù)是：——沉淀池表面見有氣泡釋放；——污水通過初沉池后pH下降。2/6/202380轉盤分級轉盤分級可以改進污水在氧化槽內(nèi)逗留時間的分配，防止短路，從而提高處理的效果。而且在污水凈化程度逐級提高過程中，每級可以培養(yǎng)出相應的微生物，以適應不同濃度和處理程度的要求。然后轉盤分級過多對提高處理效果并不顯著，如處理生活污水時，三級轉盤BOD去除率可達75%~90%，四級以后增加很少。級數(shù)過多，不僅要增加設備，加大投資，而且容易造成前幾級負荷過高、嚴重缺氧、處理效果反而不好的現(xiàn)象?？紤]到負荷的影響，轉盤級數(shù)一般以2~4級為妥。當出水標準高時取上限，當欲增加負荷及提高去除有機物的絕對量時可取下限。2/6/202381流量和負荷的波動一般盤片上的生物量極高，可達50g/L左右，短期內(nèi)流量和負荷的波動對處理效果影響并不大，但長時間的超負荷運行可使多級轉盤系統(tǒng)的第一級超負荷，造成生物膜過厚，厭氧發(fā)黑、BOD去除率下降，且脫落的生物膜沉降性能差，給后處理帶來困難。進水方向進水方向與轉盤旋轉方向并不重要，因為與污水流速相比，轉盤的轉速和局部紊流速度極大，混合極充分，進水方向?qū)α髁糠峙溆绊懖淮蟆?/6/202382轉盤應予覆蓋，其原因如下：——由于轉盤受氣溫影響最大，在冬季低溫時可防止熱量的散失；——防止藻類生長，防止曬太陽，防止受雨水沖淋而影響生物膜的正常生長及處理效果的下降。二沉池脫落生物膜隨水流出，由二沉池處理。由于二沉池污泥不回流，應定期排除，通常每4小時一次，使之不發(fā)生腐化。排泥頻率過高，泥太稀，會加重后道處置工藝的壓力。2/6/202383溶解氧氧化槽中溶解氧值在不同級上有所變化。用來去除BOD的轉盤，第一級DO為0.5~1.0mg/L，后幾級可增高至1.0~3.0mg/L，常為2.0~3.0mg/L，最后一級達4.0~8.0mg/L。此外，混合液DO值隨水質(zhì)濃度和水力負荷而相應變化。出水懸浮物生物轉盤出水懸浮物主要是脫落生物膜，即增長的生物量。對僅去除BOD的轉盤，出水懸浮物濃度為進水BOD的1/2左右，對硝化轉盤，出水懸浮物濃度為進水BOD的1/3左右。2/6/202384生物相觀察生物轉盤與生物濾池同屬生物處理中的膜法處理系統(tǒng)，因此，生物膜的特點與生物濾池上的生物膜完全相同，生物呈分級分布現(xiàn)象。第一級生物膜往往以菌膠團細菌為主，膜也最厚；隨著有機物濃度的下降，以下的數(shù)級分別出現(xiàn)絲狀菌、原生動物及后生動物，生物種類不斷增多，但生物量即膜的厚度減少，依污水水質(zhì)的不同，每級都有其特征的生物類群。當水質(zhì)濃度或轉盤負荷有所變化時，特征性生物層次也隨之前移或后移。正常的生物膜較薄，厚度約1.5mm左右，外觀粗糙、黏性，呈灰褐色。盤片上過剩生物膜不時脫落，這是正常的更替，隨后即被新的生物膜覆蓋。用于硝化的轉盤，其生物膜薄得多，外觀較光滑，呈金黃色2/6/202385設備維修為保證生物轉盤正常運行，應對所有設備定期進行檢查維修，如轉軸的軸承、電機是否發(fā)熱；有不正常的雜音，傳動皮帶或鏈條的松緊程度；減速器、軸承、鏈條的潤滑情況，盤片的變形程度等等；應及時更換損壞的零部件。2/6/2023864.生物接觸氧化的運行管理填料的選擇（i）填