第三篇 水的生物處理理論與應用

第十八章生物膜法18.1生物膜法的基本原理18.2生物濾池18.3生物轉盤18.4生物接觸氧化18.5生物流化床18.1生物膜法的基本原理18.1.1有機物降解機理1．生物膜的構造及其對有機物的降解1）構造（圖18-1）好氧層：2mm土厚，有機物的降解主要在此厭氧層：2）有機物降解過程空氣中氧溶解于流動水層中；污水中有機物由流動水層傳遞到附著水層，在進入生物膜；微生物代謝有機物。2.生物膜的生長與脫落1)

生物膜的生長生物膜的形成生物膜的成熟2)生物膜的脫落3)生物膜脫落的原因內因厭氧菌營養(yǎng)耗盡而死亡，其附著力降低，很快脫落氣態(tài)代謝產物不斷逸出，破壞了好氧層生態(tài)的穩(wěn)定，使二者失去了平衡，生物膜老化氣態(tài)產物的積累，將膜頂起外因水流的沖刷作用，加大水量，則沖刷力增大18.1.2微生物學特性1.參與凈化反應微生物多樣化；2.生物的食物鏈長；3.能夠存活世代時間較長的微生物；4.分段運行與優(yōu)勢菌種。

18.1.3微生物膜法技術特征1.對水質、水量變動有較強的適應性；2.污泥沉降性能良好，宜于固液分離；3.能處理低濃度的污水，使BOD5=20~30mg的污水降至5~10mg/l

；4.易于維護運行、節(jié)能。18.2生物濾池18.2.1生物濾池基本構造構造：池體、濾料、布水裝置、排水系統(tǒng)1．池體生物濾池的池體多為圓形、方形或矩形；池壁可有孔洞或不帶孔洞的兩種形式，有孔洞的池壁有利于濾料的內部通風，但在低溫季節(jié)，易受低溫的影響，使凈化功能降低；池壁一般要求高于濾料表面0.5~0.9m。2．濾料濾料是生物濾池的主體，它對生物濾池的凈化功能有直接影響。其一般要求：大的表面積；有足夠大的孔隙率；有較好的機械強度，不易變形和破碎。

3．布水裝置

布水裝置的目的是將廢水均勻地噴灑在濾料上。主要有兩種：固定式布水裝置（普通生物濾池多采用）；旋轉式布水裝置（高負荷生物濾池和塔式生物濾池常用）。4、排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)處于濾床的底部，其作用是收集、排出處理后的廢水和保證良好的通風；一般由滲水裝置、匯水溝和總排水溝所組成；滲水裝置用于支撐濾料，其排水孔隙的總面積應不小于濾池表面積的20%；滲水裝置與池底之間的距離一般應在0.4m以上，以利通風，一般在出水區(qū)的四周池壁均勻布置進風孔。18.2.2生物濾池工作原理

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，經原始的間歇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濾料層的表面上，在污水流經的表面上就會形成生物膜，待生物膜成熟后，棲息在生物膜上的微生物即攝取流經污水中的有機物作為營養(yǎng)，從而使污水得到凈化。18.2.3生物濾池的操作系統(tǒng)1．普通生物濾池

1）普通生物濾池的流程系統(tǒng)污水預處理（格柵、沉淀池、初沉池等）生物濾池→二沉池排放2)優(yōu)缺點

2.高負荷生物濾池

1）高負荷生物濾池系統(tǒng)流程

（1）典型流程（2）二段濾池處理系統(tǒng)流程

2）特征

（1）大幅度地提高了濾池的負荷率；（2）高負荷生物濾池的高負荷率是通過限制進水BOD5和運行上采取處理水回流等技術措施而達到目的；（3）處理水回流可以均化與穩(wěn)定進水水質、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，抑制厭氧層發(fā)育，使生物膜經常保持較高的活性；抑制濾池蠅的過度滋長，減輕臭味。1）塔式生物濾池的特征（1）在構造方面的特征（2）在工藝方面的特征①高負荷率；②濾層內部的分層，能夠承受較高的有機污染物的沖擊負荷。3、塔式生物濾池2）塔式生物濾池的設計計算

當前，塔式生物濾池主要按BOD—容積負荷率進行計算。對生活污水和城市污水可以參考國內、外的運行數(shù)據(jù)選定。

（1）塔濾的濾料容積：式中V——濾料容積，m3;Sa——進水BOD5，也可按BODu考慮，g/m3；Q——污水流量，取平均日污水量，m3/d；Na——BOD容積負荷或BODu容積允許負荷，（gBOD5/m3濾料?d）或gBODu/（m3濾料?d）（2）濾塔的表面面積

式中：A——濾塔的表面面積，m2；

H——濾塔的工作高度，m；其值根據(jù)下表18-1所列數(shù)據(jù)確定。進水BODu/（mg/L）250300350450500濾塔高度（m）810121416表18-1進水BODu與塔濾高度的關系（3）塔濾的水力負荷式中q——水力負荷，m3/(m2?d)。

當有條件式，水力負荷q應由試驗確定，并行用上式校核，如通過試驗所得到的水力負荷值，若q′=q，說明設計是可行的；q′>q，則可考慮適當降低濾池高度；q′<q，則應考慮加大濾池高度或采用回流或多級濾池串聯(lián)。4．曝液氣生物悼濾池1）系統(tǒng)陵與構造2）工變藝特點18.盡2.4撈工看程實例廣東省膏肇慶市釣藍帶啤街酒廠，鋪年產2晨0萬T胃藍帶啤斷酒。藍感帶啤酒啄廠污水法處理站夜設計污跟水處理頁量為6集000濾m3/巷d，設壇計污水進水質為頌：COD＝寸3000懼mg/L芹，BOD究5=80將0mg廊/L，S頁S＝30厘0mg斜/L，色續(xù)度＝10核0，PH藍＝6～9咽，溫度4福0℃。要求處匙理后出查水水質引達到廣毫東省污球水排放嬸標準的浩二級二估類標準剛。COD糾≤11嘴0m食g/L訂，BO葬D5≤蛙50蔽mg/美L，S駕S≤1誓00擊mg/做L，色憶度≤8記0，P建H＝6五～9。該污水西處理廠楚的工藝降流程為冶：塔式生照物濾池介設計容語積負荷疲1.8蠻Kg臺BOD豈5/(鉛m3廁/d)倒，有效凍容積4陣00幻玉m3，蜜采用4夢座，每梯座濾池阻直徑3孟.09三m，濾睛池面積啞7.5谷m2塔夜高18揪.5暖m，濾掌池高度譽13.表5m繞。水力途負荷為抬200鋪m3里/(值m2?雖d)，師COD鋪去除率殃65％特，出水問COD醋為14茂2m恰g/L戀。18.偷3街生君物轉盤18.侍3.1燙生物轉赴盤基本京構造由盤片、蔑轉軸與驅斑動裝置、縫接觸反應跑槽三部分后組成。1．盤片1）材爬質：要白求輕質舉高強、炮耐腐不顛變形、嘗取材加液工方便乒，一般竿采用聚裂氯乙烯巡壽或聚脂竊玻璃鋼驗制作。皮ζ=駁3~7抬mm（課ζ=曉10~欄15）2）形灣狀、大研?。簣A董形、正萌多角形脂，為波欺紋狀盤膜片，此王時表面玩積可提躬高一倍鈔。直徑究Φ：2挖~3.才6m，暈最大Φ促5.0騾m3）盤劑片間距笑：一般齡為30捉mm，過多級轉井盤前級場數(shù)為2館5~3稈5mm返，后級李數(shù)10沿~20躬mm。2．接觸犧反應槽半圓形，乞盤片直徑貿40%浸招沒于污水弱中，盤片腿邊緣與槽常內面間距雪≥150業(yè)mm，進宰出水采用涉鋸齒形溢資流堰，槽庸底設放空聰管。對于彈多級生物半轉盤在級劍與級之間粉設導流槽儀。3．轉煎軸與驅巴動裝置1）轉吉軸：實肆心鋼軸茶或無縫響鋼管，郊長L=店0.5視~7.摧0m，閥否則易剪擾曲變店形，發(fā)梳生折斷拒或扭斷更，直徑瞇d=5盤0~8超0mm拿。2）驅今動裝置愈：電機揉→減速銀器→轉徑動鏈條寸→軸，綱轉速0醒.8~收3.0沸r/m耐in，雹線速度疲10~萬20m儲/mi達n。不蚊能過高泛或過低田。18.3醬.2槳生物轉駛盤工作原抖理盤片交哲替與污存水和空涉氣相接俘觸，在化盤片上閱產生一狹層滋生窄著大量屋微生物喉的生物邊膜。當脈生物膜姐與反應贈槽內污濃水接觸手時，污蹦水中有同機物被繁生物膜奧所吸附綿降解，纏當生物鳥膜與空燭氣接觸繞時，一倍方面繼阿續(xù)降解臘生物膜暗表面吸翼附水層大中的有畜機物，柏一方面標吸附水拐層吸收鬼空氣中葛的氧使售之成為臉溶解氧烤而進入柜生物膜刺中，同薯時也使棵槽內的償DO達瓦到一定陽濃度。伐而老化曉了的生殃物膜在翼剪切力輪作用下導而脫落膚，然后記進入二諸沉池。18.磨3.3航生于物轉盤撈操作系咳統(tǒng)1.欲生物轉殊盤處理旨系統(tǒng)基悅本工藝僚流程2.生船物轉盤處蘇理系統(tǒng)工傍藝流程組御合生物轉葡盤宜于老采用多喊級處理蠟方式,拳一般可萌分為單誼軸單級罰、單軸茶多級和客多軸多暈級等。劃圖所示案的是生思物轉盤勻二級處群理流程。2.成生物轉梅盤系統(tǒng)芹的特征1）微生懂物濃度高躍，達40鑰~60g派/l，F(xiàn)蜜/M=0稠.05~盟0.1，基∴處理效甜率高。2）生總物相分傷級：第挎一級異掛養(yǎng)菌；絮第二級牢原、后贈生動物把；第三啄~四級燒絲狀性份藻類。3）污泥引齡長，具枯有硝化、蟲反硝化功頃能。4）能鑰處理高匆濃度有歉機廢水營，耐沖徑擊負荷介。Sa朝=10診000先mg/辦l→1夢0mg啦/l，暫效果好揚。5）食由物鏈長繡，污泥沸量少，凱為活性風污泥法依的1壩/2左未右，約觸0.2沒5Kg帥/Kg構BOD妻5。6）能孤耗小，衫不需曝矛氣與污斧泥回流寧，0.需7Kw拉·h/閣Kg夠BOD仿5。7）便拿于維護規(guī)管理。8）不逢會發(fā)生涼二次污凈染現(xiàn)象化。9）流態(tài)胃：完全混濁合—推流應式。3．生誓物轉盤丹的新進堆展（1）纏空氣橡驅動的掠生物轉瞎盤（2）震與沉淀射池合建輪的生物膏轉盤（3）木與曝氣墓池合建遵的生物棋轉盤18.勝3.4猜工程實臣例濟南市閘南郊賓杰館污水桶凈化站由采用的規(guī)生物轉音盤為主倘體的二糕級生化層處理工哪藝，近彈期安裝燃二組直挑徑為3貌m的竿轉盤，亮其中一協(xié)級為三慌級轉盤棒，另一匪組為四紙級轉盤片。二組役轉盤并襪聯(lián)運行爽處理流尖量42頓m3鬧/h（廳100蠶0m踩3/d輸）。當程污水量鐘小于2鐮1m東3/h毯，只用益一組轉筐盤。遠螞期再安摩裝一組跪生物轉催盤。遠克期處理遇流量為門63截m3/坊h（1練500治m3逢/d）。工藝流程：原污水嫁水質：COD＝士133.俗2～17真8mg暢/L,B殊OD5=送67～8椅9.2扛mg/L辯,SS＝殊45～9散2mg膊/L。出水水竹質：C司ODc釣r≤5壓0mg搏/L,揭BOD吉5≤1密0mg超/L,抄SS≤伴10m注g/L嶄，濁度≤1些0度，總蜻大腸桿菌局≤3個/任L.處理后出味水達到C擺J25.抬1—89描《生活雜乞用水水質護標準》，袖作為賓館逝人工湖補茄給水和澆除灌果樹、搞綠地及洗況車等用途部。18.遭4省生物渴接觸氧碼化18.攜4.1膀生物臺接觸氧注化的工必作原理生物接觸柴氧化處理愧技術的實嘗質之一是繳在池內充爆填填料，宜已經充氧扔的污水浸究沒全部填玩料，并以氧一定的流奇速流經填煌料。在填朝料上布滿乓生物膜，戲污水與生剩物膜廣泛載接觸，在惜生物膜上搜微生物的毒新陳代謝煉功能的作非用下，污客水中有機叫污染物得棗到去除，中污水得到遞凈化。生物接觸夠氧化處理考技術的另多一項技術頌實質是采未用與曝氣座池相通的狼曝氣方法多，向微生浩物提供氣害所需要的倚氧，并起連到攪拌與梨混合作用妹。據(jù)上所述撿，生物接偶觸氧化是挽一種介于搏活性污泥獵法與生物墳濾池兩者住之間的生查物處理技疊術，兼具慰兩者的優(yōu)街點，也可睜以說是具嗎有活性污很泥法特點崖的生物膜取法。18.座4.2走生物予接觸氧茶化的基栽本構造1．構慨造由池體沉、填料旨、進水總裝置、吧曝氣系括統(tǒng)組成1）池體窗：圓形、煩矩形、方制形。填料民高3~3遞.5m，損底部布氣泳層高為0批.6~0豬.7m，榆頂部穩(wěn)定躬水層0.庭5~0.饞6m，H兩總=4.翅5~5.腿0m2）填料旦：·蜂窩呈式填料·波紋鏟板狀填芝料·半軟欣性填料·彈性恢立體填堆料·不規(guī)低則粒狀熄填料·球狀填楚料2．形塊式按曝氣程裝置的紛位置分貍為：分掛流式和壘直流式按水流循圖環(huán)方式分邪為：填料貸內循環(huán)與炭外循環(huán)式1）分冒流式接坐觸氧化標池：充制氧與填匪料分置破與單獨丟的區(qū)間鮮，使污嘗水在充抄氧間與榜填料間咬循環(huán)流寇動。（聽國外多歷采用）（1）祝中心曝碼氣型（2）橋單側曝熟氣型分流式接違觸氧化池濤有利于微竭生物的生邪長繁殖，專供氧狀況薄良好。但迎水流對生召物膜沖刷勻力小，膜汗更新慢，慨易堵塞。2)直流盡式生物接求觸氧化池春（國內多繪采用）3）多洽段串聯(lián)鞭射生物象接觸氧習化池：賺居民小惑區(qū)，實榆質上為變混合-散推流式佩。18.遇4.3預生物接床觸氧化今操作系恭統(tǒng)生物接友觸氧化素處理技勒術的工鞠藝流程絹一般分杯為：一的段處理毛流程、監(jiān)二段處蓬理流程泡和多段盈處理流遍程。1.貢一段處必理流程2.二嬌段處理流勵程3.徹多段處隨理流程18.傘4.4恭工程實剃例河南江煉海啤酒橫業(yè)有限熄公司（場原為鄭皆州市啤叨酒廠）綠廢水處吉理一期辭工程：設計水量睬Q＝24宴00m槽3/d，償設計水質閣為COD裁cr＝1茄500m救g/L,筋BOD5村＝900南mg/L刊,SS＝賽500m即g/L，而PH＝6母～9。設計出水牧水質要求蹦達到《污臟水綜合排垃放標準》貨GB89使78-1益996的臟二級標準橡：COD泊cr≤娛150關mg/結L,B綢OD5叨≤60券mg/支L,S齊S≤2掛00m朗g/L圍，PH興＝6～敘9。該廢水治求理一期工差程的工藝偉流程如下即：生物接觸年氧化池采拉用二段生余物接觸氧抱化，設計商填料容積紡負荷率為例2Kg該BOD5別/(m漂3/d)讀池內設組累合軟性填展料，高度驢為3m。廉一、二氧塌化池填料告容積分別廟占填料總堅容積的和穿。一、二賄氧化池平場面面積分逆別為15鄉(xiāng)豐6m2曲和78嬌m2，組危合軟性填蕩料容積分渡別為46以8m3槍和234閥m3，態(tài)停留時間摘分別為4輛.68h茶和2.3登4h，池奧總高度均顫為4.8航m。位于一陪、二氧浮化池間喚設中間站沉淀池程為矩形骨平流式悲沉淀池剝，設計姜表面負賞荷為7波m3康/(椒m2?豎h)，謀平面面秀積為1表.5×閃10＝吃15掛m2，降池總高傾度為4諸.8m敬，在1百.5m傘高度上月設一個扇污泥斗口，斷面置性狀為趁梯形，金污泥斗溝內設穿健孔排泥端管。該工藝舒運行結慢果表明妹能達到行設計要接求。18.紋5木生物蒙流化床18.5掠.1生輔物流化床夕工作原理流化床是已以砂、活爽性炭、焦稿炭一類的暖較小的惰枕性顆粒為逢載體充填抖在床內，性載體表面箏被覆著生創(chuàng)物膜，其沾質變輕，趣污水以一壘定流速從達下向上流蟻動，使載柴體處于流園化狀態(tài)。18.令5.2享生物流陸化床基樂本構造生物流譽化床是浴由床體啦、載體猛、布水拜裝置、且沖氧裝齡置和脫襯膜裝置與等部分健組成。1.床趁體：平面勸多呈圓形銜，多有鋼似板焊制，千也可以由宅鋼筋混凝率土澆灌砌致制。2.載愉體：是生宋物流化床政的核心部網