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1、第十三章 污水的好氧生物处理(一)生物膜法,第一节 生物滤池,第二节 生物转盘,第三节 生物接触氧化法,第四节 生物流化床,生物滤池法的流程,第一节 生 物 滤 池,建设中的生物滤池,典型的生物滤池的构造,滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：,(1)能为微生物附着提供大量的面积；,(2)使污水以液膜状态流过生物膜；,(3)有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；,(4)不被微生物分解, 也不抑制微生物的生长，有较好的化学性能；,(5)有一定的机械强度；,(6)价格低廉。,滤料粒径并非越小越好，会造成堵塞，影响通风。早期主要以拳
2、状碎石为滤料，其直径在38cm左右，空隙率在4550左右，比表面积（可附着面积）在65100m2/m3之间。,滤 床,两种常见的塑料滤料,滤料比表面积在98340m2/m3之间，孔隙率为9395,滤料比表面积在81195m2/m3之间，孔隙率为9395,国内目前采用的玻璃钢蜂窝状块状滤料，孔心间距在20mm左右，孔隙率95左右，比表面积在200m2/m3左右。,塑料滤料每立方米质量仅为100kg左右，孔隙率高达9395，滤床高度不但可以提高，而且可以采用双层或多层构造。,国外一般采用双层滤床，高7m左右；国内常采用多层的“塔式”结构，高度在10m以上。,滤床四周一般设池壁，池壁起围护滤料、减少
3、污水的飞溅的作用。常用砖、石或混凝土块砌筑。,石质拳状滤料组成的滤床高度一般在12.5m之间。一方面是由于孔隙率低，滤床过高会影响通风；另一方面由于太重, 过高会影响排水系统和滤池基础结构。,设置目的,生物滤池的布水设备分为两类,固定式喷嘴 布水系统,回转式布水器的中央是一根空心的立柱，底端与设在池底下面的进水管衔接。其所需水头在0.61.5m左右。,固定式布水系统是由虹吸装置、馈水池、布水管道和喷嘴组成。这类布水系统需要较大的水头，约在2m左右。,布 水 设 备,脉冲式生物滤池配水系统,作 用,排 水 系 统,池底,排水假底,集水沟,排水假底是用特制砌块或栅板铺成，滤料堆在假底上面。假底空隙
4、率不小于滤池面积5 8，高于池底0.40.6m。,池底除支撑滤料外，还要排泄滤床上的来水，池底中心轴线上设有集水沟，两侧底面向集水沟倾斜，池底和集水沟的坡度约12。 集水沟要有充分的高度，并在任何时候不会漫流，确保空气能在水面上畅通无阻，使滤池中空隙充满空气。,低负荷生物滤池又称普通生物滤池。 优点：处理效果好，BOD5的去除率可达90以上，出水 BOD5可下降到25mg/L以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳定。 缺点：占地面积大，灰蝇很多，影响环境卫生。,生物滤池法的流程,交替式二级生物滤池法的流程,交替式二级生物滤池法比并联流程负荷率可提高两三倍。,运行时，滤池是串联工作的，污
5、水经初步沉淀后进入一级生物滤池，出水经相应的中间沉淀池去除残膜后用泵送入二级生物滤池，二级生物滤池的出水经过沉淀后排出污水厂。,工作一段时间后，一级生物滤池因表面生物膜累积，即将出现堵塞，改作二级生物滤池，而原来的二级生物滤池则改作一级生物滤池。,回流式二级生物滤池法的流程,国外的运行经验表明，在处理城市污水时，回流式生物滤池的处理效率大致如下：,生物滤池的一个主要优点是运行简单，因此，适用于小城镇和边远地区。,单级滤池法 当滤池负荷率在1.7kg （BOD5）/(m3d)(滤料)以下时，出水的BOD5约为滤池进水的 BOD5的1/3。,二级滤池法 二沉池的出水的BOD5为二级池进水BOD5的
6、1/2；如果一级滤池的进水不经沉淀直接流向二级滤池，则一级滤池出水的BOD5为进水BOD5的1/2。,小于或等于某处理效率的污水厂占所有污水厂的比例/%(活性污泥法),小于或等于某处理效率的污水厂占所有污水厂的比例/%(生物滤池),生物滤池的工作情况,污水通过布水设备连续地、均匀地喷洒到滤床表面上，在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗沥，或以波状薄膜的形式向下渗流。最后，污水到达排水系统，流出滤池。 污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的黏膜，称为生物膜。这个起始阶段称为挂膜，是生物滤池的成熟期。,挂 膜,污水流过成熟
7、滤床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，从而得到净化。 生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，其厚度约2mm。在这里，有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等。 由于氧在生物膜表层已耗尽, 生物膜内层的微生物处于厌氧状态。在这里, 进行的是有机物的厌氧代谢, 终点产物是有机酸, 乙醇、醛和H2S等。 由于微生物的不断繁殖，生物膜不断加厚，超过一定厚度后，吸附有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。此时，内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附在滤料上的性质，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。,生物滤池的工作情况
8、,有机物转化深度,生物膜脱落原因,真菌,藻类,原生 动物,后生 动物,一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫,高负荷滤池：水力冲刷使生物膜不断脱落，生物膜厚度与滤率大小有关。,高负荷滤池：只有在负荷率较低时，出水才含有较低的硝酸盐，残膜易腐化。,生物膜的组成,影响生物滤池性能的主要因素,滤池高度,负 荷 率,回 流,供 氧,有机物在污水和生物膜中的传质过程,氧在污水和生物膜中的传质过程,生物膜的生长和脱落等过程,影响生物滤池性能的主要因素滤池高度,滤床的上层和下层相比, 生物膜量、微生物种类和去除有机物的速率均不相同。,滤床中的这一递变现象，类似污染河流在自净过程中的生物递变。,当滤床各层的进水水质互
9、不相同时,各层生物膜的微生物就不相同,处理污水的功能也随之不同。,影响生物滤池性能的主要因素滤池高度,有机负荷率：以BOD5为准，kg（BOD5或特定污染物质）/m3d。,影响生物滤池性能的主要因素负 荷 率,生物滤池的负荷率有三种表达形式：,表面水力负荷率：m3（水）/（m2d），又称平均滤率， m/d 。,水力负荷率：以流量为准，m3(水)/m3(滤料) d 。,影响生物滤池性能的主要因素负 荷 率,在低负荷条件下，随着滤率的提高，污水中有机物的传质速率加快，生物膜量增多，滤床特别是它的表面很容易堵塞。,在高负荷条件下，随着滤率的提高，污水在生物滤床中停留的时间缩短，出水水质将相应下降。,
10、影响生物滤池性能的主要因素回 流,回流利用污水厂的出水或生物滤池出水稀释进水的做法称回流，回流水量与进水量之比叫回流比。,回流对生物滤池性能的影响：,（1）回流可提高生物滤池的滤率，它是使生物滤池负荷率由低变高的方法之一；,（2）提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭；,（3）当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有有害物质时，回流可改善进水的腐化状况、提供营养元素和降低毒物质浓度；,（4）进水的质和量有波动时，回流有调节和稳定进水的作用。,影响生物滤池性能的主要因素供 氧,温度差越大，通风条件越好； 当水温较低，滤池内的温度低于水温时（夏季），池内气流向下流动； 当水温较高，池内温度高于气温时（冬
11、季），气流向上流动； 若池内外无温度差，则停止通风； 正常运行的生物滤池，自然通风可以提供生物降解所需的氧量，自然通风不能满足时，应考虑强制通风。,生物滤池中，微生物所需的氧一般直接来自大气，靠自然通风供给。,生物滤池的计算计算公式,图示表明：污水流过滤池时，污染物浓度的下降率单位滤床高度（h）去除的污染物的量（以浓度s计）与该污染物的浓度成正比，即,生物滤池的设计，在条件允许时应尽量利用试验成果进行，没有条件进行试验时，可借助于经验公式进行。,式中：ds /dh污染物浓度的下降率； s0滤池进水污染物的浓度，mg/L ； s床深为h处水中的污染物浓度，mg/L ； h离滤床表面的深度，m；
12、K反映滤池处理效率的系数，它同污水性质、滤池的特性（包括滤料的材料、形状、表面积、孔隙率、堆砌方式和生物膜性质）以及滤率有关，布水方式（如均匀程度、进水周期等）也对其有影响。,式中：qv滤池进水流量，m3/d; A滤床的面积，m2； K系数，它与进水水质、滤率有关； m与进水水质有关的系数； n 与滤池特性、滤率有关的系数。,K可用下式求得：,当采用回流滤池时，应考虑回流的影响，按图建立物料衡算式：,上式可以直接用于无回流滤池的计算，解得：,生化反应速率受温度影响，可以用下式校正：,解此式得：,考虑回流的影响，滤池进水流量为（1r）qv，得：,式中：si为滤池入流污水的污染浓度（mg/L）。,
13、左式右边的分子和分母各除以qv，并以回流比r代替qvr/qv得：,生物滤池的计算系数的确定,进行生物滤池设计，应先确定K 、m和n三个常数，通常是通过生物滤池模型试验用图解法求得。,生物滤池的计算系数的确定,生物滤池系统的功能设计,滤池类型和流程选择,滤池个数和滤床尺寸的确定,二次沉淀池的形式、个数和工艺尺寸的确定,布水设备的计算,滤 池 类 型 的 选 择,低负荷生物滤池现在已经基本上不常用，仅在污水量小、地区比较偏僻、石料不贵的场合尚有可能使用。,大多采用高负荷生物滤池,两种类型,回流式,塔式（多层式）,滤池类型的选择，只有通过方案的比较，才能得出合理的结论。 占地面积，基建费用和运行费用
14、的比较，常起关键作用。,流 程 的 选 择,确定流程时要解决的问题,是否设初次沉淀池,采用几级滤池,是否采用回流，回流方式和回流比的确定,当废水含悬浮物较多，采用拳状滤料时,须有初次沉淀池,以避免生物滤池阻塞。处理城市污水时,一般都设置初次沉淀池。,下述三种情况应考虑用二次沉淀池出水回流： 入流有机物浓度较高，可能引起供氧不足时； 水量很小，无法维持水力负荷率在最小经验值以下时； 污水中某种污染物在高浓度时，可能抑制微生物生长的情况下。,滤 池 个 数 和 滤 床 尺 寸 的 确 定,滤床总体积（V）,式中：V滤床总体积，m3； s0污水进滤池前的BOD5平均值，mg/L； qv污水日平均流量
15、，m3/d，采用回流式生物滤池时，此项应为qv(1+r)，回流比r可根据经验确定； N有机负荷率， kg BOD5/（m3d）。,滤 池 个 数 和 滤 床 尺 寸 的 确 定,根据计算结合经验确定。 在滤床的总体积和高度确定后，滤床的总面积可以算出。当总面积不大时，可采用2个滤池。 目前生物滤池的最大直径为60m，通常是在35m以下。 最后应该核算滤速，看它是否合理。回流生物滤池池深浅，滤速一般不超过30m/d，其滤率的确定与进水BOD5有关，如下表所示。,滤 池 个 数 和 滤 床 尺 寸 的 确 定,（2）滤床高度的确定,已知某城镇人口80000人，排水量定额为100L/（人d），BOD5为 20g/（人 d）。设有一座工厂，污水量为2000m3/d，其BOD5为2200mg/L。拟混合采用回流式生物滤池进行处理，处理后出水的BOD5要求达到30mg/L。 基本设计参数计量（设在此不考虑初次沉淀池的计算） 生活污水和工业废水总水量： 生活污水和工业废水混合后的BOD5浓度： 由于生活污水和工业废水混合后BOD5浓度较高，应考虑回流，设回流稀释后滤池进水BOD5为300mg/L,回流比
