1、第九章、生物膜法第九章、生物膜法第一節、概述第一節、概述第二節、生物濾池第二節、生物濾池第三節、生物轉盤第三節、生物轉盤第四節、其它生物膜法第四節、其它生物膜法1第一節、概述第一節、概述n活性污泥法活性污泥法：微生物在曝氣池內以活性：微生物在曝氣池內以活性污泥的形式呈污泥的形式呈懸浮懸浮狀態狀態n生物膜法生物膜法：微生物：微生物附著生長附著生長在填料或載在填料或載體上，形成膜狀的活性污泥體上，形成膜狀的活性污泥n共同點：共同點：n有氧有氧n好氧微生物好氧微生物2項目項目生物膜法生物膜法活性污泥法活性污泥法基建費基建費低低較低較低運行費運行費低低較高較高氣候的影響氣候的影響較大較大較小較小技術控

2、制技術控制較易控制較易控制要求較高要求較高灰蠅和臭味灰蠅和臭味蠅多、味大蠅多、味大無無最后出水最后出水負荷低時負荷低時,硝化程度硝化程度較高較高,但懸浮物較高但懸浮物較高懸浮物較少懸浮物較少,但硝但硝化程度不高化程度不高剩余污泥量剩余污泥量少少大大泡沫問題泡沫問題很少很少較多較多生物膜法與活性污泥法的比較生物膜法與活性污泥法的比較3生物膜反應器進水排泥排泥出水回流生物膜法的基本流程生物膜法的基本流程與活性污泥法基本與活性污泥法基本流程有何不同？流程有何不同？4生物膜法的基本分類生物膜法的基本分類n潤壁型生物膜法潤壁型生物膜法n廢水和空氣沿固定的或轉動的接觸介質廢水和空氣沿固定的或轉動的接觸介質

3、表面的生物膜流過，表面的生物膜流過，e.g.生物濾池和生物生物濾池和生物轉盤等轉盤等 n浸沒型生物膜法浸沒型生物膜法n接觸濾料固定在曝氣池內，完全浸沒在接觸濾料固定在曝氣池內，完全浸沒在水中，采用鼓風曝氣，水中，采用鼓風曝氣，e.g.生物接觸氧化生物接觸氧化 n流動床型生物膜法流動床型生物膜法n使附著有生物膜的活性炭、砂等小粒徑使附著有生物膜的活性炭、砂等小粒徑接觸介質懸浮流動于曝氣池中，接觸介質懸浮流動于曝氣池中，e.g.生物生物流化床流化床5液相中懸浮微生物液相中懸浮微生物微生物向載體表面運送微生物向載體表面運送固定微生物增長、形成生物膜固定微生物增長、形成生物膜不可逆附著不可逆附著可逆附

4、著可逆附著生物膜的形成生物膜的形成6濾料濾料好氧層好氧層(1-2 mm)厭氧層厭氧層空氣空氣附著水層附著水層流動水層流動水層生物膜生物膜BOD5O2CO2NH3, H2S, CH4吸附吸附脫落脫落生長周期生長周期生物膜的構造及凈化水原理生物膜的構造及凈化水原理7生物膜法的生物相特征生物膜法的生物相特征參與凈化反應參與凈化反應微生物多樣化微生物多樣化生物的生物的食物鏈長食物鏈長-產生的污泥量少產生的污泥量少能夠能夠存活世代時間較長存活世代時間較長的微生物的微生物分段運行與優占種屬分段運行與優占種屬每段都繁衍與進入本段污水水質相適應的微每段都繁衍與進入本段污水水質相適應的微生物，并形成優勢菌屬生物

5、，并形成優勢菌屬 - 非常有利于微生非常有利于微生物新陳代謝功能的充分發揮和有機污染物的物新陳代謝功能的充分發揮和有機污染物的降解。降解。8生物膜和活性污泥上出現的微生物生物膜和活性污泥上出現的微生物在類型、種屬和數量上的比較在類型、種屬和數量上的比較 微生物微生物 種類種類 活性污活性污泥法泥法 生物膜生物膜法法 細菌細菌 +真菌真菌 + + + +藻類藻類 一一+ +鞭毛蟲鞭毛蟲 + + + + 肉足蟲肉足蟲 + + + +纖毛蟲緣纖毛蟲緣毛蟲毛蟲 + + + + + + +纖毛蟲吸纖毛蟲吸管蟲管蟲 +微生物微生物 種類種類 活性污活性污泥法泥法 生物膜生物膜法法 其他纖毛其他纖毛蟲蟲 +

6、 + + +輪蟲輪蟲 + + +線蟲線蟲 + +寡毛類寡毛類 一一+ +其他后生其他后生動物動物 一一+昆蟲類昆蟲類 一一+ +9生物膜法的工藝特征生物膜法的工藝特征n抗沖擊負荷能力強，對水質、水量變動有較強的抗沖擊負荷能力強，對水質、水量變動有較強的適應性。適應性。n微生物量多，處理能力大、凈化功能強。微生物量多，處理能力大、凈化功能強。n污泥沉降性能好，易于固液分離。污泥沉降性能好，易于固液分離。n能夠處理低濃度的廢水。能夠處理低濃度的廢水。n運行簡單、節能，易于維護管理，運行簡單、節能，易于維護管理， 動力費用低。動力費用低。n產生的污泥量少。產生的污泥量少。n在低水溫條件下，也能保持一

7、定得凈化功能在低水溫條件下，也能保持一定得凈化功能n具有硝化與脫氮功能具有硝化與脫氮功能10生物膜法的不足生物膜法的不足n需要較多的填料和支撐結構需要較多的填料和支撐結構，在不少情況下基建，在不少情況下基建投資超過活性污泥法；投資超過活性污泥法；n 出水常常攜帶較大的脫落的生物膜片出水常常攜帶較大的脫落的生物膜片，大量非活，大量非活性細小懸浮物分散在水中使處理水的澄清度降低；性細小懸浮物分散在水中使處理水的澄清度降低；n 活性生物量較難控制活性生物量較難控制，在運行方面靈活性差；，在運行方面靈活性差；n 載體材料的比表面積小，載體材料的比表面積小，BOD容積負荷有限容積負荷有限；n 采用自然通

8、風供氧，在生物膜內層往往采用自然通風供氧，在生物膜內層往往形成厭氧形成厭氧層層，從而縮小了具有凈化功能的有效容積。，從而縮小了具有凈化功能的有效容積。 11第二節、生物濾池第二節、生物濾池n普通生物濾池普通生物濾池n高負荷生物濾池高負荷生物濾池n塔式生物濾池塔式生物濾池n影響生物濾池性能的主要因素影響生物濾池性能的主要因素12池體構造池體構造(磚石磚石/鋼筋鋼筋混凝土混凝土)通風孔通風孔0.5 0.9 md: 25 100 mm h: 1.3 1.8 md: 50 70 mm h: 0.2 m普通生物濾池（低負荷生物濾池）普通生物濾池（低負荷生物濾池）13普通生物濾池普通生物濾池 濾料濾料n理

9、想的濾料特性理想的濾料特性：n表面積大表面積大：便于微生物附著；：便于微生物附著；n空隙率高空隙率高：保證通風（即保證氧的供給）、便：保證通風（即保證氧的供給）、便于脫落的生物膜隨水流出濾池；于脫落的生物膜隨水流出濾池；n化學性質穩定化學性質穩定：對微生物的增殖無危害作用不：對微生物的增殖無危害作用不被微生物分解，也不抑制微生物生長被微生物分解，也不抑制微生物生長 ；n機械強度高機械強度高；n價格低廉，取材方便價格低廉，取材方便。14波紋板狀濾料波紋板狀濾料環狀濾料環狀濾料濾料濾料 (cond)n早期：碎石、卵石、爐渣、焦炭等早期：碎石、卵石、爐渣、焦炭等n重，孔隙率低重，孔隙率低n新型：多采

10、用塑料濾料新型：多采用塑料濾料n輕，強度高，比表面積大，孔隙率高輕，強度高，比表面積大，孔隙率高1516普通生物濾池普通生物濾池 布水裝置布水裝置n固定式布水裝置固定式布水裝置n旋轉式布水裝置旋轉式布水裝置n目的：目的：將廢水均勻地噴灑在濾料上將廢水均勻地噴灑在濾料上17布水裝置布水裝置 固定式固定式 管理方便，受氣候管理方便，受氣候影響小影響小 布水不夠均勻，不布水不夠均勻，不能連續沖刷生物膜，能連續沖刷生物膜，需要的水頭較大需要的水頭較大1819普通生物濾池普通生物濾池 排水系統排水系統n目的目的n收集和排出處理后廢水，保證通風，支持濾料收集和排出處理后廢水，保證通風，支持濾料n包括：包括

11、：n滲水裝置，集水溝，排水溝滲水裝置，集水溝，排水溝20穿孔混凝土板穿孔混凝土板磚砌的滲水裝置磚砌的滲水裝置濾磚濾磚半圓形開有孔槽的陶土管半圓形開有孔槽的陶土管排水系統排水系統 (cond)21普通生物濾池優點普通生物濾池優點n處理效果較好處理效果較好nBODBOD去除率：可達去除率：可達95%95%以上以上n出水出水BOD5: BOD5: 可降到可降到25mg/L25mg/L以下以下n運行穩定，節約能源運行穩定，節約能源n操作方便，易維護管理操作方便，易維護管理22普通生物濾池缺點普通生物濾池缺點n占地面積大：占地面積大：n僅適合僅適合1000m1000m3 3/d/d以下小型污水處理廠以下

12、小型污水處理廠n濾料易堵塞；濾料易堵塞；n易產生灰蠅，衛生條件差；易產生灰蠅，衛生條件差；n噴灑污水，散發臭味。噴灑污水，散發臭味。23普通生物濾池普通生物濾池 設計計算設計計算n 主要設計參數主要設計參數n 工作層填料工作層填料：n粒徑：粒徑：25 50mm 厚度：厚度：1.3 1.8mn承托層填料承托層填料n粒徑：粒徑：50 70mm， 厚度：厚度：0.2mn 池壁四周通風口的面積池壁四周通風口的面積n不小于濾池表面積的不小于濾池表面積的1%n 濾池數濾池數n不小于不小于2座座24NQSV0V: 濾料體積，濾料體積，m3 S0: 濾料進水有機物質量濃度濾料進水有機物質量濃度(以以BOD5計

13、計), mg/LQ: 進入濾池的廢水設計流量，進入濾池的廢水設計流量，m3/dN: 有機負荷，有機負荷， g(BOD5)(m3(濾料濾料)d)-11. 計算濾料體積：計算濾料體積：設計計算設計計算 按負荷法按負荷法25普通生物濾池普通生物濾池BOD負荷負荷年平均氣溫年平均氣溫 CBOD負荷負荷g(BOD5)(m3(濾料濾料)d)-13 61006 1017010200(處理對象以生活污水為主體的城市污水)262. 計算濾池的平面面積：計算濾池的平面面積：HVA A: 濾池的平面面積，濾池的平面面積，m2 H：濾池的濾料厚度，即濾池的有效深度，：濾池的濾料厚度，即濾池的有效深度，m設計計算設計計

14、算 按負荷法按負荷法(cond)273. 利用水力負荷進行校核：利用水力負荷進行校核：AQq q: 水力表面負荷水力表面負荷, m3 (m2(濾池濾池)d)-1設計計算設計計算 按負荷法按負荷法(cond)對于曾經進行小型試驗的廢水，應比較計算所得對于曾經進行小型試驗的廢水，應比較計算所得q和試驗期間用的和試驗期間用的q: q = q: 設計可行設計可行 q q: 適當減小濾料厚度，以防止水力負荷太大適當減小濾料厚度，以防止水力負荷太大 q q: 適當加大濾料厚度，或采用回流和兩級濾池，以滿適當加大濾料厚度，或采用回流和兩級濾池，以滿足必需的水力負荷。足必需的水力負荷。28生活污水生物濾池的負

15、荷生活污水生物濾池的負荷(濾料為碎石濾料為碎石)生物濾池類型生物濾池類型水力負荷水力負荷/m3(m2d)-1BOD負荷負荷/g(BOD5)(m3d)-1處理效率處理效率/%普通生物濾池普通生物濾池1 3150 30085 95高負荷生物濾池高負荷生物濾池10 30800 120075 90塔式生物濾池塔式生物濾池80 2001000 300065 8529kSdtdSkteeSS0S0: 進入生物濾池的有機物質量濃度，進入生物濾池的有機物質量濃度，mg/L Se: 濾池出水的有機物質量濃度濾池出水的有機物質量濃度, mg/Lk: 有機物降解反應常數，有機物降解反應常數，d-1t: 廢水與濾料的

16、平均接觸時間，廢水與濾料的平均接觸時間，d1. 有機物的反應速度：有機物的反應速度：設計計算設計計算 按按有機物降解動力學有機物降解動力學302. 接觸時間：接觸時間：nqcHt H: 生物濾池的濾料厚度，生物濾池的濾料厚度，m q: 生物濾池水力負荷生物濾池水力負荷, m3/(m2 d)c, n: 常數，是濾料和比表面積的函數常數，是濾料和比表面積的函數nqkcHeeSS/0設計計算設計計算 按有機物降解動力學按有機物降解動力學 (cond)kteeSS031高負荷生物濾池高負荷生物濾池構造構造3233 濾料：卵石或石英石（濾料：卵石或石英石（d: 40 100 mm) 布水系統：多采用連續

17、工作的旋轉式布水器。布水系統：多采用連續工作的旋轉式布水器。 布水較均勻，淋水周期短，水力沖刷作用強。布水較均勻，淋水周期短，水力沖刷作用強。 僅適用于圓形濾池，噴水孔易堵塞，濾池直徑大時設僅適用于圓形濾池，噴水孔易堵塞，濾池直徑大時設計制造困難，低溫時要采用防凍措施。計制造困難，低溫時要采用防凍措施。高負荷生物濾池高負荷生物濾池 構造構造(cond)34正在運行的旋轉布水器正在運行的旋轉布水器旋轉布水器的轉軸旋轉布水器的轉軸35高負荷濾池高負荷濾池 -特征與典型工藝流程特征與典型工藝流程n進水進水BOD5 ： 400 mg/L)；n水量很小，無法維持水力負荷在最小經驗值以上時；水量很小，無法

18、維持水力負荷在最小經驗值以上時；n廢水中某種污染物在高濃度時可能抑制微生物生長。廢水中某種污染物在高濃度時可能抑制微生物生長。 47影響生物濾池性能的主要因素影響生物濾池性能的主要因素 供氧供氧n影響濾池自然通風的主要因素是濾池內外的影響濾池自然通風的主要因素是濾池內外的氣溫差氣溫差（TT）以及以及濾池的高度濾池的高度。n溫差愈大，濾池內的氣流阻力愈小、通風量也愈大。溫差愈大，濾池內的氣流阻力愈小、通風量也愈大。 n濾池內的氣溫濾池內的氣溫水溫，因廢水溫度比較穩定，故池內水溫，因廢水溫度比較穩定，故池內氣溫的變化幅度也不大。氣溫的變化幅度也不大。n濾池外氣溫變化較大。濾池外氣溫變化較大。n生物

19、濾池的通風量隨時都在變化。當池內溫度大于池生物濾池的通風量隨時都在變化。當池內溫度大于池外溫度時，池內氣流由下向上流動，反之，氣流由上外溫度時，池內氣流由下向上流動，反之，氣流由上向下流動。向下流動。 48第三節、第三節、 生物轉盤生物轉盤 n凈化原理和特點凈化原理和特點n構造構造n類型類型n設計設計49生物轉盤工藝流程生物轉盤工藝流程50 圓盤表面生長著一層生物膜(1 4 mm) 氧化槽中：吸附氧化 氧化槽外：液膜吸收氧氣 圓盤的攪動造成紊流，把大氣中的氧帶入氧化槽，槽內廢水中溶解氧濃度相對均勻 圓盤在水中轉動產生的剪切力及重力作用，使生物膜不斷脫落，因此生物膜厚度大體上不變。凈化原理凈化原

20、理51生物轉盤特征生物轉盤特征n微生物濃度高微生物濃度高，MLVSS可達可達40000-60000mg/L，BOD5負荷僅為負荷僅為0.05-0.1kg(BOD5)/kg(MLSS) d，運，運行效率高，抗沖擊負荷能力強行效率高，抗沖擊負荷能力強n生物相分級，有利于微生物生長繁殖和有機物降解生物相分級，有利于微生物生長繁殖和有機物降解n具有硝化和反硝化功能具有硝化和反硝化功能n剩余污泥量少，污泥含水低，易于沉淀剩余污泥量少，污泥含水低，易于沉淀n廢水在氧化槽內的停留時間短廢水在氧化槽內的停留時間短(1 1.5 h)，處理效率高，處理效率高，BOD5去除率去除率 90%n不產生污泥膨脹、泡沫和二

21、次污染等問題，便于維護不產生污泥膨脹、泡沫和二次污染等問題，便于維護管理管理n可采用多層多級布置，占地少。可采用多層多級布置，占地少。n設備構造簡單，不需要曝氣和污泥回流裝置，動力消設備構造簡單，不需要曝氣和污泥回流裝置，動力消耗低。耗低。52國內部分生物轉盤處理工業廢水運行資料國內部分生物轉盤處理工業廢水運行資料53生物轉盤優點生物轉盤優點n無堵塞現象無堵塞現象n生物膜與廢水接觸均勻，盤面面積的利用率高生物膜與廢水接觸均勻，盤面面積的利用率高，無溝流現象，無溝流現象n 廢水與生物膜接觸時間較長，易于控制，可廢水與生物膜接觸時間較長，易于控制，可以調整轉速改善接觸條件和充氧能力以調整轉速改善接

22、觸條件和充氧能力n同一般低負荷濾池相比，占地較小，可采用多同一般低負荷濾池相比，占地較小，可采用多層布置層布置n 系統的水頭損失小，能耗省。系統的水頭損失小，能耗省。 54生物轉盤缺點生物轉盤缺點n盤材較貴，投資大盤材較貴，投資大n從造價考慮，生物轉盤僅運用于小水量低濃度的廢從造價考慮，生物轉盤僅運用于小水量低濃度的廢水處理。水處理。n無通風設備，轉盤的供氧依靠盤面的生物膜接觸無通風設備，轉盤的供氧依靠盤面的生物膜接觸大氣，廢水中揮發性物質將會產生污染大氣，廢水中揮發性物質將會產生污染n最好作為第二級生物處理裝置。最好作為第二級生物處理裝置。n性能受環境氣溫及其它因素影響較大性能受環境氣溫及其

23、它因素影響較大n在北方設置生物轉盤時，一般置于室內，并采取一在北方設置生物轉盤時，一般置于室內，并采取一定的保溫措施。定的保溫措施。n建于室外的生物轉盤都應加設雨棚，防止雨水淋洗建于室外的生物轉盤都應加設雨棚，防止雨水淋洗，使生物膜脫落。，使生物膜脫落。 55生物轉盤構造生物轉盤構造56生物轉盤構造生物轉盤構造(cond)n盤片：盤片：n要求：質輕、薄、強度高，耐腐蝕，同時還應要求：質輕、薄、強度高，耐腐蝕，同時還應易于加工、價格低易于加工、價格低n直徑：直徑：1 4 mn厚度：厚度：0.8 10 mm，與盤片材料有關，與盤片材料有關n盤間距：盤間距：15 30 mmn轉動軸：轉動軸：n用于固

24、定盤片并帶動其旋轉的裝置，一般由實用于固定盤片并帶動其旋轉的裝置，一般由實心鋼軸或無縫鋼管制成。心鋼軸或無縫鋼管制成。n長度：長度：0.5 7 ; n直徑：直徑：50 80 mm57生物轉盤構造生物轉盤構造(cond)n驅動裝置：驅動裝置：n電力機械驅動、空氣驅動、水力驅動電力機械驅動、空氣驅動、水力驅動n氧化槽：氧化槽：n一般可以用鋼板或鋼筋混凝土制成，橫斷面呈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；半圓形或梯形；n槽內水位一般達到轉盤直徑的槽內水位一般達到轉盤直徑的40%，超高為，超高為2030cm；n轉盤外緣與槽壁之間的間距一般為轉盤外緣與槽壁之間的間距一般為2040cm。

25、58生物轉盤的類型生物轉盤的類型n電力機械驅動生物轉盤電力機械驅動生物轉盤n空氣驅動生物轉盤空氣驅動生物轉盤n組合式生物轉盤組合式生物轉盤59空氣驅動式生物轉盤空氣驅動式生物轉盤 驅動裝置簡單：轉盤外圍設空氣罩，下側設曝氣管。曝氣管上均勻地裝有擴散器，空氣從擴散器均勻地吹向空氣罩，產生浮力使轉盤轉動。 氧化槽內廢水溶解氧濃度高 相同負荷條件下，BOD去除率較高 生物膜較薄，但活性較強 操作維護管理方便60組合式生物轉盤組合式生物轉盤61生物轉盤的設計生物轉盤的設計n一般以一般以BOD負荷或水力負荷進行估算，負荷或水力負荷進行估算，以停留時間進行校核。以停留時間進行校核。n設計內容：設計內容：n

26、轉盤面積和片數轉盤面積和片數n廢水槽有效長度和有效容積廢水槽有效長度和有效容積n轉盤最小轉速轉盤最小轉速n停留時間停留時間62轉盤面積：轉盤面積：reMMMQS)(0Q: 進水流量，m3/d Mr: 每平方米轉盤上每天所能除去的BOD量，g/(m2d)M0: 轉盤上每天進水的BOD量Me:轉盤上每天出水的BOD量10NQMS N1：單位面積盤片有機物負荷 N1 30 g/(m2d): Mr = 1.146N10.9043 N1 = 30 80 g/(m2d): Mr = 5.37N10.446632636. 0DSm D: 轉盤直徑，轉盤直徑，m注意：每個轉盤有注意：每個轉盤有兩個兩個表面積！

27、表面積！轉盤片數：轉盤片數：64廢水槽有效長度和容積：廢水槽有效長度和容積：廢水槽的有效長度廢水槽的有效長度(L): bbamL)(a: 盤片厚度，盤片厚度，mb: 兩盤片凈距，兩盤片凈距，m廢水槽的有效容積廢水槽的有效容積(V): LDKV2)2(: 轉盤邊緣到槽壁間的距離，一般取轉盤邊緣到槽壁間的距離，一般取10 20 mmK: 系數系數h/D = 0.1: K = 0.294h/D = 0.06: K = 0.355h: 轉盤軸線和水面距離，取轉盤軸線和水面距離，取10 25 mm.65min)/(19 . 036. 6rqDnvqV: 廢水槽水力容積負荷廢水槽水力容積負荷m3(廢水廢水)/(m3(槽槽)d停留時間停留時間 (t): )(24hQVt 轉盤最小轉速轉盤最小轉速 (n): 66某廢水某廢水BOD質量濃度為質量濃度為200 mg/L, 水量為水量為500 m3/d, 現決定用生物轉盤處理，盤片面現決定用生物轉盤處理，盤片面積積5000 m2, 浸水面積浸水面積40%，試求處理水的，試求處理水的BOD濃度和濃度和BOD降解率。降解率。例題例題671. 生物轉盤的BOD負荷量N1：d)盤片(g(BOD)/(m025000m/d500m)110