生物膜法处理污水课件.ppt

生物膜法处理污水,内容,第三节,第五节,基本原理,生物滤池,生物转盘,生物接触氧化法,生物流化床,第一节,第二节,第四节,1893,年英国,Corbett,在,Salford,创建了第一个具有喷嘴布水,装置的生物滤池。,生物膜法是对污水土地的模拟和强化。,生物膜法主要用于从污水中去除溶解性有机污染物，是,一种被广泛采用的生物处理方法。,生物膜法的主要优点是对水质、水量变化的适应性较强。,生物膜法的共同特点是微生物附着在介质“滤料”表面,上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污,染物被微生物吸附转化为,H,2,O,、,CO,2,、,NH,3,和微生物细胞,物质，污水得到净化，所需氧气一般来自大气。,生物膜法的流程,生物膜法的,主要设施,基,本,原,理,第一节,一、生物膜的结构及净化机理,1.,微生物膜的形成及构造,厌,氧,层,好,氧,层,附,着,水,层,流,动,水,层,载,体,污,水,2.,生物膜的组成,生物膜的组成,细菌（好氧、,厌氧、兼性）,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,3.,微生物膜对有机物的降解过程,挂,膜,挂,膜,工,作,脱,膜,挂,膜,有机污染物,细菌,原生动物,后生动物,好氧层：好氧代谢,-H,2,O,、,CO,2,工,作,厌氧层：厌氧代谢,-H,2,S,、,NH,3,、,CH,4,厌氧菌营养耗尽而死亡脱落,内因,脱,膜,外因,厌氧代谢产物破坏好氧层稳定,气态产物的累积，将膜顶起,污水的冲刷作用,二、影响生物膜法污水处理的主要因素,1.,进水底物的组分和浓度,2.,营养物质,3.,有机负荷和水力负荷,4.,溶解氧,5.,生物膜量,6.PH,7.,温度,8.,有毒物质,三、生物膜法的特点（对比活性污泥法）,1.,具有污水脱氮作用,污泥龄相对于活性污泥法较长，有利于硝化细菌的生长繁殖。,2.,无污泥膨胀问题，易于分离,由于生物膜附着生长，所以即使丝状菌大量繁殖，也不会产生污泥膨胀，有利,于脱膜后的泥水分离,3.,产生污泥量少,在生物膜中出现了比较大型的生物，因而食物链也比活性污泥的长；且好氧与,厌氧联合作用，从而使总的剩余污泥量大大减少。一般来说，产生的污泥量较活,性污泥法能够少,25%,30%,。,三、生物膜法反应动力学介绍,（一）微生物在载体上附着的一般过程,1.,微生物向载体表面的运送,主动输送（水力作用）；被动输送（多种作用）。,2.,可逆附着过程,细菌与载体表面接触的最初阶段。,3.,不可逆附着阶段,可逆过程之后，细菌分泌黏性代谢物质所致。,4.,附着微生物的生长,（二）生物膜反应动力学的几个重要参数,1.,生物膜比增长速率,最大比增长速率；平均比增长速率。,2.,底物比去除速率,反映了生物膜群体的活性。,3.,表观生物膜产率系数,消耗单位底物浓度时生物膜自身生物量的积累。,4.,生物膜密度,单位体积湿生物膜被烘干后的质量。,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,布水设备,排水系统,滤,床,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。早期主要以拳状,碎石为滤料，其直径在,3,8cm,左右，空隙率在,45,50,左右，比表,面积（可附着面积）在,65,100m,2,/m,3,之间。,两种常见的塑料滤料,滤料比表面积在,98,340m,2,/m,3,之间，孔隙,率为,93,95,滤料比表面积在,81,195m,2,/m,3,之间，孔隙,率为,93,95,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,200m,2,/m,3,左右。,滤床高度同滤料的密度有密切关系,石质拳状滤料组成的滤床高度一般在,1,2.5m,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。,塑料滤料每立方米质量仅为,100kg,左右，孔隙率高达,93,95,，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、减少污水的飞溅的作用。常,用砖、石或混凝土块砌筑。,布,水,设,备,设置目的,为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面上,生物滤池的布水设备分为两类,移动式（常用回,转式）布水器,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,0.6,1.5m,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。,脉冲式生物滤池配水系统,排,水,系,统,作,用,收集滤床流出的污水与生物膜,保证通风,支撑滤料,排水假底,池底,集水沟,池底排水系统的组成,排水假底是用特制砌块或栅板铺成，滤料堆在假底,上面。假底空隙率不小于滤池面积,5,8,，高于池,底,0.4,0.6m,。,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,1,2,。,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。,生物滤池法的流程,低负荷生物滤池又称普通生物滤池。,优点：处理效果好，,BOD,5,的去除率可达,90,以上，出,水,BOD,5,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。,交替式二级生物滤池法的流程,运行时，滤池是串联工作的，污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。,交替式二级生物滤池法比并联流程负荷率可提高两三倍。,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：,单级滤池法,当滤池负荷率在,1.7kg,（,BOD,5,）,/(m,3,d)(,滤料,),以下时，出水的,BOD,5,约为滤池进水的,BOD,5,的,1/3,。,二级滤池法,二沉池的出水的,BOD,5,为二级池进水,BOD,5,的,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,BOD,5,为进水,BOD,5,的,1/2,。,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。,生物滤池,机理,生物滤池的工作情况,挂,膜,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。,生物滤池,机理,生物滤池的工作情况,污水流过成熟滤床时，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,H,2,O,、,CO,2,、,NH,3,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,H,2,S,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。,影响生物滤池性能的主要因素,生物滤池中有机物的降解过程,同时发生着多过程,有机物在污水,和生物膜中的,传质过程,有机物的好氧,和厌氧代谢过,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,这些过程的发生和发展决定了生物滤池净化污水的性能。影,响这些过程的主要因素有：,滤池高度,负,荷,率,回,流,供,氧,影响生物滤池性能的主要因素,滤池高度,滤床上层,污水中,有机物浓度较高,微,生物繁殖速率高,种,属较低级,以细菌为,主,生物膜量较多,有,机物去除速率较高。,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,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。,随着滤床深度增,加,微生物从低级趋,向高级，种类逐渐,增多,生物膜量从多,到少。,当滤床各层的进水水质,互不相同时,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,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：,水力负荷率：以流量为准，,m,3,(,水,)/m,3,(,滤料,),d,。,表面水力负荷率：,m,3,（水）,/,（,m,2,d,），又称平均滤率，,m/d,。,3,3,有机负荷率：以,BOD,为准，,kg,（,BOD,或特定污染物质）,/,（,m,d,）。,有机负荷率：以,BOD,为准，,kg,（,BOD,或特定污染物质）,/m,d,。,5,5,5,5,由于生物滤池的作用是去除污水中有机物或特定污染物，因此，它的负,荷率通常以有机物或特定污染物质为准较合理。,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。,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,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。,影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拔风和风速。,自然拔风的推动力是池内温度与气温之差以及滤池的高度。,温度差越大，通风条件越好；,当水温较低，滤池内的温度低于气温时（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。,生物滤池的计算,计算公式,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。,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,d,S,?,?,KS,d,h,将式,d,S,?,?,KS,d,h,积分，得,S,?,Kh,?,e,S,0,式中：,d,S,/d,h,污染物浓度的下降率；,S,0,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,；,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。,K,可用下式求得：,K,?,K,S,(,Q,/,A,),m,0,n,式中：,Q,滤池进水流量，,m,3,/d;,A,滤床的面积，,m,2,；,K,系数，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。,将,K,?,K,S,(,Q,/,A,),m,0,n,代入,S,?,e,?,Kh,S,0,m,0,得,n,S,/,S,0,?,ex,p(,?,K,S,(,Q,/,A,),?,h,),上式可以直接用于无回流滤池的计算，解得：,ln(,S,0,/,S,e,),h,?,m,n,K,S,0,(,Q,/,A,),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：,q,V,?,Si,?,q,V,r,?,Se,?,(,q,V,?,q,V,r,),?,S0,S,0,?,q,V,?,Si,?,q,V,r,?,Se,q,V,?,q,V,r,S,0,?,q,V,?,Si,?,q,V,r,?,Se,q,V,?,q,V,r,左式右边的分子和分母各除以,q,v,，并以回流比,r,代替,q,vr,/,q,v,得：,式中：,si,为滤池入流污水的污染浓度,（,mg/L,）。,?,S0,?,?,Si,?,r,?,Se,1,?,r,考虑回流的影响，滤池进水流量为（,1,r,）,q,v,，得：,?,Se,(,1,?,r,),1,?,r,),q,V,?,?,K,?,?,Si,?,r,?,Se,?,?,(,?,e,?,h,?,?,?,?,?,Si,?,r,?,Se,1,?,r,A,?,?,?,?,m,n,解此式得：,h,?,K,?,?,?,Si,?,r,?,Se,ln,?,Se,(,1,?,r,),m,n,?,?,Si,?,r,?,Se,?,?,(,1,?,r,),q,V,?,1,?,r,?,?,?,?,A,?,?,生化反应速率受温度影响，可以用下式校正：,?,1.035,T,?,20,K,?,T,?,K,(20),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。,(1),K,S0,m,(,q,v,/,A,),n,式,?,S,/,?,S0,?,ex,p(,?,K,?,(,q,V,/,A,),?,h,),m,S0,n,取对数得：,ln,?,S,/,?,S0,?,?,K,?,(,q,V,/,A,),?,h,这是一直线方程，可以通过测定不同的,池深,h,的,s,/,s0,，,绘制,ln,s,/,s0,和,h,关系曲线，,其斜率就是,K,s0,m,(,q,v,/,A,),n,，,参看右图。,m,S0,n,生物滤池的计算,系数的确定,求,n,由于,|,斜率,|,K,s0,m,(,q,v,/,A,),n,，,两边取对,数，得：,log,|,斜率,|,?,log,K,?,m,S0,?,n,log(,q,V,/,A,),以,log|,斜率,|,与,log(,q,v,/,A,),作图，其斜率为,n,。,参看右图。,求,m,同上。,log,|,斜率,|,?,log,K,(,q,n,V,/,A,),?,m,log,?,S0,以,log|,斜率,|,与,log,s0,作图，其斜率为,m,。,参看右图。,求,K,ln,?,/,?,?,m,S,S0,?,?,K,S0,(,q,V,/,A,),n,?,h,上式中各系数均已知，可以求出,K,。,生物滤池系统的功能设计,滤池类型和流程,选择,二次沉淀池的形式、,个数和工艺尺寸的确,定,滤池个数和滤,床尺寸的确定,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,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。,采用几级滤池,是否采用回流，回流,方式和回流比的确定,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,）,S,0,Q,?,3,V,?,?,10,N,式中：,V,滤床总体积，,m,3,；,S,0,污水进滤池前的,BOD,5,平均值，,mg/L,；,Q,污水日平均流量，,m,3,/d,，采用回流式生物滤池时，此项应为,q,v,(1+,r,),，回,流比,r,可根据经验确定；,N,有机负荷率，,kg BOD,5,/,（,m,3,d,）。,滤,池,个,数,和,滤,床,尺,寸,的,确,定,计算滤床总体积（,V,）时，应注意下述问题：,计算时采用的负荷率应与设计处理的效率相应。通常，负荷率是影响处理效果的,主要因素，两者常相提并论。,下表所示数据是城市污水一般经验的概括。,8595,影响处理效果的因素很多，除负荷率之外，主要的还有污水的浓度、水质、温度、滤,7590,料特性和滤床的高度。对于回流滤池，则还有回流比。,6585,没有经验可以援用的工业废水，应经过试验，确定其设计的负荷率。试验性生物滤池,的滤料和滤床高度应与设计相一致。,滤,池,个,数,和,滤,床,尺,寸,的,确,定,（,2,）滤床高度的确定,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,BOD,5,有关，如下表所示。,进水,BOD,5,/,（,mg,L,-1,）,滤率,/(m,3,m,-2,d,-1,),120,25,150,20,200,15,例,:,已知某城镇人口,80000,人，排水量定额为,100L/,（人,d,），,BOD,5,为,20g/,（人,d,）。设有一座工厂，污水量为,2000m,3,/d,，其,BOD,5,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,BOD,5,要求达到,30mg/L,。,解,:,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：,80000,?,100,3,q,V,?,m,/d,?,2000,m,3,/d,?,10000,m,3,/d,1000,生活污水和工业废水混合后的,BOD,5,浓度：,2000,?,2200,?,80000,?,20,?,S0,?,mg/L,?,600,mg/L,10000,由于生活污水和工业废水混合后,BOD,5,浓度较高，应考虑回流，设回流稀释,后滤池进水,BOD,5,为,300mg/L,回流比为：,600,q,V,?,30,q,V,r,?,300,(,q,V,?,q,V,r,),r,?,q,V,r,q,V,600,?,300,?,?,1,.,1,300,?,30,生物滤池的个数和滤床尺寸计算,设生物滤池的有机负荷率采用,1.2kgBOD,5,/,（,m,3,d,），于是生物滤池总,体积为：,10000,?,(,1,.,1,?,1,),?,300,3,V,?,m,?,5250,m,3,1000,?,1,.,2,设池深为,2.5m,则滤池总面积为：,5250,2,A,?,m,?,2100,m,2,2,.,5,若采用,6,个滤池，每个滤池面积：,2100,2,A,1,?,m,?,350,m,2,6,D,?,4,A,1,m,?,4,?,350,m,?,21,m,3.14,滤池直径为：,校核,10000,（,1,.,1,?,1,）,滤率,?,m/d,?,10,m/d,2100,经过计算，采用,6,个直径,21m,、高,2.5m,的高负荷生物滤池。,采用公式进行计算步骤,第一步是选定滤料和进水方式，然后进行试验，求得,K,、,m,和,n,等常数值,第二步确定是否回流，若需要回流，则要确定回流比,最后计算滤池的尺寸,例,:,已知某工业废水,COD,B,为,700mg/L,，水量为,7080m,3,/d,。选用塑料滤料，,在满足出水水质要求的条件下，其最小水力负荷为,24.4m,3,/,（,m,2,d,），最大水,力负荷为,244m,3,/,（,m,2,d,）。试验得到,K,=128,、,m,=-0.45,、,n,=-0.55,。要求出,水,COD,B,不大于,30 mg/L,。,由于入流污水浓度较高，应考虑用二次沉淀池回流。当回流比,为,1,时，滤池进水,COD,B,365 mg/L,。而回流比为,2,时，滤池进水,COD,B,253mg/L,。,回流比为,1,时：,?,700,?,30,?,ln,?,?,30,(,1,?,1,),?,?,h,?,?,0,.,55,?,0,.,45,?,(,1,?,1,),q,V,?,?,700,?,30,?,128,?,?,?,?,A,?,1,?,1,?,?,?,0,.,278,?,(,2,q,V,/,A,),?,0,.,55,解,:,回流比为,2,时：,?,700,?,30,?,2,?,ln,?,?,30,(,1,?,2,),?,?,h,?,?,0,.,55,?,0,.,45,?,(,1,?,2,),q,V,?,?,700,?,30,?,2,?,128,?,?,?,?,1,?,2,A,?,?,?,?,0,.,201,?,(,3,q,V,/,A,),?,0,.,55,要求池子的最小面积为,（,7080,2,）,/244=58m,2,，最大面,积为（,7080,2,）,/24.4=580m,2,。,要求池子的最小面积为（,7080,3,）,/244=87m,2,，最大面积为,（,7080,3,）,/24.4=870m,2,。,回转式布水器的计算,计算的主要内容,确定布水横管根,数（一般是,2,根和,4,根）和直径,布水管上的孔口数和在,布水横管上的位置,布水器的转速,1.,布水横管根数与直径,布水横管根数,:,布水横管的根数决定于池子和滤速的大小，,n,取偶数，布水水,量大时用,4,根，一般用,2,根。,布水横管直径,D,1,：,D,1,?,4,q,?,v,式中：,q,每根布水横管的最大设计流量，,m,3,/s,；,v,横管进水段流速，,m/s,；,2.,洒水孔数及在布水横管上的位置,假定每个出水孔口喷洒的面积基本相同，孔口数,(,m,),的计算公式为：,m,?,1,?,4,d,?,1,?,?,1,?,2,?,?,D,?,2,式中,:,d,孔口直径，一般为,1015mm,，孔口流速,2m/s,左右或更大些；,D,2,回转布水器直径，,mm,，比滤池内径小,200mm,。,第,i,个孔口距滤池中心的距离（,r,i,）为：,D,2,r,i,?,2,i,m,3.,布水器的转速,布水横管的回转速度与滤速、横管根数有关，如下表所示。,滤率,/,（,m,d,-1,）,转速,/,（,r,min,-1,）,(4,根横管,),转速,/,（,r,min,-1,）,(2,根横管,),15,20,25,也可以近似地用下式计算：,1,2,2,6,2,3,4,34.78,?,1,0,n,?,?,q,V,2,md,D,2,布水横管可以采用钢管或铝管，其管底离滤床表面的距离，一般为,150,250mm,，以避免风力的影响。布水器所需压力为,0.5,1.0m,。,生物滤池的运行及其经验,生物滤池正式运行之后，有一个“挂膜”阶段，即培养生物膜的阶段。在,这个始运行阶段，洁净的无膜滤床逐渐长了生物膜，处理效率和出水水质不,断提高，终于进入正常运行状态。当温度适宜时，始运行阶段历时约一周。,处理含有毒物质的工业废水时，生物滤池的运行要按设计确定的方案进行，,一般说来，这种有毒物质正是生物滤池的处理对象，而能分解氧化这种有毒,物质的微生物常存在于一般环境中，无需从外界引入；但是，在一般环境中，,它们在微生物群体中并不占优势，或对这种有毒物质还不太适应，因此，在,滤池正常运行前，要有一个让它们适应新环境、繁殖壮大的始运行阶段，称,为“驯化挂膜”阶段。,驯化挂膜方式：,一种方式是从其他工厂废水站或城市废水厂取来活性污泥或生物膜碎屑,进,行驯化，挂膜。,另一种方式是用生活污水、城市污水、河水或回流出水代替部分工业废水,进行运行，运行过程中把二次沉淀池中的污泥不断回流到滤池的进水中。,转,盘,第二节,生,物,生物转盘的工作特点,1954,年在联邦德国的,Heilbronn,建成世界上第一座生物,转盘污水处理厂。,（,1,）不需曝气和回流，运行时动力消耗和费用低；,（,2,）运行管理简单，技术要求不高；,（,3,）工作稳定，适应能力强；,（,4,）适应不同浓度、不同水质的污水；,（,5,）剩余污泥量少，易于沉淀脱水；,（,6,）没有滤池蝇、恶臭、堵塞、泡沫、噪音等问题；,（,7,）可多层立体布置；,（,8,）一般需加开孔防护罩保护、保温。,生物转盘的构造,生物转盘的主要组成部分,盘片,转动轴,废水处理槽,驱动装置,生物转盘的构造,盘片：高强度、轻质、耐腐蚀。,直径：,23m,，转速,23r/min,，间距,2030mm,。,受材料、污水与膜的接触均匀性、外缘膜易脱落等影响，直径不可能做大。,转动轴：具有足够的强度和刚度，防止断裂和挠曲。,直径：,50mm,以上，长度,0.57m,。,处理槽：与盘片相吻合的半圆形或多边形，净空相距,2050mm,，设排泥和放,空管。,驱动装置：,机械驱动装置；,空气驱动装置；,水轮驱动装置。,生物转盘的主体是垂直固定在水平轴上的一组圆形盘片和一个同,它配合的半圆形水槽。,微生物生长并形成一层生物膜附着在盘片表面，约,40%50%,的,盘面（转轴以下的部分）浸没在废水中，上半部敞露在大气中。,工作时，废水流过水槽，电动机转动转盘，生物膜和大气与废水,轮替接触，浸没时吸附废水中的有机物，敞露时吸收大气中的氧气。,转盘的转动,带进空气,并引起水槽内废水紊动,使溶解氧均匀分布。,生物膜的厚度约为,0.52.0mm,，随着膜的增厚，内层的微生物呈,厌氧状态，失去活性时使生物膜脱落，并随同出水流至二次沉淀池。,生物转盘的流程,生物转盘的布置方式,生物转盘的设计计算,设计的主要内容是计算转盘的总面积。,水力负荷和有机负荷：,水力负荷,: m,3,(,污水,)/ m,3,(,槽,) ,d; m,3,(,污水,),/ m,2,(,盘片,),d,有机负荷,: kg,(,BOD,5,),/m,3,(,槽,),d; kg,(,BOD,5,),/m,2,(,盘片,),d,生物转盘的负荷率与废水性质、废水浓度、气候条件及构造、运行等,多种因素有关，设计时可以通过试验或根据经验值确定。,生物转盘的设计计算方法,通过试验求得需要的设计参数,设计参数如有机负荷、水力负荷、停留时间等可通过试验求得，然后进行生产,规模的生物转盘设计。,威尔逊等人用生活污水进行了试验研究，建议当采用,0.5m,直径的转盘试验所得,参数进行设计时，转盘面积宜比计算值增加,25,；当试验采用的转盘直径为,2m,时，,则宜增加,10,的面积。,用经验图表或经验值计算,当没有条件进行试验时，可以用经验性图表、经验值（如下页表）进行计算。,生物转盘的设计计算方法,污水性质,生活污水,煮炼废水,染色废水,生活污水,生活污水,处理程度,盘面负荷,/,（出水,BOD,5,）,（,g,.,m,-2.,d,-1,),/,（,mg,.,L,-1,),60,2040,备注,国外资料,益阳、株洲萱麻纺织厂,上海萱麻实验厂,南京织布厂,上海第三印刷厂,国营长空机械厂,30,60,30,10,1020,1216,3040,20,128255,4,69,16,79,164,北京结核病医院,生物转盘的设计计算方法,生物转盘的设计计算方法,生物转盘的设计计算方法,生物转盘的设计计算方法,部分工业废水设计负荷,序号,1,2,3,4,污水类型,含酚,印染,煤气站含,酚,酚醛,进水,BOD,5,/,(mg,.,L,-1,),酚,50250,(152),100 280,(158),130 765,(365),442 700,(600),进水,COD/,(mg,.,L,-1,),280 670,(495),250 500,(392),水力负荷,/(m,3.,m,-2.,d,-1,),0.05 0.113,(0.070),0.04 0.24,(0.12),0.019 0.1,(0.055),0.031,12 23.2,(16.2),12.2,7.15 22.8,( 15.7),BOD,5,负荷,/(g,.,m,2.,d,-1,),COD,负荷,/(g,.,m,2.,d,-1,),15.5 35.5,(22.8),10.3 43.9,(28.1),26.4,11.7 24.5,(17.8),停留时间,/h,1.5 2.7,(2.6),0.6 1.3,1.3 4.0,(2.95),3.0,废水水,温,/,o,C,t15,(10.5),t10,t20,t=24,5,6,7,8,9,10,酚氰,苯胺,萱麻煮炼,黑液,丙稀腈,腈纶,氯丁污水,酚,40 90,CN20 40,苯胺,53,367,CN,19.7 21.0,AN200,BOD300,BOD120,氯丁二烯,20,400,0.03,531,297,0.1,2.0,2.3,t=21 ,28,0.066,0.05 0.4,(0.075),0.1 0.2,(0.15),0.16,1.6,1.9,32.6,38.1,t=30,t=15 ,20,生物转盘的新进展,第三节,生物接触氧化法,生物接触氧化法的特点,生物接触氧化法是一种浸没曝气式生物滤池，是曝气池和生物滤池综合在一起的,处理构筑物，兼有两者优点。,生物接触氧化池的性能特征：,(1),具有较高的微生物浓度，一般可达,1020g/L,；,(2),生物膜具有丰富的生物相，含有大量丝状菌，形成了稳定的生态系统，污泥产,量低；,(3),具有较高的氧利用率；,(4),具有较强的耐冲击负荷能力；,(5),生物膜活性高；,(6),没有污泥膨胀的问题。,缺点：滤床易堵塞和更换，运行费用较高。,生物接触氧化法的基本流程,生物接触氧化池的构造,接触氧化池的主要部分,池底,填料,布水布气装置,池底用于设置填料、,布水布气装置和支撑填,料的栅板和格栅。,填料要求：,比表面积大；,空隙率大；,水力阻力小；,强度大；,化学和生物稳定性好；,能经久耐用。,布气管可布置在池子,中心、侧面和全池。,接触氧化池构造示例,接触氧化池外观图,接触氧化池反应区的构造,常用填料的类型,酚醛树脂蜂窝填料,聚乙烯蜂窝填料,弹性立体填料,软性纤维填料,软性、复合填料,立体弹性填料,漂浮填料,SQC,型丝球形悬浮填料,新型的纤维网状填料,生物填料框架,框,架,与,生,物,填,料,挂膜后的网状填料,反应区曝气系统的布置,曝气装置安装,生,物,接,触,氧,化,1,生物接触氧化池的有效容积（即填料,体积）,V,V,?,q,v,?,?,S0,?,?,Se,?,N,v,式中：,q,v,平均日设计污水量，,m,3,/d,；,s0,、,se,分别为进水与出水的,BOD,N,5,，,mg/L,；,v,有机容积负荷率，,kg,(,BOD,1.8),。,5,),/,(m,3,d)(,城市污水可用,1.0,池,的,设,计,计,算,2,生物接触氧化池的总面积,A,和座数,n,A,?,V,h,0,N,?,A,A,1,式中：,h,0,填料高度，一般采用,3.0m,；,A,1,每座池子的面积, m,2,一般,25m,2,。,生,物,接,触,氧,化,3.,池深,h,h,?,h,0,?,h,1,?,h,2,?,h,3,式中：,h,1,超高，,0.5,0.6m,；,h,2,填料层上水深，,0.4,0.5m,；,h,3,填料至池底的高度，,0.5,1.5m,。,池,的,设,计,计,算,4.,有效停留时间,t,t,?,V,5.,空气量,D,和空气管道系统计算,q,v,式,中,：,D,0,1m,3,污,水,所,需,气,量,，,m,3,/m,3,，一般为,D,?,15,D,20,3,0,q,m,v,/,m,3,。,第四节,生物流化床,流态化原理,美国,Ecolotrol,公司,1973,1975,年研制,成功的,HyFlo,生物,流化床,流态化原理,床层的三种状态,固定床阶段,流化床阶段,液体输送阶段,固定床,阶段,当液体以很小的速度流经床层时，固体颗粒处于静止不动的状,态，床层高度也基本维持不变，这时的床层称固定床。,上图中的,ab,段：液体通过床层的压力降,p,随空塔速度,v,的上升而增加，呈幂函数关系，在双对数坐标图纸上呈,直线。,上图中的,b,点：液体滤速增大到压力降,p,大致等于单,位面积床层重量，固体颗粒间的相对位置略有变化，床层,开始膨胀，固体颗粒仍保持接触且不流态化。,流化床,阶段,当液体流速大于,b,点流速，床层不再维持于固定状态，颗粒被液,体托起而呈悬浮状态，且在床层各个方向流动，在床层上部有一个,水平界面，此时由颗粒所形成的床层完全处于流化态状态，这类床,层称流化床。,上图中的,bc,段：流化层的高度,h,是随流速上升而增大，,床层压力降,p,则基本不随流速改变。,化速度。临界速度值随颗粒的大小、密度和液体的物理性,质而异。,b,点的流速,v,min,是达到流态化的起始速度，称临界流态,流化床,阶段,生物流化床中的载体颗粒表面有一层微生物膜，,因此其流化特性与普通的流化床不同。,流化床床层的膨胀程度可以用膨胀率,K,或膨胀比,R,表示：,?,v,e,?,K,?,?,?,1,?,?,100,%,?,v,?,式中：,v,、,v,e,分别为固定床层和流化床层体积。,h,e,R,?,h,式中：,h,、,h,e,分别为固定床层和流化床层高度。,在生物流化床中，相同的流速下，膨胀率随着,生物膜厚度的增加而增大，如右图所示。一般,K,采用,50,200,。,生物颗粒粒径与,膨胀率的关系,液体输送,阶段,当液体流速提高至超过,c,点后，床层不再保持流化，床层上部的,界面消失，载体随液体从流化床带出，这阶段称液体输送阶段。在,水处理工艺中，这种床称“移动床”或“流动床”。,上图中的,c,点的流速,v,max,称颗粒带出速度或最大流化,速度。,流化床的正常操作应控制在,v,min,和,v,max,之间。,流化床的类型,根据生物流化床的供氧、脱膜和床体结构的,不同，好氧生物流化床主要有两种类型：,两相生物流化床,三相生物流化床,两相生物流化床,这类流化床是在流化床体外设置充氧设备与脱膜装置，以对微生物充氧并脱除载,体表面的生物膜。,以纯氧为氧源时，充氧后水中溶解氧可达,30,40mg/L,；以压缩空气为氧源时，,水中溶解氧一般低于,9mg/L,。,当一次充氧不能提供足够的溶解氧时，可采用处理水回流循环。,回流比,R,可以根据氧量平衡计算来确定：,式中：,S,0,、,S,e,BOD,mg/L,1,分别为进水和出水,?,R,Q,(,DO,0,?,DO,Q,(,S,0,?,S,e,),；,D,5,浓度，,e,),?,DO,0,、,D,O,e,分别为进水和出水的溶解氧浓度，,mg/L,；,S,?,S,e,0,D,去除每千克,BOD,所需的氧量,kg/kg,对于城市污水，,D,=1.21.4,kg,/,kg,；,5,R,?,?,1,Q,废水水量,m,3,/d,。,?,DO,DO,?,?,?,?,0,e,三相生物流化床