PAGEPAGE1浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給水06-1周次3星期4節次1、208年3月6日課題第四章水的好氧生物處理(2)4.1生物膜法4.2生物濾池教學目的及重點難點1、生物膜法的原理及工藝特點2、各種生物濾池的構造及工作特點、應用條件教學形式講授+生物膜觀察+課堂討論復習舊課活性污泥法基本概念及原理講授新課提綱（板書）4.1生物膜法（一）生物膜法（二）生物膜法的分類（三）生物膜的形成及特點（四）、生物膜凈化廢水的原理（五）生物膜法的特征4.2生物濾池（一）生物濾池的分類（二）普通生物濾池（三）高負荷生物濾池（四）塔式生物濾池（五）生物濾池的運行鞏固新課1、生物膜法的原理及工藝特點2、各種生物濾池的構造及工作特點、應用條件布置作業參考書教具排水工程室外排水設計規范給排水設計手冊教研室主任年月日第四章水的好氧生物處理（二）生物膜法、生物濾池4.1生物膜法一、概述（一）生物膜法：使微生物在固體介質表面（濾料或某些載體）生長、繁殖，形成膜狀活性污泥（生物膜），當污水與之接觸時，生物膜上的微生物攝取污水中的有機物為營養，從而使污水得以凈化的方法。——自然界土壤自凈的（強化）模擬。（二）生物膜法的分類：根據生物膜與廢水的接觸方法及接觸介質的種類分為3類（潤壁型生物膜法、浸沒型生物膜法、流動床型生物膜法）1、潤壁型生物膜法：廢水和空氣沿固定的或轉動的接觸介質表面的生物膜流過，達到污水凈化的目的的方法。如生物濾池、生物轉盤等。2、浸沒型生物膜法：接觸濾料固定在曝氣池內，在鼓風曝氣作用下，依靠濾料上的生物膜凈化廢水。如接觸氧化法。3、流動床型生物膜法：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內。如生物流化床。生物濾池是最早的技術，生物轉盤、接觸氧化法、生物流化床是近幾十年的新工藝。（三）生物膜的形成及特點1、生物膜的形成：在填充了固體介質的凈化構筑物中，當有機廢水通過介質表面時，在充分供氧的條件下，接種的或原存在于廢水中的微生物便以水中的有機物為營養，在介質表面增殖并逐漸在介質表面形成黏液狀的、生長有極多微生物的膜，即為生物膜。生物膜2~3mm左右。2、生物膜的特點（好氧層、厭氧層）：由于微生物的不斷增殖，使生物膜的厚度不斷增加，膜的表層吸取營養和溶解氧容易，微生物增長迅速，形成了由好氧微生物和兼性微生物組成的1~2mm厚的好氧層。生物膜的內部由于由于營養和溶解氧供應條件差，好氧微生物受到抑制，厭氧微生物活性增強，從而形成了以由厭氧、兼性微生物為主的厭氧層。好氧層和厭氧層的界限并不明顯。但在高負荷的凈化構筑物內，生物膜增長迅速，好氧層和厭氧層的分界比較明顯。在處理過程中，生物膜總是在不斷地增長、更新、脫落的。造成生物膜不斷脫落的原因有：水力沖刷、由于膜增厚造成重量的增大、原生動物的松動、厭氧層和介質的粘結力較弱等。其中以水力沖刷最為重要。從處理要求看，生物膜的更新脫落是完全必要的。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。生物膜是生物處理的基礎，必須保持足夠的數量。一般認為，生物膜厚度介于2～3ram時較為理想。生物膜太厚，會影響通風，甚至造成堵塞。厭氧層一旦產生，會使處理水質下降，而且厭氧代謝產物會惡化環境衛生。3、生物膜中物質的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的多。因此，進入池內的廢水沿膜面流動時，由于濃度差的作用，有機物會從廢水中轉移到附著水層中去，進而被生物膜所吸附。同時，空氣中的氧在溶入廢水后，繼而進入生物膜。在此條件下，微生物對有機物進行氧化分解和同化合成，產生的二氧化碳和其它代謝產物一部分溶入附著水層，一部分析出到空氣中去，如此循環往復，使廢水中的有機物不斷減少，從而得到凈化。在向生物膜細菌供氧的過程中，由于存在著氣～液膜阻抗，因而速度甚慢。所以隨著生物膜厚度的增大，廢水中的氧將迅速地被表層的生物膜所耗盡，致使其深層因氧不足而發生厭氧分解，積蓄了H2S、NH3、有機酸等代謝產物。但當供氧充足時，厭氧層的厚度是有限度的，此時產生的有機酸類能被異養菌及時地氧化成CO2和H2O，而NH3和H2S被自養菌氧化成NO2-、NO3-和SO42-等，仍然維持著生物膜的活性。若供氧不足，從總體上講，厭氧菌將起主導作用，不僅喪失好氧生物分解的功能，而且將使生物膜發生非正常的脫落。（四）、生物膜凈化廢水的原理生物膜呈蓬松的絮狀結構，微孔多表面積大，具有很強的吸附能力。生物膜微生物以吸附和沉積于膜上的有機物為營養料。增殖的生物膜脫落后進入廢水，在二次沉淀池中被截留下來，成為污泥。如果有機物負荷比較高，生物膜對吸附的有機物來不及氧化分解時，能形成不穩定的污沉，這類污泥需要進行再處理。生物膜處理水的NO3-可在2mg／L左右，BOD5去除率為80～90％。若負荷低，廢水經過處理后，BOD5可以降到25mg／L以下，硝酸鹽(NO3-)含量在10mg／L以上。（五）生物膜法的特征1、微生物相特征（1）參與凈化反應的微生物多樣化（環境穩定、停留時間長）（2）生物的食物鏈長（從細菌到昆蟲）（3）能夠存活世代期較長的微生物（生物固體停留時間長，與污水停留時間無關，硝化菌可繁衍、增殖）（4）分段運行各具優占種屬（通過條件控制，生物膜法可分段運行，各段都可繁衍與進入本段污水水質相適應的微生物）2、處理工藝特征（1）對水質、水量變動有較強的適應性（耐沖擊試驗證明）（2）污泥沉降性能良好，宜于分離（污泥顆粒大、比重大）（3）能夠處理低濃度污水（可將BOD20~30mg/L降至5~10mg/L）（4）易于維護運行、節能（生物濾池靠自然通風供氧）4.2生物濾池生物濾池是以土壤自凈原理為依據，在污水灌溉實踐基礎上，經較原始的間歇砂濾池和接觸濾池發展起來的人工生物處理技術，已有百余年的歷史。（一）生物濾池的分類（按發展歷史分類）1、普通生物濾池（負荷低）（第一代）：水量負荷1~4m3/（m2濾池.d）；BOD負荷0.1~0.4kg/（m3濾料.d）；凈化效果好，BOD去除率達90~95%；占地多，易堵塞。2、高負荷生物濾池（負荷高）（第二代）：水量負荷5~40m3/（m2濾池.d）（是普通負荷的10倍以上）；BOD負荷0.5~2.5kg/（m3濾料.d）；運行條件要求進水BOD在200mg/L以下，因此采用回流水措施。3、塔式生物濾池（負荷高）（第三代）：構筑物向空間發展，8~24米高，徑高比為1：6~1：8，負荷高，通風好，占地少。（二）普通生物濾池1、組成：生物濾池主要出濾料、池壁、池底，布水設備等組成。2、濾料（1）對濾料的要求a、比表面積大；b、孔隙率高、均勻；c、材質輕、強度高；d、物化性質穩定，對微生物增殖無毒害作用；e、價廉、取材方便（2）濾料的填充一般以塊狀濾料為多，爐渣、石塊、焦炭等，總厚度1.5~2.0m，分2層。承托層和工作層，工作層厚度1.3~1.8m，粒徑25~40mm；承托層0.2m，粒徑70~100mm。3、池壁作用：圍擋濾料保護布水。為保證布水均勻，池壁應高出濾料層表面0.5~0.9m。4、池底：包括支撐滲水結構（支撐濾料和滲水，常用混凝土孔板）、底部空間（通風和布氣）、排水系統（排除處理后的污水）、通風口等5、布水設備作用：在規定的表面負荷下，將污水均勻地分配到整個濾池表面上。類型：固定式、可動式（旋轉布水器，僅用于圓形濾池）（電力驅動、水力驅動）6、普通生物濾池的設計（1）設計內容：濾料的選擇、濾料容積的計算；池體、池底的設計；布水裝置（2）濾料容積的計算的方法：按負荷率計算（水力負荷1~4、BOD負荷0.1~0.4）（三）高負荷生物濾池1、構造：基本同普通負荷，濾料粒徑大（40~100mm），濾料層厚2~4m。2、運行特點：（1）負荷高：BOD負荷比普通生物濾池高6~8倍；水力負荷高10倍；（2）回流水措施（稀釋進水、沖刷生物膜）：為保證進水BOD不大于200mg/L，常采用回流水措施。（3）回流水的作用（優點）：a、增大水力負荷、促進生物膜的脫落、防止堵塞；b、廢水被稀釋，降低了基質濃度；c、可向生物濾池連續接種，促進生物膜的生長；d、提高進水溶解氧；e、由于進水量增加，提供了采用旋轉布水器的條件；f、防止濾池孳生蚊蠅。缺點：縮短廢水在濾池中的停留時間；灑水量大，降低生物膜吸附有機物的速度；回流水中難降解物質產生積累。3、設計計算：池體設計計算、布水器設計計算（四）塔式生物濾池1、特點塔式生物濾池系由民主德國化學工程師舒爾茲于1951年應用氣體洗滌塔原理創立的一種新型污水處理構筑物。目前國內已在城市污水和石油化工、焦化、化纖、造紙、針織、冶金等行業的污水處理方面應用。塔式濾池濾料料的總高度一般為8～12米，塔內裝有輕質塑料填料或其他填料。污水自上而下滴流，水流紊動劇烈，通風良好。污水，生物膜和空氣三者可獲得充分接觸，加快物質的傳質速度和生物膜的更新速度，使單位濾料體引的有機負荷大大提高。由于污水在塔內的停留時間很短，一般僅為幾分鐘，因此對有機物的處理往往不夠完全，BOD去陸率較低，一般為60～85％。但是，塔式生物濾池對有機負荷和有毒物質的沖擊適應性較強，所以，常常被用于高濃度有機工業廢水的預處理，以保證第二級生物處理構筑物有穩定的處理效果。（1）工藝特點P192：塔式濾池水流落差大紊動強烈，使生物膜受到強烈的水力沖刷，從而保持良好的活性，當進水BOD濃度較高時，由于生物膜生長迅速容易引起濾料堵塞，所以進水BOD5值控制在500mg/L以下，否則需采取處理水回流措施；其水力負荷可達80～200m3／(m2d)，為一般高負荷生物濾池的2～10倍，BOD5容積負荷達1000～3000gBOD5／(m3·d)，較高負荷生物濾池高2～3倍；由于塔內微生物存在分層的特點，所以能承受較大的有機物和有毒物質的沖擊負荷；占地面積小，經常運行費用較低，但基建投資較大，BOD去除率較低，適用于處理城市污水和各種工業有機廢水，但只適宜于少量污水的處理。（2）構造特點塔身：平面形狀多呈圓形或方形，一般用磚、鋼筋混凝土或鋼板制成。塔身高8~24m，直徑為0.55～3.5m，塔身直徑與塔高之比為1：6～8，塔頂高出上層濾料表面0.5m左右，塔身上開有觀察窗，供觀察、采樣和更換濾料用。濾料：宜于采用輕質濾料，塔內濾料分層裝填，每層填料均由鋼制格柵承托，每層濾料高度不宜大于2m，以免壓壞濾料。層與層之間留有一定空隙，以利布水均勻。通風與集水設備：濾塔底部設有一集水池，以收集處理水，并由管渠連續排入二沉池或氣浮池進行泥水分離。集水池水面以上開有許多通風窗口。為保證空氣流暢，集水池最高水位與最下層濾料層底面之間空間高度，一般不應小于0.5m。當污水中含有易揮發的有毒物質時，為防止污染空氣，一般應采用機械通風，尾氣應經水洗去除有毒物質后才能排入大氣。優缺點：a、處理的污水量大，容積負荷高，占地面積小，經常的運轉費用較低。b、由于塔內微生物存在著分層的特點、所以能承受較大的有機物和有毒物質的沖擊負荷。c、由于塔身較高，自然通風良好，氧氣供給充足，產泥量比普通活性污泥法少。d、當進水的BOD濃度較高時，由于生物膜生長迅速，容易引起濾料堵塞。所以，進水的BOD濃度應控制在500毫克／升以下。否則必須采用處理后的水回流稀釋的措施。e、基建投資較大，BOD去除率較低。2、塔式生物濾池的計算與設計（五）生物濾池的運行1、掛膜與馴化：用取來的活性污泥噴灌濾料并進一步培養掛膜；通過控制進水比例和二沉池出水檢測進行馴化2、運行：控制環境條件、進水有機物濃度、通風條件、進水懸浮物濃度等

浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給水06-1周次3星期5節次3、408年3月7日課題第四章水的好氧生物處理（2）4.3生物轉盤教學目的及重點難點1、生物轉盤工藝特點2、生物轉盤構造及優缺點、應用條件教學形式講授+生物轉盤行操作（學訓結合）復習舊課活性污泥法、生物膜法基本概念及原理講授新課提綱（板書）4．3生物轉盤1、生物轉盤的工作原理及過程2、生物轉盤工藝的組成3、生物轉盤的特點4、生物轉盤的布置5、設計計算鞏固新課1、生物轉盤的工藝特點2、生物轉盤的構造及優缺點、應用條件布置作業參考書教具排水工程室外排水設計規范給排水設計手冊教研室主任年月日4．3生物轉盤生物轉盤工作原理和生物濾池基本相同，但構造不同。為潤壁型旋轉式處理設備。1、生物轉盤的工作原理及過程生物轉盤是一個裝有很多盤片的水池，水池中充滿了待處理的廢水，盤片的約一半浸沒在廢水水面之下，盤片在水平軸的帶動下緩慢轉動，盤片的作用同生物濾池中填料的作用，其上生長著一層生物膜。當盤片的某一部分浸入廢水時，生物膜吸附廢水中的有機物，使微生物獲得營養，當轉出水面時，生物膜又從空氣中直接吸收所需的氧氣，如此反復循環，使廢水中的有機物在好氧微生物的作用下，得到了氧化分解，盤片上脫落下的生物膜在后設的二沉池中去除。生物轉盤的最后階段多半有硝化作用。2、生物轉盤工藝的組成：盤片、接觸反應槽、轉軸、驅動裝置（1）盤片：一般采用圓形或正多邊形平板盤片，也有采用表面波紋板狀或兩者結合使用的。一般用塑料板、玻璃鋼板或金屬板材。盤片直徑2.0~3.6米，現場制作可達5.0米，盤片標準間距30mm，對多級轉盤，前級間距大些25~35mm，后級小些10~20mm。（2）氧化槽：氧化槽一般做成與盤體外形基本吻合的半圓形，槽底設有排泥和放空管與閘門，槽的兩側面設有進出水設備，常用進出水設備為鋸齒形溢流堰。對于多級轉盤，氧化槽分為若干格，格與格之間設有導流槽。大型氧化槽一般用鋼筋混凝土制成。中小型氧化槽一般用鋼板焊制。（3）轉動軸：轉動軸是支承盤體并帶動其旋轉的重要部件。轉動軸兩端安裝于固定在氧化槽兩端的支座上。轉動軸一般采用實心鋼軸或無縫鋼管。轉動軸的長度一般應控制在0.5～7.0米之間。轉動軸不能太長，否則往往由于同心度加工不良，容易撓曲變形，發生磨斷或扭斷。（4）驅動裝置：生物轉盤的驅動裝置包括動力設備和減速裝置兩部分。動力設備分電力機械傳動、空氣傳動及水力傳動等。國內一般采用電力機械傳動或空氣轉動。電力機械傳動即用電動機為動力，用鏈條傳動或直接傳動。對于大型轉盤，一般一臺轉盤設一套驅動裝置。對于中、小型轉盤，可由一套驅動裝置帶動一組(一般為3～4級)轉盤工作。空氣傳動兼有充氧作用，動力消耗較省。3、生物轉盤的特點（1）適用范圍廣。可用于生活污水和多種工業污水的處理，可作為污水的二級處理或三級脫氮的處理設備（2）處理程度較高，出水清澈。（3）維護管理簡單，動力消耗低，衛生條件較好。無盤面堵塞、無蒼蠅，無惡臭和低噪聲。（4）通過調節轉盤的轉速可以控制污水與生物膜的接觸時間和曝氣強度，運轉比較靈活。（5）承受沖擊負荷的能力較強，工作較穩定。（6）生物膜的培養快，成熟時間短，通常在7～10天內就可完成。（7）產泥量較少，污泥的沉淀性能較好，易于分離脫水。沉淀速度為0.8～1.20毫米／秒，污泥含水率為95～96％。（8）容易受低氣溫的影響，對于北方寒冷地區，生物轉盤必須加罩或建在室內，增加基建投資。（9）對于含有易揮發性有毒物質的工業污水因為揮發出有毒氣體，不宜采用生物轉盤。4、生物轉盤的布置生物轉盤的布置形式一般分為單軸單級、單軸多級和多軸多級等三種形式。其中單軸單級轉盤的處理效果較差，多軸多級轉盤需要增加電動機個數或增加傳動裝置。對于中、小規模處理廠宜采用單軸多級生物轉盤。5、設計計算（1）生物轉盤的組數應不步于2組，并按同時工作設計。當污水量很少，而且允許間歇運行時，可考慮只設l組。（2）二級處理的轉盤設計能力，一般按平均日污水量計算。有季節性變化的污水，應按最大季節的平均日污水量計算。（3）進入轉盤污水的BOD濃度，按經調節沉淀后的平均值計算。（4）轉盤所需面積按BOD面積負荷計算，以水力負荷或停留時間校核。不同性質的污水BOD、水力負荷不同，由實驗或經驗確定。（5）轉盤的級數不少于三級，轉盤的轉數0.8~3.0轉/分，線速度15~18米/分。（6）轉盤浸沒率（轉盤浸在水中的面積與總面積之比）20~40%；轉盤產泥量0.3~0.5kg污泥/kgBOD5。

浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給水06-1周次4星期2節次7、808年3月11日課題第四章水的好氧生物處理（2）4.4生物接觸氧化教學目的及重點難點1、接觸氧化法的工藝特點2、接觸氧化法的構造及優缺點、應用條件教學形式講授+生物接觸氧化池運行操作（學訓結合）復習舊課生物轉盤基本概念及原理講授新課提綱（板書）4．4生物接觸氧化池（淹投式生物濾池）1、工藝特點2、構造3、設計與計算4．5生物流化床鞏固新課1、接觸氧化法的工藝特點2、接觸氧化法的構造及優缺點、應用條件布置作業參考書教具排水工程室外排水設計規范給排水設計手冊教研室主任年月日4．1生物接觸氧化池（淹投式生物濾池）1、工藝特點供微生物固著生活的填料，全部淹沒在污水之中，相當于一種浸沒在污水中的生物濾池，所以稱為淹沒式生物濾池。采用與曝氣池相同的曝氣方法，提供微生物氧化有機物所需要的氧量，并起攪拌混合作用。相當于在曝氣池中添加填料，供微生物棲息，所以又稱接觸曝氣池。凈化污水除主要依靠填料上的生物膜外，濾池中尚存在一定濃度類似活性污泥的懸浮生物量，它對污水也有一定的凈化作用。所以，淹投式生物濾池是一種具有活性污泥法特點的生物膜法處理構筑物。它綜合了曝氣池和生物濾池兩者的優點。可用于污水的二級、三級處理。淹沒式生物濾池具有容積負荷高，停留時間短，有機物去除效果好，運行管理簡單和占地面積小等優點。但如果設計或運行不當容易引起填料堵塞。淹沒式生物濾池在厭氧條件下也可脫氮。2、構造淹沒式生物濾池由池體、濾料、布水裝置和曝氣系統等部分組成。常用型式有兩種（鼓風曝氣淹沒式生物濾池、表面曝氣淹沒式生物濾池）。（1）鼓風曝氣淹沒式生物濾池在填料層下面裝有鼓風曝氣裝置，一般多采用穿孔管曝氣裝置。填料表面上的生物膜直接受上升氣水混合體的強烈攪動，加速生物膜的更新速度，使生物膜經常保持較高的活性，避免