第五章 生物膜法

内 容 前言：污水生化处理的基本类型 第一节 生物膜法的基本原理 第二节 生物滤池工艺 第三节 生物转盘工艺

前言：污水生化处理的基本类型 接触氧化、好氧生物流化床 自然条件下 水体自净－天然水体和氧化塘; 土壤净化－污水灌溉 好氧生物法 自然条件下 水体自净－天然水体和氧化塘; 土壤净化－污水灌溉 好氧生物法 人工条件下 悬浮生物法－活性污泥法及其变种、 氧化塘、氧化沟 固着生物法－生物滤池、生物转盘、 接触氧化、好氧生物流化床 自然条件下 高温堆肥、厌氧塘 厌氧生物法 人工条件下 悬浮生物法－厌氧消化、高温堆肥、 化粪池、上流式厌氧污泥床 固着生物法－厌氧滤池、厌氧流化床

第一节 生物膜法的基本原理 1、概述 2、生物膜的结构 3、生物膜处理工艺的特点

第一节 生物膜法的基本原理 1.1生物膜法内涵： 定义：附着在构筑物挂膜介质上，并在其上生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构,生物膜法又称固定膜法 与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术； 是土壤自净过程的人工化和强化； 与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力；

1.2主要的生物膜法 ① 生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等； ② 生物转盘； ③ 生物接触氧化法； ④ 好氧生物流化床等

1.2主要的生物膜法 生物膜法分为以下三类： 1）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物膜流过，如生物滤池和生物转盘等； 2）浸没型生物膜法　接触滤料固定在曝气池内，完全浸没在水中，采用鼓风曝气，如生物接触氧化； 3）流动床型生物膜法　使附着有生物膜的活性炭、砂等小粒径接触介质悬浮流动于曝气池中，如生物流化床。

2、生物膜的结构 2.1生物膜的形成 （1）生物膜的形成必须具有以下几个前提条件： ① 起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体； ② 供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质； ③ 作为接种的微生物。

(2) 生物膜的形成： 含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。 (3) 生物膜的成熟： 在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。 生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20C)

2.2、生物膜的结构 2.2.1生物膜结构示意图

2、生物膜的结构 2.2.2 生物膜的性质： ① 高度亲水，存在着附着水层； ② 微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物)的食物链。

2.3、生物膜的更新与脱落 2.3.1 厌氧膜的出现： ① 生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态； ② 成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成； ③ 好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。

2.3、生物膜的更新与脱落 2.3.2 厌氧膜的加厚： ① 厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；   2.3.2 厌氧膜的加厚： ① 厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏； ② 气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力； ③ 成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。

2.3、生物膜的更新与脱落   2.3.3 生物膜的更新： ① 老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来； ② 新生生物膜的净化功能较强

2.4 生物膜法的运行原则 (1) 减缓生物膜的老化进程； (2) 控制厌氧膜的厚度； (3) 加快好氧膜的更新； (4) 尽量控制使生物膜不集中脱落。

3、生物膜处理工艺的特点

3.1、微生物方面的特征 3.1.1 微生物种类多样化： ① 相对安静稳定环境；② SRT相对较长；③ 丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀问题；④ 线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；⑤ 藻类、甚至昆虫类也会出现；⑥ 生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。

表1 生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、种属和数量的比较 表1 生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、种属和数量的比较

3.1、微生物方面的特征 3.1.2 生物膜上微生物的食物链较长 ① 动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高； ② 食物链长； ③ 污泥产量少于活性污泥系统(仅为1/4左右)。

3.1、微生物方面的特征 3.3.3 能够存活世代时间较长的微生物有利于硝化作用的进行。

3.2、在处理工艺方面的特征 (1) 对水质、水量变动又较强的适应性； (2) 剩余污泥的沉降性能良好，易于固液分离；   (1) 对水质、水量变动又较强的适应性； (2) 剩余污泥的沉降性能良好，易于固液分离； (3) 能够处理低浓度污水； (4) 易于维护运行，运行费用少。

第二节 生物滤池工艺 1、生物滤池的基本原理工艺 2、生物滤池的构造与组成 3、影响生物滤池功能的主要因素 4、生物滤池与活性污泥法的比较 5、生物滤池的设计计算

1、生物滤池的基本原理工艺 1.1发展历程： 生物滤池是在污水灌溉的实践基础上发展起来的人工生物处理法 1889年在劳伦斯实验厂首先开始研究， 1910年后期在美国开始了大规模的应用， 20世纪70年代逐步被好氧法代替，随着新型滤料的不断诞生，生物滤池又得到了的改进，应用范围不断扩大

1、生物滤池的基本原理工艺 1.2、基本结构

1、生物滤池的基本原理工艺 1.3、工艺流程 与活性污泥工艺的流程不同的是，在生物滤池中常采用出水回流，而基本不会采用污泥回流，因此从二沉池排出的污泥全部作为剩余污泥进入污泥处理流程进行进一步的处理

1、生物滤池的基本原理工艺 1.4、生物滤池的工作原理 含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使得废水得以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。

2、生物滤池的构造与组成 生物滤池一般主要由滤床(池体与滤料)、布水装置和排水系统等三部分组成 。

2、生物滤池的构造与组成 在20世纪30、40年代，方形或矩形；旋转布水器，圆形池体，主要是便于运行；高负荷生物滤池通常是圆形； 2.1、池体 在20世纪30、40年代，方形或矩形；旋转布水器，圆形池体，主要是便于运行；高负荷生物滤池通常是圆形； 池壁可有孔洞或不带孔洞的两种：有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在冬季易受低气温的影响； 一般要求池壁高于滤料0.5m；在寒冷地区，有时需要考虑防冻、采暖、或防蝇等措施。

2、生物滤池的构造与组成 2.2、滤料  生物滤池中的滤料是生物膜赖以生长的载体，其主要特性有：① 大的表面积，有利于微生物的附着；② 能使废水以液膜状均匀分布于其表面；③ 有足够大的孔隙率，使脱落的生物膜能随水流到池底，同时保证良好的通风；④ 适合于生物膜的形成与粘附，且应该既不被微生物分解，又不抑制微生物的生长；⑤ 有较好的机械强度，不易变形和破碎。

2、生物滤池的构造与组成 (1) 普通生物滤池的滤料： ① 一般为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等；② 工作层的滤料的粒径为2540mm，承托层滤料的粒径为70100mm；③ 同一层滤料要尽量均匀，以提高孔隙率；④ 滤料的粒径愈小，比表面积 就愈大，处理能力可以提高；但粒径过小，孔隙率降低，则滤料层易被生物膜堵塞；⑤ 一般当滤料的孔隙率在45%左右时，滤料的比表面积约为65100m2/m3。

2、生物滤池的构造与组成 (2) 高负荷生物滤池的滤料： ① 滤料粒径较大，一般为40100mm，其中工作层滤料的粒径为4070mm，承托层则为70100mm，孔隙率较高，可以防止堵塞和提高通风能力；② 滤料常采用卵石、石英砂、花岗岩等，一般以表面光滑的卵石为好；③ 目前常采用塑料滤料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形状有波纹板式、斜管式和蜂窝式等，其特点有：质量轻、强度高、耐腐蚀、比表面积和孔隙率都较大。主要缺点：造价较高，初期投资较大。

（3）滤 料 形 状

环状滤料 比表面积在98-340 m2/ m3之间，空隙率为93%～95% 波纹板状滤料 比表面积在81～195 m2/ m3之间，空隙率为93%一95%

2、生物滤池的构造与组成 (3) 塔式生物滤池的滤料： ① 多采用质轻、比表面积大和孔隙率高的人工合成滤料； ② 比表面积为100220 m2/m3，孔隙率一般大于94%。

2、生物滤池的构造与组成 3、布水装置 布水装置的目的是将废水均匀地喷洒在滤料上； 主要有两种：固定式布水装置、旋转式布水装置； 普通生物滤池多采用固定式布水装置；高负荷生物滤池和塔式生物滤池则常用旋转布水装置

固定式布水装置由虹吸装置、馈水池、布水管道和喷嘴组成，喷水是间隙的，所以布水不均匀，配水的水头要高，配水池也较高（配水面高0. 9～2 固定式布水装置由虹吸装置、馈水池、布水管道和喷嘴组成，喷水是间隙的，所以布水不均匀，配水的水头要高，配水池也较高（配水面高0.9～2.1m），故目前应用较少。

可动式布水器组成及重要参数：水竖管和可旋转的布水横管组成，横管可以是多根，布水小孔的直径10～15mm，布水横管距滤料表面的高度0.15～0.25m，喷水旋转所需的水头0.6～1.5m，布水器在水压反推动力下旋转。 旋转布水器的特点：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，低温时要采用防冻措施，仅适用于圆形池。

旋转布水器

可动式布水器组成及重要参数：水竖管和可旋转的布水横管组成，横管可以是多根，布水小孔的直径10～15mm，布水横管距滤料表面的高度0.15～0.25m，喷水旋转所需的水头0.6～1.5m，布水器在水压反推动力下旋转。 旋转布水器的特点：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，低温时要采用防冻措施，仅适用于圆形池。

2、生物滤池的构造与组成 2.4、排水系统   排水系统处于滤床的底部，收集滤床流出的污水与生物膜；保证通风；支撑滤料 ； 一般由渗水顶板、集水沟和排水渠所组成； 渗水顶板用于支撑滤料，其排水孔的总面积应不小于滤池表面积的20%；

排水系统 重要参数：池子底面坡度(0.01～0.03) ；排水沟坡度0.005～0.02。排水总渠坡度0.003～0.005。   重要参数：池子底面坡度(0.01～0.03) ；排水沟坡度0.005～0.02。排水总渠坡度0.003～0.005。   要保证不积淤流速(通常采用0.6m／s)， 排水渠穿过池壁的地方，应设排水和通风孔洞，通风面积应不小于过水断面。 渗水顶板的下底与池底之间的净空高度一般应在0.6m以上，以利通风，一般在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。

3、影响生物滤池功能的主要因素 3.1、滤床的比表面积和孔隙率 滤料表面积愈大，生物膜的表面积也愈大，生物膜的量就愈多，净化功能就愈强； 孔隙率大，则滤床不易堵塞，通风效果好，可为生物膜的好氧代谢提供足够的氧； 滤床的比表面积和孔隙率愈大，扩大了传质的界面，促进了水流的紊动，有利于提高净化功能。

3、影响生物滤池功能的主要因素 3.2、滤床的高度 滤床的不同高度，生物膜量、微生物种类、去除有机物的速度等是不同的； 滤床的上层，废水中的有机物浓度高，营养物质丰富，微生物繁殖速度快，生物膜量多且主要以细菌为主，有机污染物的去除速度高； 随着滤床深度的增加，废水中的有机物量减少，生物膜量也减少，微生物从低级趋向高级，有机物去除速度降低； 有机物的去除效果随滤床深度的增加而提高，但去除速率却随深度的增加而降低

3、影响生物滤池功能的主要因素 3.3、有机负荷与水力负荷 有机负荷-----kgBOD5/m3.d； 水力负荷：① 水力表面负荷----m3/m2.d，或m/d；----滤速；② 水力容积负荷---- m3/m3.d 在有机负荷较高时，生物膜的增长也会较快，可能会引起滤料堵塞，此时就需要调整水力负荷，当水力负荷增加时，可以提高水力冲刷力，维持生物膜的厚度，一般是通过出水回流来解决。

3、影响生物滤池功能的主要因素 3.4、回流 对于高负荷生物滤池与塔式生物滤池，常采用回流。其优点：① 不论原废水的流量如何波动，滤池可得到连续投配的废水，因而其工作较稳定；② 可以冲刷去除老化生物膜，降低膜的厚度，并抑制滤池蝇的孳生；③ 均衡滤池负荷，提高滤池的效率；④ 可以稀释和降低有毒有害物质的浓度以及进水有机物浓度。

3、影响生物滤池功能的主要因素 3. 5、供氧 生物滤池一般时通过自然通风来保证供氧的；影响生物滤池自然通风的主要因素有：① 池内温度与气温之差；② 滤池高度；③ 滤料孔隙率及风力等；④ 滤池堵塞也会影响通风。

4、生物滤池与活性污泥法的比较 生物滤池早于活性污泥法；活性污泥法的发明之初是以生物滤池的替代工艺出现的；但生物滤池至今仍有大量应用。

5、生物滤池的设计计算 生物滤池的设计内容主要包括： 滤床容积 布水系统 排水系统

5、生物滤池的设计计算 5.1、普通生物滤池 (1) 主要设计参数 ① 填料的粒径为2540mm，厚度为1.31.8m；承托层填料的粒径为70100mm，厚度为0.2m。② 在正常气温条件下，处理城市废水时，表面水力负荷为13 m3/m2.d，BOD5容积负荷为0.150.30kgBOD5/m3.d，BOD5的去除率一般为8595%； ③ 池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的1%； ④ 滤池数不应小于2座。  

5、生物滤池的设计计算 5.2、普通生物滤池 (2)计算公式  

5、生物滤池的设计计算 5.3、高负荷生物滤池 (1) 主要设计参数 ① 以碎石为滤料时，工作层滤料的粒径应为4070mm，厚度不大于1.8m，承托层的粒径为70100mm，厚度为0.2m；当以塑料为滤料时，滤床高度可达4m； ② 正常气温下，处理城市废水时，表面水力负荷为1030 m3/m2.d，BOD5容积负荷不大于1.2kgBOD5/m3.d，单级滤池的BOD5的去除率一般为7585%；两级串联时，BOD5的去除率一般为9095%； ③ 进水BOD5大于200mg/l时，应采取回流措施； ④ 池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的2%； ⑤ 滤池数不应小于2座。

5、生物滤池的设计计算 5.3、高负荷生物滤池 (2)计算公式  

5、生物滤池的设计计算 5.3、高负荷生物滤池 (3) 高负荷生物滤池的流程  

5、生物滤池的设计计算 5.3、高负荷生物滤池 (3) 高负荷生物滤池的流程  

5、生物滤池的设计计算 5.3、高负荷生物滤池 式中：——出水BOD5浓度，mg/l； ——进水浓度；mg/l； H——滤池高度，m； (3)出水水质与滤池高度和水力负荷之间的关系   式中：——出水BOD5浓度，mg/l； ——进水浓度；mg/l； H——滤池高度，m； q——水力负荷，m3/m2.d; K——常数，min-1； n——常数。

5、生物滤池的设计计算 5.4、3、塔式生物滤池 (1) 主要设计参数： ① 一般常用塑料滤料，滤池总高度为812m，也可更高；每层滤料的厚度不应大于2.5m，径高比为1：68； ② 容积负荷为1.03.0kgBOD5/m3.d，表面水力负荷为80200 m3/m2.d，BOD5的去除率一般为6585%； ③ 自然通风时，塔滤四周通风口的面积不应小于滤池横截面积的7.510%；机械通风时，风机容量一般按气水比为100150：1来设计； ④ 塔滤数不应小于2座。  

5、生物滤池的设计计算 5.4、3、塔式生物滤池 (2)主要计算公式 ：  

5.5、普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池的比较  

5、生物滤池的设计计算 5.6、计算公式和例题

(1)污染物浓度的下降率 污水流过滤池时，污染物浓度的下降率——每单位滤床高度(h)去除的污染物的量(以浓度计)，同该污染物的浓度成正比，即 积分，得 （13-1） 污染物浓度的下降率； ——滤池进水污染物浓度，mg/L； ——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。

K可以用下式求得 式中： ——滤池进水流量，m3/d； A ——滤床的面积，m2； ——系数，它与进水水质，滤率有关； ——与进水水质有关的系数； ——与滤池特性，滤率有关的系数。

式（13-2）代入式（13-1）得 （13-3） 式（13-3）可以直接用于无回流滤池的计算，解得 （13-4）

当采用回流滤池时，应考虑回流的影响，按图 13-16建立物料衡算式： 上式右边的分子和分母各除以 ， 回流比 得 （13-5） 式中 为滤池入流污水的污染物浓度（mg/L） r

考虑回流的影响，滤池进水流量为 ，将（13-5）代入式（13-3）得 解上式得 （ 13-6）生化反应速度受温度影响，可以用下式校正：

运用式（13-4）和式（13-6）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求得。 (2)系数的确定 运用式（13-4）和式（13-6）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求得。 试验时应通过浓度或流量变化（固定其中一个变量），各做5～9次试验。K’、m和n可以根据试验所得数据，用图解法求得。

a.求 式（13-3）取对数得 （13-7） 这是一直线方程，可以通过测定不同池深h 的 ，绘制 和 关系曲线， 其斜率就是 。参看（图13-17）。

b.求 由于 两边取对数 以 作图， 其斜率为 （图13-18）。

c.求 同前述 作图， 其斜率为 （图13-18）。 d.求 式（13-7）中各系数均已知，可以求出 。

[例题]：(根据经验确定滤床高度) 已知某城镇人口80000人，排水量定额为100L/人·d，BOD5为20g/人·d。该城镇还有一座工厂，污水量为2000m3/d，其BOD5为2200mg/L。拟将居民生活污水和工厂的工业废水混合采用回流式生物滤池进行处理，处理后出水的BOD5要求达到30mg/L。

[解]： (1)基本设计参数计算（设在此不考虑初次沉淀池计算生活污水和工业废水总水量 生活污水与工业废水混合后的BOD5浓度 由于生活污水和工业废水混合后BOD5浓度较高，应考虑回流，设回流稀释后滤池进水BOD5为300mg/L，回流比为

(2)生物滤池个数，单个滤床尺寸计算 生物滤池总体积： 设生物滤池的有机负荷率采用1.2kgBOD5/m3·d，于是 设池深2.5m，则滤池总面积为

若采用6个滤池，每个滤池面积 滤池直径为

(3)校核 符合要求 经计算，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 第一步是选定滤料和进水方式，然后进行试验，求得K’、m、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。 [例题]：已知某工业废水CODB为700mg/L，水量为7080m3/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24.4m3/m2·d，最大水力负荷244m3/m2·d。试验得到K’=128、m=-0.45、n=-0.55。要求出水CODB不大于30mg/L

要求池子的最小面积为（7080×2）/244=58m，最大面积为（7080×2）/24.4=580m。 [解]： 由于入流污水浓度较高，应考虑用二沉池出水回流。当回流比为1时，滤池进水CODB=365mg/L。而回流比为2时，滤池进水CODB=253mg/L 回流比为1时 要求池子的最小面积为（7080×2）/244=58m，最大面积为（7080×2）/24.4=580m。 2 2

要求池子的最小面积为（7080×3）/244=87m，最大面积为（7080×3）/24.4=870m。 回流比为2时 （13-10） 要求池子的最小面积为（7080×3）/244=87m，最大面积为（7080×3）/24.4=870m。 2 2

根据式（13-9）和式（13-10）可以绘制水力负荷与池深、池子总体积的关系曲线（图13-19）。

(4)回转式布水器的计算 回转式布水器计算的主要内容包括：①确定布管要数（一般是2根或4根）和直径；②布水管上的孔口数和在布水横管上的位置；③布水器的转速。 A、布水横管根数与直径 布水横管的根数决定于池子和滤率的大小，布水量大时用4根，一般用2根 。

布水横管的直径（D1）计算公式如下： （13-11） （13-12） 式中： ——每根布水横管的最大设计流量m3/s； ——横管进水端流速，m/s； ——回流比； ——每个滤池处理的水量，m3/s； ——横管数。

（13-13） B、孔口数和在布水横管的位置 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： 式中： ——孔口直径，一般为10～15mm，孔口流速 2m/s左右或更大些； D2 ——回转布水器直径，mm，比滤池径小 200mm；

第i个孔口中心距滤池中心的距离（ ）为： （13-14） 式中： ——从池中心算起，任一孔口在布水横管上的排列顺序。

C、布水器的转速 布水横管的回转速度与滤率、横管根数有关， 如表13-6所示，也可以近似地用下式计算： （13-15）

6 生物滤池的运行及经验 编制试运行工作方案和制定操作规程 试车前的准备工作 生物滤池挂膜 正常运行的操作规程 确定监控指标及监测计划

运行之前检查各项机械设备和管道构筑物，然后用清水替代废水进行试运行。 正式运行“挂膜”阶段，即培养生物膜的阶段。进入正常运行状态。 工业废水生物滤池的驯化-挂膜有两种方式。一种方式是从其它工厂废水站或城市污水厂取来活性污泥或生物膜碎屑（都取自二次沉淀池），进行驯化，挂膜。

具体方法： 将活性污泥或生物膜碎屑置于滤床中，将池底部的活性污泥或生物膜碎抽入上方的布水器淋下，使污泥在滤池内反复循环，当已有少量微生物黏附在填料上时开始进水，水量由小到大（设计水量20-80％），当已达到运行所需的生物量时，系统可以进入正常运行。

另一种方式是用生活污水、城市污水、河水或回流出水替代部分工业废水（必要时投加养料）进行运行，二沉池污泥不断回流，出现生物膜迹象后逐步降低稀释用水流量和增加工业废水量，直至正常运行。 在运行中，应用心积累和整理有关水量、水质，能量消耗和设备维修等方面的资料数据，仔细记录出现的特殊情况，并不断总结经验，提高运行水平和促进技术革新。

生物膜的指标性生物 线虫和寡毛虫类较多，也出现丝状菌和真菌类，灰褐色。 1、高负荷生物膜 生物膜呈黑色到灰色，溶解氧多在1mg/L以下。 2、低负荷生物膜 生物膜为褐色 3、更新快的生物膜：生物大量生长 4、后生动物异常增长的生物膜：红色 5、发生恶臭的生物膜：溶解氧下降出现恶臭 线虫和寡毛虫类较多，也出现丝状菌和真菌类，灰褐色。

生物膜系统运行应特别注意的问题 1、防止生物膜过厚 加大回流，借助水力冲脱过厚的生物膜；二级滤池串连交替进水；低频加水，使布水器转数减慢。 2、维持较高的DO 曝气池的DO<4mg/L处理效果明显下降。 DO增加可以减少厌氧层厚度，增大好氧层的比例，同时改善系统的传质条件。 3、减少ESS（生物悬浮物） 设计二沉池，并且表面负荷要小。（ESS粒径不均匀）

7 应用实例 2003年11月我省首家采用BOT模式运作的城市污水处理厂，晋州市亚太污水处理厂正式落成并通过验收。 7 应用实例 2003年11月我省首家采用BOT模式运作的城市污水处理厂，晋州市亚太污水处理厂正式落成并通过验收。 　　晋州市亚太污水处理厂是由河北亚太环境科技发展股份有限公司投资1864万元兴建，采用清华大学最新研究开发的“复合缺氧—生物滤池”工艺进行污水处理，设计日处理能力为3万吨。该公司与晋州市政府合作，在我省率先采用BOT模式建设市政污水处理厂，即由投资商建设、经营，经营期结束后再交给当地政府。 　　BOT是英文Build—Operate—Transfer的缩写，即建设—经营—转让，是政府将一个基础设施项目的特许权授予承包商（一般为国际财团）。实质上，BOT融资方式是政府与承包商合作经营基础设施项目的一种特殊运作模式。

第三节 生物转盘工艺 1、生物转盘工艺的净化机理与构成 2、生物转盘的组成 3、生物转盘工艺的运行与维护管理 4、生物滤池与活性污泥法的比较 5、生物滤池的设计计算 6 生物滤池的运行及经验 7 应用实例

3.1 生物转盘的构造 3.2 生物转盘的工艺流程与组合 3.3 生物转盘的运行特点 3.4 生物转盘的设计和计算 3.5生物转盘的优缺点 3.6 生物转盘处理技术的新发展

3.1 生物转盘构造 主要构造部分 基本形状及材料 重要特征参数 降解机理

生物转盘的组成 转动轴 转盘 接触反应槽 驱动装置 转轴高于水面10-25cm 生物膜厚度0.5-2.0mm

生物转盘运行示意图

生物转盘的构造 （1）盘片：有圆形或正方形 材质：PVC塑料或玻璃钢 直径：φ=2~3m 盘片间距：20~30mm 盘片厚度：2~10mm 盘片数： 最多可达 100~200片/组

（2）反应槽： 工程中一般G≥5L/ m2 槽壁与盘片间距：20~50mm 氧化槽容积与盘片面积之比—称为体积面积比 G= V/∑F 材质：钢板、钢筋混凝土或砖砌，断面为半圆形。 槽壁与盘片间距：20~50mm 氧化槽容积与盘片面积之比—称为体积面积比 G= V/∑F G——氧化槽体积面积比 V——氧化槽有效体积 ∑F——盘片总面积（m2） 工程中一般G≥5L/ m2

（3） 转轴： 一般长0.5~6m。 转轴直径：φ30~50mm（大型φ80mm） 转盘转速：0.8~3r/min 线速度：10~20m/min （4）驱动装置： 由电动机和减速机组成

3.2 生物转盘的工艺流程与组合

生物转盘布置

3.3 生物转盘的运行特点 （1）微生物浓度高，负荷低 （MLVSS可达4~6g/L，F/M比为0.05~0.1） （2）处理效果好 （如3~4级串联，BOD5去除率一般可达90~95%） （3）耐冲击负荷能力强 （进水BOD5达1000mg/L）

（4）产泥量少，固液分离效果好 （1kgBOD5产泥量约为0.25kg，含水率95~96%） （5）耗电量少（无曝气和污泥回流装置） （去除1kgBOD5耗电量约为0.7kWh） （6）生物膜培养时间短（一般7~10天即可完成）

3.4 生物转盘的设计和计算 水力负荷： 有机负荷： 生物转盘的设计和计算包括：所需转盘总面积；接触氧化槽总体积、转轴长度以及污水在接触反应槽内的停留时间。 水力负荷： 单位接触氧化槽每天处理水量 m3水/m3槽. d 单位面积转盘每天处理水量 m3水/m2盘片. d 有机负荷： 单位接触氧化槽每天处理的BOD5 kgBOD5/m3槽.d 单位面积转盘每天处理的的BOD5 kgBOD5/m2盘片.d

生物转盘的设计 面积负荷率：指单位面积盘片每日能去除的有机物量。 N = 式中： N —单位面积盘片每日去除有机物量（gBOD5/m2d） N值一般取10~25（gBOD5/m2.d） Q—废水量（m3/d） L1，L2—分别为进出水BOD5浓度（mg/L） F—盘片面积（m2）

(1) 计算盘片面积： 确定转盘直径D （一般为2~3米）  (2)计算盘片数m：

(3) 氧化槽有效长度L L = m（a+b）k 式中： a—盘片净间距（m） b—盘片厚度（m） k—系数一般取1.2 b a

(4) 氧化槽有效容积V V= （0.294～0.335）（D+2δ）2L D—转盘直径（m） δ—盘片边缘与氧化槽内壁距离m L—氧化槽有效长度（m） r —中心轴与槽内水面距离m 当r/D=0.1时，取0.294； 当r/D=0.06时，取0.335；

(5) 转盘的转速n0 n0=6.37/D(0.9-V1/qv1) (rpm) qv1 —每个处理槽的设计水量，m3/d (6)废水在氧化槽中的停留时间t t = V/Q 一般t=0.25~2.0h

3.5生物转盘的优缺点 优点： 结构简单，操作方便，耐冲击负荷能力强。 缺点： 1.盘片材料较贵，一次性设备投资较大； 2.北方为了防冻，需设在室内增加了基建投资。

3.6 生物转盘工艺技术进展

生物转盘与其他设备相组合

主要特点： a.提高原有设备的处理效果，BOD去除率由60~70%提高到90%。 b.处理效果稳定，生物量高，且活性强。 c.动力消耗少，利用原有曝气装置提供生物转盘的能量。 d.产泥量少，且易于沉淀。

第4节 生物接触氧化法 4.1 生物接触氧化法概述 4.2 生物接触氧化池的构造 4.3 生物接触氧化池的设计

定义：生物接触氧化法又称淹没式生物滤池，在反应器内设置填料，同时向池内进行曝气，经过充氧的废水与长满生物膜的填料接触，在生物膜的作用下，废水的到净化。

动画

特点 (1) 污泥量大，且活性好 （如折算成MLSS，可达到13g/L） (2) 具有生物膜特性，不回流污泥，不会发生污泥膨胀。 (3) 效率高，抗冲击负荷能力高，曝气池体积小，占地少。 应用案例： a.华北制药厂 b.石家庄维生药业公司

4.2 生物接触氧化池的构造 1、主要组成：池体、填料床、曝气装置、进出水装置 2、填料 填料技术要求 比表面积大、空隙大、水力阻力小、强度大、化学和生物稳定性好、经久耐用。 填料的安装： 格栅支架、悬挂支架、框式支架 国内常见的填料：蜂窝填料、立体波纹填料、软性纤维状填料、半软性填料、不规则粒状填料

3、填料类型 按形状分：蜂窝状、束状、波纹状、网状等 按性能分：硬性填料，半软性填料和软性 按材质分：塑料、玻璃钢、纤维。

4.3 生物接触氧化池的设计 (1). 设计中应考虑的几个因素 a.一般按日平均污水量计算（有调节池） b.池数不少于2座 4.3 生物接触氧化池的设计 (1).  设计中应考虑的几个因素 a.一般按日平均污水量计算（有调节池） b.池数不少于2座 c.填料高度一般取3~3.5m d.DO一般为2.5~3.5mg/L e.气水比约为15~20:1（工程经验值）

f.每池面积一般应≤25m2 （便于均匀布水、布气） g.污水有效接触时间<2h h.BOD—容积负荷建议值： 城市污水 3.0~4.0（kgBOD5/m3d） 印染废水 1.0~2.0（kgBOD5/m3d） 农药废水 2.0~2.5 （kgBOD5/m3d） 酵母废水 6.0~8.0 （kgBOD5/m3d）

(2). 设计计算 a. 填料的容积计算： V= Q （L1- L2）/ NV 式中： V—填料的总有效容积（m3） Q—日平均污水量（m3/d） L1—进水BOD5浓度（mg/L） L2—出水BOD5浓度（mg/L） NV—BOD-容积负荷（KgBOD5/m3d）

b. 氧化池总面积 A = 式中： A——接触氧化池总面积 m2 H——填料层高（3~3.5）m

c.氧化池座数 d. 污水与填料的接触时间，有效停留时间 n = n—座数 n≥2 f—每座氧化池的面积m2 一般f<25m2 t = V/qv（h）

e.接触氧化池的总高度 H0=h1+h2+H+h3+h4 H0—氧化池总高m h1—超高m（0.5~1.0m） h2—填料上部稳定水

第5节 生物流化床 5.1 概述 5.2 流态化原理（书P128） 5.3 生物流化床类型 两相生物流化床 三相生物流化床 附属设备

5.1 概述 要想提高生物处理设备的效率，应首先解决两个问题： 1.提高处理设备单元容积内的生物量。 5.1 概述 要想提高生物处理设备的效率，应首先解决两个问题： 1.提高处理设备单元容积内的生物量。 2.强化传质作用，加速有机物向微生物细胞的 传递过程。 从70年代起，人们将流化床这一技术应用于污水处理领域，结果表明：该技术具有强化以上两个条件的效果，因此，专家们预测该技术可能会成为污水处理技术的发展方向。

以沙、活性炭、焦炭等颗粒微载体充填于生物反应器内，由于载体表面附着生长着生物膜而使密度变小；当污水以一定流速从下向上流动时，载体便处于流动状态。 载体颗粒小、表面积大，为微生物生长提供了充足的场所，极大的提高了反应器内的微生物量：10-14g/L 颗粒处于流态化状态极大的提高了有机污染物由污水向微生物细胞膜内的传质速度。

5.3.1 工艺类型 两相生物流化床

流化床布水装置

机械搅动流化床

5.3.2 工艺特性 载体颗粒小（1mm左右），表面积大（是普通生物滤池的50倍） （如以MLSS计算，生物量高达15g/L） 5.3.2 工艺特性 载体颗粒小（1mm左右），表面积大（是普通生物滤池的50倍） （如以MLSS计算，生物量高达15g/L） 该工艺具有高效能，占地少，投资省等优点。