生物膜法與工藝

生物膜法與工藝當(dāng)前第1頁\共有75頁\編于星期四\19點概述

生物膜法是與活性污泥法平行發(fā)展的一種污水處理技術(shù)方法；實質(zhì)是使細菌類微生物和原生動物、后生動物類的微型動物附著在濾料或某些載體上，并在其上形成膜狀生物污泥-----生物膜

生物膜法的歷史及發(fā)展：1865年德國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生物過濾作用；1893年英國將污水噴灑在粗濾料上，作為膜生物反應(yīng)器的生物濾池問世；20世紀20—30年代建造了許多生物膜反應(yīng)器；40—50年代生物濾池逐漸被活性污泥取代的趨勢；70年代新的反應(yīng)器以獨特的優(yōu)勢受關(guān)注?；钚晕勰喾ㄖ械奈⑸锸浅蕬腋顟B(tài)的，屬于懸浮生長體系；而生物膜法中的生物呈附著膜狀，屬于附著生長系統(tǒng)或固定膜工藝當(dāng)前第2頁\共有75頁\編于星期四\19點

生物膜法的基本流程初沉池初沉池作用：去除大部分懸浮固體物質(zhì)，防止生物膜反應(yīng)器堵塞，尤其對空隙小的填料是非常必要的。二沉池二沉池作用：去除脫落的生物膜，提高出水水質(zhì)出水回流出水回流作用：提高生物膜反應(yīng)器的水力負荷，加大水流對生物膜的沖刷作用，更新生物膜，避免生物膜的過量累積，從而維持良好的生物膜活性和合適膜厚度。生物膜反應(yīng)器處理水原污水當(dāng)前第3頁\共有75頁\編于星期四\19點14.1生物膜法的基本概念14.1.1生物膜的形成及其凈化過程

生物膜的構(gòu)造

掛膜：污水流經(jīng)濾料，污水和細菌附著在有機物被分解形成生物膜并逐漸成熟。結(jié)構(gòu)：從外面到里面的順序為污水、流動水層、附著水層、生物膜（分為好氧層和厭氧層）、濾料。

生物膜法是通過生物膜來處理水的，所以生物膜污水處理的關(guān)鍵就是生物膜的質(zhì)量，生物膜的形成及其生長是實現(xiàn)污水有效處理的前提。當(dāng)前第4頁\共有75頁\編于星期四\19點

生物膜特性高度親水的物質(zhì):在污水不斷更新的條件下，外測總是存在附著水層微生物高度密集的物質(zhì)：在膜的表面和一定深度的內(nèi)部生長這微生物和微型動物，并形成有機污染物－細菌－原生動物（后生動物）的食物鏈。

生物膜成熟標志真正生態(tài)系組成及對有機物的降解功能都達到了平衡狀態(tài)

生物膜生長階段潛伏期、生長期。一般要20到30天左右。當(dāng)前第5頁\共有75頁\編于星期四\19點

生物膜凈化污水的機理及優(yōu)勢1.生物膜表面積大，能大量吸附水中有機物

2.有機物降解是在生物膜表層0.1-2mm的好氧生物膜內(nèi)進行3.多種物質(zhì)的傳遞過程：

空氣

流動水層附著水層生物膜微生物呼吸污染物流動水層附著水層生物膜生物降解

H2O附著水層流動水層

CO2

、H2S、NH3水層溢入空氣中微生物代謝產(chǎn)物4.厭氧層與好氧層的關(guān)系厭氧層與好氧層達到生態(tài)平衡5.理想生物膜法的狀況——減緩老化，避免厭氧層過分生長，加快好氧層更新，不使膜集中脫落。當(dāng)前第6頁\共有75頁\編于星期四\19點

生物膜的形成當(dāng)污水均勻地淋灑在介質(zhì)表面上，在充分供氧的條件下，介質(zhì)表面的微生物吸附污水中的有機物，迅速進行降解有機物，逐漸在介質(zhì)表面形成黏液狀的生長有極多微生物的膜，即稱之為生物膜。

隨著微生物的不斷繁殖增長，使生物膜的厚度不斷增加，膜的表面吸取營養(yǎng)和溶解氧比較容易，微生物生長繁殖迅速，形成了好氧微生物和兼性微生物組成的好氧層（1～2mm）。在其內(nèi)部由于營養(yǎng)料和溶解氧的供應(yīng)條件差，微生物生長繁殖受到限制，好氧微生物難以生活，厭氧微生物恢復(fù)了活性，形成了厭氧微生物和兼性微生物組成的厭氧層。厭氧層只有生物膜達到一定厚度后才能出現(xiàn)，而且隨著生物膜的增厚和外伸變厚，但是有機物主要是在好氧層內(nèi)進行。

當(dāng)前第7頁\共有75頁\編于星期四\19點

生物膜中的物質(zhì)遷移：

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。附著水層內(nèi)的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。由于濃度差的作用，有機物會從污水中轉(zhuǎn)移到附著水層中去，進而被生物膜所吸附。空氣中的氧也會進入生物膜。在此條件下，微生物對有機物進行氧化分解和同化合成，產(chǎn)生的二氧化碳和其它代謝產(chǎn)物一部分溶入附著水層，一部分到空氣中去，污水從而得到凈化。

由于生物膜厚度增大，致使其深層因氧不足而發(fā)生厭氧分解，積蓄了硫化氫、氨氣、有機酸等代謝產(chǎn)物。會減弱生物膜在惰性載體上的固著力，處于這種狀態(tài)的生物膜為老化生物膜，它不僅容易脫落凈化功能也不好。但供氧充足時，可以加快好氧膜的更新，使生物膜不集中脫落。當(dāng)前第8頁\共有75頁\編于星期四\19點14.1.2生物膜的載體

填料為生物膜提供附著生長固定的材料。

分類為無機類填料和有機類填料兩大類

1.無機類載體目前常用的無機類載體有砂子、碳酸鹽類、各種玻璃材料、沸石類、陶瓷材料、炭纖維、礦渣、活性炭、金屬等。無機類載體具有機械強度較高、化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定、比表面積較大的優(yōu)點。缺點為密度較大，不適宜做流態(tài)化運動，使其在懸浮生物膜反應(yīng)器工藝中的應(yīng)用受到限制。通常情況下，微生物以附著的形式固定在載體表面從而形成生物膜，特殊情況下，有一些微生物是以包裹附著的形式實現(xiàn)固定化的。當(dāng)前第9頁\共有75頁\編于星期四\19點

2.有機類載體有機類載體是生物膜技術(shù)發(fā)展中應(yīng)用最廣泛的主要載體材料。這類載體主要有PVC、PE、PS、PP、各類樹脂、塑料、軟性或半軟性纖維等，其比表面積和孔隙率都很大，從而使有機負荷大為提高，也不易堵塞，在生產(chǎn)實踐中被廣為采用，由于它便于沉淀分離，提高了活性污泥處理廠的性能。各種有機材料載體的對比。當(dāng)前第10頁\共有75頁\編于星期四\19點

選擇生物膜載體的基本原則

選擇濾料時應(yīng)該從以下方面考慮：

1.足夠的機械強度，以抵抗強烈的水流剪切力的作用；

2.優(yōu)良的穩(wěn)定性，生物穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱力學(xué)穩(wěn)定性。

3.親疏水性及良好的表面帶電特性，微生物在通常為帶負電的，載體要是帶正電荷的，容易結(jié)合。

4.有毒性或抑制性。

5.良好的物理性狀

6.就地取材，價格合理。

在生物膜法中應(yīng)用的載體應(yīng)滿足如下條件：

1.易流化，但不易流失；2.易成膜，但無毒害作用；

3.能提供大的比表面積，以增加生物附著量；

4.價格低廉，容易取材。當(dāng)前第11頁\共有75頁\編于星期四\19點14.1.3生物膜法的特征

優(yōu)點：與活性污泥法相比，生物膜法具有以下優(yōu)點：生物膜體積小、微生物量高、水力停留時間較短、生物相相對穩(wěn)定、對毒物和沖擊負荷抵抗性強、處理效果高、操作方便、剩余污泥少，適用于小型污水處理廠缺點：

1.需要較多的填料和支撐結(jié)構(gòu)，基建投資高。

2.出水常攜帶較大的脫落的生物膜片，大量非活性細小的懸浮物分散在水中使處理水的澄清度降低

3.活性生物量難控制，在運行方面靈活性差當(dāng)前第12頁\共有75頁\編于星期四\19點2.生物的食物鏈長

生物膜上的食物鏈要長于活性污泥污泥量少于活性污泥系統(tǒng)3.能夠存活世代時間長的微生物4.分段運行與優(yōu)勢菌種

分多段運行，每段繁衍于本段水質(zhì)相適應(yīng)的微生物1.微生物的多樣化生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物以及一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲組成。生物膜上生物的種類，數(shù)量及其生活狀態(tài)的概括。細菌、真菌、微型動物、濾池蠅、具有抑制生物膜的過速增長的功能線蟲，組成較好的生物膜，促進其脫落的功能。與活性污泥法的生物相對比：增加了藻類，寡毛類、后生動物、昆蟲類等生物。而真菌，肉足蟲，纖毛蟲，輪蟲含量都大大增多。

微生物相方面的特征當(dāng)前第13頁\共有75頁\編于星期四\19點

處理工藝方面的特征

1.對水質(zhì)、水量變動有較強的適應(yīng)性

一段時間中斷進水，對生物膜也不會有致命影響，通水后易恢復(fù)2.污泥沉淀性良好污泥比重較大

3.能夠處理低濃度廢水

活性污泥：不適合處理低濃度的污水，若BOD長期低于50-60mg/l，會影響污泥絮體的形成。

生物膜：20-30mg/L時，能降解到5-10mg/l4.易于維護運行，節(jié)能，動力費用低當(dāng)前第14頁\共有75頁\編于星期四\19點14.2生物膜的增長及動力學(xué)生物膜的增長過程

潛伏期或適應(yīng)期

微生物在經(jīng)歷不可逆附著過程后，開始逐漸適應(yīng)生存環(huán)境，并在載體表面逐漸形成小的，分散的微生物。這些初始菌落首先在載體表面不規(guī)則處形成。這一階段的持續(xù)時間取決于進水第五濃度以及載體表面特性。在實際生物膜反應(yīng)器啟動時，要控制這一階段是很困難的。

生物膜的增長過程與懸浮微生物的增長過程相似，主要經(jīng)歷了適應(yīng)期、對數(shù)增長期、穩(wěn)定期及衰減期。但是又由生物膜法的具體運行情況，在這四個階段的基礎(chǔ)上劃分成六個階段：當(dāng)前第15頁\共有75頁\編于星期四\19點

對數(shù)期或動力學(xué)增長期在適應(yīng)期形成的分散菌落開始迅速增長，逐漸覆蓋載體表面。生物膜厚度可以達到幾十μm。多聚糖及蛋白質(zhì)產(chǎn)率增加，大量消耗溶解氧，后期氧成為限制因素，此階段結(jié)束時，生物膜反應(yīng)器的出水底物濃度基本達到穩(wěn)定值，這個階段決定了生物膜反應(yīng)器內(nèi)底物的去除效率及生物膜自身增長代謝的功能。

線性增長期生物膜在載體表面以恒速率增長，出水底物濃度不隨生物量的積累而顯著變化；其好氧速率保持不變；生物膜的生物量Mb可以表示為：此階段生物膜總量的積累主要源于非活性物質(zhì)。此時生物膜活性生物量所占比例很小，且隨生物膜總量的增長呈下降趨勢。原因是：可剩余有效載體表面飽和；禁錮作用明顯，有毒或抑制性物質(zhì)的積累。這個階段對底物的去除沒有明顯的貢獻，但在流化床反應(yīng)器內(nèi)，這個階段可以改變生物顆粒的體積特性。Mb＝Ma＋Mi當(dāng)前第16頁\共有75頁\編于星期四\19點

減數(shù)增長期由于生存環(huán)境質(zhì)量的改變以及誰理學(xué)的作用，出現(xiàn)了生物膜增長速率變慢，這一階段是生物膜在某一質(zhì)量和膜厚上達到的穩(wěn)定的過渡期。此時生物膜對水力學(xué)剪切作用極為敏感。生物膜結(jié)構(gòu)疏松，出水中懸浮物的濃度明顯增高，末期，生物膜質(zhì)量及厚度都趨于穩(wěn)定，運行系統(tǒng)也接近穩(wěn)定。

生物膜穩(wěn)定期生物膜新生細胞與由于各種物理力所造成的生物膜損失達到平衡。次階段，生物膜相及液相均已達到穩(wěn)定狀態(tài)。在生物膜反應(yīng)器運行中，生物膜穩(wěn)定期的維持一直認為是過程穩(wěn)定性的必要保證，而在三相流化床等生物反應(yīng)器中，在高底物濃度、高剪切力作用下，這一階段時間很短，甚至不出現(xiàn)。當(dāng)前第17頁\共有75頁\編于星期四\19點

脫落期隨著生物膜的成熟，部分生物膜發(fā)生脫落。生物膜內(nèi)微生物自身氧化、內(nèi)部厭氧層過厚以及生物膜與載體表面間相互作用等因素可加速生物膜脫落。另外，某些物理作用也可以導(dǎo)致生物膜脫落。此階段中，出水懸浮物濃度增高，直接影響出水水質(zhì)；底物降解過程受到影響，其結(jié)果是底物去除率降低，而我們在運行生物膜反應(yīng)器的時候應(yīng)該盡量避免生物膜同時大量脫落。

以上是生物膜增長規(guī)律的分析，可以幫助我們更好的控制生物膜反應(yīng)器，同時也引出了生物膜法的幾個重要參數(shù)。當(dāng)前第18頁\共有75頁\編于星期四\19點14.2.2生物膜理論中的幾個重要參數(shù)

生物膜的比增長速率描述生物膜增長繁殖特性的最常用參數(shù)之一。它反映了微生物增長的活性。則微生物比增長速率的定義式為

其中：X----微生物濃度μ—微生物比增長速率。

1.生物膜最大比增長速率（μ

0）2.生物膜平均比增長速率（μ

）當(dāng)前第19頁\共有75頁\編于星期四\19點

底物去除速率反映了生物膜群體的活性，底物的去除速率越高，說明生物膜生化反應(yīng)活性越高。

式中qobs——底物比去除速率

Q——進水流量

So——進水底物濃度

S——出水底物濃度

Ao——載體表面積

當(dāng)前第20頁\共有75頁\編于星期四\19點14.3生物濾池

以土壤自凈原理為根據(jù)，在污水灌溉的實踐基礎(chǔ)上發(fā)展需要有預(yù)處理及二沉池早期生物濾池（普通生物濾池）水量負荷低，（1-4m3/m2.d）；BOD負荷0.1-0.4kg/m3.d

高負荷生物濾池

塔式生物濾池限制進水BOD濃度〈200mg/l），常常采用回流水稀釋。水量負荷提高3.0倍至40m3/m2.d;BOD負荷上升至0.5-2.5kg/m3.d。徑高比1：6～1：8，H=26米，通風(fēng)良好，解決占地，水量80-200m3/m2.d．BOD負荷2-3kg/m3.d14.3.0概述當(dāng)前第21頁\共有75頁\編于星期四\19點14.3.1生物濾池的概念

生物濾池的工作原理含有污染物的廢水從上而下從長有豐富生物膜的濾料的空隙間流過，與生物膜中的微生物充分接觸，其中的有機污染物被微生物吸附并進一步降解，使得廢水得以凈化；主要的凈化功能是依靠濾料表面的生物膜對廢水中有機物的吸附氧化作用。當(dāng)前第22頁\共有75頁\編于星期四\19點

影響生物濾池功能的主要因素1、濾床的比表面積和孔隙率濾料表面積愈大，生物膜的量就愈多，凈化功能就愈強；且孔隙率大，則濾床不易堵塞，通風(fēng)效果好，可為生物膜的好氧代謝提供足夠的氧；濾床的比表面積和孔隙率愈大，擴大了傳質(zhì)的界面，促進了水流的紊動，有利于提高凈化功能。

2、濾床的高度濾床的上層，廢水中的有機物濃度高，微生物繁殖速度快，生物膜量多且主要以細菌為主，有機污染物的去除速度高；濾池的下層，廢水中的有機物量少，生物膜量少，微生物從低級趨向高級，有機物去除速度降低；有機物的去除效果隨濾床深度的增加而提高，但去除速率卻隨深度的增加而降低。當(dāng)前第23頁\共有75頁\編于星期四\19點3、有機負荷與水力負荷有機負荷：單位時間供給單位體積濾料的有機物量，他實際上表征的是F/M值，有機物不能超過生物膜的分解能力，否則出水水質(zhì)下降。單位為kgBOD5/m3.d；

水力負荷：單位表面積的濾池或單位體積濾料每日處理的廢水量。表征濾池的接觸時間和水流的沖刷時間。水力表面負荷單位為m3/m2.d，或m/d；同濾速；水力容積負荷單位為m3/m3.d

有機負荷較高，生物膜的增長較快，引起濾料堵塞，需要調(diào)整水力負荷。水力負荷增加，提高水力沖刷力，維持生物膜的厚度。一般是通過出水回流來解決。當(dāng)前第24頁\共有75頁\編于星期四\19點4、回流對于高負荷生物濾池與塔式生物濾池，常采用回流。其優(yōu)點：不論原廢水的流量如何波動，濾池可得到連續(xù)投配的廢水，因而其工作較穩(wěn)定；可以沖刷去除老化生物膜，降低膜的厚度，并抑制濾池蠅的孳生；均衡濾池負荷，提高濾池的效率；可以稀釋和降低有毒有害物質(zhì)的濃度以及進水有機物濃度。5、供氧生物濾池一般時通過自然通風(fēng)來保證供氧的；影響生物濾池自然通風(fēng)的主要因素有：池內(nèi)溫度與氣溫之差；濾池高度；濾料孔隙率及風(fēng)力等；濾池堵塞也會影響通風(fēng)。當(dāng)前第25頁\共有75頁\編于星期四\19點14.3.2普通生物濾池

構(gòu)造

普通生物濾池又稱滴濾池，水力負荷和BOD負荷低。當(dāng)前第26頁\共有75頁\編于星期四\19點

在平面上多為方形、矩形或圓形，高出濾池1.5－0.9m。在寒冷地區(qū)，有時需要考慮防凍、采暖、或防蠅等措施池壁：圍護填料，應(yīng)該能承受壓力，分為有孔池壁和無孔池壁。有孔洞的池壁有利于濾料的內(nèi)部通風(fēng)，但在冬季易受低氣溫的影響；池底：支撐濾料和排除處理后的水，池底四周設(shè)置通風(fēng)口。

一般為實心拳狀濾料，如碎石、卵石、爐渣等；

工作層的濾料粒徑為2540mm，承托層濾料粒徑為70100mm；同一層濾料要盡量均勻，以提高孔隙率；濾料的粒徑愈小，比表面積就愈大，處理能力可以提高；但粒徑過小，孔隙率降低，則濾料層易被生物膜堵塞；一般當(dāng)濾料的孔隙率在45%左右時，濾料的比表面積約為65100m2/m31.池體：2.濾料：當(dāng)前第27頁\共有75頁\編于星期四\19點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、旋轉(zhuǎn)式布水裝置；普通生物濾池多采用固定式布

水裝置；高負荷生物濾池和塔式生物濾池則常用旋轉(zhuǎn)布水裝置：

固定式布水裝置

旋轉(zhuǎn)式布水系統(tǒng)當(dāng)前第28頁\共有75頁\編于星期四\19點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(fēng)。一般由滲水頂板、集水溝和排水渠所組成；滲水頂板用于支撐濾料，其排水孔的總面積應(yīng)不小于濾池表面積的20%；滲水頂板的下底與池底之間的凈空高度一般應(yīng)在0.6m以上，以利通風(fēng)，一般在出水區(qū)的四周池壁均勻布置進風(fēng)孔。

不淤流速≮0.7m/s

滲水裝置：與池底距離≮0.4m當(dāng)前第29頁\共有75頁\編于星期四\19點

普通生物濾池的設(shè)計與計算

工作層填料的粒徑為2540mm，厚度為1.31.8m；承托層填料的粒徑為70100mm，厚度為0.2m。正常氣溫條件處理城市廢水時，表面水力負荷為13m3/m2.d，

BOD5容積負荷為0.150.30kgBOD5/m3.d，BOD5的去除率一般為

8595%；池壁四周通風(fēng)口的面積不應(yīng)小于濾池表面積的1%；濾池數(shù)不應(yīng)小于2座。

濾料容積：按負荷率計算BOD負荷率（gBOD/m3.d）水力負荷率(m3/m3濾料.d)

濾料選定、容積與濾池結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計，布水裝置系統(tǒng)的計算與設(shè)計1.設(shè)計內(nèi)容：2.設(shè)計參數(shù)：當(dāng)前第30頁\共有75頁\編于星期四\19點3.設(shè)計公式：設(shè)計內(nèi)容計算公式參數(shù)意義及取值濾料總體積(V)V=QS/LvBODV濾料總體積，m3Q進水平均流量，m3/dS進水BOD5濃度，mg/lLvBOD容積負荷，一般取0.150.3kgBOD/m3.d濾床有效面積(F)F=V/HF濾床的有效面積，m2

H濾料高度，1.52.0m表面水力負荷校核(q)q=Q/Fq表面水力負荷，應(yīng)為13m3/m2.d。當(dāng)前第31頁\共有75頁\編于星期四\19點14.3.3高負荷生物濾池

構(gòu)造

高負荷生物濾池是生物濾池的第二代工藝。1.高負荷生物濾池池體：

平面上多為圓形。濾料層高一般為2m。2.高負荷生物濾池的布水：

多使用旋轉(zhuǎn)式布水器。當(dāng)前第32頁\共有75頁\編于星期四\19點3.高負荷生物濾池的濾料：

濾料粒徑較大，一般為40100mm，工作層濾料的粒徑一般為

4070mm，承托層則為70100mm，孔隙率較高，可以防止堵塞和提高通風(fēng)能力；濾料常采用卵石、石英砂、花崗巖等，一般以表面光滑的卵石為好；目前常采用塑料濾料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形狀有波紋板式、斜管式和蜂窩式等，特點有：質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕、比表面積和孔隙率較大。主要缺點：造價較高，初期投資較大。當(dāng)前第33頁\共有75頁\編于星期四\19點適用：處理濃度和流量變化濃度比較大的水。進水水質(zhì)要求：

BOD5<200mg/L，否則原水需稀釋。

均化與穩(wěn)定進水水質(zhì)；

加大水力負荷，及時地沖刷過厚和老化的生物膜，加速生物膜的更新，抑制厭氧層發(fā)育，保持生物膜較高的活性；

抑制濾蠅的過度滋生；減輕散發(fā)的臭氣。

適用范圍及特點

2.高負荷生物濾池通常采用處理水回流稀釋。其效果主要表現(xiàn)在：

3.高負荷生物濾池的特點：

濾料粒徑比普通生物濾池大，有較高的空隙率。

高負荷生物濾池選用旋轉(zhuǎn)式的布水裝置。當(dāng)前第34頁\共有75頁\編于星期四\19點單池系統(tǒng)

流程系統(tǒng)

當(dāng)前第35頁\共有75頁\編于星期四\19點14.3.4塔式生物濾池

構(gòu)造

塔式生物濾池是新型高負荷生物濾池。以加大濾層高度來增加處理能力。1.塔式生物濾池池體：

塔身：8-24m，直徑1-3.5m

徑高比：1：6-1：8

濾料層高一般為2m。2.高負荷生物濾池的布水：

旋轉(zhuǎn)式布水器。固定式布水器

當(dāng)前第36頁\共有75頁\編于星期四\19點3.塔式生物濾池的濾料：

多采用質(zhì)輕、比表面積大和孔隙率高的人工合成濾料；

比表面積為100220m2/m3，孔隙率一般大于94%

濾料一般選用環(huán)氧玻璃布料制成的蜂窩結(jié)構(gòu)（或尼龍花瓣型軟性濾料），它可排列組合成多層結(jié)構(gòu)，這種蜂窩結(jié)構(gòu)，空氣暢通，可按氣水比100～150：1的要求選擇風(fēng)機4.通風(fēng)：

自然風(fēng)

機械通風(fēng)（上部吸風(fēng)，下部鼓風(fēng)）當(dāng)前第37頁\共有75頁\編于星期四\19點

工藝特點1.塔身高，占地小，

2.屬于高負荷生物濾池:

水力負荷高達80～200m2/m2(濾料)·d

有機負荷可達2000～3000gBOD5/m3

(濾料)·d

3.高落差，使用旋轉(zhuǎn)布水器，廢水淋洗的沖力使老化的生物膜脫落更新快。

4.濾層內(nèi)部的分層：微生物的優(yōu)勢菌種。

塔的高度使塔內(nèi)生長不同種的微生物群。5.能夠抵御較高的沖擊負荷

6.一般規(guī)模上不超過10000m3/d（工業(yè)、生活污水均可）7.供氧不如曝氣池充足，易產(chǎn)生厭氧

8.廢水在塔內(nèi)停留時間短，降解效率低。當(dāng)前第38頁\共有75頁\編于星期四\19點

設(shè)計與計算

一般常用塑料濾料，濾池總高度為812m，也可更高；每層濾料的厚度不應(yīng)大于2.5m，徑高比為1：68；容積負荷為1.03.0kgBOD5/m3.d，表面水力負荷為80200m3/m2.d，BOD5的去除率一般為6585%；自然通風(fēng)時，塔濾四周通風(fēng)口的面積不應(yīng)小于濾池橫截面積的

7.510%；機械通風(fēng)時，風(fēng)機容量一般按氣水比為100150：1來設(shè)計；塔濾數(shù)不應(yīng)小于2座。1.主要設(shè)計參數(shù)：當(dāng)前第39頁\共有75頁\編于星期四\19點

普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池對比普通生物濾池高負荷生物濾池塔式生物濾池表面負荷(m3/m2.d)0.93.7936(包括回流)1697(不包括回流)BOD5負荷(kg/m3.d)0.110.370.371.084高達4.8深度(m)1.83.00.92.4812或更高回流比無14回流比較大濾料多用碎石等多用塑料濾料塑料濾料比表面積(m2/m3)4365436582115孔隙率(%)456045609395蠅多很少很少生物膜脫落情況間歇連續(xù)連續(xù)運行要求簡單需要一定技術(shù)需要一定技術(shù)

投配時間的間歇不超過5min一般連續(xù)投配連續(xù)投配剩余污泥黑色、高度氧化棕色、未充分氧化棕色、未充分氧化處理出水高度硝化,BOD520mg/l未充分硝化,BOD530mg/l未充分硝化,BOD530mg/lBOD5去除率(%)859575856585當(dāng)前第40頁\共有75頁\編于星期四\19點曝氣生物濾池一．概述曝氣生物濾池(biologicalaeratedfilter)簡稱BAF,是八十年代末九十年代初在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，并借鑒給水濾池工藝而開發(fā)的污水處理新工藝，最初用于污水的三級處理，后發(fā)展成直接用于二級處理。自八十年代在歐洲建成第一座曝氣生物濾池污水處理廠后，目前世界上已有數(shù)千座該工藝的污水處理廠。

結(jié)構(gòu)概述：曝氣生物濾池是普通生物濾池的一種變形形式，也可看成是生物接觸氧化法的一種特殊形式，即在生物反應(yīng)器內(nèi)裝填高比表面積的顆粒填料，以提供微生物膜生長的載體，并根據(jù)污水流向不同分為下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流過濾料層，在濾料層下部鼓風(fēng)曝氣，使空氣與污水逆向或同向接觸，使污水中的有機物與填料表面生物膜通過生化反應(yīng)得到降解，填料同時起到物理過濾作用。當(dāng)前第41頁\共有75頁\編于星期四\19點曝氣生物濾池與普通生物濾池的工藝性能比較1.普通生物濾池的缺陷:

它采用污水下向流過濾，通過濾池下部通風(fēng)孔自然通風(fēng)供氧，氣、水逆向而行，并且不具備反沖洗系統(tǒng)。由于上述結(jié)構(gòu)形式,

普通生物濾池在運行中會產(chǎn)生以下缺陷:

(1)

采用污水下向流過濾和自然通風(fēng)供氧，在運行中整個濾池高度上供氣氣壓分布不均，容易形成溝流或短流，同時在濾料中容易形成氣泡，造成局部氣堵現(xiàn)象，從而影響處理效果；

(2)

采用污水下向流過濾和自然通風(fēng)供氧，氣、水為逆向流，空氣在一定程度上阻止水流將污水中的固體物質(zhì)帶入濾床深處，從而使固體物質(zhì)聚積在濾池的表層，使濾池容易堵塞；

(3)

由于采用自然通風(fēng)供氧，通風(fēng)供氧狀況的好壞受制于池內(nèi)溫度與氣溫之差、濾池高度、濾料孔隙率及風(fēng)力，不能給濾池提供較穩(wěn)定、均勻的通風(fēng)量；濾池堵塞會影響自然通風(fēng)，使濾池供氧不足導(dǎo)致微生物缺氧現(xiàn)象，嚴重影響處理效果；

(4)

普通生物濾池不具備反沖洗系統(tǒng)，在濾池堵塞時不能及時將引起堵塞的脫落微生物膜和其它雜物清理出濾池。當(dāng)前第42頁\共有75頁\編于星期四\19點2.上向流曝氣生物濾池的優(yōu)點

(1)

上向流曝氣生物濾池在結(jié)構(gòu)上采用氣水平行上向流態(tài)，同時采用強制鼓風(fēng)曝氣技術(shù)，使得氣、水進行極好的均分，防止了氣泡在濾料中的凝結(jié)，氧氣利用率高，能耗低；與普通生物濾池污水下向流態(tài)相反，氣、水平行上向流態(tài)持續(xù)在整個濾池高度上提供正壓條件，可以更好地避免形成溝流或短流；

(2)

采用氣水平行上向流，使空間過濾能被更好地運用，空氣能將污水中的固體物質(zhì)帶入濾床深處，在濾池中能得到高負荷、均勻的固體物質(zhì)，延長反沖洗周期，減少清洗時間和清洗時的水、氣量。當(dāng)前第43頁\共有75頁\編于星期四\19點（3）采用強制鼓風(fēng)曝氣代替普通生物濾池的自然通風(fēng)供氧。強制鼓風(fēng)曝氣是由羅茨鼓風(fēng)機提供壓縮空氣并由空氣管道輸送至BAF，然后由設(shè)置于濾料層中的布氣管使空氣均勻通過濾料層。兩者的作用均是使空氣中的氧轉(zhuǎn)移到污水與微生物的混合液中，以供給微生物氧源。但是，采用自然通風(fēng)供氧受制于多種外部條件，使通風(fēng)量或供氧量不穩(wěn)定且不均勻，不能給微生物提供穩(wěn)定可靠并足夠的氧源，從而不能滿足其在代謝過程中所需的氧量，使得濾池的有機負荷較低，一般BOD5負荷為0.2～0.5kgBOD5/m3·d。采用自然通風(fēng)供氧時，當(dāng)污水COD濃度大于400～500mg/l時，由于供氧量不足可能導(dǎo)致產(chǎn)生濾池厭氧現(xiàn)象，影響處理效果，同時也限制了濃度較高的廢水采用生物濾池工藝的可能性。而強制曝氣供氧量可根據(jù)污水的進水濃度進行大小調(diào)節(jié)，使微生物在任何時候都能有足夠的氧源，且受外部條件的制約較少。同時，采用強制曝氣供氧可提高濾池的有機負荷，使得BOD5負荷可高達5～6kgBOD5/m3·d，進水COD濃度允許達到1000～1500mg/l而不會產(chǎn)生濾池厭氧現(xiàn)象。

當(dāng)前第44頁\共有75頁\編于星期四\19點

(4)

普通生物濾池不具備濾床反沖洗系統(tǒng)，不能使截留的SS和脫落生物膜及時排出池外。

曝氣生物濾池設(shè)置的反沖洗系統(tǒng)可以在需要時通過人工或自動利用適量的水、氣量來對濾料進行清洗，使濾料上多余的增厚微生物膜和截留在濾層中的已脫落的微生物膜和固體物質(zhì)被沖洗出濾池外，使濾池保持通暢、不堵塞，以保證污水處理時濾層中水、氣的正常流通。反沖洗所用水一般為濾池正常運行時的出水，被儲存在清水池中備用。

當(dāng)前第45頁\共有75頁\編于星期四\19點當(dāng)前第46頁\共有75頁\編于星期四\19點當(dāng)前第47頁\共有75頁\編于星期四\19點二.曝氣生物濾池的構(gòu)造

BAF可分為上向流和下向流濾池，但除污水在濾池中的流向不同外，其池型結(jié)構(gòu)基本相同。早期曝氣生物濾池大多都是下向流態(tài)，但隨著上向流態(tài)比下向流濾池的眾多優(yōu)點被人們所認同，所以近年來絕大多數(shù)采用上向流曝氣生物濾池結(jié)構(gòu)。下圖即為典型的曝氣生物濾池構(gòu)造圖。當(dāng)前第48頁\共有75頁\編于星期四\19點

從上圖可看出，曝氣生物濾池的結(jié)構(gòu)形式與普通快濾池類似，其主體由濾池池體、濾料層、承托層、布水系統(tǒng)、布氣系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、管道和自控系統(tǒng)組成。

1．濾池池體濾池池體的作用：容納被處理水量和圍擋濾料，并承托濾料和曝氣裝置的重量。池型：生物濾池的形狀有圓形、正方形和矩形三種，結(jié)構(gòu)形式有鋼制設(shè)備和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等。一般當(dāng)處理水量較小、池體容積較小并為單座池時，采用圓形鋼結(jié)構(gòu)為多；當(dāng)處理水量和池容較大，選用的池體數(shù)量較多并考慮池體共壁時，采用矩形和方形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)較經(jīng)濟。濾池的平面尺寸以滿足所要求的流態(tài)，布水布氣均勻，填料安裝和維護管理方便，盡量同其它處理構(gòu)筑物尺寸相匹配等為原則。當(dāng)前第49頁\共有75頁\編于星期四\19點

2．

濾料從生物濾池處理污水的發(fā)展?fàn)顩r來看，接觸填料的選取較為重要。國內(nèi)外通常采用的接觸填料形狀有蜂窩管狀、束狀、波紋狀、圓形輻射狀、盾狀、網(wǎng)狀、筒狀、規(guī)則粒狀與不規(guī)則粒狀等，所用的材質(zhì)除粒狀濾料外，基本上采用玻璃鋼、聚氯乙烯、聚丙烯、維尼綸等。由于制作加工和價格原因，國內(nèi)目前采用的接觸填料主要有玻璃鋼或塑料蜂窩填料、立體波狀填料、軟性纖維填料、半軟性填料以及粒狀濾料等。BAF工藝采用粒狀濾料，性能結(jié)構(gòu)后述。3．承托層

承托層主要是為了支撐濾料，防止濾料流失和堵塞濾頭，同時還可以保持反沖洗穩(wěn)定進行。承托層常用材質(zhì)為卵石或磁鐵礦，為保證承托層的穩(wěn)定，并對配水的均勻性起充分作用，要求材質(zhì)具有良好的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性，形狀應(yīng)盡量接近圓形，工程中一般選用鵝卵石作為承托層。當(dāng)前第50頁\共有75頁\編于星期四\19點4．布水系統(tǒng)（1）布水系統(tǒng)主要包括：濾池最下部的配水室和濾板上的配水濾頭。（2）配水室的作用：

a.使某一短時段內(nèi)進入濾池的污水能在配水室內(nèi)混合均勻，依靠承托濾板和濾頭的阻力作用使污水在濾板下均勻、均質(zhì)分布，并通過濾板上的濾頭而均勻流入濾料層；

b.

該布水系統(tǒng)除作為濾池正常運行時布水用外，也作為定期對濾池進行反沖洗時布水用。在氣、水聯(lián)合反沖洗時，緩沖配水區(qū)還起到均勻配氣作用，氣墊層也在濾板下的區(qū)域中形成。

當(dāng)前第51頁\共有75頁\編于星期四\19點1.采用氣水平行上向流，使得氣水進行極好均分，防止了氣泡在濾料2.濾料層對氣泡的切割作用事使氣泡在濾池中的停留時間延長，提高了氧的利用率；池內(nèi)生物量大，可達8000-23000mg/l（折算成MLVSS）3.由于濾池極好的截污能力，使得BAF后面不需再設(shè)二次沉淀池；

4.三相接觸，有機物容積負荷高，水力停留時間短、基建投資少、O2的轉(zhuǎn)移效率高，曝氣量低，供氧動力消耗低。5.可截留SS，脫落的生物膜，勿需沉淀池，占地少6.勿需污泥回流，無污泥膨脹，污泥易處理7.具有占地面積小，基建投資省;8.處理水質(zhì)高，可滿足回用要求9.抗沖擊負荷能力強，適應(yīng)的溫度范圍廣，且耐低溫10.易掛膜，啟動快，反應(yīng)時間短11.曝氣生物濾池?zé)o需二沉池，采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于后期改建、擴建12.該工藝可以單獨建立，也可以與其它工藝組合應(yīng)用

工藝特點當(dāng)前第52頁\共有75頁\編于星期四\19點

工藝流程及原理

過濾、生物吸附與生物氧化作用凈化污水，濾料表面為好氧環(huán)境，內(nèi)部為缺氧、厭氧的微環(huán)境，使得硝化、反硝化作用同時進行。當(dāng)前第53頁\共有75頁\編于星期四\19點14.4生物轉(zhuǎn)盤14.4.1概述

60年代起源于德國，我國70年代引進，能耗低，效果好的技術(shù)

適用范圍廣（城市污水、各類工業(yè)水）

當(dāng)前第54頁\共有75頁\編于星期四\19點14.4.2生物轉(zhuǎn)盤

生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造特點

盤片、接觸反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動裝置4部分組成1.盤片：盤片的形狀：外緣：圓形、多角形及圓筒形；盤面：平板、凹凸板、波形板、蜂窩板、網(wǎng)狀板等以及各種組合。盤片的厚度與材質(zhì)：要求質(zhì)輕、薄、強度高，耐腐蝕，同時還應(yīng)易于加工、價格低等；一般厚度為0.5~1.0cm；常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯以及玻璃鋼等。轉(zhuǎn)盤的直徑：一般直徑為2.0、2.5、3.0、3.5m等，常用的是3.0m。盤片間的間距：一般為30mm，高密度型則為10~15mm。當(dāng)前第55頁\共有75頁\編于星期四\19點2.接觸反應(yīng)槽：一般可以用鋼板或鋼筋混凝土制成，橫斷面呈半圓形或梯形；槽內(nèi)水位一般達到轉(zhuǎn)盤直徑的40%，超高為20~30cm；轉(zhuǎn)盤外緣與槽壁之間的間距一般為20~40cm。3、轉(zhuǎn)軸：長度：，其直徑50-80mm

軸中心高于槽液面150mm，，

b為軸心與液面的距離4.驅(qū)動裝置驅(qū)動方式——電力，空氣，水力驅(qū)動轉(zhuǎn)速，外緣線速度15-18m/min當(dāng)前第56頁\共有75頁\編于星期四\19點

凈化原理1.當(dāng)轉(zhuǎn)盤浸沒水中時，有機物被生物膜吸附；2.當(dāng)轉(zhuǎn)盤離開水面時，固著水層從空氣中吸收氧，固著水層氧過飽和，轉(zhuǎn)移到生物膜和污水中；3.圓盤的攪動也使大氣中的O2進入水中（O2有兩部分來源）；4.盤上的“生物膜”，與“水”及“空氣”間，交替接觸，進而去除BOD、

COD，也有CO、NH3

等的傳遞。廢水處于半靜止?fàn)顟B(tài)，而微生物則在轉(zhuǎn)動的盤面上；轉(zhuǎn)盤40%的面積浸沒在廢水中，盤面低速轉(zhuǎn)動；盤面上生物膜的厚度與廢水濃度、性質(zhì)及轉(zhuǎn)速有關(guān)，一般0.1~0.5mm。當(dāng)前第57頁\共有75頁\編于星期四\19點

典型的工藝流程1.生物轉(zhuǎn)盤的布置生物轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速一般為18m/min；有一軸一段、一軸多段、以及多軸多段等形式；廢水的流動方式，有軸直角流與軸平行流。多極布置：盤片面積不變，能提高處理水水質(zhì)和DO含量當(dāng)前第58頁\共有75頁\編于星期四\19點2.生物轉(zhuǎn)盤為主體的工藝流程

需要有預(yù)處理，調(diào)節(jié)池可小點（與活性污泥相比），高濃度有機廢水，中間設(shè)沉淀池當(dāng)前第59頁\共有75頁\編于星期四\19點當(dāng)前第60頁\共有75頁\編于星期四\19點

以去除BOD為主要目的的工藝流程沉砂池沉淀池生物轉(zhuǎn)盤二沉池出水廢水

以深度處理（去除BOD、硝化、除磷、脫氮）為目的的工藝流程

初沉池生物轉(zhuǎn)盤(BOD去除)生物轉(zhuǎn)盤(硝化)二沉池生物轉(zhuǎn)盤(厭氧脫氮)生物轉(zhuǎn)盤(再曝氣)終沉池廢水出水絮凝劑(除磷)甲醇當(dāng)前第61頁\共有75頁\編于星期四\19點3.

生物轉(zhuǎn)盤與其它工藝的組合流程

天生物轉(zhuǎn)盤初沉池出水

廢水

天廢水初沉池生物轉(zhuǎn)盤曝氣池二沉池出水活性污泥回流廢水初沉池生物轉(zhuǎn)盤二沉池出水活性污泥回流曝氣池廢水初沉池生物轉(zhuǎn)盤二沉池出水活性污泥回流曝氣池

天

天當(dāng)前第62頁\共有75頁\編于星期四\19點當(dāng)前第63頁\共有75頁\編于星期四\19點

生物轉(zhuǎn)盤的工藝特征微生物濃度高，折成MLVSS可達40000-60000mg/l，F(xiàn)/M：系數(shù)，效率高的主要原因，適應(yīng)性強，出水水質(zhì)好。耐沖擊負荷——BOD值10000mg/l--10mg/l，均可適應(yīng)不需要曝氣，污泥回流，及調(diào)節(jié)污泥量，不存在污泥膨脹，節(jié)能，易于管理生物有分級，污泥齡長，食物鏈長污泥產(chǎn)量少，為活性污泥法的1/2左右流態(tài)：完全混合----推流式節(jié)能，即運行費用較低；維護管理簡單，功能穩(wěn)定可靠，無噪音，無灰蠅；受氣候影響較大，頂部需要覆蓋，有時需要保暖；所需的場地面積一般較大，建設(shè)投資較高。當(dāng)前第64頁\共有75頁\編于星期四\19點

生物轉(zhuǎn)盤運行中需要注意的問題1.進水方式進水方式上無定論，主要取決于進水水質(zhì)進水方向與轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向一致，污水在槽中混合均勻水頭損失小，但剝落的膜不易隨水流出。進水方向和轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向相反，混合較差，水頭損失大，但剝落膜易流出進水方向與盤片垂直，平行于轉(zhuǎn)軸起到一軸多極的作用，前端生物膜后，軸負荷不均勻。

2.轉(zhuǎn)盤的負荷與供氧量3.轉(zhuǎn)盤分級與處理效果水力負荷低時，BOD去除速度與BOD濃度之間成