水污染控制工程第五章生物膜法

第五章生物膜法第一节基本原理第二节生物滤池第三节生物转盘法第四节生物接触氧化法第五节生物膜法的进展(自学）第一节基本原理1、生物膜的形成、结构一、生物膜结构及净化机理(P191)（1）形成过程污水在填料表面流动，微生物在填料表面生长繁殖，一段时间后，细胞胞外多聚物使微生物细胞形成的纤维状缠结结构，称为生物膜。生物膜以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和微生物吸附的无机物、有机物,具有较强的吸附和生物降解性能。形成条件：①营养物质；②微生物;③起支撑的载体—填料或滤料；（2）结构（P191)由好氧层和厌氧层组成，厚度2mm左右。图13-1生物滤池滤料上生物膜基本结构2、生物膜组成•细菌与真菌：对有机物的氧化分解起主要作用；•原生动物与后生动物：作为指示生物；•滤池蝇：以微生物及生物膜为食料，可抑制生物膜的过度增长，使生物膜保持活性；•藻类：仅限于生物膜表层的很小部分，对污水净化作用不大。3、净化过程去除污染物是一个吸附、稳定的复杂过程。二、影响生物膜法处理效果的主要因素（P194)进水底物组分和浓度：营养物质：BOD5:N:P=100:5:1。有机负荷及水力负荷：有机负荷，kgBOD5/[m3(滤床).d]；水力负荷，m3/[m2(滤床).d]，m/d，又称滤率；溶解氧：2.0mg/L左右生物膜量:生物膜厚度与密度pH值：6～9温度：5～40℃有毒物质：如酸、碱、重金属、有毒有机物。三、生物膜法污水处理特征(P196)1、微生物方面的特征（1）微生物种类丰富，食物链长。（2）存活世代时间较长的微生物，有利于不同功能的优势菌群分段运行。2、工艺方面特征(1)耐冲击负荷；(2)适合低浓度污水的处理；(3)剩余污泥量少；(4)管理简单，运行费用少。一、概述第二节生物滤池生物滤池构造.swf1.滤床及池体：滤床由滤料组成，滤料是微生物生长的载体。滤料性能要求：比表面积大；使污水以液膜状态流过生物膜；足够的空隙率；生物化学稳定好性；机械强度高、价格低廉。二、生物滤池构造各种滤料b.环状填料d.塑料球填料c.蜂窝填料a.石质填料2.布水设备：作用：使污水均匀分布在整个滤床表面。类型：旋转布水器和固定布水器系统旋转布水器.swf固定式布水系统组成：排水假底、集水沟。作用：收集出水和生物膜、保证通风、支撑滤料。3.排水系统图13-7生物滤池排水系统示意图三、生物滤池法工艺流程初沉池生物滤池二沉池进水出水1、基本流程（普通生物滤池）特点：处理效果好，但水力负荷低，滤料易堵塞，占地面积大；适用于水量≤1000m3/d的城镇污水。（1）交替式二级生物滤池2、高负荷生物滤池运行中每个生物滤池交替作为一级和二级滤池使用。（2）回流式生物滤池(处理水回流,P207）初沉池生物滤池二沉池生物滤池初沉池二沉池单级回流生物滤池流程图初沉池一级滤池二级滤池二沉池二级回流生物滤池流程图加强初沉池生物絮凝作用。增大生物滤池水力负荷，促进生物膜更新。3、塔式生物滤池第三代生物滤池高度达20m之多，采用回流措施、塑料滤料。有机负荷、水力负荷高，生物相分层明显；滤池不易堵塞，占地面积小。塔式生物滤池.swf四.影响生物滤池性能主要因素（P207)1、滤池高度：随着滤床深度增加，微生物种类增多，个体数量减少。处理效率随滤床高度增加。2、负荷水力负荷：m3/m2·d，又称滤率，m/d；有机负荷：kgBOD5/m3·d。3、回流（P210)提高滤率;防止滤池蝇产生；降低滤池进水污染物浓度；调节和稳定进水。塔式滤池进水BOD5＞500mg/L，出水需回流。4、供氧依靠自然通风供氧；主要影响因素是滤床自然拨风和风速。池内外温度差越大，通风条件越好。1、设计计算内容•滤池类型选择：现多采用高负荷滤池。•滤池流程选择：①是否设初沉池；②采用几级滤池；③如采用回流，确定回流方式、回流比。下述情况应回流：①人流污水bCOD＞400mg/L；②水量很小，无法维持水力负荷率在最小经验值以下时；③污水中含抑制微生物生长的污染物。•确定滤池个数和滤池尺寸；•二沉池设计；•布水设备计算。五、生物滤池设计计算（P215)2、滤池尺寸、个数确定（P215)3010VLQSV（1）滤床总体积(书上公式错误)S0－污水进滤池前的BOD5，mg/L；LV－容积负荷，kgBOD5/m3·d。（表13-4，P215)Q－－进入滤池的流量，m3/d；回流式生物滤池，流量为)1(RQ，R根据经验确定；（2）滤床高度低负荷滤池：h=2m；回流滤池：h=1.0～1.8m；塔式生物滤池：h=8m～12m，每层高≤2m。核算水力负荷。AQq城镇污水滤池负荷取值，表13－4，P215书；回流式滤池水力负荷，表13－5，P216书；(4)其他构造要求(P216)底部空间高度≥0.6m；自然通风孔总面积大于滤池表面积的1％。池底有集水沟、总排水沟，冲洗底部排水渠措施。hVA（3）滤床面积和个数A——滤池表面积，m2；h——滤床高度，m。根据滤池总面积和滤池个数，计算单池面积，确定滤池直径或边长。例某城镇人口80000人，排水定额100L/人·d，BOD5为20g/人·d。某工厂排水量2000m3/d，BOD5=2200mg/L。拟混合后采用回流式生物滤池处理，要求出水BOD5≤30mg/L。)/(1000020001000100800003dmQLmgSo/60010000208000022002000混合后BOD5解：（1）基本设计参数计算200)(30600RRQQQQ35.230200200600QQRR设回流后进水BOD5=200mg/L,（2）滤池个数和尺寸计算设LV=2.0kgBOD5/m3·d，（P215，表13－4）3333350100.2200)135.2(1000010mLQSVVO设h=1.5m,222335.13350mA2144752233mAmAD8.2314.3447441采用5个滤池（3）核算滤率dmq/152233)135.2(10000满足要求3、旋转布水器计算（自学）包括：（1）布水横管数量（一般2或4根）和直径；（2）布水管上的孔口数和孔在布水管上的位置；（3）布水器的转速。六、生物滤池的运行1.挂膜方法异步培养驯化：先培养出生物膜，再驯化。接种同步培养驯化：生物膜的培养和驯化同步进行。2.适用范围：小城镇、边远地区；工业废水。工程实例广东省肇庆市蓝带啤酒厂，年产20万T蓝带啤酒。蓝带啤酒厂污水处理站设计污水处理量为6000m3/d，设计污水水质为：COD＝3000mg/L，BOD5=800mg/L，SS＝300mg/L，色度＝100，pH＝6～9，温度40℃。要求处理后出水水质达到广东省污水排放标准的二级二类标准。COD≤110mg/L，BOD5≤50mg/L，SS≤100mg/L，色度≤80，pH＝6～9。习题与思考题：P245书：1、2、3、4、7、8、10(交作业）一、概述1、净化原理（P221）第三节生物转盘净化机理与生物滤池相同。生物转盘.swf2、特点：无堵塞，净化效果好；能耗低；占地面积较大；有气味产生，对环境有一定影响；二、生物转盘构造（1）转盘由盘片组成，直径2～3m，当盘片总面积较大时，分组安装，一组称一级。（2）氧化槽断面直径比转盘略大；（3）转轴和驱动装置轴长≤7.6m,转轴中心在水面150mm以上；通常采用有减速装置的电动机，也可采用水轮驱动或空气驱动。三、生物转盘法工艺流程1、基本流程初沉池生物转盘二沉池出水废水生物转盘工艺流程.swf2、根据转盘和盘片布置形式，分为单轴单级、单轴多级和多轴多级式。(P223)生物转盘的布置.swf级数≤4。转盘分级串联运行能显著提高出水水质和水中溶解氧的含量。四、生物转盘设计计算(P224)1、转盘总面积AS0－－进水BOD5，mg/L；Q－－处理水量，m3/d，LA－－转盘BOD5面积负荷，g/(m2·d）。2、盘片数(m)2264.024DADAmD――转盘直径，m；AOLQSAKbamL)(3、污水处理槽有效长度La――盘片净间距，m；进水端25～35mm，出水端10～20mm；b――盘片厚度，m；（视材料强度确定。硬聚氯乙稀板：3～5mm,玻璃钢：1～2.5mm，金属板：＜1mm）K――系数，取1.2。LDV2)2()335.0~294.0(4、废水处理槽有效容积（V）)()2()335.0~294.0(21mbLDV净有效容积V1r/D＝0.1时，取0.294；r/D＝0.06时，取0.335。r――中心轴与槽内水面距离，m，r≥150mm；δ――盘片边缘与处理槽内壁的间距，m，δ＝200～400mm。δ5、转轴转速n0min)/)(9.0(37.6110rQVDn例：某小区Q=600m3/d,BOD5=150mg/L，水温16℃，要求出水BOD5≤20mg/L，设计生物转盘相关参数。1Q－－每个处理槽的设计水量，m3/d，V1――每个处理槽容积，m3；2600015600150mLQSAAO（1）LA=15gBOD5/m2·d。P224（2）片6155.2600064.064.022DAmD＝2.5m取620片采用4轴4级生物转盘，平均每轴155片。（3）取a=0.02m，b=0.005m硬聚氯乙稀板，K=1.2mKbamL65.4)((4)3225.1265.4)2.025.2(32.0)2()335.0~294.0(mLDV3214.10)()2()335.0~294.0(mmbLDV净有效容积V1δ＝0.2mm6.1149.2总宽min/1.2)1504.109.0(5.237.6)9.0(37.6110rQVDn(6)mDB9.22.025.22(5)三、生物转盘应用和研究进展（P226)1.应用：工业废水和小城镇污水的处理。2、研究进展空气驱动生物转盘.swf（1）空气驱动式生物转盘与平流沉淀池合建的生物转盘.swf(2)与沉淀池合建的生物转盘(3)与曝气池组合的生物转盘作业：P245书第11题。一、概述(P228)第四节生物接触氧化法又称淹没式曝气生物滤池。填料浸没在水中，污水与生物膜接触过程中，污染物质被吸附、氧化分解。兼有活性污泥法和生物膜法的特点。图13-34接触氧化池构造图二、生物接触氧化池构造图13-34接触氧化池构造示意图稳定水层排泥空气进水进水装置布气装置格栅支架填料出水出水渠池体1、池体:设置填料、布水布气装置和支承填料的支架。2、填料蜂窝状填料板状填料球状填料对微生物无毒害、易挂膜、质轻、强度高、抗老化、比表面积大、孔隙率高。立体弹性填料框架与生物填料框架与生物填料3、曝气装置鼓风曝气生物接触氧化池.swf接触氧化池基本构造图.swf三、工艺流程(P232)1、单级处理流程生物接触氧化基本工艺流程.swf2、二级处理流程（P232)3、多级处理流程由3座或3座以上的接触氧化池串联组成。出水初沉池污泥污水一级接触氧化池二沉池二级接触氧化池图13-40二级生物接触氧化法流程出水初沉池污泥污水一级接触氧化池二沉池二级接触氧化池中间沉淀池图13-41二级生物接触氧化法流程（设中沉池）四、生物接触氧化法设计计算（P233)1、池有效容积（填料体积）S0、Se－-进水、出水BOD5，mg/L；－Q－－污水流量，m3/d，LV－－填料容积负荷，kgBOD5/m3（填料）·d0hVA1AAN2、池总面积（A）和池数（N）310)(VeOLQSSVh0－-填料高度，h0=3.0m；A1－-每池面积，m2，A125m2。3210hhhhh3、池深hh1－超高，0.5～0.6m；h2－填料层上水深，0.4～0.5m；h3－填料至池底高度，0.5m。QVt4、有效停留时间t5.空气量DD0－1m3污水需气量，m3（空气