1、第五章第五章 污水的好氧生物處理（二）污水的好氧生物處理（二）生物膜法生物膜法5.1 概述概述生物膜法：生物膜法：是與活性污泥法并列的一種污水的好氧生物處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如原理技術(shù)，這種處理方法的實質(zhì)是使細菌和菌類一類微生物如原生動物、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長繁殖，并在其上形成膜狀生物污泥生物膜生物膜。污水與生物。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)被生物膜上的微膜接觸，污水中的有機污染物，作為營養(yǎng)

2、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，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。這個過程所需的氧氣直接來自大氣。生物濾池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。發(fā)展起來的人工生物處理技術(shù)，是對上述過程的強化。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。年，首先出現(xiàn)在英國，在粗濾料上噴灑污水，進行凈化。20世紀世紀2030年代，生物濾池為主的生物膜法得到了廣泛應(yīng)用。年代，生物濾

3、池為主的生物膜法得到了廣泛應(yīng)用。20世紀世紀4050年代，由于活性污泥法的發(fā)展，生物膜法工藝出現(xiàn)停年代，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)。滯狀態(tài)。20世紀世紀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。新的發(fā)展。20世紀世紀70年代以后，各種新型工藝相繼出現(xiàn)，

4、生物膜法成為和活性污泥年代以后，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。法并列的污水生物處理技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。目前的生物膜工藝普通生物濾池，也叫滴濾普通生物濾池，也叫滴濾池。池。Tickling Filters另外還有在其工藝上發(fā)展另外還有在其工藝上發(fā)展起來的高負荷生物濾池起來的高負荷生物濾池(高高效生物濾池效生物濾池)和塔式生物濾和塔式生物濾池。池。生物轉(zhuǎn)盤（RBC）淹沒式生物濾池也叫生物接觸氧化法，也叫生物接觸氧化法，Submerged Biofilm Reactor生物流化床（Fluid Bed）移動床生物膜反應(yīng)器（Moving Bed Bi

5、ofilm Reactor）也叫生物移動床也叫生物移動床 是在生物濾池和流化床的工藝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膜，生物膜上微生物大量繁殖，起到凈化污水的作用。，起到凈化污水的作用。 氣提式生物膜反應(yīng)器（氣提式生物膜反應(yīng)器（Air-Lifts）復合式活性污泥生物膜反應(yīng)器復合式活性污泥生物膜反應(yīng)器（Hybrid Activated Sludge Biofilm Reactor）序批式生物膜反應(yīng)器序批式生物膜反應(yīng)器（Se

6、quencing Biofilm Reactor）升流式厭氧污泥床升流式厭氧污泥床厭氧生物濾池厭氧生物濾池（UASBAF）附著生長穩(wěn)定塘（附著生長穩(wěn)定塘（Attached-growth ponds）生物膜法的分類按生物膜與廢水的接觸方式不同，可分為：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和浸漬式生物膜法填充式生物膜法：填充式生物膜法：廢水、空氣沿固定的填料或轉(zhuǎn)動的盤片表廢水、空氣沿固定的填料或轉(zhuǎn)動的盤片表面流過。面流過。浸漬式生物膜法：浸漬式生物膜法：生物膜載體完全浸沒在水中，通過鼓風曝氣生物膜載體完全浸沒在水中，通過鼓風曝氣供氧。供氧。如果載體固定

7、，稱為：如果載體固定，稱為：接觸氧化法接觸氧化法如果載體流化，稱為：如果載體流化，稱為：生物流化床生物流化床生物膜法工藝特性（1）微生物相特征：）微生物相特征：參與凈化反應(yīng)的微生物多種多樣參與凈化反應(yīng)的微生物多種多樣;生生物的食物鏈長物的食物鏈長;多分段運行，每一段的生物種群都不同。多分段運行，每一段的生物種群都不同。（2）工藝特性：）工藝特性：抗沖擊負荷能力強。抗沖擊負荷能力強。污泥沉降性能良好，易于固液分離。污泥沉降性能良好，易于固液分離。能夠處理低濃度污水。能夠處理低濃度污水。易于維護運行。易于維護運行。5.2 生物膜模型生物膜生物膜:指以附著在惰性載體表面生長的，以微生物為主，包含微指

8、以附著在惰性載體表面生長的，以微生物為主，包含微生物及其產(chǎn)生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的無機及生物及其產(chǎn)生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的無機及有機物等組成，并具有較強的吸附和生物降解性能的結(jié)構(gòu)。有機物等組成，并具有較強的吸附和生物降解性能的結(jié)構(gòu)。生物膜上的菌類生物膜上的菌類5.2 生物膜模型生物膜特性：生物膜特性：1）無論從物理學還是微生物學角度觀察都是非常復雜的非常復雜的，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)：可以分為兩個區(qū)：基膜、表膜基膜、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。基膜與表膜的厚

9、度與系統(tǒng)水力學特性、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。生物膜中的競爭在兩種生物的生物膜中，當唯一共享資源是空間時，快在兩種生物的生物膜中，當唯一共享資源是空間時，快速速(物種物種B)和慢速（物種和慢速（物種A）生長細菌相對分布模擬結(jié)果）生長細菌相對分布模擬結(jié)果生物膜內(nèi)快速生長的細菌可生

10、物膜內(nèi)快速生長的細菌可以取代慢速生長的細菌。但以取代慢速生長的細菌。但是，同時生物膜內(nèi)部的細菌是，同時生物膜內(nèi)部的細菌不受表面剪切作用的影響，不受表面剪切作用的影響，因此受到保護，他們也能夠因此受到保護，他們也能夠在生物膜內(nèi)得以生存，但是在生物膜內(nèi)得以生存，但是不能夠單獨形成生物膜。不能夠單獨形成生物膜。v生物膜的成熟：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。v老化的生物膜老化的生物膜：當厭氧層逐漸加厚，并達到一定程度后，其代謝物增多，破壞了好氧層的生

11、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。生物膜結(jié)構(gòu)模式圖生物膜結(jié)構(gòu)模式圖生物膜內(nèi)的硝化和厭氧過程因為存在空間和溶解氧的競爭，當液相主體內(nèi)的有機質(zhì)濃度超過因為存在空間和溶解氧的競爭，當液相主體內(nèi)的有機質(zhì)濃度超過27mg/L（以（以COD計）計）時，硝化細菌不能夠在生物膜內(nèi)生存，但是，低于此濃度時，硝化細菌和異養(yǎng)菌可以在時，硝化細菌不能夠在生物膜內(nèi)生存，但是，低于此濃度時，硝化細菌和異養(yǎng)菌可以在生物膜內(nèi)共存。生物膜內(nèi)共存。生物膜傳質(zhì)過程單一營養(yǎng)物條件下，理想基質(zhì)濃度分布示意圖單一營養(yǎng)物條件下，理想基質(zhì)濃度分布示意圖)(SSSBWWSS

12、SLDJJS通量通量DW擴散系數(shù)擴散系數(shù)DW/LW= kL液相傳質(zhì)系數(shù)液相傳質(zhì)系數(shù)可以用下面的方程描述基質(zhì)到生可以用下面的方程描述基質(zhì)到生物膜的傳遞過程。物膜的傳遞過程。在含有兩種或兩種以上組分的流體內(nèi)部，如果有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，濃度梯度存在，則每一種組分都有向低濃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。混合物的組分在濃度梯度作用下由高濃度向度方向轉(zhuǎn)移，以減弱這種濃度不均勻的趨勢。混合物的組分在濃度梯度作用下由高濃度向低濃度方向的轉(zhuǎn)移過程稱為低濃度方向的轉(zhuǎn)移過程稱為傳質(zhì)傳質(zhì)，亦稱，亦稱質(zhì)量傳遞質(zhì)量傳遞。 dxdSDJSWSdxdSDJ

13、SeSdxdSS/生物膜內(nèi)的傳質(zhì)可以用自由擴散的生物膜內(nèi)的傳質(zhì)可以用自由擴散的Fick定律來描述。定律來描述。為濃度梯度而生物膜中的過程要比自由擴散復雜得多，因此，用有效擴而生物膜中的過程要比自由擴散復雜得多，因此，用有效擴散系數(shù)散系數(shù)De代替擴散系數(shù)代替擴散系數(shù)DWDe不應(yīng)當只視為擴散作用的結(jié)果。可以視為綜不應(yīng)當只視為擴散作用的結(jié)果。可以視為綜合作用對物質(zhì)傳遞的影響系數(shù)。合作用對物質(zhì)傳遞的影響系數(shù)。在大多數(shù)情況下，基質(zhì)（有機污染物）的去除受傳質(zhì)的控制比生物反受傳質(zhì)的控制比生物反應(yīng)一項影響更大。應(yīng)一項影響更大。5.3生物濾池Tickling Filters通過布水器將廢水均勻分通過布水器將廢水

14、均勻分布在濾池表面，濾池中裝布在濾池表面，濾池中裝滿了填料（濾料），廢水滿了填料（濾料），廢水沿濾池空隙從上向下流動沿濾池空隙從上向下流動到池底，通過集水溝，排到池底，通過集水溝，排水渠流出池外。水渠流出池外。生物濾池基本工藝流程生物濾池基本構(gòu)造v池體池體v濾床濾床v布水裝置布水裝置v排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)池體v普通生物濾池的池體在平面上多呈方形、矩形或圓形。普通生物濾池的池體在平面上多呈方形、矩形或圓形。v池壁多用磚石構(gòu)造，一般高出濾料表面池壁多用磚石構(gòu)造，一般高出濾料表面0.50.9m，具有維護濾料的作用，并防止風力對池表面均勻布水的具有維護濾料的作用，并防止風力對池表面均勻布水的影響。影響。v

15、池底一般具有池底一般具有1%2%的坡度，支持濾料同時排出污的坡度，支持濾料同時排出污水水v池底四周設(shè)有通風孔。池底四周設(shè)有通風孔。濾床濾床：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、有較好的化學穩(wěn)定性、有一定機械強度、抗冰凍、價格低廉，適合就生物生長、有較好的化學穩(wěn)定性、有一定機械強度、抗冰凍、價格低廉，適合就地取材。地取材。以前一般采用碎石、卵石、爐以前一般采

16、用碎石、卵石、爐渣、焦炭等實心拳狀無機濾料。渣、焦炭等實心拳狀無機濾料。現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用由現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用由聚氯乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺聚苯乙烯、聚酰胺等材料制成等材料制成的波紋板、多孔篩、蜂窩狀的波紋板、多孔篩、蜂窩狀人人工有機濾料工有機濾料。人工有機濾料優(yōu)勢：人工有機濾料優(yōu)勢：比表面積大（比表面積大（100200m2/m3）、）、孔隙率高（孔隙率高（80%90%）、密度）、密度小小。一些填料的形狀布水裝置目的目的：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）布移動式（常用為回轉(zhuǎn)式）布水器；固定式噴嘴布水系統(tǒng)。水器；固定式噴嘴布水系統(tǒng)。固定式布水系統(tǒng)構(gòu)

17、成：虹吸裝置、饋水池、虹吸裝置、饋水池、布水管道、噴嘴布水管道、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）旋轉(zhuǎn)式布水器（回轉(zhuǎn)式布水器）：由中間固定不動的：由中間固定不動的進水豎管進水豎管，配水短配水短管管和可以轉(zhuǎn)動的和可以轉(zhuǎn)動的布水橫管布水橫管所組成。多用于圓形或多邊形的生物濾池。所組成。多用于圓形或多邊形的生物濾池。排水系統(tǒng)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。位于濾池底部，主要包括：滲水裝置、匯水溝、排水溝等部件。其主要作用其主要作用：收集濾床

18、流出的污水與生物膜。：收集濾床流出的污水與生物膜。 保證通風，使生物濾池中微生物有好的復氧條件。保證通風，使生物濾池中微生物有好的復氧條件。 支持濾料，防止濾料泄漏。支持濾料，防止濾料泄漏。滲水裝置（排水假底）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：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面積不低于濾池表面積的20%，與池底之間的距離不小于，與池底之間的距離不小于0.4m，其主要，其主要的作用在于支持濾料，排出濾池處理后的污水，并保證通風良好。的作用在于支持濾料，排出濾池處理后的污水，并保證通風良好。池底以池底以1%2%的坡度斜向匯水溝，匯水溝再以的坡

19、度斜向匯水溝，匯水溝再以0.5%-10%的坡度斜向總的坡度斜向總排水溝，總排水溝坡度不小于排水溝，總排水溝坡度不小于0.5%，溝內(nèi)流速應(yīng)大于，溝內(nèi)流速應(yīng)大于0.7m/s，以免發(fā)生，以免發(fā)生沉積和堵塞現(xiàn)象。沉積和堵塞現(xiàn)象。一般規(guī)定：一般規(guī)定： 1.普通生物濾池的個數(shù)或分格數(shù)不應(yīng)少于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)計個，并按同時工作設(shè)計，設(shè)計流量按平均日污水流量計算，當處理對象為生活污水時，流量按平均日污水流量計算，當處理對象為生活污水時，BOD5的容積的容積負荷可按表所列數(shù)據(jù)選用，水力負荷為負荷可按表所列數(shù)據(jù)選用，水力負荷為0.93.7m3(m2d)。對于工業(yè)。對于工

20、業(yè)廢水應(yīng)通過實驗來確定。普通生物濾池的計算公式見下頁表。廢水應(yīng)通過實驗來確定。普通生物濾池的計算公式見下頁表。2.池壁高度比濾料表面層高出池壁高度比濾料表面層高出0.50.9m，用以擋風，保證布水均勻。，用以擋風，保證布水均勻。3.池底四周開設(shè)通風孔，其總面積不小于濾池表面積的池底四周開設(shè)通風孔，其總面積不小于濾池表面積的1。普通生物濾池的設(shè)計計算4.普通生物濾池填料普通生物濾池填料層分層分工作層和承托層工作層和承托層兩兩個部分，工作層厚個部分，工作層厚1.31.8m，濾料粒徑，濾料粒徑2540mm，承托層厚，承托層厚0.2m，粒徑粒徑70100mm。例題：例題：Q=2000m3/d,進水進水

21、BOD5=160mg/L，出水，出水BOD5不高不高于于20mg/L，冬季平均水溫，冬季平均水溫t=10，當?shù)仄骄鶜鉁兀數(shù)仄骄鶜鉁?111，試，試設(shè)計普通生物濾池。設(shè)計普通生物濾池。解：年平均氣溫解：年平均氣溫11，得出其容積負荷為，得出其容積負荷為200gBOD/m200gBOD/m3 3d d。1、濾料體積：、濾料體積：)(1400200)20160(2000)(3mMLtLaQV總設(shè)兩池并聯(lián)設(shè)兩池并聯(lián))(7002140023mVV總單例題：例題：Q=2000m3/d,進水進水BOD5=160mg/L，出水，出水BOD5不高不高于于20mg/L，冬季平均水溫，冬季平均水溫t=10，當?shù)仄?/p>

22、均氣溫，當?shù)仄骄鶜鉁?111，試，試設(shè)計普通生物濾池。設(shè)計普通生物濾池。2、濾池尺寸：設(shè)濾池中濾料層高、濾池尺寸：設(shè)濾池中濾料層高h2=2m，超高，超高h1=0.8m，底，底部構(gòu)造層高部構(gòu)造層高h3=1m。單池面積：單池面積：濾池采用方形，每池邊長：濾池采用方形，每池邊長：)(350270022mhVA單單m197 .18單Aa濾池總高：濾池總高：)( 8 . 3128 . 0321mhhhH例題：例題：Q=2000m3/d,進水進水BOD5=160mg/L，出水，出水BOD5不高不高于于20mg/L，冬季平均水溫，冬季平均水溫t=10，當?shù)仄骄鶜鉁兀數(shù)仄骄鶜鉁?111，試，試設(shè)計普通生物濾

23、池。設(shè)計普通生物濾池。校核表面水力負荷：校核表面水力負荷：dmmAQqF23/857. 22/單在允許范圍之內(nèi)（在允許范圍之內(nèi)（0.9-3.7）普通生物濾池的優(yōu)缺點普通生物濾池的優(yōu)點普通生物濾池的優(yōu)點：v處理效果好，BOD5的去除率可達95以上；v運行穩(wěn)定、易于管理、節(jié)省能源。其主要缺點是：其主要缺點是：v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。影響生物濾池性能的因素v濾池高度濾池高度v負荷濾負荷濾v回流回流v供氧供氧v溫度溫度v布水器構(gòu)型布水器構(gòu)型v污水水質(zhì)和介質(zhì)類型污水水質(zhì)和介質(zhì)類型

24、濾池高度濾床上層下層的生物膜量、微生物種類、去除有機物的速度是不相同的。濾床上層下層的生物膜量、微生物種類、去除有機物的速度是不相同的。上層污水中有機污染物濃度較高，微生物繁殖速度高，種屬以低級菌種為主，生上層污水中有機污染物濃度較高，微生物繁殖速度高，種屬以低級菌種為主，生物膜量較多，有機物去除率高。物膜量較多，有機物去除率高。隨著濾床深度增加，微生物從低級到高級進化，類似河流中的自凈過程中生物的隨著濾床深度增加，微生物從低級到高級進化，類似河流中的自凈過程中生物的遞變。遞變。多污帶：細菌種類多、數(shù)量大，每毫升有幾億個細菌。例如硫酸鹽還原菌與產(chǎn)多污帶：細菌種類多、數(shù)量大，每毫升有幾億個細菌。

25、例如硫酸鹽還原菌與產(chǎn)甲烷菌等，此外還有顫蚯蚓、蚊蠅幼蟲甲烷菌等，此外還有顫蚯蚓、蚊蠅幼蟲 ；-污帶：天藍喇叭蟲、椎尾水輪蟲、獨縮蟲、顫藻、小球藻等；污帶：天藍喇叭蟲、椎尾水輪蟲、獨縮蟲、顫藻、小球藻等；-污帶：代表性生物有藻類的水花束絲藻、變異直鏈硅藻、舟形藻；原生動物污帶：代表性生物有藻類的水花束絲藻、變異直鏈硅藻、舟形藻；原生動物的草履蟲、聚縮蟲；微型后生動物的腔輪蟲、水蚤；的草履蟲、聚縮蟲；微型后生動物的腔輪蟲、水蚤； 寡污帶：指示生物由魚腥藍細菌、黃群藻、玫瑰旋輪蟲、鐘蟲。寡污帶：指示生物由魚腥藍細菌、黃群藻、玫瑰旋輪蟲、鐘蟲。有機物去除率沿池深方向呈指數(shù)形式下降。有機物去除率沿池深方

26、向呈指數(shù)形式下降。在一定條件下。隨著濾池高度增加，處理的效率也相應(yīng)增加，但是超過某一在一定條件下。隨著濾池高度增加，處理的效率也相應(yīng)增加，但是超過某一值（隨具體條件而定）后，處理效率提高不明顯。值（隨具體條件而定）后，處理效率提高不明顯。污水流過濾池時，污染物濃度的下降率（每單位濾床高度污水流過濾池時，污染物濃度的下降率（每單位濾床高度h去去除的污染物的量）同該污染物的濃度成正比。除的污染物的量）同該污染物的濃度成正比。ssKdhdKhsse0K反應(yīng)濾池處理效率的系數(shù)，同污水性質(zhì)、濾床特性、反應(yīng)濾池處理效率的系數(shù)，同污水性質(zhì)、濾床特性、布水方式等有關(guān)。布水方式等有關(guān)。nVmsAqKK0K，m，

27、n可以通過實驗獲得。可以通過實驗獲得。思考題：濾料層高為思考題：濾料層高為2m的生物濾池，進出水的生物濾池，進出水BOD分別為分別為160mg/L,20mg/L。求：濾床深為。求：濾床深為1m處和處和0.5m處的污水處的污水BOD為多少？為多少？負荷率m3(水水)/m2 d 水力負荷率水力負荷率 m3(水水)/m2 d 表面水利負荷率又稱平均濾速表面水利負荷率又稱平均濾速。kg(BOD5或特定物質(zhì)或特定物質(zhì))/m3d 有機負荷率有機負荷率更合理，更能體現(xiàn)水處理的本質(zhì)。更合理，更能體現(xiàn)水處理的本質(zhì)。當濾速不超過4m/d時，隨著濾速的提高，污水中有機物傳質(zhì)速率加快，生物膜量增多，濾床容易堵塞。但是

28、當濾速大于8m/d時，由于流量較大，有一定沖刷作用，濾床的堵塞現(xiàn)象會得到改善，但出水水質(zhì)會下降，可以采用回流或提高濾床高度來保證出水水質(zhì)。生物濾池運行低負荷時，會出現(xiàn)硝化現(xiàn)象，出水中硝酸鹽含量會提高。生物濾池運行低負荷時，會出現(xiàn)硝化現(xiàn)象，出水中硝酸鹽含量會提高。回流回流：回流：這里指利用污水廠的出水或生物濾池的出水稀釋進水的做法稱為回流。回流水量與進水量之比稱為回流比回流比。回流對生物濾池的影響主要為：回流對生物濾池的影響主要為：1.回流可以提高生物濾池的濾率，使普通生物濾池轉(zhuǎn)變?yōu)楦哓摵缮餅V池。回流可以提高生物濾池的濾率，使普通生物濾池轉(zhuǎn)變?yōu)楦哓摵缮餅V池。2.有利于防止產(chǎn)生灰蠅和減少惡臭。

29、有利于防止產(chǎn)生灰蠅和減少惡臭。3.當進水缺氧、腐化、缺少營養(yǎng)元素或含有害物質(zhì)時，回流可以改進進水的當進水缺氧、腐化、缺少營養(yǎng)元素或含有害物質(zhì)時，回流可以改進進水的腐化狀況，提供營養(yǎng)元素和降低毒物濃度。腐化狀況，提供營養(yǎng)元素和降低毒物濃度。4.進水水質(zhì)、水量有波動時，回流有調(diào)節(jié)和穩(wěn)定進水的作用。進水水質(zhì)、水量有波動時，回流有調(diào)節(jié)和穩(wěn)定進水的作用。進水進水BOD5/mgL400-500mg/L），），生物濾池會出生物濾池會出現(xiàn)供氧不足的現(xiàn)象現(xiàn)供氧不足的現(xiàn)象。所以普通生物濾池的進水。所以普通生物濾池的進水COD應(yīng)小于應(yīng)小于400mg/L。可以通過回流來保證有機污染物濃度在一定低的范圍內(nèi)。可以通過回流

30、來保證有機污染物濃度在一定低的范圍內(nèi)。溫度普通生物濾池性能冬天會明顯下降生物濾池對溫度敏感（以前的結(jié)論）普通生物濾池性能冬天會明顯下降生物濾池對溫度敏感（以前的結(jié)論）現(xiàn)在最新研究表明，大多數(shù)情況下，生物濾池（生物膜工藝）去除基質(zhì)（有機污染物）的過程，其主要控制因素是傳質(zhì)的過程和效率主要控制因素是傳質(zhì)的過程和效率，并不是生物反應(yīng)的快慢。溫度對物質(zhì)傳遞的影響通常很小，而且，污水的溫度變化不是很大，以前普通生物濾池的性能下降，是由于過去工藝不合理，使污水在冬天溫度產(chǎn)生突降引起的。所以通過改進工藝，減少污水熱損失可以使生物濾池在冬天也有很好的效果。主要措施：主要措施：1.建造深度大、橫截面積小的滴濾池

31、，減少回流量。建造深度大、橫截面積小的滴濾池，減少回流量。2.邊壁向上延伸，要高出布水器邊壁向上延伸，要高出布水器1.52m，減少風對濾池的影響。，減少風對濾池的影響。3.覆蓋濾池。覆蓋濾池。4.加強通風控制裝置，如調(diào)節(jié)氣閥。或改用強制通風儀器，如鼓風機。加強通風控制裝置，如調(diào)節(jié)氣閥。或改用強制通風儀器，如鼓風機。布水器構(gòu)型旋轉(zhuǎn)布水器一般比固定噴嘴布水器具有更好的性能。旋轉(zhuǎn)布水器一般比固定噴嘴布水器具有更好的性能。其主要優(yōu)點：其主要優(yōu)點：1.水分布均勻。水分布均勻。2.會產(chǎn)生瞬時水力負荷速率（對于濾床而言，會有一個瞬時的會產(chǎn)生瞬時水力負荷速率（對于濾床而言，會有一個瞬時的沖擊），產(chǎn)生沖洗作用，

32、可以去除濾池中過量的微生物，因沖擊），產(chǎn)生沖洗作用，可以去除濾池中過量的微生物，因此可以維持生物膜停留在一個比較薄的、活性好的階段。此可以維持生物膜停留在一個比較薄的、活性好的階段。污水水質(zhì)和介質(zhì)類型容易降解的有機污染物濃度高容易降解的有機污染物濃度高出水水質(zhì)好，生物膜狀態(tài)好，出水水質(zhì)好，生物膜狀態(tài)好，工藝運行穩(wěn)定，有機負荷率高。工藝運行穩(wěn)定，有機負荷率高。適合運用該工藝。適合運用該工藝。難降解的污染物（或有毒污難降解的污染物（或有毒污染物）濃度高染物）濃度高出水水質(zhì)一般，生物膜發(fā)展受出水水質(zhì)一般，生物膜發(fā)展受抑制。工藝運行不平穩(wěn)，有機抑制。工藝運行不平穩(wěn)，有機負荷率下降。負荷率下降。進水水質(zhì)

33、影響進水水質(zhì)影響介質(zhì)類型影響介質(zhì)類型影響石料介質(zhì)石料介質(zhì)隨機介質(zhì)隨機介質(zhì)易生長較厚（可能幾厘米厚）的生物膜，生物種易生長較厚（可能幾厘米厚）的生物膜，生物種類多，容易導致高度厭氧作用，生物凈增長率低。類多，容易導致高度厭氧作用，生物凈增長率低。容易堵塞。容易堵塞。具有很好的流動重新分布特性，但是也會出現(xiàn)干具有很好的流動重新分布特性，但是也會出現(xiàn)干燥區(qū)和積水區(qū)，介質(zhì)表面未完全利用。燥區(qū)和積水區(qū)，介質(zhì)表面未完全利用。積水區(qū)會導致厭氧發(fā)生，產(chǎn)生臭氣。積水區(qū)會導致厭氧發(fā)生，產(chǎn)生臭氣。干燥區(qū)會滋生飛蠅。干燥區(qū)會滋生飛蠅。高負荷生物濾池高負荷生物濾池：高負荷生物濾池：是為解決普通生物濾池在凈化功能和是為解

34、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。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。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高負荷生物濾池是通過限制進水BOD5值和在運行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率，有機負荷率和水力負荷率分別為普通生物濾池的68倍和倍和l0倍。倍。 采用處理水回流技術(shù)具有下列作用：采用處理水回流技術(shù)具有下列作用：v(a)均化與穩(wěn)定進水水質(zhì)；均化與穩(wěn)定進水水質(zhì)；v(b)加大水

35、力負荷，及時沖刷過厚和老化的生物加大水力負荷，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；膜保持較高的活性；v(c)抑制池繩的滋長；抑制池繩的滋長；v(d)減輕臭味的散發(fā)。減輕臭味的散發(fā)。高負荷生物濾池的流程高負荷生物濾池的流程高效生物濾池的設(shè)計計算高效生物濾池的設(shè)計計算一般規(guī)定：一般規(guī)定：1. 濾池個數(shù)（格數(shù)）不應(yīng)小于濾池個數(shù)（格數(shù)）不應(yīng)小于2個，且按并聯(lián)運行。個，且按并聯(lián)運行。2. 進水進水BOD5濃度不應(yīng)大于濃度不應(yīng)大于200mg/L，否則宜采用處理后水回，否則宜采用處理后水回流稀釋。流稀釋。3. 濾料層厚

36、度一般濾料層厚度一般24m。自然通風時，濾料層不大于。自然通風時，濾料層不大于2m，工作層厚工作層厚1.8m。濾料粒徑。濾料粒徑4070mm；承托層厚；承托層厚0.2m，粒，粒徑徑70100mm。4. 容積負荷一般不宜大于容積負荷一般不宜大于1200gBOD5/m3 d5. 水力負荷率一般為水力負荷率一般為936m3/m2 d，面積負荷率一般為，面積負荷率一般為11002000gBOD5/m2 d高效生物濾池的設(shè)計計算高效生物濾池的設(shè)計計算污水冬季平均溫度污水冬季平均溫度/年平均氣溫年平均氣溫/濾池濾料層高度濾池濾料層高度/m2.02.53.03.54.08101464.45.77.59.61

37、2 值選用表（面積負荷法）值選用表（面積負荷法）1、面積負荷法：、面積負荷法：1）確定面積負荷：一般在）確定面積負荷：一般在1100-2000gBOD5/m2d2)確定回流比確定回流比R。當。當BOD5大于大于200mg/L需要回流需要回流eaSSeaaSSSSR0高效生物濾池的設(shè)計計算高效生物濾池的設(shè)計計算MSRQAa) 1(濾池面積：濾池面積：濾池體積：濾池體積：AhV2h2：濾料層高，：濾料層高，2-4m校核容積負荷與表面水力負荷校核容積負荷與表面水力負荷VSRQNaV) 1(ARQNq) 1(370-1840gBOD5/m3d9-36m3/m2d尺寸計算：尺寸計算：nAA單單AD432

38、1hhhH作業(yè)vQ=5500m3/d，進水BOD5=305mg/L，要求出水BOD5小于20mg/L，試設(shè)計生物濾池處理后處理后水水BOD5/mgLBOD5容積負荷容積負荷/kgBOD5/m3 d濾層高濾層高3m濾層高濾層高4m污水冬季平均水溫污水冬季平均水溫101213151620101213151620151.151.301.551.501.752.10201.351.551.851.802.102.50251.651.852.202.102.452.90301.852.102.502.452.853.40402.152.503.002.903.204.00高負荷生物濾池（人工塑料濾料）容

39、積負荷選用表（容積負荷法）高負荷生物濾池（人工塑料濾料）容積負荷選用表（容積負荷法）旋轉(zhuǎn)式布水器（回轉(zhuǎn)式布水器）：由中間固定旋轉(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。橫管所組成。多用于圓形或多邊形的生物濾池。布水橫管距離濾料表面為布水橫管距離濾料表面為0.15-0.25m，數(shù)目大多為，數(shù)目大多為2-4個，也可以更多或者在橫管個，也可以更多或者在橫管上再設(shè)分叉管。橫管一側(cè)開上再設(shè)分叉管。橫管一側(cè)開直徑為直徑為10-15mm的小孔。孔的小孔。孔間隙從池中心最大向池邊逐間隙從池中心

40、最大向池邊逐漸減小，來保證布水均勻。漸減小，來保證布水均勻。污水在一定水頭（約污水在一定水頭（約0.25-1m）的作用下，噴出小孔，并產(chǎn)的作用下，噴出小孔，并產(chǎn)生反作用力，從而推動布水生反作用力，從而推動布水橫管向水流相反方向轉(zhuǎn)動。橫管向水流相反方向轉(zhuǎn)動。如果水頭太小，不足以推動如果水頭太小，不足以推動布水器，也可以采用電機驅(qū)布水器，也可以采用電機驅(qū)動。動。旋轉(zhuǎn)布水器的設(shè)計計算旋轉(zhuǎn)布水器的設(shè)計計算一般規(guī)定：一般規(guī)定：1.旋轉(zhuǎn)布水器按最大設(shè)計污水量計算。旋轉(zhuǎn)布水器按最大設(shè)計污水量計算。2.每架布水器的布水管數(shù)為每架布水器的布水管數(shù)為24根。根。3.布水器直徑布水器直徑D2=D-200mm（D為池內(nèi)徑），布水橫管長為池內(nèi)徑），布水橫管長L=0.5D24.布水橫管直徑布水橫管直徑D1一般為一般為50250mm。5.橫管上布水小孔直徑橫管上布水小孔直徑d一般為一般為10-15mm。6.布水橫管高出濾料層表面布水橫管高出濾料層表面0.150.25m。7.布