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1、第10章 污水的好氧生物处理（二）生物膜法10.1 概述和基本原理10.2 生物滤池10.3 生物转盘10.4 生物接触氧化法第10章 污水的好氧生物处理（二）生物膜法10.1 概述和基本原理生物膜法生物膜法是依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物的，因而这是依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物的，因而这种方法亦称为种方法亦称为生物过滤法生物过滤法。生物膜法具有以下几个特点生物膜法具有以下几个特点：固着于固体表面上的微生物对废水水质、：固着于固体表面上的微生物对废水水质、水量的变化有较强的适应性；和活性污泥法相比，管理较方便；由于微生物水量的变化有较强的适应性；和活性污泥法相比，管理
2、较方便；由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度较慢的微生物也能生息，从而构成了稳定的固着于固体表面，即使增殖速度较慢的微生物也能生息，从而构成了稳定的生态系统；生物过滤法比活性污泥法的剩余污泥量要少。生态系统；生物过滤法比活性污泥法的剩余污泥量要少。生物膜法的缺点：生物膜法的缺点：由于固着于固体表面的微生物量较难控制，因而在运由于固着于固体表面的微生物量较难控制，因而在运转操作上伸缩性差；滤料表面积小，转操作上伸缩性差；滤料表面积小，BOD容积负荷有限，因而空间效果差；容积负荷有限，因而空间效果差；采用自然通风供养，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功采用自然通风供养，在生物膜内层
3、往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功能的有效容积。然而由于新工艺新滤料的研制成功，生物膜法作为良好的好能的有效容积。然而由于新工艺新滤料的研制成功，生物膜法作为良好的好氧生物处理技术仍被广泛的应用着。氧生物处理技术仍被广泛的应用着。10.1 概述和基本原理生物膜法的类型：生物膜法的类型：（1）润壁型生物膜法）润壁型生物膜法废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生物膜流过，如生物滤池和生物转盘等；物膜流过，如生物滤池和生物转盘等；（2）浸没型生物膜法）浸没型生物膜法生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。
4、如载体固定，称为如载体固定，称为接触氧化法接触氧化法；如载体流化则称为；如载体流化则称为生物流化床生物流化床生物膜法生物膜法润壁型生物膜法润壁型生物膜法浸没型生物膜法浸没型生物膜法生物滤池生物滤池生物转盘生物转盘接触氧化法接触氧化法生物流化床生物流化床10.1 概述和基本原理一、一、生物膜的形成及特点生物膜的形成及特点1.挂膜挂膜2.好氧层和厌氧层好氧层和厌氧层3.生物膜的脱落和厚度生物膜的脱落和厚度10.1 概述和基本原理二、生物膜中的物质迁移二、生物膜中的物质迁移有机物有机物供氧供氧三、生物膜净化废水的原理三、生物膜净化废水的原理10.1 概述和基本原理生物膜法基本流程生物膜法基本流程10
5、.2 生物滤池一、生物滤池的构造二、生物滤池的机理三、生物滤池的类型及运行系统四、生物滤池的计算一、生物滤池的构造生物滤池由生物滤池由滤床、布水设备和排水系统滤床、布水设备和排水系统等三部分组成。等三部分组成。一、生物滤池的构造一、生物滤池的构造1、滤床、滤床滤床由滤床由滤料滤料组成。滤料是挂膜介质，对生物滤池的工作效能影响极大。组成。滤料是挂膜介质，对生物滤池的工作效能影响极大。对滤料的基本要求是对滤料的基本要求是：（：（1）单位体积滤料的表面积要大；（）单位体积滤料的表面积要大；（2）孔隙率要）孔隙率要高；（高；（3）材质轻而强度高；（）材质轻而强度高；（4）物理化学性质稳定，对微生物的增
6、殖无危）物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危害作用；（害作用；（5）价廉，取材方便。）价廉，取材方便。滤料形状滤料形状块状块状板状板状天然块状滤料天然块状滤料人工块状滤料人工块状滤料木板、纸板和塑料板木板、纸板和塑料板纤维状纤维状碎石、矿渣、碎砖、焦碳等碎石、矿渣、碎砖、焦碳等陶瓷环陶瓷环软性塑料填料软性塑料填料滤料粒径滤料粒径滤料粒径越小，表面积越大，所能挂的生物膜就越多，但是会滤料粒径越小，表面积越大，所能挂的生物膜就越多，但是会因污泥的沉积而造成堵塞，影响通风。通常采用的滤料粒径如下：因污泥的沉积而造成堵塞，影响通风。通常采用的滤料粒径如下：普通生物滤池为普通生物滤池为2550mm；高负
7、荷生物滤池为高负荷生物滤池为5060mm。此外，在滤池底部集水孔板以上设此外，在滤池底部集水孔板以上设垫料层垫料层高高2030cm，粒径为，粒径为100150mm。一、生物滤池的构造塑料滤料塑料滤料表面积可达表面积可达100200m2/m3，孔隙率高达，孔隙率高达8095%，空气流，空气流通好，所以在布水均匀时可承受高负荷。通好，所以在布水均匀时可承受高负荷。（早期使用的碎石滤料，比表面积比表面积65100m2/m3，孔隙率孔隙率在45%50%左右，其粒径在38cm左右）滤床高度滤床高度同滤料的密度密切相关。石质滤料组成的滤床高度一般在同滤料的密度密切相关。石质滤料组成的滤床高度一般在12.5
8、之间（之间（1.11.4t/m3）；塑料滤料（）；塑料滤料（100kg/m3）滤床一般采）滤床一般采用双层滤床，高用双层滤床，高7m左右；或采用多层的左右；或采用多层的“塔式塔式”结构，高度结构，高度10m以上。以上。一、生物滤池的构造一、生物滤池的构造2、布水设备、布水设备旋转布水器的优点是布水比较均匀，淋水周期短，旋转布水器的优点是布水比较均匀，淋水周期短，水力冲刷作用强；缺点时喷水孔易堵，低温时要采用防水力冲刷作用强；缺点时喷水孔易堵，低温时要采用防冻措施，仅适用于圆形池。冻措施，仅适用于圆形池。设置布水设备的目的是为了使污水能均匀地分布在整设置布水设备的目的是为了使污水能均匀地分布在整
9、个滤床表面。个滤床表面。固定式布水装置间断布水，所以固定式布水装置间断布水，所以布水不均匀，配水的水头要高（配水布水不均匀，配水的水头要高（配水面高面高0.92.1m），目前应用较少。），目前应用较少。一、生物滤池的构造3、排水系统、排水系统池底排水系统由池底、排水假底和集水沟组成。池底排水系统由池底、排水假底和集水沟组成。池底排水系统的作用是池底排水系统的作用是（1）收集滤床流出的污水与生物膜；（）收集滤床流出的污水与生物膜；（2）保证通风；（）保证通风；（3）支撑滤料。）支撑滤料。二、生物滤池的机理生物滤池中有机物降解过程复杂，同时发生如下过程生物滤池中有机物降解过程复杂，同时发生如下过程
10、：有机物在污水和：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；氧在污水和生物膜中的传生物膜中的传质过程；有机物的好氧和厌氧代谢；氧在污水和生物膜中的传质过程和生物膜的生长和脱落等。质过程和生物膜的生长和脱落等。影响这些过程的主要因素有影响这些过程的主要因素有：滤池高度、：滤池高度、负荷率、回流、供氧。负荷率、回流、供氧。1、滤池高度、滤池高度随着滤床深度的增加，微生物种属从低级趋向高级，种类增多，生物随着滤床深度的增加，微生物种属从低级趋向高级，种类增多，生物膜量从多到少，有机物浓度和去除速率有高到低。膜量从多到少，有机物浓度和去除速率有高到低。二、生物滤池的机理2、负荷率、负荷
11、率(1)水力负荷水力负荷n单位面积的滤池每天处理的废水量称单位面积的滤池每天处理的废水量称水力表面负荷水力表面负荷，以，以qF表示，单位是表示，单位是m3(废水废水)m2(滤池滤池)d；n单位体积的滤料每天处理的废水量称单位体积的滤料每天处理的废水量称水力体积负荷水力体积负荷，以，以qV表示，单位是表示，单位是m3(废水废水)m3(滤料滤料)d。水力表面负荷又称。水力表面负荷又称平均滤率平均滤率(md)。显然，表面负荷与体积负荷之比值为滤料层的高度H(m)，即qF：qVH。一般而言，水力负荷是根据洒水强度和BOD负荷确定的。普通生物滤池的水力负荷范围为14m3m2d，高负荷生物滤池为528m3
12、m2d。(2)有机负荷有机负荷有机负荷有机负荷即单位时间供给单位体积滤料的即单位时间供给单位体积滤料的BOD量，单位是量，单位是kg(BOD5)m3(滤滤料料)d。普通生物滤池的有机负荷范围为0.150.3kg(BOD5)m3d，高负荷生物滤池在1.1kg(BOD5)m3d。据日本城市污水试验结果，BOD负荷的极限值大体是1.2kgm3d。二、生物滤池的机理水力负荷、水力负荷、BOD负荷负荷和和净化效率净化效率是全面衡量生物滤池工作性能的三个重要是全面衡量生物滤池工作性能的三个重要指标。它们之间的关系是：指标。它们之间的关系是：式中E以分数表示，由此式可得以下绪论：(1)当进水浓度S0和净化效
13、率E一定时，Se也一定，则水力体积负荷(qV)与BOD负荷(N)成正比。BOD负荷由滤料造成的表面积、孔隙率、通风能力以及温度等一系列因素所决定。滤料允许承受的BOD负荷愈大，单位体积滤料所能处理的废水量也愈多。(2)当出水浓度Se和体积负荷qV一定时，净化效率E越高意味着BOD负荷N越高。由此可知，BOD负荷是生物滤池中起决定性的工作指标。滤料允许承受的BOD负荷高时，既能增大处理水量，又能提高净化效率。二、生物滤池的机理3、回流、回流回流对生物滤池性能有下述影响：回流对生物滤池性能有下述影响：（1）增大水利负荷，促进生物膜的）增大水利负荷，促进生物膜的脱落，防止滤池堵塞；（脱落，防止滤池堵
14、塞；（2）稀释进水，降低有机负荷，防止浓度冲击；）稀释进水，降低有机负荷，防止浓度冲击；（3）可向滤池连续接种，促进生物膜生长；（）可向滤池连续接种，促进生物膜生长；（4）增加进水的溶解氧，减）增加进水的溶解氧，减少臭味；（少臭味；（5）有利于防止产生灰蝇和恶臭。）有利于防止产生灰蝇和恶臭。缺点是：缩短废水在滤池中的停留时间；洒水量大，将降低生物膜吸缺点是：缩短废水在滤池中的停留时间；洒水量大，将降低生物膜吸附有机物的速度；回流水中难降解的物质会产生积累，以及冬天使池中水附有机物的速度；回流水中难降解的物质会产生积累，以及冬天使池中水温降低等。温降低等。4、供氧、供氧生物滤池通常采用生物滤池通
15、常采用自然通风自然通风方式供氧，特方式供氧，特殊情况下也可以采用殊情况下也可以采用机械通风机械通风方式供氧。池内方式供氧。池内外的温度差愈大、滤池的气流阻力愈小外的温度差愈大、滤池的气流阻力愈小(亦即亦即滤料粒径大，孔隙率大滤料粒径大，孔隙率大)，通气量也就愈大。，通气量也就愈大。生物膜内氧和有机物浓度示意图生物膜内氧和有机物浓度示意图入流废水有机物浓度较高时，供氧条件可能入流废水有机物浓度较高时，供氧条件可能成为影响生物滤池工作的主要因素。当有机物浓成为影响生物滤池工作的主要因素。当有机物浓度度CODCOD大于大于400400500mg500mgL L时，生物滤池供氧不足，时，生物滤池供氧不
16、足，生物好氧层厚度较小，故一般认为进水生物好氧层厚度较小，故一般认为进水CODCOD应小应小于于400mg400mgL L，否则宜采用回流方法降低有机物浓，否则宜采用回流方法降低有机物浓度以保证供氧充足。度以保证供氧充足。三、生物滤池的类型及运行系统生物滤池法生物滤池法低负荷生物滤池低负荷生物滤池高负荷生物滤池高负荷生物滤池普通生物滤池普通生物滤池回流式生物滤池回流式生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池生物滤池的分类生物滤池的分类普通生物滤池普通生物滤池优点是处理效果好，优点是处理效果好，BOD5去除率可达去除率可达90%以上，出水以上，出水BOD5可下降到可下降到25mg/L以下，硝酸盐含量在以
17、下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳定。缺点是占地面积大，易于堵塞左右，出水水质稳定。缺点是占地面积大，易于堵塞（滤率在（滤率在12md左右左右），影响环境卫生。影响环境卫生。三、生物滤池的类型及运行系统普通生物滤池和高负荷生物滤池的比较项项目目名名称称普通生物普通生物滤滤池池高高负负荷生物荷生物滤滤池池水力负荷(m3/m2.d)BOD负荷(kg/m3.d)滤层深度(m)回流二次污泥布水周期BOD去除率（%）悬浮物去除率（%）硝化作用150.150.31.83.0无一般黑色，氧化良好5min以下85957080完全硝化10300.81.20.92.41：11：4一般褐色，氧化不充分15
18、s以下75906575负荷较低时有硝化塔式生物滤池塔式生物滤池是一种超负荷生物滤池，其水力负荷可达是一种超负荷生物滤池，其水力负荷可达80200m3m2d，BOD负负荷可达荷可达23kgm3d，净化效率也较高。，净化效率也较高。三、生物滤池的类型及运行系统由于由于BOD负荷不同，三种滤池的不同之处：负荷不同，三种滤池的不同之处：(1)BOD负荷高的滤池，生物膜增长快，对水力冲刷的要求也就迫切负荷高的滤池，生物膜增长快，对水力冲刷的要求也就迫切。增大水力冲刷的。增大水力冲刷的主要途径是加大表面负荷，其办法有二：一是增加滤料层高度，二是将处理后的废水主要途径是加大表面负荷，其办法有二：一是增加滤料
19、层高度，二是将处理后的废水回流到生物滤池的进水中去。所以，低负荷生物滤池的滤料层高度通常只有回流到生物滤池的进水中去。所以，低负荷生物滤池的滤料层高度通常只有23m左左右，而且多不采用回流措施；塔式滤池的高度达右，而且多不采用回流措施；塔式滤池的高度达20m之多，而且常采用回流措施。之多，而且常采用回流措施。(2)BOD负荷高的滤池，要求通风条件好，在采用自然通风的条件下，就要求滤料的孔负荷高的滤池，要求通风条件好，在采用自然通风的条件下，就要求滤料的孔隙率大和阻力小。隙率大和阻力小。所以，低负荷滤池的滤料粒径较小所以，低负荷滤池的滤料粒径较小(2570mm)，高负荷滤池的滤，高负荷滤池的滤料
20、粒径较大料粒径较大(40100mm)，对于塔式生物滤池，最好采用塑料滤料。，对于塔式生物滤池，最好采用塑料滤料。(3)BOD负荷低的生物滤池的氧化分解程度就高，污泥量少而稳定，出水中有较高的溶负荷低的生物滤池的氧化分解程度就高，污泥量少而稳定，出水中有较高的溶解氧，解氧，有硝酸盐，有硝酸盐，BOD5浓度可低于浓度可低于20mg/L；高负荷生物滤池的氧化分解程度低，高负荷生物滤池的氧化分解程度低，污泥量多而不稳定，出水中溶解氧低，没有或很少有硝酸盐，污泥量多而不稳定，出水中溶解氧低，没有或很少有硝酸盐，BOD5浓度高于浓度高于30mgL，塔式生物滤池的情况可能更差些。，塔式生物滤池的情况可能更差
21、些。三、生物滤池的类型及运行系统生物过滤法系统基本上由生物过滤法系统基本上由初沉池、生物滤池、二次沉淀池初沉池、生物滤池、二次沉淀池组合而成，其组合而成，其组合型式有组合型式有单级运行系统和多级运行系统单级运行系统和多级运行系统。单级运行系统单级运行系统多级运行系统多级运行系统三、生物滤池的类型及运行系统多级运行系统多级运行系统三、生物滤池的类型及运行系统采用生物滤池处理废水时，应该做好滤池类型和运行系统的选择。采用生物滤池处理废水时，应该做好滤池类型和运行系统的选择。确定流程时，应该决定是否用初次沉淀池，采用几级过滤，采用回流确定流程时，应该决定是否用初次沉淀池，采用几级过滤，采用回流与否、
22、选择回流方式及回流比等问题。与否、选择回流方式及回流比等问题。塔式生物滤池一般是单级的，可以是多级进水。回流式生物滤池可以塔式生物滤池一般是单级的，可以是多级进水。回流式生物滤池可以是单级，也可以是两级。两级回流式生物滤池处理效率较高，运行上比较是单级，也可以是两级。两级回流式生物滤池处理效率较高，运行上比较灵活，但运行费及建设费都比较高。在国内，塔式生物滤池已被较好地用灵活，但运行费及建设费都比较高。在国内，塔式生物滤池已被较好地用于工业有机废水的处理。于工业有机废水的处理。生物滤池与活性污泥法的比较和应用选择生物滤池与活性污泥法的比较和应用选择生物滤池的一个主要优点是运行简单，因此，适用于
23、小城镇和边远地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。一般认为，它对入流水质水量变化的承受能力较强，脱落的生物膜密区。一般认为，它对入流水质水量变化的承受能力较强，脱落的生物膜密实，较容易在二沉池中被分离。但生物滤池处理效率比活性污泥法略低，实，较容易在二沉池中被分离。但生物滤池处理效率比活性污泥法略低，变化范围略大些。变化范围略大些。四、生物滤池的计算1、计算公式、计算公式四、生物滤池的计算（无回流滤池的计算式）（无回流滤池的计算式）当采用回流滤池时，应考虑回流的影响。当采用回流滤池时，应考虑回流的影响。整理上式，并代入整理上式，并代入r=qvr/qv，得，得物料衡算
24、式物料衡算式其中，其中，SiSi滤池入流污水的污染物浓度滤池入流污水的污染物浓度(A)(B)考虑回流的影响，滤池进水流量为考虑回流的影响，滤池进水流量为(1+r)qv，并将，并将(B)代代入入(A)式，得式，得2、系数的确定、系数的确定(2)求求n(3)求求m(4)求求K(A)由由(A)式求得式求得四、生物滤池的计算3、耗氧量和供氧量的计算、耗氧量和供氧量的计算(1)生物膜量生物膜量普通生物滤池的生物膜污泥量为普通生物滤池的生物膜污泥量为4.5-7kgm3(滤料滤料)，高负荷，高负荷生物滤池为生物滤池为3.36.5kgm3(滤料滤料)。好氧层的厚度约。好氧层的厚度约2mm，2mm以上的以上的内
25、层为厌氧层。内层为厌氧层。(2)生物膜的耗氧量生物膜的耗氧量生物滤池耗氧量生物滤池耗氧量可按下式估算：可按下式估算：BODr每立方米滤料每天去除的每立方米滤料每天去除的BOD5量，量，kgm3d；a系数，表示每公斤系数，表示每公斤BOD5完全降解所需要的氧量，一般城市污水及多数有机废完全降解所需要的氧量，一般城市污水及多数有机废水的水的a值在值在1.46左右。左右。Pf单位体积滤料上的活性生物膜量，单位体积滤料上的活性生物膜量，kgm3；b单位重量活性生物膜的自身氧化需氧量系数，其值为单位重量活性生物膜的自身氧化需氧量系数，其值为0.18kgkg(Pf)d。4、生物滤池系统的功能设计、生物滤池
26、系统的功能设计（1）滤池类型的选择）滤池类型的选择（2）流程的选择）流程的选择是否用初次沉淀池，采用几级过滤，是否采用回流、回流方式和回流比的确定等问题是否用初次沉淀池，采用几级过滤，是否采用回流、回流方式和回流比的确定等问题。下述三种情况应考虑用二次沉淀池出水回流：下述三种情况应考虑用二次沉淀池出水回流：a.入流有机物浓度高（入流有机物浓度高（COD400mg/L）；）；b.水量小，无法维持水力负荷率在在最小经验值以上时；水量小，无法维持水力负荷率在在最小经验值以上时；c.污水中某种污染物在高浓度时可能抑污水中某种污染物在高浓度时可能抑制微生物生长时。制微生物生长时。（3）滤池个数和滤床尺寸
27、的确定）滤池个数和滤床尺寸的确定a)滤床总体积滤床总体积4、生物滤池系统的功能设计、生物滤池系统的功能设计b)滤床高度的确定滤床高度的确定一般是根据经验或试验结果确定的。例如低负荷率滤池用一般是根据经验或试验结果确定的。例如低负荷率滤池用2m左右，两级回左右，两级回流滤池用流滤池用1.01.8m，塔式生物滤池用，塔式生物滤池用8m以上。以上。c)核算滤率核算滤率例例普通生物滤池的水力面积负荷普通生物滤池的水力面积负荷qF5m3m2d，进水，进水BOD浓度浓度S0220mgL，二沉池出水，二沉池出水BOD浓度浓度Se20mgL，滤池氧的利用率，滤池氧的利用率n7%，设生物滤池直径为设生物滤池直径
28、为10m，深度为，深度为2m，求需要的空气量。，求需要的空气量。解根据已知条件，水力体积负荷为：解根据已知条件，水力体积负荷为：qVqFH522.5m3(废水废水)m3(滤料滤料)d。又根据测定，滤池表层生物膜量为。又根据测定，滤池表层生物膜量为3.2kgm3(滤料滤料)，深层滤料生，深层滤料生物膜量为物膜量为0.8kgm3(滤料滤料)，则滤料层生物膜平均含量为：，则滤料层生物膜平均含量为：(3.2+0.8)22kgm3(滤料滤料)，所以单位体积滤料每日需氧量：，所以单位体积滤料每日需氧量：QO21.46(0.220.02)2.5+0.182=0.73+0.361.09kgm3(滤料滤料)d供
29、氧量为供氧量为:设温度为设温度为10，在此温度下每，在此温度下每m3空气的重量为空气的重量为1.25kgm3(空气空气)，则每立，则每立方米空气中氧的重量为：方米空气中氧的重量为：1.250.2l0.26(kg)，所以需供给空气量为：，所以需供给空气量为：15.570.2659.9(m3(空气空气)m3(滤料滤料)d)10.3 生物转盘一、构造一、构造10.3 生物转盘制作圆盘的材料有塑料板、玻璃钢板、铝板等，一般要求质轻、坚固、抗制作圆盘的材料有塑料板、玻璃钢板、铝板等，一般要求质轻、坚固、抗蚀和无毒。圆盘直径多为蚀和无毒。圆盘直径多为l3m，厚度为，厚度为0.720mm。圆盘组平行安装于轴
30、。圆盘组平行安装于轴上，盘间净距采用上，盘间净距采用1525mm。圆盘的转速采用。圆盘的转速采用0.83rpm，最佳线速以不，最佳线速以不超过超过20mmin为宜为宜。二、工作过程二、工作过程三、组合型式及处理流程三、组合型式及处理流程组合型式有：单轴单级、单轴多级和多轴多级。单轴单级处理时，废水从组合型式有：单轴单级、单轴多级和多轴多级。单轴单级处理时，废水从槽的一侧流入，平行于盘面流动，从槽的另一侧流出槽的一侧流入，平行于盘面流动，从槽的另一侧流出。生物转盘处理废水的流程：初次沉淀池生物转盘处理废水的流程：初次沉淀池生物转盘生物转盘二次沉淀池，其二次沉淀池，其中无需污泥回流。中无需污泥回流
31、。处理高浓度废水时：初次沉淀池处理高浓度废水时：初次沉淀池一级转盘池一级转盘池中间沉淀池中间沉淀池二级二级转盘池转盘池二次沉淀池。处理结果可使二次沉淀池。处理结果可使BOD5由由30004000mgL降至降至10mgL。10.3 生物转盘四、处理特点四、处理特点转盘上生长的微生物量很大，处理城市污水时，单位面积转盘上的微转盘上生长的微生物量很大，处理城市污水时，单位面积转盘上的微生物量最高可达生物量最高可达5mgcm2，折算成氧化槽，折算成氧化槽(废水槽废水槽)混和液浓度大体为混和液浓度大体为1000020000mgL。所以所以BOD5负荷可达负荷可达1020gm2(盘面盘面)d，转盘水槽容积
32、负荷达转盘水槽容积负荷达1.53.0kg/m3d，高出活性污泥法一倍多。另外，高出活性污泥法一倍多。另外，由于微生物浓度高，所以由于微生物浓度高，所以FM值低，一般在值低，一般在0.0020.5左右。微生物基左右。微生物基本处于内源呼吸期，脱落污泥量少。本处于内源呼吸期，脱落污泥量少。生物转盘对冲击负荷的适应力也强。可适应生物转盘对冲击负荷的适应力也强。可适应pH值在值在4.89.5范围内的范围内的变化，但变化，但pH值若急剧变化，则会破坏转盘的工作。温度在值若急剧变化，则会破坏转盘的工作。温度在1323范围范围内时，对处理效果影响不大；在此温度范围之外，若按正常条件设计，则内时，对处理效果影
33、响不大；在此温度范围之外，若按正常条件设计，则盘片面积应乘以温度校正系数盘片面积应乘以温度校正系数f。此外，生物转盘还有工作可靠、不易堵塞、污泥不易膨胀、氧利用率此外，生物转盘还有工作可靠、不易堵塞、污泥不易膨胀、氧利用率高等特点，适于处理流量小的工业废水。高等特点，适于处理流量小的工业废水。10.3 生物转盘五、设计五、设计表示生物转盘处理能力的指标是水力负荷和有机负荷。表示生物转盘处理能力的指标是水力负荷和有机负荷。水力负荷水力负荷：每单位体积水槽每天处理的水量：每单位体积水槽每天处理的水量m3水水/m3槽槽d，或每单位面积转盘，或每单位面积转盘每天处理的水量，每天处理的水量，m3水水/m
34、2盘片盘片d有机负荷有机负荷：kgBOD5/m3槽槽d，kgBOD5/m2盘片盘片d1、转盘面积（、转盘面积（F）Sr每平方米盘面上每天所能去除的每平方米盘面上每天所能去除的BOD量，量，gm2d。当当Nl30gm2d时时，当当N13080gm2d时，时，2、转盘片数、转盘片数(m)3、废水槽的有效长度、废水槽的有效长度(L)10.3 生物转盘例例8-2今有一废水今有一废水BOD含量为含量为200mgL，水量为，水量为500m3d，决定用生，决定用生物转盘处理，盘片面积物转盘处理，盘片面积5000m2，浸水面积，浸水面积40%，试求处理水的，试求处理水的BOD浓度和浓度和BOD降解率。降解率。
35、解解：(1)生物转盘的生物转盘的BOD负荷量：负荷量：(2)单位面积盘片去除的单位面积盘片去除的BOD量量(Sr)：由于由于Nl20g(BOD)m2(盘片盘片)d30g(BOD)m2d，所以，所以Sr1.146200.9043=1.14615.0117.2(g(BOD)m2(盘片盘片)d)(3)单位面积盘片上残留的单位面积盘片上残留的BOD负荷负荷(Ne)为：为：2017.22.8(g(BOD)m2(盘片盘片)d)(4)处理水处理水BOD浓度：浓度：(5)BOD降解率：降解率：10.4 生物接触氧化法接触氧化法的优点是：接触氧化法的优点是：容易管容易管理，耐负荷、水温变动的冲击力理，耐负荷、水
36、温变动的冲击力强；剩余污泥量少；比较容易去强；剩余污泥量少；比较容易去除难分解和分解速度怪的物质。除难分解和分解速度怪的物质。接触氧化法的缺点是：接触氧化法的缺点是：滤料间滤料间水流缓慢，接触时间长，水力冲水流缓慢，接触时间长，水力冲刷力小，生物膜只能自行脱落；刷力小，生物膜只能自行脱落；剩余污泥往往恶化处理水质；动剩余污泥往往恶化处理水质；动力费高。力费高。10.4 生物接触氧化法为了防止堵塞，可采用集中布气接触氧化池，使生物膜直接受上升气流为了防止堵塞，可采用集中布气接触氧化池，使生物膜直接受上升气流的强烈搅动，以加速生物膜更新。由于微生物栖息填料上，因此，不需回流的强烈搅动，以加速生物膜
37、更新。由于微生物栖息填料上，因此，不需回流污泥，不产生污泥膨胀问题。污泥，不产生污泥膨胀问题。10.4 生物接触氧化法填料的材料填料的材料：要求比表面积：要求比表面积大、空隙率大、水力阻力小、大、空隙率大、水力阻力小、强度大、化学和生物稳定性强度大、化学和生物稳定性好、能经久耐用。目前常采好、能经久耐用。目前常采用的填料是用的填料是聚氯乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料和环氧玻璃钢聚丙烯塑料和环氧玻璃钢等等做成的蜂窝状和波纹板状填做成的蜂窝状和波纹板状填料。料。这些填料的缺点是：在局部这些填料的缺点是：在局部平滑面上生物膜附着较慢，平滑面上生物膜附着较慢，稍有冲击即剥离，填料之间稍有冲击即剥离
38、，填料之间不具备通道，使水流单调。不具备通道，使水流单调。10.4 生物接触氧化法把接触填料做成网状塑料组件，把接触填料做成网状塑料组件，采用正向排列，即可防止堵塞，采用正向排列，即可防止堵塞，又可提高接触效率又可提高接触效率。10.4 生物接触氧化法第11章 厌氧生物处理法11.1 厌氧法的基本原理11.2 厌氧法的影响因素11.3 厌氧法的工艺和设备11.4 厌氧消化过程动力学11.5 厌氧产气量计算11.1 厌氧法的基本原理在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生化降解的过程，称为学作用
39、，对有机物进行生化降解的过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消厌氧生物处理法或厌氧消化法化法。若有机物的降解产物主要是有机酸，则此过程称为若有机物的降解产物主要是有机酸，则此过程称为不完全的厌氧消化不完全的厌氧消化，简称为简称为酸发酵或酸化酸发酵或酸化。若进一步将有机酸转化为以甲烷为主的生物气，。若进一步将有机酸转化为以甲烷为主的生物气，此全过程称为此全过程称为完全的厌氧消化完全的厌氧消化，简称为，简称为甲烷发酵或沼气发酵甲烷发酵或沼气发酵。厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体等。厌氧生物处理的方法和基本
40、功能有二：污泥、动植物残体等。厌氧生物处理的方法和基本功能有二：（1 1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供生物降解的基质；）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供生物降解的基质；（2 2）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体燃料。完全的）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体燃料。完全的厌氧生物处理工艺因兼有降解有机物和生产气体燃料的双重功能，因而厌氧生物处理工艺因兼有降解有机物和生产气体燃料的双重功能，因而得到了广泛的发展和应用。得到了广泛的发展和应用。11.1 厌氧法的基本原理11.1 厌氧法的基本原理1、水解酸化阶段（产酸或酸化细菌）、水解酸化阶段（产酸或酸化细菌）11.
41、1 厌氧法的基本原理2、产气阶段（甲烷细菌）、产气阶段（甲烷细菌）乙酸化阶段乙酸化阶段甲烷化阶段甲烷化阶段11.2 厌氧法的影响因素一、温度条件一、温度条件11.2 厌氧法的影响因素二、二、pH值值一般认为，实测值应一般认为，实测值应7.27.4之间为好。低于之间为好。低于7.0时，时，pH值并不稳定，值并不稳定，有继续下降的趋势。低于有继续下降的趋势。低于6.5时，将使正常的处理系统遭到破坏。时，将使正常的处理系统遭到破坏。如果有机物负荷太大，水解和产酸过程的生化速率大大超过气化速率，如果有机物负荷太大，水解和产酸过程的生化速率大大超过气化速率，将导致挥发性脂肪酸的积累和将导致挥发性脂肪酸的
42、积累和pH值的下降，抑制甲烷细菌的生理机能。值的下降，抑制甲烷细菌的生理机能。最终使气化速率锐减，甚止停止。最终使气化速率锐减，甚止停止。一般原液的一般原液的pH值为值为68。系统中挥发性脂肪酸浓度（以乙酸记）以不。系统中挥发性脂肪酸浓度（以乙酸记）以不超过超过3000mg/L为佳为佳。重碳酸盐及氨氮重碳酸盐及氨氮等物质是形成厌氧处理系统等物质是形成厌氧处理系统碱度碱度的主要物质。一般要的主要物质。一般要求系统中碱度在求系统中碱度在2000mg/L以上，氨氮浓度以介于以上，氨氮浓度以介于50200ng/L为佳。为佳。11.2 厌氧法的影响因素三、氧化还原电位三、氧化还原电位厌氧环境是厌氧消化过
43、程赖以正常进行的最重要的条件。厌氧环境主要以厌氧环境是厌氧消化过程赖以正常进行的最重要的条件。厌氧环境主要以体系中的氧化还原电位反映。体系中的氧化还原电位反映。引起发酵系统的氧化还原电位升高的原因引起发酵系统的氧化还原电位升高的原因：氧和其它一些氧化剂或氧化态：氧和其它一些氧化剂或氧化态物质的存在物质的存在(如某些工业废水中含有的如某些工业废水中含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性以及酸性废水中的废水中的H+等等)高温厌氧消化系统高温厌氧消化系统适宜的氧化还原电位为适宜的氧化还原电位为-500-600mV；中温厌氧消化中温厌氧消化系统系统及浮动温度厌氧消化系统要求的氧化
44、还原电位应低于及浮动温度厌氧消化系统要求的氧化还原电位应低于-300-380mV。产酸细菌对氧化还原电位的要求不甚严格，甚至可在产酸细菌对氧化还原电位的要求不甚严格，甚至可在+100-100mV的兼的兼性条件下生长繁殖；而性条件下生长繁殖；而甲烷细菌甲烷细菌最适宜的氧化还原电位为最适宜的氧化还原电位为-350mV或更低。或更低。就大多数生活污水的污泥及性质相近的高浓度有机废水而言，只要严密隔就大多数生活污水的污泥及性质相近的高浓度有机废水而言，只要严密隔断于空气的接触，即可保证必要的断于空气的接触，即可保证必要的ORP值。值。11.2 厌氧法的影响因素四、负荷率四、负荷率n容积负荷率：容积负荷
45、率：反应器单位有效容积在单位时间内接纳的有机物量，单位为反应器单位有效容积在单位时间内接纳的有机物量，单位为kg/m3d或或g/Ld。有机物量可用。有机物量可用COD.BOD.S和和VSS表示。表示。n污泥负荷率：污泥负荷率：反应器内单位重量的污泥在单位时间内接纳的有机物量，单位为反应器内单位重量的污泥在单位时间内接纳的有机物量，单位为kg/kgd或或g/gd。n投配率：投配率：每天向单位有效容积投加的新料的体积，单位为每天向单位有效容积投加的新料的体积，单位为m3/m3d。投配率的倒数为平。投配率的倒数为平均停留时间或消化时间，单位为均停留时间或消化时间，单位为d。投配率有时也可用百分数表示
46、，例如，。投配率有时也可用百分数表示，例如，0.07m3/m3d的投配率也可表示为的投配率也可表示为7%。确定厌氧消化装置的负荷率的原则是确定厌氧消化装置的负荷率的原则是：在两个转化（酸化和气化）速率保持稳定平衡在两个转化（酸化和气化）速率保持稳定平衡的条件下，求得最大的处理目标（最大处理量或最大产气量）。的条件下，求得最大的处理目标（最大处理量或最大产气量）。三种发酵状态三种发酵状态n当有机物负荷率很高时，消化液显酸性（当有机物负荷率很高时，消化液显酸性（pH7），称为），称为酸性发酵状态酸性发酵状态，它是一种低，它是一种低效而又不稳定的发酵状态，应尽量避免。效而又不稳定的发酵状态，应尽量避
47、免。n当有机物负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中的有机酸基本上能被甲烷细菌及时地吸当有机物负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中的有机酸基本上能被甲烷细菌及时地吸收利用，并转化为沼气，溶液中残存的有机酸量一般为每升数百毫克。此时消化液中收利用，并转化为沼气，溶液中残存的有机酸量一般为每升数百毫克。此时消化液中pH值值维持在维持在77.5之间，称为之间，称为弱碱性发酵状态弱碱性发酵状态，它是一种高效而由稳定的发酵状态，最佳负荷，它是一种高效而由稳定的发酵状态，最佳负荷率应达此状态。率应达此状态。n当有机物负荷率偏小时，消化液中的有机酸残存量很少，当有机物负荷率偏小时，消化液中的有机酸残存量很少，pH值偏
48、高（大于值偏高（大于7.5）称为）称为碱性发酵状态碱性发酵状态。由于负荷偏低，是一种虽稳定但低效的厌氧消化状态。由于负荷偏低，是一种虽稳定但低效的厌氧消化状态。11.2 厌氧法的影响因素五、污泥浓度五、污泥浓度各种反应器要求的污泥浓各种反应器要求的污泥浓度不尽相同，一般介于度不尽相同，一般介于1030gVSS/L之间。之间。为了保持反应器的生物量为了保持反应器的生物量不致因流失而减少，可采用多不致因流失而减少，可采用多种措施，如安装三相分离器、种措施，如安装三相分离器、设置挂膜介质、降低水流速度设置挂膜介质、降低水流速度和回流污泥量等。和回流污泥量等。11.3 厌氧法的工艺和设备一、普通厌氧消
49、化池一、普通厌氧消化池在一个消化池内进行酸化，甲烷化和固液分离。设备简单。反应时间长，池容在一个消化池内进行酸化，甲烷化和固液分离。设备简单。反应时间长，池容积大。污泥易随水流带走，消化器内难以保持大量的微生物细胞。搅拌方式有三种：积大。污泥易随水流带走，消化器内难以保持大量的微生物细胞。搅拌方式有三种：池内机械搅拌；沼气搅拌；循环消化液搅拌。容积负荷为池内机械搅拌；沼气搅拌；循环消化液搅拌。容积负荷为26kgCOD/m3d11.3 厌氧法的工艺和设备二、厌氧接触法二、厌氧接触法用沉淀池分离污泥并进行回流。消化池中进行适当搅拌，池内呈完全混合。用沉淀池分离污泥并进行回流。消化池中进行适当搅拌，
50、池内呈完全混合。能适应高有机物浓度和高悬浮物的废水。有一定抗冲击负荷能力，运行较稳定，能适应高有机物浓度和高悬浮物的废水。有一定抗冲击负荷能力，运行较稳定，不受进水悬浮物的影响。负荷高时污泥会流失。设备较多，操作上要求较高。污不受进水悬浮物的影响。负荷高时污泥会流失。设备较多，操作上要求较高。污泥浓度泥浓度1015g/L，容积负荷，容积负荷210kgCOD/m3d。11.3 厌氧法的工艺和设备三、三、厌氧生物滤池和厌氧生物转盘厌氧生物滤池和厌氧生物转盘微生物固着生长在滤料表面。适用于悬浮物量低微生物固着生长在滤料表面。适用于悬浮物量低的废水。设备简单，能承受较高负荷。出水悬浮固体的废水。设备简