水質(zhì)生物凈化工程-生物膜法

第四章生物膜法內(nèi)容提要：1、生物膜的基本概念；生物膜與活性污泥的異同點(diǎn)；生物膜的構(gòu)造及其對有機(jī)物的降解作用。2、幾種生物膜法：生物濾池（普通式，高負(fù)荷，塔式），生物轉(zhuǎn)盤，生物接觸氧化法。3、生物膜法新工藝。又一生物處理法§4.1概述一、生物膜的構(gòu)造及其對有機(jī)物的降解1、生物膜——由細(xì)菌和菌類一類的微生物和原生動(dòng)物、后生動(dòng)物一類的微型動(dòng)物在濾料或某些載體上生長繁育，所形成的膜狀生物性污泥（稠密粘膜）。通過與污水的接觸，生物膜上的微生物能攝取污水中的有機(jī)污染物作為營養(yǎng)，從而使污水得到凈化。（活性污泥——大量微生物群體所構(gòu)成的絮凝體（絮狀微粒），在曝氣池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)，和污水接觸，使污水得到凈化。）§4.1一、生物膜的構(gòu)造及其對有機(jī)物的降解（續(xù)1）2、生物膜的構(gòu)造生物膜：兩膜厭氧膜好氧膜兩水附著水層流動(dòng)水層靠近濾料或載體內(nèi)層為厭氧膜，外層為好氧膜，在好氧膜上粘著一層附著水層，最外層使流動(dòng)水層。濾料或載體厭氧膜好氧膜附著水層(親水)流動(dòng)水層O2BODH2OCO2H2S,NH3,CH4空氣§4.1一、生物膜的構(gòu)造及其對有機(jī)物的降解（續(xù)2）3、有機(jī)物的降解過程⑴生物膜的形成——掛膜污水長期與濾料或載體流動(dòng)接觸，在其表面形成生物膜并逐漸成熟。⑵生物膜降解有機(jī)物——物質(zhì)傳遞，新陳代謝（生物膜為親水物質(zhì)，污水流經(jīng)時(shí)，存在著一層附著水層。）①生物膜繁殖有大量的各種類型的微生物和微型動(dòng)物。形成“有機(jī)污染物→細(xì)菌→原生動(dòng)物（后生動(dòng)物）的食物鏈?！醚跄ぷ饔芒谘醯膫鬟f：空氣中的氧→流動(dòng)水層→附著水層→生物膜。③污水中的有機(jī)物→流動(dòng)水層→附著水層→生物膜→代謝降解有機(jī)物?！?.1一、生物膜的構(gòu)造及其對有機(jī)物的降解（續(xù)3）④使流動(dòng)水層在其不斷地流動(dòng)過程中逐步得到凈化。⑤代謝產(chǎn)物隨水排走或逸出水層。⑶厭氧膜的形成隨著有機(jī)物降解，微生物不斷增殖，生物膜的厚度不斷增加，在增加到一定程度，在氧不能透入的里側(cè)深部轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)，形成厭氧膜。（這樣生物膜便由好氧和厭氧兩層組成。）好氧膜厚度一般為2mm左右，有機(jī)物的降解主要在好氧膜內(nèi)進(jìn)行。⑷老化脫落，生成新的生物膜隨著厭氧膜層的逐漸增厚，其代謝產(chǎn)物也逐漸增多，此時(shí)的生物膜呈老化狀，又因氣態(tài)代謝物的不斷逸出，減弱了生物膜在濾料或載體上的固著力，再加上水的流動(dòng)，促使生物膜脫落。老化生物膜脫落后，又開始生成新的生物膜?！?1)(2)(3)(4)§4.1二、生物膜法的特征1、微生物相方面：⑴生物相多樣化——穩(wěn)定的環(huán)境，“污泥齡”長，生物類型豐富，種屬繁多：絲狀菌，真菌，硝化菌，藻類，微型動(dòng)物。⑵生物相分層——各層有獨(dú)特的優(yōu)等的微生物種。⑶生物量多——生物膜生長著大量的微生物及微型動(dòng)物。⑷食物鏈長——有機(jī)物→細(xì)菌→原生動(dòng)物→后生動(dòng)物→昆蟲。⑸能夠生長硝化菌——硝化作用?！?.1二、生物膜法的特征（續(xù)1）2、處理工藝方面⑴適應(yīng)性強(qiáng)——對于變化的水質(zhì)、水量、水溫等有較好的適應(yīng)性。進(jìn)水高，低濃度均適應(yīng)。⑵易于固液分離——絲狀菌的繁殖不會(huì)引起污泥膨脹。脫落下來的生物膜多含動(dòng)物成分，易沉淀。⑶產(chǎn)泥量少——較活性污泥法少1/4。（食物鏈長）⑷動(dòng)力費(fèi)用低——可自然通風(fēng)供氧，無污泥回流。⑸具有硝化、脫氮功能——硝化細(xì)菌、硝化功能→脫氮?！?.1二、生物膜法的特征（續(xù)2）

我國污水處理長期以來幾乎都采用活性污泥法。而污水處理事業(yè)發(fā)達(dá)的美國在1970年代主要采用生物膜法，70%的污水廠采用高負(fù)荷生物濾池，其造價(jià)低，運(yùn)行穩(wěn)定，能耗小。后來由于出水標(biāo)準(zhǔn)提高，生物濾池不能滿足要求，逐漸被活性污泥法所代替。但到1980年代，后期出現(xiàn)了新的生物膜法工藝，不僅具有生物膜法固有的優(yōu)點(diǎn)，而且出水水質(zhì)良好。因此，近年來國際上出現(xiàn)了重新重視生物膜法的新動(dòng)向?！?.2生物濾池一、生物濾池的基本概念與類型污水長期以滴狀灑布在濾料的表面，在污水流經(jīng)的表面上會(huì)形成生物膜，生物膜成熟后，棲息在生物膜上的微生物即攝取污水中的有機(jī)物作為營養(yǎng)，從而使污水得到凈化。(灑滴濾池)污水濾料出水風(fēng)風(fēng)水①不淹沒濾料②自然通風(fēng)供氧③布水間歇噴灑連續(xù)噴灑④出水至沉淀池固液分離（分離生物膜——老化、脫落的生物膜）§4.2一、生物濾池的基本概念與類型（續(xù)）類型：BOD容積負(fù)荷Nv水力負(fù)荷Nq(KgBOD5/m3濾料·d)(m3/m2濾池·d)①普通生物濾池0.1~0.41~4

②高負(fù)荷生物濾池0.5~2.55~40

③塔式生物濾池1~280~200——最早出現(xiàn)的生物濾池，負(fù)荷低——運(yùn)行方面采取措施，提高負(fù)荷——向高度發(fā)展，通風(fēng)暢，占地少§4.2二二、普通通生物濾濾池㈠構(gòu)造P.204Fig5––2由濾料、、池體、、布水系系統(tǒng)、排排水系統(tǒng)統(tǒng)四部分分組成。。濾料出水通風(fēng)投配池虹吸裝置置噴嘴排水系統(tǒng)統(tǒng)布水管系系0.15~0.2m0.5~0.8m§4.2二二、普通通生物濾濾池（續(xù)續(xù)1）1、濾料料濾料材料料：碎石石、卵石石、爐渣渣、焦碳碳等。粒徑30~100mm總厚度約約1.5~2.0m其中工工作層厚厚1.3~1.8m，，d=30~50mm承拖層厚厚0.2m，，d=60~100mm濾料要求求質(zhì)質(zhì)堅(jiān)堅(jiān)——高高強(qiáng)，耐耐腐蝕，，抗冰凍凍比表面積積較大———長生生物膜矛矛盾比比表面面積↑→→空隙率率↓適宜的空空隙率———通風(fēng)風(fēng)，供氧氧適適宜的的空隙率率45%左右就地取材材——便便于加工工、運(yùn)輸輸比比表面面積65~100m2/m3(鐵軌下下的碎石石)§4.2二二、普通通生物濾濾池（續(xù)續(xù)2）2、池體體：磚或或毛石砌砌筑，超超高0.5~0.9m。。3、布水水系統(tǒng)多采用間間歇噴灑灑布水系系統(tǒng)（固固定式）），要求求布水均均勻，由由投配池池、布水水管、噴噴嘴組成成。投配池的的作用———使布布水自動(dòng)動(dòng)間歇進(jìn)進(jìn)行（虹虹吸脈沖沖配水））。4、排水水系統(tǒng)作用排排出處理理水保證濾池池的通風(fēng)風(fēng)滲水裝置置→集水水溝→總總排水溝溝（滲水裝裝置常采采用混凝凝土板式式。P.205.Fig5––4））§4.2二二、普通通生物濾濾池（續(xù)續(xù)3）㈡設(shè)計(jì)（（濾料容容積的計(jì)計(jì)算）濾料的容容積按BOD容容積負(fù)荷荷確定，，用水力力負(fù)荷校校核。①污水量量按平均均日流量量——設(shè)設(shè)計(jì)污水水量。②濾料的的BOD容積負(fù)負(fù)荷(P.205T.5-2)(處理生生活污水水或以生生活污水水為主的的城市污污水)100~200gBOD5/m3濾料·d在正常氣氣溫下，，一般為為150~300gBOD5/m3濾料·d③生活污污水，水水力負(fù)荷荷q=1~3m3/m2濾池·d§4.2二二、普通通生物濾濾池（續(xù)續(xù)4）解:取取容容積負(fù)荷荷Nv=170gBOD5/m3濾料·d⑴濾料容容積（濾濾池體積積）由Nv=，，V=V==9400m3⑵濾池有有效面積積FF==4700m2BODVBODNv20gBOD5/人·d×80000人170gBOD5/m3濾料·dVHH=2m94002例:已已知Q=8000m3/d,N=80000人,S=20gBOD5/人·d§4.2二二、普通通生物濾濾池（續(xù)續(xù)5）⑶濾池面面積校核核（校核核水力負(fù)負(fù)荷）Nq===1.7m3/m2·d（在在1~3m3/m2·d內(nèi)））㈢優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)及適用用范圍優(yōu)點(diǎn)：效效果好，，穩(wěn)定，，易管理理。缺點(diǎn)：負(fù)負(fù)荷低，，易堵，，產(chǎn)生濾濾池蠅，，臭味。。適用：適適用于小小城鎮(zhèn)污污水和有有機(jī)工業(yè)業(yè)廢水，，Q＜1000m3/d。QF80004700§4.2三三、高負(fù)負(fù)荷生物物濾池在運(yùn)行上上采取措措施，提提高負(fù)荷荷，避免免普通濾濾池的缺缺點(diǎn)。1、措施施：①采用回回流稀釋釋的辦法法提高負(fù)荷荷，（使生生物膜更更新快；；進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定定，限制進(jìn)進(jìn)水的BOD5濃度Sa＜200mg/L，，抑制臭味味。）②增加濾濾料粒徑徑d=40~70mm（（普通30~50mm）），防止堵塞塞（空隙率率↑且沖沖刷↑））§4.2三三、高負(fù)負(fù)荷生物物濾池（（續(xù)1））2、高負(fù)負(fù)荷生物物濾池的的運(yùn)轉(zhuǎn)方方式（典典型流程程）→見見P.207Fig5-5①②③初沉濾池二沉池回流水進(jìn)水排放可避免加大初沉池負(fù)荷初沉濾池二沉池進(jìn)水排放有助于生物膜接種，促生物膜更新初沉濾池進(jìn)水排放省二沉池，可提高初沉池的沉淀效果當(dāng)污水濃濃度較高高或?qū)Τ龀鏊|(zhì)質(zhì)要求較較高時(shí)，，可采用用兩段（（兩級））高負(fù)荷荷生物濾濾池系統(tǒng)統(tǒng)。P.208Fig5-6§4.2三三、高負(fù)負(fù)荷生物物濾池（（續(xù)2））3、構(gòu)造造特點(diǎn)濾料———多采用用人工濾濾料（塑塑料波形形板，蜂蜂窩），，質(zhì)輕，，高強(qiáng)，，比表面面積大100~200m2/m3，空隙率率高80~95%。池體———多呈圓圓形。布水系統(tǒng)統(tǒng)——多多采用旋旋轉(zhuǎn)布水水器。（（P.210Fig5-8P.216Fig5-10）=軸承固定部分分轉(zhuǎn)動(dòng)部分分滾珠固定杯布水橫管管水銀封剖面旋轉(zhuǎn)方向噴水方向平面§4.2三三、高負(fù)負(fù)荷生物物濾池（（續(xù)3））4、需氧氧與供氧氧（P.209~P.211））生物濾池池生物膜膜的供氧氧，通常?？孔匀蝗煌L(fēng)的的辦法來來提供。。（下面面我們來來看自然然通風(fēng)能能否滿足足要求））⑴生物膜膜量的計(jì)計(jì)算（估估算）生物膜:含含水率98%，，濾料粒粒徑d=50mm，球形形率φ=0.78，每每m3濾料的表面積積80m2。濾池上層，膜膜厚2mm，，每m3濾料有3.2Kg干生物物膜(固體)。[80m2×0.002=0.16m3，r=1,0.16×(1-98%)=0.0032T=3.2Kg]濾池下層，膜膜厚0.5mm，每m3濾料有0.8Kg干生物物膜。取其平均值為為(3.2+0.8)/2=2.0Kg生物物膜/m3濾料?！?.2三三、高負(fù)荷荷生物濾池（（續(xù)4）⑵生物濾池的的需氧量（KgO2/m3濾料·d）O2=a′BODr+b′P（（KgO2/m3濾料·d）a′——降解解1KgBOD5的需氧量。對對于城市污水水a(chǎn)′=1.46KgO2/KgBOD5b′——自身身氧化耗氧系系數(shù)，即單位位重量生物膜膜自身氧化的的需氧系數(shù)。。b′為0.18KgO2/Kg生物膜膜·dBODr———在生物濾濾池上去除的的BOD5(Kg)P——每m3濾料上覆蓋著著的活性生物物膜量(Kg/m3濾料)當(dāng)BOD容積積負(fù)荷為1.2KgBOD5/m3濾料·d，ηη=90%時(shí)時(shí)，需氧量為：O2=1.46××1.2×0.9+0.18×2=1.94KgO2/m3濾料·d§4.2三三、高負(fù)荷荷生物濾池（（續(xù)5）⑶生物濾池的的供氧空氣流速與池池內(nèi)外溫差關(guān)關(guān)系v=0.075ΔT-0.15(m/min)為ΔT=2℃時(shí)，v=0，通常ΔT=6℃，空氣流速v=0.075×6––0.15=0.3m/min=432m/d即在1m2濾池表面積通通風(fēng)量為432m3空氣/m2·d提供的氧量為為432×21%=87m3O2/m2·d濾料T1T2冬季T1＞T2風(fēng)濾料T1T2夏季T1＜T2風(fēng)T1接近水溫，T2大氣溫度§4.2三三、高負(fù)荷荷生物濾池（（續(xù)6）若氧的轉(zhuǎn)移率率為5%（氧氧容重1.43Kg/m3）則提供的氧量量為87×1.43×0.05≈6KgO2/m2濾池·d濾料高度H=2m,V=A××H每m3濾料能利用的的氧量為3KgO2/m3濾料·d需氧量為1.94KgO2/m3濾料·d可見，供氧氧量完全可可以滿足需需氧量的要要求。§4.2三三、高高負(fù)荷生物物濾池（續(xù)續(xù)7）5、設(shè)計(jì)與與計(jì)算⑴池體①負(fù)荷的幾幾種表示1°容積負(fù)荷NV——單位容積濾濾料每日所能接接受的有機(jī)物量量[g(Kg)BOD5/m3濾料·d]2°面積負(fù)荷NA——單位濾池表表面每日所能接接受的有機(jī)物量量[g(Kg)BOD5/m2濾池·d]3°水力負(fù)荷Nq——單位濾池表表面每日所能接接受的污水量（（m3/m2濾池·d）§4.2三三、高負(fù)荷生物物濾池（續(xù)8））②設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Q———按平均日日污水量Q進(jìn)入濾池污水的的BOD5，SaSa＜200mg/L容積負(fù)荷NVNV≯1.2KgBOD5/m3濾料·d面積負(fù)荷NANA=1.1~2.0KgBOD5/m2·d水力負(fù)荷NqNq=10~30m3/m2·d濾料厚度HH=2~4m自然通風(fēng)為2m工作作層1.8m，，d=40~70mm承托層0.2m，d=70~100mm§4.2三三、高負(fù)荷生物物濾池（續(xù)9））③計(jì)算方法按容積負(fù)荷計(jì)算算，校核面積負(fù)負(fù)荷與水力負(fù)荷荷。V=Nv——容容積負(fù)荷（gBOD5/m3濾料·d）Q——設(shè)計(jì)計(jì)流量（原污水水流量）m3/dSa——稀稀釋后進(jìn)生物濾濾池的BOD5（mg/L）n——回流稀稀釋系數(shù)Q(n+1)SaNv濾料容積（m3）§4.2三三、高負(fù)荷生物物濾池（續(xù)10）高負(fù)荷生物濾池池的典型流程濾池二沉池進(jìn)水出水(n+1)Q(n+1)QQSeQ，S0SanQ，Se回流稀釋水n——回流稀稀釋倍數(shù)物料平衡：QS0+nQSe=(n+1)QSan=S0-SaSa-SeS0——原污水BOD5濃度Se——出水水BOD5濃度Sa——稀釋釋后進(jìn)濾池的BOD5濃度Sa=αSeα——系數(shù)，與與溫度和濾料層層高度有關(guān)（P.212,T.5-5）Sa=(S0+nSe)/(1+n)§4.2三三、高負(fù)荷生物物濾池（續(xù)11）④例題：已知：N=80000人，排排污標(biāo)準(zhǔn)100L/人·日，，BOD5=20g/人··日，Q工=2000m3/d，BOD5=600mg/L，T=14℃（水溫）），氣溫8℃，，H=2m，Se≤25mg/L，求濾池池容積，校核水水力負(fù)荷。解：1°混合污水平平均日流量Q=Q生+Q工（設(shè)計(jì)流量）Q=+2000=10000m3/d2°混合污水之之BOD5濃度S0（原污水S0）——水質(zhì)S0=(80000×20+2000××600)/10000=280mg/L80000×1001000§4.2三三、高負(fù)荷生物物濾池（續(xù)12）3°回流稀釋后后混合污水要求求的BOD5濃度Sa（回流流稀釋后Sa））Sa=αSe查查表T.5–5α=4.4（P.212）Sa=αSe=4.4×25=110mg/L4°回流稀釋倍倍數(shù)nn===25°濾料總體積積VV=，，取Nv=1.0KgBOD5/m3·dV==3300m3S0-SaSa-Se280-110110-25Q(n+1)SaNv10000(2+1)×1101000§4.2三三、高負(fù)荷生物物濾池（續(xù)13）6°濾池總面積積FF==1650m27°校核面積負(fù)負(fù)荷NA===2KgBOD5/m2·d（1.0~2.0）8°校核水力負(fù)負(fù)荷Nq===18.18m3/m2·d（10~30）（校核面積負(fù)荷荷、水力負(fù)荷不不滿足要求時(shí)，，可調(diào)整濾料深深度，改變面積積）VHH=2m33002Q(n+1)SaF10000(2+1)×1101650Q(n+1)F10000(2+1)1650§4.2三三、高負(fù)荷生物物濾池（續(xù)14）9°單個(gè)濾池面面積F1采用4個(gè)濾池，，單個(gè)F1=F=××1650=413m210°濾池直徑徑DFDF===23m（P213例例題5-2自看）14144F1π4×4133.14§4.2三三、高負(fù)荷生物物濾池（續(xù)15）⑵旋轉(zhuǎn)布水器的的設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算內(nèi)容：a））工作水頭的確確定；b)旋旋轉(zhuǎn)布水器直徑徑D′;c）出水孔數(shù)目目（m）及其距距池中心的距離離rI;d）布水橫管的的轉(zhuǎn)速n。①工作水頭（H）的計(jì)算H=h1+h2-h3h1=α1——沿程阻力（（豎管及布水橫橫管的沿程阻力）=H固定豎管D”D′轉(zhuǎn)動(dòng)豎管100濾池池徑Dq2D′K2§4.2三三、高負(fù)荷生物物濾池（續(xù)16）h2=α2——局部阻力（（布水橫管出水水孔口的局部阻阻力）h3=α3——恢復(fù)水頭頭（布水橫管管的流速恢復(fù)復(fù)水頭。）由由于流量沿布水橫管從從池中心向周周邊逐漸降低低——沿線泄泄流，流速逐逐漸減慢所形形成的流速恢恢復(fù)水頭。q2m2d4q2D”4qvq逐漸↓，，v逐漸↓↓流速恢復(fù)水頭頭hf=iL－－Δ§4.2三三、高負(fù)荷荷生物濾池（（續(xù)17）q——每根根布水橫管的的污水流量（（L/s）m——每根根布水橫管上上布水孔口個(gè)個(gè)數(shù)d——布水水孔口的直徑徑（mm），，D”———布水橫管管管徑（mm））D′——旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)布水器直徑徑（濾池直徑徑D–200mm）α1，α2，α3——系數(shù)K——流量量模數(shù)（與管管徑有關(guān)）P.216T.5––6orK=D””2·CR（（L/s）C——謝才才系數(shù)，R———布水橫橫管水力半徑徑π4§4.2三三、高負(fù)荷荷生物濾池（（續(xù)18）h1，h2，h3可由水力學(xué)基基本公式得：：h1=iL=··L=··=α1·（（沿程））h2=ξ0=ξ0=··=α2h3=ξ=ξξ=··=α3系數(shù)α1，α2，α3通過試驗(yàn)確定定（前蘇聯(lián)）），從而可求求H=h1+h2–h3實(shí)際水頭應(yīng)比比上述計(jì)算值值增加50~100%。q2K2q2K2D′2q2D′K2v022g12gm·d2π4q2π4ξ0·2g2q2m2d4q2m2d4v22g12gD”2π4q2π4ξ·2g2q2D”4q2D”4（局部）（恢復(fù)）§4.2三、、高負(fù)荷生物濾池池（續(xù)19）②孔口數(shù)目m的確確定（假定每個(gè)孔口所所噴灑的面積基本本相等根根據(jù)每個(gè)孔孔口所服務(wù)的面積積相等進(jìn)行推算。。）OD′bb′池邊由于每個(gè)孔口服務(wù)務(wù)的面積相等，有有：總面積=m×每個(gè)個(gè)孔口服務(wù)相等的的面積（同心圓環(huán)狀）D′=m×D′-(D′-2b′)π42π4π422最末端孔口的服務(wù)務(wù)面積b≈b′§4.2三、、高負(fù)荷生物濾池池（續(xù)20）b——最末端兩兩孔口間距b′——最末端端孔口的噴水寬度度（服務(wù)寬度）b′≈b，令2b=a從而D′D′-(D′′-a)=π42π4π422m=aD′1-21-1式中a=2b′≈2b為最末末端的兩個(gè)孔口間間距的兩倍。a值的取值為80mm。根據(jù)每個(gè)孔口所噴噴灑的面積基本相相等，孔口間距在在池中心處大，向向池邊漸小，中心孔口間距距300mm池池邊孔口間距距40mm§4.2三、、高負(fù)荷生物濾池池（續(xù)21）③任一孔口距濾池池中心的距離ri（從池中心算起，，孔口排列序號i與孔口總數(shù)數(shù)m之比等于于由池中心到該孔孔口為半徑的圓面面積與以布水器半半徑R′的圓面積積之比。）R′riOim設(shè)A0為每個(gè)孔口噴灑的的服務(wù)面積（相等等，均為A0）則有：i·A0m·A0=πriπR′22§4.2三、、高負(fù)荷生物濾池池（續(xù)22）從而imri=R′第i個(gè)孔距池池中心的距離D′2R′=i——從池中心心算起，某一孔口口在布水橫管上的的排列序號。m——每根橫管管的孔口數(shù)。為了減少布水橫管管中水頭變化造成成的影響，應(yīng)使橫橫管采用較低的設(shè)設(shè)計(jì)流速（如0.5--1m/s），而孔口采用用較高的設(shè)計(jì)流速速（＞1m/s））。布水橫管的根數(shù)，，布水量大時(shí)采用用4根，一般用2根?！?.2三、、高負(fù)荷生物濾池池（續(xù)23）④橫管的轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/分）布水器之所以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，是因?yàn)榭卓趪妵娝膭?dòng)量矩守恒恒，孔口噴水造成成的反力使其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。v———孔口出出流流速速32vq旋轉(zhuǎn)方向向旋轉(zhuǎn)的線線速度v32m·d2π4q×106v=（（m/s）q(m3/s)，d(mm)[L××v××L/2=1/2××L××v（3/2）×L（2/3）），動(dòng)量量矩守恒恒]而L/2L/2L(2/3)§4.2三三、高負(fù)負(fù)荷生物物濾池（（續(xù)24）線速度=n·2πR′=n··πD′轉(zhuǎn)速n==線速度v·60(m/min)πD′32πD′(m)=××××32m·d2π4q×10660πD′≈（（轉(zhuǎn)/分）md2D′34.78×106×q§4.2四四、塔式式生物濾濾池1、主要要特征1950年代，，德國化化學(xué)工程程師舒爾爾茲應(yīng)用氣體體洗滌塔塔原理，，創(chuàng)立了了塔式生生物濾池。D/H=1/8~1/6D=1~3.5mH=8~24m①負(fù)荷高高水力負(fù)荷荷Nq=80~200m3/m2·d（高負(fù)荷荷濾池10~30m3/m2·d）容積負(fù)荷荷Nv=1.0~2.0KgBOD5/m3·d（高負(fù)荷荷濾池0.8~1.2KgBOD5/m3·d）=2.0m進(jìn)水通風(fēng)集水§4.2四四、塔式式生物濾濾池（續(xù)續(xù)1）②通風(fēng)好好，占地地少。（（煙囪拔拔風(fēng)，向向空中發(fā)發(fā)展）③傳質(zhì)效效率高。。（水、、氣、生生物膜接接觸好———膜狀狀）④生物相相分層，，耐沖擊擊負(fù)荷。。（上部部適應(yīng)高高濃度，，下部適適應(yīng)低濃濃度）⑤適應(yīng)條條件1°適用用于小型型污水廠廠。2°生活活污水和和城市污污水。3°工業(yè)業(yè)污水，，近年還還用于含含氰、酚酚廢水。。4°常用用于高濃濃度有機(jī)機(jī)污水二二段生物物處理的的第一段段?！?.2四四、塔式式生物濾濾池（續(xù)續(xù)2）2、構(gòu)造造⑴塔身：：磚砌\混混凝土澆澆筑或預(yù)預(yù)制\鋼結(jié)結(jié)構(gòu)，用用格柵分分層，層層高2m。⑵濾料自自然濾濾料：碎碎石，礦礦渣，焦焦碳。人工濾料：波紋板板，蜂窩，瓷環(huán)，，陶粒。塑料⑶布水系統(tǒng)：旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)布水器。⑷通風(fēng)：自然通風(fēng)風(fēng)，高0.4~0.6m的通通風(fēng)口。F孔＞7.5~10%F池§4.2四、、塔式生物濾池（（續(xù)3）3、設(shè)計(jì)與計(jì)算按BOD容積負(fù)荷荷Nv計(jì)算。⑴填料體積V=⑵表面面積F=H———塔濾工作高度，，與進(jìn)水BOD濃濃度有關(guān)S0QNvS0——進(jìn)水BOD5(Kg/m3)Q——平均日污污水量(m3/d)Nv——BOD容積負(fù)荷Nv=1.0~2.0KgBOD5/m3·dVHS0(mg/L)250300350450＞500H(m)8101214＞16當(dāng)BOD＞500mg/L時(shí)，生生物膜繁殖快，易易堵，必須采取回回流水稀釋措施。?！?.2四、、塔式生物濾池（（續(xù)4）⑶校核水力負(fù)荷Nq校Nq校=Nq校=Nq（經(jīng)驗(yàn)值值范圍，OK）Nq校＞Nq，適當(dāng)減少少濾池高度（F=V一一定，H↓，F(xiàn)↑↑，Nq↓）Nq校＜Nq，增大高度度，或采用回流或或多級串聯(lián)QFVH五、曝氣生物濾池池P.221,Fig.5-15,構(gòu)造與給給水處理的快濾池池相類似,集生生物降解,固液分分離于一體.設(shè)設(shè)有曝氣生物濾濾池的污水處理系系統(tǒng)P.222,Fig.5-16§4.3生生物轉(zhuǎn)盤——生物膜法的一一種，1960年年代在原聯(lián)邦德國國開創(chuàng)的。我國從從1970年代引引進(jìn)?！诨w，石化化，印染，制革，，造紙，煤氣站等等行業(yè)的工業(yè)廢水水處理中得到應(yīng)用用，取得了較好的的效果?！?.3一、、凈化原理(同生物膜)①盤片的上半部敞敞露在空氣中，下下半部浸沒在水槽槽中。②當(dāng)盤片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，，附著在盤片上的的生物膜，交替地地與水槽內(nèi)的污水水和空氣接觸，將將污水中的有機(jī)物物吸附，不斷地氧氧化分解，從而使使污水得到凈化。。③生物膜逐漸變厚厚，衰老的生物膜膜在剪切力下剝落落，至下一級，即即二沉池沉淀。剝剝落后重新長新的的生物膜。===出水O2污水吸附BOD吸O2空氣（O2）降解，分解有機(jī)物=特點(diǎn):P.223,Fig.5-18§4.3二、、主要特征1、微生物濃度高高，MLVSS=40~60g/L。。（微生物多，F(xiàn)/M之比僅為0.05~0.1——內(nèi)源呼吸吸）2、生物相分級（（多級轉(zhuǎn)盤）。3、污泥齡長，有有硝化菌生長，可可進(jìn)行硝化與反硝硝化。4、可處理高濃度度（至10g/L）與低濃度（至至10mg/L））污水，耐沖擊負(fù)負(fù)荷。5、食物鏈長，剩剩余污泥量少（F/M低），去除除每KgBOD5產(chǎn)泥約為0.25Kg?！?.3二、、主要特征（續(xù)））6、動(dòng)力消耗低（（不需曝氣，勿需需回流，去除1KgBOD5耗電0.7KW··h。7、便于管理（無無污泥膨脹，無復(fù)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備））。8、無濾池蠅，無無臭味。9、流態(tài)單單級為完全混合合型多級串聯(lián)為推流式式§4.3三、、構(gòu)造及其技術(shù)條條件1、盤片形狀：圓形（平板板、波紋板），直直徑2.0~3.6m（可達(dá)達(dá)5.0m）間距：標(biāo)準(zhǔn)值30mm；多級轉(zhuǎn)盤盤前級：：25~35mm后級：10~20mm材質(zhì)：聚氯乙烯、、聚酯玻璃鋼、低低發(fā)泡聚苯乙烯板板材2、接觸反應(yīng)槽：：半圓形，盤片直直徑的40%浸入入槽內(nèi)污水中。材料：可采用鋼板板焊制，或者是毛毛石混凝土或砌體體，水泥砂漿抹面面。3、轉(zhuǎn)軸及驅(qū)動(dòng)軸長0.5~7.0m，φ50~80mm轉(zhuǎn)速0.3~3.0轉(zhuǎn)/min，線速度10~20m/min?！?.3四、、生物轉(zhuǎn)盤的布置置與工藝流程1、布置形式單軸單級單單軸多級級多多軸多級※實(shí)踐證明：對同同一污水，如盤片片面積不變，多級級串聯(lián)運(yùn)行能夠提提高出水水質(zhì)和水水中溶解氧含量。?！?.3四、、生物轉(zhuǎn)盤的布置置與工藝流程（續(xù)續(xù)1）2、工藝流程⑴基本流程污水→格柵→沉砂砂池→初沉池→生生物轉(zhuǎn)盤→→二沉池→出出水污泥處理P.226,Fig5––19⑵二級處理流程P.227Fig5–22§4.3四、、生物轉(zhuǎn)盤的布置置與工藝流程（續(xù)續(xù)2）⑶逐級減少的生物物轉(zhuǎn)盤處理流程P.227Fig5––23逐級凈化（負(fù)荷逐逐漸減少）⑷生物轉(zhuǎn)盤脫氮的的工藝流程O——A———OBOD降解,硝化化厭氧氧脫氮反硝化BOD降降解,溶解氧↑含氮有機(jī)物→NH3→HNO2→HNO3→NO2-→N2O→N2↑§4.3五、、設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算內(nèi)容：轉(zhuǎn)盤盤片的總面積積、總片數(shù)，氧化化槽的容積、軸長長，停留時(shí)間。計(jì)算方法：負(fù)荷法、經(jīng)驗(yàn)公式式與經(jīng)驗(yàn)圖表法。。1、負(fù)荷法⑴BOD面積負(fù)荷荷（NA）——單位盤片表表面積（m2）在1日內(nèi)所接受受的并能達(dá)到預(yù)期期處理效果的BOD量。（gBOD5/m2·d）NA=A=S0——原污水的BOD5（mg/L—g/m3）A——盤片總表表面積（m2）QS0AQS0NA§4.3五、、設(shè)計(jì)與計(jì)算（續(xù)續(xù)1）⑵水力負(fù)荷（Nq）——單位盤片表面面積（m2）在1日內(nèi)所能所所接受的并能達(dá)到到預(yù)期處理效果的的污水量。（m3/m2·d）Nq=A=⑶平均接觸時(shí)間（（t）——污水在在氧化槽內(nèi)與轉(zhuǎn)盤盤的接觸并進(jìn)行凈凈化反應(yīng)的時(shí)間（（d）（與轉(zhuǎn)速、、浸沒率、容積面面積比有關(guān)）t=QAQNqVQ氧化槽容積處理水量§4.3五、、設(shè)計(jì)與計(jì)算（續(xù)續(xù)2）⑷容積面積比（G）——氧化槽的實(shí)際際容積V與轉(zhuǎn)盤總總表面積A之比（（L/m2）G=××1000（L/m2）（當(dāng)采用較厚的發(fā)發(fā)泡材料做轉(zhuǎn)盤時(shí)時(shí)，應(yīng)減去盤片所所占容積）對于城市污水，G=5~9L/m2⑸各負(fù)荷值的確定定可參照P.229T.5––9，T5–10及Fig5–25，5–26，5–27等。一般城市污水之NA=10～20gBOD5/m2·dNq=50～～100L/m2·d處理工業(yè)污水時(shí)，，可參照同類污水水的已有數(shù)據(jù)或試試驗(yàn)確定。VA§4.3五、、設(shè)計(jì)與計(jì)算（續(xù)續(xù)3）2、計(jì)算公式⑴轉(zhuǎn)盤盤片總面積積A=或取取A大者者A=⑵總盤片數(shù)M==0.637兩面D——轉(zhuǎn)盤盤直徑可根據(jù)轉(zhuǎn)盤級數(shù)，，確定每級轉(zhuǎn)盤的的片數(shù)m。QS0NAQNqπ4D2×2AAD2§4.3五、、設(shè)計(jì)與計(jì)算（續(xù)續(xù)4）⑶轉(zhuǎn)軸長度（每臺(tái)臺(tái)轉(zhuǎn)盤的長度）l=m(d+b)··K單臺(tái)盤片數(shù)間間距盤盤片厚考考慮循環(huán)溝道的的系數(shù)，取1.2⑷反應(yīng)槽容積（氧氧化槽容積）V=··(D+2δ）-（（D+2δδ）·r··l半圓面積矩矩形面面積軸軸長而r=(0.06~0.1)D簡化后：V=(0.294~0.335)(D+2δδ)2·l而凈有效容積V′=(0.294~0.335)(D+2δ)2·(l–mb)12π42==rδDδδ§4.3五五、設(shè)計(jì)與計(jì)算算（續(xù)5）⑸最小轉(zhuǎn)速n′minn′min=××(0.9-)（（轉(zhuǎn)/min））水力負(fù)荷m3/m2·d該式是為達(dá)到充充分混合應(yīng)滿足足的最小轉(zhuǎn)速。。⑹電機(jī)功率NpNp=··mαβ（（KW）轉(zhuǎn)盤半徑R，盤盤片間距d。。m———一根軸上上的盤片數(shù)α——同一電機(jī)機(jī)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)軸數(shù)數(shù)，β——生物物膜厚度系數(shù)（（P.232，，T.5-11）1Nq6.37D3.85R4·n′mind×10§4.3五五、設(shè)計(jì)與計(jì)算算（續(xù)6）3、控制數(shù)據(jù)（（P.224~226）①Q(mào)——按平平均日污水量計(jì)計(jì)算。（最大季季節(jié)的平均日流流量）②S0——取調(diào)節(jié)沉淀淀后的平均值。。③盤片數(shù)據(jù)D=2~3m④轉(zhuǎn)速n=0.8~3.0轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/min⑤產(chǎn)泥量0.5~0.6Kg/KgBOD5⑥級數(shù)，一般不不宜少于3級。。組數(shù)，不宜少少于2組。[例題自看]b（厚度）泡泡沫10~15mm硬塑料板3~5mm玻璃鋼1~2.5mm金屬板1.0mmd（間距）進(jìn)進(jìn)水段25~35mm出水段10~20mm§4.4生生物接觸氧氧化法（（淹沒式生物濾濾池）一、特征1、有填料：填填料淹沒在充氧氧的污水中，稱稱“淹沒式生物物濾濾池””。2、污水要充氧氧：采用曝氣法法充氧，稱“接接觸曝氣法”。。3、有部分懸浮浮狀態(tài)的活性污污泥。兼有生物膜法與與活性污泥法兩兩者的優(yōu)點(diǎn)，深深受重視?！?.4二二、構(gòu)造——池體、填料料、布水裝置、、曝氣裝置。1、池體型式⑴分流式中中心曝氣型型單側(cè)曝氣型⑵直流式可加速生物膜脫脫落，更新，避避免堵塞。===污水空氣中心曝氣型出水=污水空氣單側(cè)曝氣型=污水空氣出水直流式§4.4二二、構(gòu)造（續(xù)））2、填料要求：生物膜易易附著，比表面面積大，空隙率率高，流速均勻勻，水流阻力小小，強(qiáng)度高，化化學(xué)與生物穩(wěn)定定性強(qiáng)。不溶出出有害物，不產(chǎn)產(chǎn)生二次污染，，便于運(yùn)轉(zhuǎn)及安安裝。種類硬硬填料（聚氯乙乙烯、聚丙烯、、環(huán)氧玻璃鋼））軟填料（尼龍、、維綸、滌綸、、腈綸等）半軟填料（復(fù)合合型）§4.4三三、優(yōu)點(diǎn)1、高效（表現(xiàn)現(xiàn)在以下幾個(gè)方方面）⑴生物活性高，，生物相豐富；；絲狀菌具有很很強(qiáng)的處理能力力（利用絲狀菌菌的高去除能力力，不發(fā)生污泥泥膨脹）。（帶帶有絲狀菌的生生物膜，較活性性污泥的耗氧速速度高1.81倍）。⑵傳質(zhì)條件好。。由于空氣的攪攪動(dòng)，使生物膜膜與水流之間產(chǎn)產(chǎn)生了較大的相相對速度，加快快了細(xì)菌表面介介質(zhì)更新。⑶充氧效率高。。動(dòng)力效率達(dá)3KgO2/KW·h，比無填料提提高30%。。⑷生物膜濃度高高，可達(dá)10g/L。⑸兼有生物膜法法與活性污泥法法兩者的優(yōu)點(diǎn)。。（生物膜法與活活性污泥法的結(jié)結(jié)合）§4.4三三、優(yōu)點(diǎn)（續(xù)））2、容積負(fù)荷高高，所需處理時(shí)時(shí)間短。Nv(KgBOD5/m3·d)t(h)活性污泥法14~8塔濾1~32~4接觸氧化3~50.5~1.53、出水水質(zhì)好好，且穩(wěn)定Se=5~12mg/LSS=20mg/L4、動(dòng)力消耗減減少。（由于填填料存在，增加加氧的轉(zhuǎn)移效率率，不用回流））5、產(chǎn)泥量少。。§4.4四四、設(shè)計(jì)與計(jì)算算1、控制數(shù)據(jù)⑴設(shè)計(jì)流量取平平均日污水量（（Q）⑵池?cái)?shù)n≥2，，且同時(shí)工作⑶有效接觸時(shí)間間t＞2h⑷進(jìn)水BOD5濃度S0=100~300mg/L⑸填料層總高度