吉師大水污染控制工程教案第5章 生物膜法

生物膜法本章重點生物濾池的構(gòu)造、機理、設(shè)計計算生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造、設(shè)計計算生物接觸氧化法的構(gòu)造、設(shè)計計算生物流化床的原理和載體研究本章難點（1）生物濾池的設(shè)計計算（2）生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算本章作業(yè)某住宅小區(qū)人口3000人，排水量為150L/(人d),初沉池進水BOD5為300mg/L，平均水溫為15℃，出水的BOD5值要求不大于60mg/L本章內(nèi)容5.1概述5.1.1生物膜法：是與活性污泥法并列的一種污水的好氧生物處理技術(shù)，這種處理方法的實質(zhì)是使細菌和菌類一類微生物和原生動物、后生動物一類的微型動物附著在濾料或某些載體上生長繁殖，并在其上形成膜狀生物污泥——生物膜。污水與生物膜接觸，污水中的有機污染物，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，微生物自身也得到繁殖。一般，這個過程所需的氧氣直接來自大氣。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(chǔ)上發(fā)展起來的人工生物處理技術(shù)，是對上述過程的強化。5.1.2生物膜技術(shù)的發(fā)展和分類1893年，首先出現(xiàn)在英國，在粗濾料上噴灑污水，進行凈化。20世紀(jì)20——30年代，生物濾池為主的生物膜法得到了廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)40——50年代，由于活性污泥法的發(fā)展，生物膜法工藝出現(xiàn)停滯狀態(tài)。20世紀(jì)60年代以后，因為新型的有機合成材料開始大量生產(chǎn)，如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等等，出現(xiàn)了各種有機合成的高效填料，如列管型、蜂窩形、波紋型填料，具有高比表面積和空隙率，生物膜法獲得了新的發(fā)展。20世紀(jì)70年代以后，各種新型工藝相繼出現(xiàn)，生物膜法成為和活性污泥法并列的污水生物處理技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。5.1.3目前的幾種生物膜工藝有：1.普通生物濾池，也叫滴濾池。TicklingFilters另外還有在其工藝上發(fā)展起來的高負荷生物濾池(高效生物濾池)和塔式生物濾池。2.生物轉(zhuǎn)盤（RBC）3.淹沒式生物濾池也叫生物接觸氧化法，SubmergedBiofilmReactor4.生物流化床（FluidBed）5.移動床生物膜反應(yīng)器（MovingBedBiofilmReactor）也叫生物移動床是在生物濾池和流化床的工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。主要原理是污水連續(xù)經(jīng)過裝有移動填料的反應(yīng)器，在填料上形成生物膜，生物膜上微生物大量繁殖，起到凈化污水的作用。6.微孔膜生物反應(yīng)器（MembraneBiofilmReactorMBR）：將膜分離技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合而形成的一種新型、高效的污水處理技術(shù)。膜的作用是代替二沉池，將生物體截流在生物反應(yīng)器中，通過保持高的生物體濃度和截流高分子量的溶質(zhì)，促使進水有機物的礦化，而無需進行后續(xù)處理。7.氣提式生物膜反應(yīng)器（Air-Lifts）8.升流式厭氧污泥床——厭氧生物濾池（UASB—AF）9.序批式生物膜反應(yīng)器（SequencingBiofilmReactor）10.復(fù)合式活性污泥生物膜反應(yīng)器（HybridActivatedSludgeBiofilmReactor）11.附著生長穩(wěn)定塘（Attached-growthponds）5.1.4生物膜法的分類按生物膜與廢水的接觸方式不同，可分為：填充式生物膜法和浸漬式生物膜法填充式生物膜法：廢水、空氣沿固定的填料或轉(zhuǎn)動的盤片表面流過。浸漬式生物膜法：生物膜載體完全浸沒在水中，通過鼓風(fēng)曝氣供氧。如果載體固定，稱為：接觸氧化法。如果載體流化，稱為：生物流化床。5.1.5生物膜法工藝特性（1）微生物相特征：參與凈化反應(yīng)的微生物多種多樣；生物的食物鏈長；多分段運行，每一段的生物種群都不同。（2）工藝特性：抗沖擊負荷能力強；污泥沉降性能良好，易于固液分離；能夠處理低濃度污水；易于維護運行。5.2生物膜模型5.2.1生物膜特性：1）無論從物理學(xué)還是微生物學(xué)角度觀察都是非常復(fù)雜的，也不可能全面的研究其空間的各個方面。2）一般而言，生物膜可以分為兩個區(qū)：基膜、表膜。這兩部分包含微生物和其他黏附著胞外聚合物（微生物排泄產(chǎn)生的，一種生物絮凝劑）的顆粒物的集合?；づc表膜的厚度與系統(tǒng)水力學(xué)特性、微生物種類有關(guān)。3）生物膜內(nèi)生物體的分布不均勻，且孔隙率和密度分布也是不均勻的。細胞簇間的空間形成了豎直方向和水平方向的孔隙，豎直方向形成孔，水平方向形成溝。傳質(zhì)過程復(fù)雜，單一參數(shù)（如有效擴散系數(shù)）來描述基質(zhì)、電子受體等在生物膜內(nèi)的傳質(zhì)是不充分的。4）生物膜內(nèi)存在物種的競爭，生物膜的外部以活性生物體為主，內(nèi)部以生物體殘骸為主。5.2.2生物膜中的競爭生物膜內(nèi)快速生長的細菌可以取代慢速生長的細菌。但是，同時生物膜內(nèi)部的細菌不受表面剪切作用的影響，因此受到保護，他們也能夠在生物膜內(nèi)得以生存，但是不能夠單獨形成生物膜。在兩種生物的生物膜中，當(dāng)唯一共享資源是空間時，快速(物種B)和慢速（物種A）生長細菌相對分布模擬結(jié)果如圖所示。生物膜的成熟：生物膜沿水流方向的分布，在其上由細菌及各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)以及其對有機物的降解能力都達到了平衡和穩(wěn)定的狀態(tài)。一般，生物膜從開始到成熟要經(jīng)歷潛伏和生長（掛膜）兩個階段。老化的生物膜：當(dāng)厭氧層逐漸加厚，并達到一定程度后，其代謝物增多，破壞了好氧層的生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，又因氣態(tài)代謝產(chǎn)物不斷逸出，減弱了生物膜在濾料上的固著力，這種狀態(tài)的生物膜稱為老化的生物膜。實際運用中，要盡量減緩生物膜的老化過程，控制厭氧層過分增長，加快好氧層更新。5.2.3生物膜結(jié)構(gòu)模式如圖：5.2.4生物膜內(nèi)的硝化和厭氧過程5.2.5生物膜傳質(zhì)過程在含有兩種或兩種以上組分的流體內(nèi)部，如果有濃度梯度存在，則每一種組分都有向低濃度方向轉(zhuǎn)移，以減弱這種濃度不均勻的趨勢?；旌衔锏慕M分在濃度梯度作用下由高濃度向低濃度方向的轉(zhuǎn)移過程稱為傳質(zhì)，亦稱質(zhì)量傳遞。基質(zhì)濃度隨生物膜厚度變化而變化。由于生物消耗，生物膜表面基質(zhì)濃度低于液相主體中的機制濃度。用下面的方程描述基質(zhì)到生物膜的傳遞過程。JS—通量DW—擴散系數(shù)DW/LW=kL—液相傳質(zhì)系數(shù)在大多數(shù)情況下，基質(zhì)（有機污染物）的去除受傳質(zhì)的控制比生物反應(yīng)一項影響更大。生物膜內(nèi)的傳質(zhì)可以用自由擴散的Fick定律來描述。而生物膜中的過程要比自由擴散復(fù)雜得多，因此，用有效擴散系數(shù)De代替擴散系數(shù)DWDe不應(yīng)當(dāng)只視為擴散作用的結(jié)果。因為生物膜中除了存在擴散作用以外，還存在平流現(xiàn)象。所以，有效擴散系數(shù)De可以視為綜合作用對物質(zhì)傳遞的影響系數(shù)。5.3生物濾池TicklingFilters通過布水器將廢水均勻分布在濾池表面，濾池中裝滿了填料（濾料），廢水沿濾池空隙從上向下流動到池底，通過及水溝，排水渠流出池外。5.3.15.3.2生物濾池基本構(gòu)造1.池體普通生物濾池的池體在平面上多呈方形、矩形或圓形。池壁多用磚石構(gòu)造，一般高出濾料表面0.5——0.9m，具有維護濾料的作用，并防止風(fēng)力對池表面均勻布水的影響。池底一般具有1%——2%的坡度，支持濾料同時排出污水池底四周設(shè)有通風(fēng)孔。2.濾床濾床：是普通生物濾池的主體，是微生物生長棲息的場所，上面鋪有濾料。理想的濾料應(yīng)有以下幾個特征：表面積大、孔隙率大、生物不能分解，也不能抑制生物生長、有較好的化學(xué)穩(wěn)定性、有一定機械強度、抗冰凍、價格低廉，適合就地取材。以前一般采用碎石、卵石、爐渣、焦炭等實心拳狀無機濾料?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用由聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等材料制成的波紋板、多孔篩、蜂窩狀人工有機濾料。3.布水裝置目的：為了使污水能夠均勻的分布在整個濾床表面上。主要分兩類：移動式（常用為回轉(zhuǎn)式）布水器；固定式噴嘴布水系統(tǒng)。固定式布水系統(tǒng)構(gòu)成：虹吸裝置、饋水池、布水管道、噴嘴等。布水管鋪設(shè)在濾池表面下0.5-0.8m，其上有一系列規(guī)則排列伸出池面0.15-0.20m的豎管，豎管頂部安裝有噴嘴。旋轉(zhuǎn)式布水器（回轉(zhuǎn)式布水器）：由中間固定不動的進水豎管，配水短管和可以轉(zhuǎn)動的布水橫管所組成。多用于圓形或多邊形的生物濾池。布水短管距離濾料表面為0.15-0.25m，數(shù)目大多為2-4個，也可以更多或者在橫管上再設(shè)分叉管。橫管一側(cè)開直徑為10-15mm的小孔?？组g隙從池中心最大向池邊逐漸減小，來保證布水均勻。污水在一定水頭（約0.25-1m）的作用下，噴出小孔，并產(chǎn)生反作用力，從而推動布水橫管向水流相反方向轉(zhuǎn)動。如果水頭太小，不足以推動布水器，也可以采用電機驅(qū)動。4.排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)：位于濾池底部，主要包括：滲水裝置、匯水溝、排水溝等部件。其主要作用：收集濾床流出的污水與生物膜；保證通風(fēng)，使生物濾池中微生物有好的復(fù)氧條件；支持濾料，防止濾料泄漏。滲水裝置（排水假底）：一般采用混凝土板式裝置，排水空隙率總表面積不低于濾池表面積的20%，與池底之間的距離不小于0.4m，其主要的作用在于支持濾料，排出濾池處理后的污水，并保證通風(fēng)良好。池底以1%—2%的坡度斜向匯水溝，匯水溝再以0.5%-10%的坡度斜向總排水溝，總排水溝坡度不小于0.5%，溝內(nèi)流速應(yīng)大于0.7m/s，以免發(fā)生沉積和堵塞現(xiàn)象。5.3.3影響生物濾池性能的因素生物濾池中有機物降解過程復(fù)雜，同時發(fā)生著有機物在污水和生物膜中的傳質(zhì)過程，有機物的好氧和厭氧的代謝，氧在污水和生物膜中的傳質(zhì)過程和生物膜的生長脫落過程等。影響這些過程的主要因素如下：濾池高度負荷濾回流供氧溫度布水器構(gòu)型污水水質(zhì)和介質(zhì)類型5.3.4普通生物濾池的設(shè)計計算一般規(guī)定：普通生物濾池的個數(shù)或分格數(shù)不應(yīng)少于2個，并按同時工作設(shè)計，設(shè)計流量拉平均日污水流量計算，當(dāng)處理對象為生活污水或以生活污水為主的城市污水時，BOD5的容積負荷可按表所列數(shù)據(jù)選用，水力負荷為0.9－3.7m3／(m2d)。對于工業(yè)廢水應(yīng)通過試驗來確定。普通生物濾池的計算公式見下頁表。池壁高度比濾料表面層高出0.5－0.9m，用以擋風(fēng)，保證布水均勻。池底四周開設(shè)通風(fēng)孔，其總面積不小于濾池表面積的1％。4.普通生物濾池填料層分工作層和承托層兩個部分，工作層厚1.3－1.8m，濾料粒徑25－40mm，承托層厚0.2m，粒徑70－100mm。5.3.5普通生物濾池的特點普通生物濾池的優(yōu)點有：(a)處理效果好，BOD5的去除率可達95％以上；(b)運行穩(wěn)定、易于管理、節(jié)省能源。其主要缺點是：負荷低、占地面積大、處理水量小、濾池易堵塞、易產(chǎn)生池蠅、散發(fā)臭味、衛(wèi)生條件差。一般適用于處理每日污水量不高于1000m3的小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)有機污水。5.3.6高負荷生物濾池1）高負荷生物濾池：是為解決普通生物濾池在凈化功能和運行中存在的實際負荷低、易堵塞等問題而開發(fā)出來的。是生物濾池的第二代工藝。高負荷生物濾池是通過限制進水BOD5值和在運行上采取處理水回流等技術(shù)來提高有機負荷率和水力負荷率，有機負荷率和水力負荷率分別為普通生物濾池的6—8倍和l0倍。采用處理水回流技術(shù)具有下列作用：(a)均化與穩(wěn)定進水水質(zhì)；(b)加大水力負荷，及時沖刷過厚和老化的生物膜．加速生物膜的更新，抑制厭氧層發(fā)育，使生物膜保持較高的活性；(c)抑制池繩的滋長；(d)減輕臭味的散發(fā)。2）高負荷生物濾池的流程3）高效生物濾池和旋轉(zhuǎn)布水器的設(shè)計計算一般規(guī)定：濾池個數(shù)（格數(shù)）不應(yīng)小于2個，且按并聯(lián)運行。進水BOD5濃度不應(yīng)大于200mg/L，否則宜采用處理后水回流稀釋。濾料層厚度一般2－4m。自然通風(fēng)時，濾料層不大于2m，工作層厚1.8m。濾料粒徑40－70mm；承托層厚0.2m，粒徑70－100mm。容積負荷一般不宜大于1200gBOD5/m3d水力負荷率一般為9－36m3/m2d，面積負荷率一般為1100－2000gBOD5/m2d旋轉(zhuǎn)布水器的設(shè)計計算一般規(guī)定：旋轉(zhuǎn)布水器按最大設(shè)計污水量計算。每架布水器的布水管數(shù)為2－4根。布水器直徑D2=D-200mm（D為池內(nèi)徑），布水橫管長L=0.5D2布水橫管直徑D1一般為50－250mm。橫管上布水小孔直徑d一般為10-15mm。布水橫管高出濾料層表面0.15－0.25m。布水小孔孔間距在中心部分最小，向外逐漸加大，一般75mm增加到300mm，具體間距通過計算確定。布水器水頭損失，當(dāng)D2為10－14m時，水頭損失或布水器所需壓力一般為0.2－1.0m。5.3.7塔式生物濾池塔式生物濾池屬第三代生物濾他，其工藝特點是：(a)加大濾層厚度來提高處理能力；(b)提高有機負荷以促使生物膜快速生長；(c)提高水力負荷來沖刷生物膜，加速生物膜的更新，使其保持良好的活性。塔式生物濾池備層生物膜上生長的微生物種屬不同，但又適應(yīng)該層的水質(zhì)，有利于有機物的降解，并且能承受較大的有機物和毒物的沖擊負荷，常用于處理高濃度的工業(yè)廢水和各種有機廢水基本構(gòu)造塔身：用來圍擋濾料，呈圓形或方形，一般由磚、鋼筋混凝土或鋼板制成。塔高8-24m，直徑0.5-3.5m，徑高比為1:6-1:8。塔身沿高度分層建造，每層高不超過2m，塔頂上緣高出濾料表面0.5m左右。塔身上設(shè)觀察窗。濾料：種類多種多樣，一般采用輕質(zhì)濾料，如打孔波紋塑料填料、蜂窩形或玻璃鋼填料。目前我國常用的是環(huán)氧樹脂固化的玻璃布蜂窩填料。布水系統(tǒng)：與一般生物濾池相同，多采用電機驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)布水器，對于大型塔也可以用水流反作用力為驅(qū)動。小型塔也可以采用固定式噴嘴布水器。通風(fēng)和排水裝置：一般采用自然通風(fēng)，塔底有高度為0.4-0.6m的空間，周圍留有通風(fēng)口，其有效面積不小于濾池面積的7.5%-10%。池底部設(shè)有集水池，收集處理后污水，并由管、渠連續(xù)排入二沉池或氣浮池進行泥水分離。塔式生物濾池的設(shè)計計算一般規(guī)定：一般塔高為8－24m，直徑1－3.5m，徑高比1：6－1：8左右。塔內(nèi)濾料應(yīng)分層設(shè)置，每層高度宜為2－2.5m。進水BOD5應(yīng)控制在500mg/L以下，否則需采取回流措施。塔式生物濾池的設(shè)計計算

5.4生物轉(zhuǎn)盤5.4.1概述生物轉(zhuǎn)盤（RBC）：又名轉(zhuǎn)盤式生物濾池，是一種生物膜法處理設(shè)備。因為有許多優(yōu)點，一直受到各國的重視和應(yīng)用。生物轉(zhuǎn)盤的概念產(chǎn)生于1901年，但是當(dāng)前使用的工藝發(fā)展于20世紀(jì)50年代。第一座生物轉(zhuǎn)盤污水處理廠是1954年在德國建成的。20世紀(jì)60——70年代初生物轉(zhuǎn)盤的介質(zhì)類型和設(shè)備結(jié)構(gòu)得到了明顯的改進。70年代美國建造了許多生物轉(zhuǎn)盤裝置，目前仍有600多座還在應(yīng)用。到了80年代，歐洲已經(jīng)建成生物轉(zhuǎn)盤污水處理廠近2000座?，F(xiàn)在全世界估計大約有3000套生物轉(zhuǎn)盤裝置。我國于70年代開始進行生物轉(zhuǎn)盤的研究，已經(jīng)在印染、造紙、皮革、石油化工等行業(yè)的工業(yè)廢水處理中得到應(yīng)用，而且效果很好。5.4.2生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造生物轉(zhuǎn)盤構(gòu)造基本有以下幾個部件：盤片、接觸反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動裝置。生物轉(zhuǎn)盤由固定在一根軸上的許多間距很小的圓盤或多角形盤片組成，氧化槽位于轉(zhuǎn)盤的正下方，一般采用鋼板或鋼筋混凝土制成與盤片外形基本吻合的半圓形，在氧化槽的兩端設(shè)有進出水設(shè)備，槽底有放空管。盤片面積的40%左右浸沒在槽內(nèi)污水中，轉(zhuǎn)軸高出水面10-25cm。盤片是生物轉(zhuǎn)盤的主體，作為生物膜的載體要求具有質(zhì)輕、強度高、耐腐蝕、防老化、比表面積大等特點，目前多采用聚乙烯硬質(zhì)塑料或玻璃鋼制作盤片。每個RBC單元都有一個蓋子（一般是玻璃纖維的）用來保護和改善工藝。蓋子可以保護和設(shè)備免受惡劣天氣、凍結(jié)、以及日曬等加速介質(zhì)損壞的因素和侵襲。蓋子還能減少熱損失，便于廢氣收集，使臭味得到控制，而且可以使藻類生長減至最小?，F(xiàn)在，幾乎所有的RBC廠商都有標(biāo)準(zhǔn)尺寸。例如一種典型RBC尺寸為：直徑：3.66米；長度：7.62米；軸長：8.23生物轉(zhuǎn)盤的優(yōu)缺點優(yōu)點缺點優(yōu)點缺點機械上簡單性能易受廢水性質(zhì)的影響工藝簡單，易于操作工藝運行靈活性有限所需能量低大規(guī)模應(yīng)用能力有限標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，易于建造和擴建需要適當(dāng)?shù)念A(yù)處理5.4.3生物轉(zhuǎn)盤的運行過程和反應(yīng)機理生物轉(zhuǎn)盤屬于二級生物處理，廢水經(jīng)過格柵、沉淀池、和初沉池后，進入生物轉(zhuǎn)盤。由于微生物作用，可從廢水中去除溶解的和懸浮的有機物。一部分有機物被氧化為二氧化碳和水，一部分則合稱為原生質(zhì)，成為微生物的一部分；另一部分被吸附到生物膜上儲存起來最后進行氧化和合成。同時，生物膜逐漸變厚，過剩的生物膜由于廢水水流與盤片之間產(chǎn)生的剪切力作用而脫落。生物轉(zhuǎn)盤在旋轉(zhuǎn)過程中．當(dāng)盤面某部分浸沒在污水中時．盤上的生物膜首先對污水中的有機物進行吸附；當(dāng)盤片離開液面暴露在空氣午時，盤上的生物膜從空氣中吸收氧氣同時對有機物進行氧化。通過上述過程．氧化槽內(nèi)污水中的有機物減少．污水得到凈化。轉(zhuǎn)盤上的生物膜也同樣經(jīng)歷掛膜、生長、增厚和老化脫落的過程，脫落的生物膜可在二次沉淀他中去除。生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)除有效地去除有機污染物外，如運行得當(dāng)可具有硝化、脫氯與除磷的功能。5.4.4生物轉(zhuǎn)盤的流程和組合形式生物轉(zhuǎn)盤的布置形勢，一般分為單軸單級、單軸多極、多軸多極。級的多少和采取什么樣的布置形式主要根據(jù)廢水的水質(zhì)、水量和凈化要求以及現(xiàn)場條件等因素而定。實踐證明，對同一種廢水，如果盤片面積不變，將轉(zhuǎn)盤分為多極串聯(lián)運行，能夠提高出水水質(zhì)和水中溶解氧的含量。生物轉(zhuǎn)盤的流程5.4.5生物轉(zhuǎn)盤特征根據(jù)上述的工藝流程，生物轉(zhuǎn)盤污水處理系統(tǒng)具有如下特征：1微生物濃度高，特別是最初幾級生物轉(zhuǎn)盤，這是生物轉(zhuǎn)盤效率高的主要原因；2反應(yīng)池不需要曝氣，污泥勿需回流，因此動力消耗低，這是本法最突出的特征，耗電量為0.7kWh／kgBOD5，運行費用低；3生物膜上微生物的食物鏈長，產(chǎn)生污泥量少，在水溫為5—200C的范圍內(nèi)，BOD5的去除率為90％時，去除1kgBOD的污泥產(chǎn)量為0.25kg。4耐沖擊負荷強：BOD5范圍可達到10-10000mg/L。5容易受氣溫變化影響。北方應(yīng)加罩或建立在市內(nèi)。5.4.6生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算一般規(guī)定：生物轉(zhuǎn)盤的組數(shù)一般不少于2組。二級處理的生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計能力按平均日污水量計算。有季節(jié)性變化的污水，應(yīng)按最大季節(jié)的平均污水量計算。進入轉(zhuǎn)盤的污水BOD5濃度，按經(jīng)調(diào)節(jié)沉淀后的平均值計算。轉(zhuǎn)盤所需面積按BOD面積負荷計算，以水力負荷或停留時間較校核。不同性質(zhì)污水的BOD負荷和水力負荷不同，一般應(yīng)由實驗確定。當(dāng)無資料時，可以采用經(jīng)驗值計算。盤片尺寸1）盤片直徑：一般為2-3m。2）盤片厚度：一般為1-15mm（聚苯乙烯泡沫塑料盤片為10-15mm；硬聚氯乙烯板為3-5mm；玻璃鋼盤片為1-2.5mm，金屬板為1mm以下）。3）盤片凈距：進水段為25-35mm，出水段為10-20mm，對于藻類繁殖的轉(zhuǎn)盤，盤片凈距為65mm。4）轉(zhuǎn)盤與氧化槽表面凈距：不宜小于150mm。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速：0.8-3.0r/min。轉(zhuǎn)盤浸沒率：20%-40%轉(zhuǎn)盤的產(chǎn)泥量：按0.3-0.5kg污泥/kgBOD5計轉(zhuǎn)盤級數(shù)：一般不小于3級。5.4.6生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算5.4.7生物轉(zhuǎn)盤的進展和應(yīng)用為降低生物轉(zhuǎn)盤的動力消耗、節(jié)省工程投資和提高處理設(shè)施的效率，近年來生物轉(zhuǎn)盤有了一些新的發(fā)展。主要有：空氣驅(qū)動的生物轉(zhuǎn)盤、與沉淀池合建的生物轉(zhuǎn)盤、與曝氣池組合的生物轉(zhuǎn)盤和藻類轉(zhuǎn)盤等。空氣驅(qū)動的生物轉(zhuǎn)盤：利用空氣的浮力使轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)盤的外圍設(shè)空氣罩，空氣通過擴散器均勻地吹向空氣罩，產(chǎn)生浮力使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。這種生物轉(zhuǎn)盤的特點為：氧化槽內(nèi)的溶解氧濃度高，有利于BOD5的去除。受曝氣的剪切作用，生物膜較薄，具有較好的活性。通過調(diào)節(jié)空氣量可以改變轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，操作方便易行。易于維修和管理。氣動生物轉(zhuǎn)盤的主要設(shè)計及運行參數(shù)有：轉(zhuǎn)盤級數(shù)（一般三到四級）；容積面積比（可介于5—9之間）：BOD面積負荷（＜20g／m2·d）；水力負荷（＜200L／m2.d）；沉沒率（一般介于4G～50％之間）；轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)速度（一般每分鐘0．8一3轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤邊緣線速度以每分鐘20m左右為它）。5.4.8生物轉(zhuǎn)盤的應(yīng)用以往生物轉(zhuǎn)盤主要用于水量較小的污水處理廠，近年來的實踐表明，生物轉(zhuǎn)盤也可以用于處理量20萬噸以上的大型污水處理廠。在我國，生物轉(zhuǎn)盤主要用于處理工業(yè)廢水，在化學(xué)纖維、石油化工、印染、皮革、煤氣發(fā)生站等行業(yè)中均得到應(yīng)用，效果較好。生物轉(zhuǎn)盤主要優(yōu)點是動力消耗低、抗沖擊負荷能力強，無需回流污泥、管理運行方便，缺點是占地面積大、散發(fā)臭氣、在寒冷的地區(qū)需作保溫處理。5.5MBBR工藝MBBR（MovingBedBiofilmReactor）即，移動床生物反應(yīng)器。于20世紀(jì)80年代中期以來得到開發(fā)和利用的一種高效污水生物處理技術(shù)。填料是其核心部分。懸浮填料能夠與污水頻繁多次接觸，并可隨混合液流動并相互充分混合接觸。是活性污泥法和生物膜法相結(jié)合的一種工藝。MBBR工藝特性氣-固-液三相狀態(tài)，為微生物提供了良好的條件和更豐富的存在形式，形成了一個更復(fù)雜的復(fù)合式生態(tài)系統(tǒng)。載體中微生物泥齡加長，且存在缺氧區(qū)，有利于硝化、反硝化。MLSS高，一般可達CAS工藝5-8倍。氣-固-液三相狀態(tài)，增大接觸面積，強化傳遞過程，填料受到?jīng)_刷，保持生物膜活性。適合改造舊工藝，主要針對CAS工藝改進而研發(fā)。LINPOR?－技術(shù)的主要特點使用高孔泡沫海綿塊作為微生物載體。海綿塊通常占活性污泥池容的10－30％。微孔曝氣提供所需氧氣以及必要的混合能量。海綿塊上的固定微生物的增加使得池中微生物總量增至原來的兩倍。與此同時，系統(tǒng)達到更高的總泥齡和較低的污泥負荷。LINPOR?技術(shù)特有的工藝改造防止填料流失，曝氣池出水端設(shè)置一道穿孔不銹鋼格柵。防止格柵堵塞，在出水區(qū)進行鼓泡曝氣。防止載體在出水區(qū)大量聚集（長池型），用氣提泵將部分載體從曝氣池尾部回送至前段。LINPOR?－技術(shù)的原理CAS法與生物膜法相結(jié)合，生物量高（30g/L）微生物生存環(huán)境由氣—液變?yōu)闅狻骸倘?，形成了更?fù)雜的復(fù)合式生態(tài)系統(tǒng)。載體內(nèi)部缺氧、長泥齡環(huán)境有利于硝化、反硝化菌的生存。LINPOR?——C工藝LINPOR?——C/N工藝LINPOR?——N工藝5.6生物接觸氧化法SubmergedBiofilmReactor5.6.1概述生物接觸氧化污水處理技術(shù)(又稱淹沒式生物濾池、接觸曝氣法)，是一種介于活性污泥法與生物濾池兩者之間的生物處理技術(shù)，具有兩者的優(yōu)點；填料比表面積大，充氧條件好，具有較高的容積負荷。生物量高(附著生物膜量可達8000－40000mgMLVSS/L)；有機物的去除能力強；對沖擊負荷的適應(yīng)能力強；產(chǎn)生的污泥量少，污泥顆粒大，易于沉淀，不產(chǎn)生污泥膨脹；操作簡單、運行方便、易于管理。5.6.2生物接觸氧化法工藝流程SubmergedBiofilmReactor’sprocess生物接觸氧化處理技術(shù)的工藝流程一般分成一段(級)處理流程、二段(級)處理流程和多段(級)處理流程，這幾種工藝各具特點及適用條件。一段(級)法流程污水經(jīng)初沉池后進入接觸氧化池，經(jīng)二沉池沉淀后排出，整個工藝不需要污泥回流，污水在接觸氧化池內(nèi)為完全混合，微生物處于對數(shù)增殖期和減衰增殖期的前段，生物膜增長較快，有機物降解速率也較高；該流程簡單：易于維護、投資較低。二段(級)法流程污水經(jīng)初沉后進入第一段接觸氧化池氧化，出水經(jīng)中間沉淀池進行泥水分離，上清液進入第二段接觸氧化池，最后經(jīng)二沉池再次泥水分離后排放。在該流程中第一段為高負荷段，第二段為低負荷段．這樣更能適應(yīng)原水水質(zhì)的變化，使處理水水質(zhì)趨于穩(wěn)定。多段(級)法流程由三段或多于三段的生物接觸氧化池組成，由于設(shè)置了多段接觸氧化池，將生物高負荷、中負荷、低負簡明顯分開，能夠提高總的處理效果；該流程經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪\行能增加硝化、脫氯功能。工藝運行過程生物接觸氧化池內(nèi)設(shè)填料，填料淹沒在廢水中，填料上長滿生物膜，廢水與生物膜接觸過程中，水中的有機物被微生物吸附、氧化分解和轉(zhuǎn)化為新的生物膜。從填料上脫落的生物膜，隨水流到二沉池后被去除，廢水的到凈化。接觸氧化池中，微生物所需要底氧氣來自水中，而廢水則自鼓入的空氣不斷補充失去的溶解氧。一般空氣是通過設(shè)在池底的穿孔布氣管進入水流，當(dāng)氣泡上升時向廢水供應(yīng)氧氣，還可以攪拌池水。生物接觸氧化池的幾種基本構(gòu)造接觸氧化池的形式按曝氣裝置的位置分為：(a)分流式：污水充氧與填料分別在不同的隔間內(nèi)進行，優(yōu)點是污水流過境料速度慢，有利于微生物的生長，缺點是沖刷力太小，生物膜更新慢且易堵塞。(b)直流式：曝氣裝置在填料底部，直接向填料鼓風(fēng)曝氣使填料區(qū)的水流上升，優(yōu)點是生物膜更新快，能經(jīng)常保持較高酌活性，并避免產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。按水流循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式。生物接觸氧化池的構(gòu)造目前，生物接觸氧化池還沒有比較定型的構(gòu)造形勢。生物接觸氧化法的主要組成部分有：池體、填料、支架及曝氣裝置、進出水裝置以及排泥管等部件組成。池體：平面上多呈圓形、矩形、或方形，用鋼板焊接制成或用鋼筋混凝土澆灌而成。池內(nèi)填料高度一般為3.0-3.5m；底部布水層高為0.6-0.7m；頂部穩(wěn)定水層為0.5-0.6m，總高度為4.5-5.0m。填料：是接觸氧化法處理工藝的關(guān)鍵部位，直接影響處理效果并關(guān)系到接觸氧化池的基建費用。填料要求比表面積大、空隙率大、水利阻力小、強度大、化學(xué)和生物穩(wěn)定性好、能經(jīng)久耐用。目前，我國常用的填料有蜂窩狀填料、波紋板狀填料、軟性纖維填料、半軟性填料、盾形填料以及不規(guī)則粒狀填料和球形填料等。布氣管：可布置在池中心、側(cè)面、和全池。生物接觸氧化法的設(shè)計計算（BOD容積負荷法）主要參數(shù)：pH值：一般進水pH值要求在6.5-8.8之間。水溫：10-35℃之間。BOD負荷：對于可生化性較高的有機物水，如城市污水、食品工業(yè)污水、有機負荷宜取1.0-1.8kgBOD/m3d；對于生化性較差的廢水，如印染廢水、有機負荷取0.8-1.2kgBOD/m3d更為穩(wěn)妥。接觸停留時間：停留時間長，處理效果好。供氣量：要求廢水進入氧化填料池之前的溶解氧為4-6mg/L左右。處理廢水時，往往根據(jù)實驗結(jié)果以水汽比確定供氣量。水氣比：處理水量和供氣量之比。一般1:(15-20)，高濃度生產(chǎn)廢水1:(20-25)。5.7生物流化床FluidBed5.7.1生物流化床概述流化床反應(yīng)器：是利用流態(tài)化的概念進行傳質(zhì)或傳熱操作的一類反應(yīng)器。流化床從開發(fā)至今只有幾十年的歷史，最初主要應(yīng)用于化工合成和石化行業(yè)，后來因為此類反應(yīng)器在許多方面所表現(xiàn)出來的獨特優(yōu)勢，使他的應(yīng)用范圍逐漸擴展到燃燒、金屬提煉、空氣凈化等許多領(lǐng)域。流化床處理污水的研究和應(yīng)用開始于20世紀(jì)70年代初的美國。當(dāng)時，固定床生物濾池已經(jīng)得到普遍應(yīng)用。固定床操作中存在著容易堵塞的弊病，要求選用大粒徑的濾料，然而大粒徑濾料卻限制了微生物附棲生長的比表面積，降低了反映其內(nèi)的生物量，從而影響處理效率。這樣的前提下，人們提出了將固定床改變?yōu)榱骰驳脑O(shè)想。1970-1973年，美國國家環(huán)保局（EPA）在俄亥俄州一個中試處理廠對生物流化床工藝進行了較為詳細的全面研究。70年代中后期以后，生物流化床處理城市污水和工業(yè)廢水在工程上得到推廣。國內(nèi)的研究和應(yīng)用開始與20世紀(jì)70年代末，進入80、90年代后，國內(nèi)已經(jīng)建成了不少中型小型生物流化床裝置并投入生產(chǎn)。除了處理生活污水以外，還有工藝應(yīng)用于印染、煉油、皮革等工業(yè)廢水。5.7.2生物流化床及流化原理流化床：若流體自下而上通過固定床層，其初期壓降將隨流速增大而增大，且壓降與流速成線性關(guān)系。當(dāng)流速增大到一定數(shù)值時，壓力降低的數(shù)值等于顆粒床層的浮重時，床層中的顆粒由靜止開始向上運動，床層也由固定床可是膨脹。若繼續(xù)增大流速，則床層進一步膨脹，直到顆粒之間不接觸，懸浮在流體中，這一狀態(tài)叫初始流態(tài)化。達到初始流態(tài)化后，在繼續(xù)增大流速，床層會進一步膨脹，但是壓降不再增大。初始流化態(tài)時對應(yīng)的流速叫臨界流化速度。臨界流態(tài)化速度是指示固定床與流化床之間狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)，它是實際上是使顆粒流化的最小流化速度。在生物流化床設(shè)計中，臨界流化速度是一個重要的校核參數(shù)，必須保證設(shè)計時所選擇的流體上升速度大于臨界流化速度。5.7.3床層的三個階段：固定階段：流體上升速度小于臨界流化速度，填料靜止不動的狀態(tài)。流化階段：當(dāng)流體流速大于臨界流化速度時，顆粒被流體托起呈懸浮狀態(tài)，且在床層內(nèi)各個方向流動的階段。這個狀態(tài)的床層，稱為流化床。流體輸送階段：當(dāng)流體流速增加到一定程度時，顆粒會隨著流體從反應(yīng)器中流失，此時流體的速度稱為沖出速度，這一階段為流體輸送階段。顯然，我們應(yīng)該將生物流化床的流體流速控制在臨界流化床和沖出速度之間。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得流化床不同。流化床床層的膨脹程度可以用膨脹率或膨脹比來表示。5.7.4生物流化床的構(gòu)造生物流化床體：一般呈圓形或方形，多用鋼板焊接而成，也可以用鋼筋混凝土澆灌。高度與直徑可在較大范圍中選用，一般采用3—4：l為宜。載體：一般是砂、活性炭、焦炭等較小的顆粒物質(zhì)、直徑為0.6—1.0mm，能提供的表面積十分大。布水裝置：對于液流動力流化床，載體的流化主要由底部進入的廢水造成，因此要求布水裝置能均勻布水，常用的布水設(shè)備如圖。充氧設(shè)備：池內(nèi)充氧一般采用射流充氧或擴散曝氣裝置；池外充氧裝置有迭水式和曝氣錐式兩種。脫膜裝置：對于液體動力流化床需要脫膜裝置，常用振動篩、葉輪脫膜裝置、刷式脫膜裝置等。5.7.5生物流化床的類型5.8曝氣生物濾池(BAFbiologicalaeratedfilter)借鑒了接觸氧化法和給水處理中的快濾池的設(shè)計思路。優(yōu)點：有機負荷高、戰(zhàn)地面積小（普通活性污泥法的1/3）、投資少、不產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸率高、出水水質(zhì)好。缺點：進水水質(zhì)要求嚴(yán)格（SS<100mg/L,最好SS<60mg/L）；反沖洗水量、水頭損失大。第一座曝氣生物濾池1981年在法國投產(chǎn)。美國、加拿大等在20世紀(jì)末80年代末引進。國內(nèi)目前還處在推廣階段，第一個工藝－－大連馬欄河污水處理廠5.8.1主要工藝有：1）BIOSTYR?(上向流)/BIOCARBONE?（下向流）工藝：法國OTV（L’OmniumdeTraitementsetdeValorisation）公司注冊技術(shù)，采用輕質(zhì)懸浮填料－BIOSTYRENE，其主要成分是聚苯乙烯。自動化程度高。基本原理：生物附著在顆粒濾料上，污水通過濾料被微生物吸收氧化，污泥保留在過濾層中，不需要二沉池。填料一般高2.5－3m，供氣管分曝氣管路和反洗空氣管路。2）Biofor?（上向流）：法國得利滿（Degrmont）公司第三代膜生物反應(yīng)池。特點：1）上升流生物濾池；2）使用特制的過濾及生物膜媒介：Biolite生物濾料；3）高性能曝氣頭；4）流體完全均勻分布。3）BIOSMEDI：上海市政院鄒偉國研制，主要針對微污染源水開發(fā)。5.8.2Biofor的應(yīng)用－馬欄河污水處理廠SEDIPAC3D+BIOFOR工藝。設(shè)計處理能力為12×104m3/d,其中4×104m3/d回用,服務(wù)人口為35萬人,占地為4.3hm2,工程直接投資約1.7億元。設(shè)計進水水質(zhì):COD=