05排水工程-第五章生物膜法02
培训污水处理工培训生物膜法-cao-12617
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1.2.1 生物膜的形成
←挂膜前
挂膜后→
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1.2.2 生物膜构造与净化机理
由于微生物不断繁殖，生物膜厚 度会不断增加，当增厚到一定程 度后，在氧不能透入的里侧深处 即将转变为厌氧状态，形成厌氧 性膜。这样，生物膜便由好氧层 和厌氧层两层组成。好氧层的厚 度一般为2mm左右，有机物的降 解主要在好氧层内进行。
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1.4 生物膜法的主要影响因素
⑥ 生物膜量及活性
生物膜的厚度要区分总厚度和活性厚度，生物膜中的扩散阻力 （膜内传质阻力）限制了过厚生物膜实际参与降解基质的生物量。只 有在膜活性厚度范围（70～100nm）内，基质降解速率随膜厚度的增 加而增加。当生物膜为薄层膜时，膜内传质阻力小，膜的活性好。当 生物膜厚度增大时，基质降解速率与膜的厚度无关。各种生物膜法的 适宜的生物膜厚度应控制在159nm以下。随生物膜厚度增大，膜内传 质阻力增加，单位生物膜量的膜活性下降，已不能提高生物池对基 质的降解能力，反而会因生物膜的持续增厚，膜内层由兼性层转入 厌氧状态，导致膜的大量脱落（超过600nm即发生脱落），或填料上 出现积泥，或出现填料堵塞现象，从而影响生物池的出水水质。
③ 剩余污泥产量低
生物膜内存在较高级营养水平的原生动物和微后生动物， 食物链较长，特别是生物膜较厚时，里侧深部厌氧菌能降解好 氧过程中合成的污泥，因而剩余污泥产量低，一般比活性污泥 处理系统少1/4左右，可减少污泥处理和处置费用。
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1.3 生物膜法的主要特点
给排水概论第五章建筑给水排水工程
5.3.3 建筑雨水排水系统
1、外排水系统 （1）檐沟外排水
一般用于居住建筑，屋面面积比较 小的公共建筑和单跨工业建筑，屋面雨 水汇集到屋顶的檐沟里，然后流入雨落 管，沿雨落管排泄到地下管沟或排到地 面。
5.3.3 建筑雨水排水系统
1、外排水系统 （2）天沟外排水
一般用于排除大型屋面的雨、雪水。 特别是多跨度的厂房屋面，多采用天沟外排水。 所谓天沟，是指屋面上在构造上形成的排水沟，接
居住区由于面积大，人口多，其给排水特点和城市给
排水类同，本节所述的给排水系统主要是针对居住小区和 居住组团的。
居住小区给水排水系统工程是在室内给排水管道和室
外市政给排水管道之间起衔接作用的室外管道工程，是一 项重要的住宅配套工作。
5.5.2居住小区给水系统工程
1、一般居住小区的给水 ➢ 一般居住小区的给水是以城市给水系统作为水源
1.单立管排水系统——多层建筑。 这是利用排水立管本身及其连接的横支管进行气流交换，不
单独设通气立管的系统。 2.双立管排水系统——多层和高层建筑。 排水和通气分别设置的管道系统。 3.三立管排水系统——多层高层建筑。
由一根排污水的立管、一根排废水的立管和一根通气管组成 。
双立管排水系统
单立管排水系统
5.5.1 居住小区概念 居住小区通常是指城镇居民住宅建筑区。按我国《城市
生活居住区规划设计规范》，居民居住区分为三级： 1. 居住组团 这是最基本的居住区单元，一般占地在
10×104m2以下，住户介于300~800户之间，人口在 1000~3000人范围内。 2. 居住小区 由若干居住组团构成，占地在10×104m2~ 20×104m2之间，住户2000~3000户，人口在7000~13000 人之间。 3. 居住区 由若干居住小区组成。
第二节生物膜法
3. 生物膜的形成与脱落
（1）挂膜
• 当污水均匀地淋洒在介质表面时，一部分废水被吸附于 滤料四周，成为滤料的附着水层（薄膜）。滤料间隙中 的空气可溶入水层作为溶解氧。由于条件适宜，附着于 水层中的微生物可吸附污水中的有机物，通过迅速分解 有机物而大量繁殖。此外，滤料表面也可吸附胶体物质 和截留悬浮物质，逐渐在介质表面形成黏液状的、含有 较多微生物的膜，称为生物膜，这个过程叫挂膜。
• 微生物不断生长繁殖，生物膜厚度不断增加，在结构上形成
了好氧层（1-2 mm），达到一定厚度时再形成厌氧层；
• 生物膜及其外围结构由外向内依次为：
污水
流动水层
附着水层
生物膜
（分为好氧层和厌氧层） 滤料
图3-8 生物膜及其外围结构示意图
（2）生物膜的脱落
• 当厌氧层厚度增加到一定程度时，厌氧层微生物得不 到营养而进入内源呼吸期，厌氧分解产生大量的硫化氢
法，构筑物被称为生物滤池，并迅速在欧洲和北美得到广 泛应用；
• 普通生物滤池：水力负荷1-4 m3/(m3滤料·d)，BOD5容积负 荷0.1-0.4 kg/ /(m3滤料·d)；
高负荷生物滤池：水力负荷5-40 m3/(m3滤料·d)，BOD5容 积负荷0.5-2.5 kg/ /(m3滤料·d)；
1. 生物转盘构造
图3-13 生物转盘的构造
• 盘片为质轻、高强、耐腐的
塑料，厚度2-10 mm，直径2-4 m，间距10-30 mm；
• 盘片串联在转轴上，转轴距槽
中水面10-25 cm，由反应槽两 端的支座支承，由电机带动
0.8-3 rpm低速旋转；
• 转盘的40%-45%浸没于Байду номын сангаас水中 ，其余露在空气中；
《生物膜法》PPT课件 (2)
第3节 微生物膜净化污水机理
1． 生物膜中参与净化的微生物群 生物膜主要是由微生物及其胞外多聚物组成，
这些微生物种类繁多，但归纳起来主要有细菌、真 菌、藻类（在有光条件下）、原生动物和后生动物 等，此外还有病毒。
生物膜中的生物群与活性污泥中的生物群几乎没 有大的差别，只是生物膜中微生物的食物链比活性 污泥的长而且复杂，所以也就是生物膜法的泥量小 的原因。
在40～50年代生物滤池有逐渐被活性污泥法取代的 趋势。在此期间，作为生物滤池的填料主要是碎石、 卵石、炉渣和焦碳等实心拳状的无机天然材料，一般 具有比表面积小和孔隙率低等缺点。
第2节 生物膜法类型及技术现状
到了60年代，新型的有机合成材料开始大量生产， 如的波纹板状、列管状和蜂窝状等有机人工合成填料， 其比表面积和孔隙率大大增加，再加上环境保护对水 质要求的进一步提高，生物膜反应器获得了新的发展。
自养细菌 自养细菌
第3节 微生物膜净化污水机理
剩余污泥
昆虫 + 寡毛类
线虫类+ 轮虫类
活的原生动物
线虫类 轮虫类
活的原生动物
异养细菌+腐食性原生动物
异养细菌 菌类 腐食性原生动物
生物的尸体
生物的尸体
废水中的有机物
进水
分解有机物 无机物
处理水 进水
废水中的有机物 分解有机物
无机物
活性污泥
生物膜
脱落污泥 处理水
第5章 污水好氧生物处理—生物膜法
总目录
1. 生物膜法的历史及其发展 2. 生物膜法类型及技术现状 3. 微生物膜净化污水机理 4. 普通生物滤池 5. 生物转盘 6. 生物接触氧化法 7. 曝气生物滤池的特点及结构 8. 微生物膜在滤料载体表面的固定 9. 曝气生物滤池中生物滤料的选择 10. 曝气生物滤池工艺流程 11. 曝气生物滤池工艺设计 12. 曝气生物滤池设计计算例题
《排水工程》第5章 生物膜法
5.1 基本原理 5.2 生物滤池 5.3 生物转盘 5.4 生物接触氧化法
5.1 基本原理
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
这种方法亦称为生物过滤法。
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、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。
三、生物滤池的类型及运行系统
生物过滤法系统基本上由初沉池、生物滤池、二次沉淀池组合而成，其 组合型式有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
单级运行系统（a;b）
多级运行系统 （c;d）
三、生物滤池的类型及运行系统
二级交替运行系统
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。
（3）滤池个数和滤床尺寸的确定 a) 滤床总体积
4、生物滤池系统的功能设计
b) 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2m左右，两级回 流滤池用1.0~1.8m，塔式生物滤池用8m以上。 c) 核算滤率
影响这些过程的主要因素有：滤池高度、负荷率、回流、供氧。
1、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，生物膜 量从多到少，有机物浓度和去除速率由高到低。
2、负荷率
(1)水力负荷 单位面积的滤池每天处理的废水量称水力表面负荷，以qF表示，单位是 m3(废水)／m2(滤池)· d； 单位体积的滤料每天处理的废水量称水力体积负荷，以qV表示，单位是 m3(废水)／m3(滤料)· d。水力表面负荷又称平均滤率(m／d)。 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：qV＝H。 一般而言，水力负荷是根据洒水强度确定的。普通生物滤池的水力负荷范 围为1~4 m3／m2· ，高负荷生物滤池为5~28 m3／m2· 。 d d (2)有机负荷 有机负荷即单位时间供给单位体积滤料的BOD量，单位是kg(BOD5)／m3(滤 料)· d。 普通生物滤池的有机负荷范围为0.15~0.3 kg(BOD5)／m3· ，高负荷生物滤 d 池在1.1 kg(BOD5)／m3· d。据日本城市污水试验结果，BOD负荷的极限值大体 是1.2kg／m3· d。
《水污染控制工程》第五章 生物膜法1
回流式一级生物滤池法
当污水浓度不太高时，回流系统可采用一 级生物滤池法（P207 图13-10 a、b)
RQ
初沉池
生物 滤池
二沉池
RQ
回流 可以提高生物滤池负荷
四、生物膜的组成特点
（一）丰富的生物相 （二）分层分布特征（微生物级别、种类和 数量，生物膜厚度） （三）生物膜的生长与脱落
（一）丰富的生物相
细菌（好氧、厌氧、缺氧）；
真菌（特殊降解有机物能力的真菌：白 腐霉、丝状菌）；
原生动物和后生动物；
滤池蝇：影响环境； 藻类
后生动物 原生动物
量。但生物膜太厚，会影响通风，甚至造成堵 塞。厌氧层一旦产生，会使处理水质下降，而 且厌氧代谢产物会恶化环境卫生。
生物膜增厚，重量增大，厌氧层和介质的粘结
力较弱等都可以导致脱落。其中以水力冲刷最 为重要。
五、影响生物膜法污水处理 的主要因素
1、底物组分和浓度：
与其它生物处理工艺一样，底物浓度会导致系 统微生物的特性和剩余污泥量的变化，影响出 水水质。
建设中的生物滤池
典型的生物滤池的构造
滤床（池体+滤料）
布水设备
排水系统
滤床及池体—滤料
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； （5）有一定的机械强度；
5-水质工程学Ⅱ第5章 生物膜法
排水系统——
排水部分
渗水 / 汇水 / 总排水沟（过水断面＜50％总断面）
3、滤池设计（滤料容积计算）
1）设计参数
水力负荷 Nq(m3/m2d)
Nq
Q A
m3 / m 2 · d
(5 1)
Nq=1～3 (m3/m2d)
Nv=0.15~0.3 (kgBOD/m3d)
BOD容积负荷 Nv(gBOD/m3d) V QS a N
课堂讨论：
生物膜与活性污泥的在组成上、净化原理上的区别，
一、生物膜构造及生物膜反应器填料
1、生物膜构造
附着水层 好氧层＜2mm 厌氧层 填料——
2、生物膜反应器填料
指为生物膜提供附着生长固定表面的材料。
比表面面积大； 易挂膜； 一定空隙率；
理想生物膜填料应具备的特征：
理化性质稳定； 材质坚固质轻； 价格低廉。
回流比——
R F
QR Q
(5 14) (5 15)
循环比——
注意：
QT Q QR Q Q
Sa不是原污水有机物浓度， Sa是指进入滤池的有机物浓度。
2）确定进水BOD值(Sa)、R
先拟定进水浓度Sa
S0 Sa R Sa Se
(5 16)
式中，S0：原水中有机物浓度； Sa：喷洒在滤池上的有机物浓度； Se：处理后出水中有机物浓度
填料表
二、有机物降解过程
生物膜法属好氧生物处理方法 污水中有机物在生物膜上微生物作用下
分解为无机物
一部分有机物合成为生物膜
生物膜法处理污水最新PPT课件
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 O、CO 、NH 等。
2
2
3
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H2S等。
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，m3(水)/m3(滤料) ·d 。 表面水力负荷率：m3（水）/（m2·d），又称平均滤率， m/d 。
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 dh
将式
dS ? ? KS dh
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
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。
污水的生物处理(二)--生物膜法
第5章污水的生物处理（二）--生物膜法Attached-Growth Treatment Processes / Biofilm Processes5.1 概述（生物膜法土壤自净的人工化）生物膜法是使微生物附着在载体表面上，污水在流经载体表面过程中，污水中的有机污染物，作为营养物，为生物膜上的微生物吸附和转化，污水得到净化，微生物自身也得以繁衍增殖。
普通生物滤池生物膜法处理工艺：高负荷生物滤池?固定床：生物滤池：塔式生物滤池生物转盘淹没式生物滤池（接触氧化法）微孔膜生物膜反应器?流动床：生物流化床反应器膨胀床生物膜反应器移动床生物膜反应器?厌氧生物膜反应器：厌氧生物滤池，厌氧生物转盘，厌氧流化床、厌氧膨胀床?复合式生物膜反应器：活性污泥与生物膜结合5.1.1 生物膜的构造及其对有机物的降解（生物膜净化机理）生物膜附着与增长生物膜培养（挂膜）生物膜的形成生物膜的增长（与活性污泥相似）有机物的净化过程：从液相扩散到生物膜表面---吸附--进入到生物膜内部---分解氧化—代谢产物扩散出滤料上生物膜构造图生物膜的脱落（厌氧厚度的增加，膜的老化，逸出气体--）生物膜组成与微生物：细菌、真菌、原生动物、后生动物—稳定的生态体系。
种类分布依据水流深度（异样菌—自养菌）分解代谢与合成代谢模式图：H O，CO，NH +能量有机物+O2+能量20% 5.1.2 生物膜处理法的主要特征：1.微生物相方面微生物种类多样化：（没有强烈搅拌，泥龄长）自养菌、异样菌增殖快、增殖慢藻类、原生动物、后生动物类型广泛、种属繁多、食物链长（P200，表5-1）?生物的食物链长细菌--藻类--原生动物--后生动物长食物链使得生物膜法污泥产量低于活性污泥法1/4 ?能够存在世代时间长的微生物：硝化菌、反硝化菌生物膜法具有反硝化脱氮的功能?工艺设计上分成多段（级），形成不同的微生物优势种属分布生物膜法有利于微生物代谢功能的充分发挥2.处理工艺方面的特征?对冲击负荷（水质水量变化）有较强的适应性?污泥沉降性能好?能够处理低浓度（BOD?50-60mg/L）、低温（50-100）废水?维护管理方便?能耗低（生物滤池、生物转盘不需要人工曝气），运行费用省5.2. 生物滤池（T rickling Filter）5.2.1 概况与类型开创：1893年英国---来自于土壤自净的启示，污水喷洒滤料的发展：普通砂（间歇过滤）--块状滤料—各种塑料滤料负荷的变化：?普通生物滤池：水力负荷：1-4m3/m2.dBOD负荷：0.1-0.4kg/m3滤料.d优点：处理效果好，去除率90-95%；缺点：面积大，易于堵塞，产生滤池蝇，有臭味适宜：小水量（1000m3/d）?高负荷生物滤池：水力负荷：5-40m3/m2.dBOD负荷：0.5-2.5kg/m3滤料.d应用条件：进水BOD?200mg/L，采取出水回流优点：面积减小，不易堵塞缺点：处理水回流增加了运行费用，处理效果不如普通。
排水工程（下）知识点复习[整理版]
![排水工程（下）知识点复习[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/5af114d3ba4cf7ec4afe04a1b0717fd5360cb28b.png)
排水工程（下）复习资料第一章污水的性质与污染指标1、生物化学需氧量（生化需氧量）BOD：在水温为20°C的条件下，由于微生物（主要是细菌）的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量。
生化需氧量代表了第一类有机物即可生物降解有机物的数量，可生物降解有机物的降解分为两个阶段：碳氧化阶段和硝化阶段。
2、化学需氧量COD：用强氧化剂（我国法定用重铬酸钾），在酸性条件下，将有机物氧化成CO2和H2O所消耗的氧量，用CODcr表示，一般写为COD。
（了解）优点：较精准的表示污水中有机物的含量，测定时间仅需数小时，且不受水质的限制.缺点：不能像BOD那样反映出微生物氧化有机物、直接的从卫生学角度阐明被污染的程度；此外，污水中的还原性无机物被氧化也需要消耗氧，所以COD值存在一定的误差。
3、BOD5/COD的比值可以作为污水是否适宜采用生物处理的判别标准，故把BOD5/COD的比值称为可生化性指标，比值越大，越容易被生物处理。
第二章水体污染与自净1、氮的存在形式：含氮有机物，无机氨氮，亚硝酸盐，硝酸盐危害：硝酸盐在缺氧酸性条件下，可还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐与伸胺R=NH作用，形成亚硝胺，亚硝胺是三致（致癌、致突变、致畸形）物质磷的存在形式：有机磷，无机磷危害：加速水体富营养化富营养化：富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。
2、、污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学作用，使污染物的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水体自净或水体净化。
水体所具备的这种能力称为水体自净能力或自净容量。
水体自净过程按机理分为三类：物理净化作用，化学进化作用，生物化学进化作用。
3、、水环境容量：在满足水环境质量标准的条件下，水体所能接纳的最大允许污染物的负荷量，又称为水体纳污能力。
4、氧垂曲线：污水排水水体后，DO曲线呈悬索状下垂，故称为氧垂曲线。
排水工程各章重点(附答案)
第一、二章 重点内容一、按照处理原理分废水处理基本方法（填空或选择准备）物理处理法——利用物理作用分离污水中呈悬浮态固体污染物。
方法有：筛滤、沉淀、上浮、气浮、过滤、吹脱、反渗透化学处理法——利用化学反应分离回收污水中各种形态的污染物。
方法有：中和、混凝、电解、氧化还原、气提、萃取、吸附、离子交换、电渗析生物化学法——利用微生物的代谢作用，使污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质。
方法有：好氧法（活性污泥法、生物膜法等）、厌氧法二、按处理程度分填空或选择准备）一级处理：除去呈悬浮状态固体二级处理除去呈胶体和溶解状态的有机污染物质三级处理：进一步处理难降解的有机物磷和氮等能导致水体富营养化的可溶性无机物等三、解释BOD 和COD(1)化学需氧量(COD)：指用强化学氧化剂(我国法定用重铬酸钾)在酸性条件下，将有机物氧化成2CO 与O H 2所消耗的氧量(mg/L)，用CODcr 表示，简写为COD 。
化学需氧量越高，表示水中有机污染物越多，污染越严重。
(2)生化需氧量(BOD)：水温20℃条件下，水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量(mg/L)。
思考题：为什么用5BOD 能代表总的生化需氧量？（9P ）（要讲的内容）答：四、水体的自净作用污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染物的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分地或完全地回复原状，这种现象称为水体自净或水体净化。
水体所具备地这种能力称为水体自净能力或自净容量。
五、按照机理来分，水体自净过程有哪几种类型？答：水体自净过程非常复杂，按机理可分为3类:①物理净化作用:水体中的污染物通过稀释、混合、沉淀与挥发，使浓度降低，但总量不减;②化学净化作用:水体中的污染物通过净化还原、酸、碱反应、分解合成、吸附凝聚(属物理 化学作用)等过程，使存在形态发生变化及浓度降低，但总量不减;③生物化学净化作用:水体中的污染物通过水生生物特别是微生物的生命活动，使其存在形态发生变化，有机物无机化，有害物无害化，浓度降低，总量减少。
第五章污水的生物处理—生物膜法
5.2 生物膜法的基本概念 5.2.1生物膜的形成构造及其净化机理 5.2.1.1形成构造： （1）形成——污水流经载体表面时，通过微生物与
向载体表面输送的物质结合固定化而实现。一系列 物理、化学和生物过程综合作用的结果。即： 1）废水中有机分子向生物膜附着生长的载体输送；
2）废水中的浮游微生物细胞在载体表面的不可逆吸附；
1）生物膜增长与水力剪切作用形成动态平衡；
2）水中悬浮物浓度增高 3）末期，生物膜质量与厚度趋于稳定值。 5生物膜稳定期：生物膜新生细胞与由于物理力所造成的
生物膜损失达到平衡。存在时间很短，与运行条件如底 物供给浓度、剪切力等有关。
第十六页，编辑于星期一：十点 二十七分。
5.3生物膜的增长及动力学
形状：在平面上多为方形、矩形或圆形；
池壁材料：多由砖石筑造，有孔和无孔之分 （通风） 池壁作用：高出滤料0.5-0.9米，具有维护滤料的作用。
（4）厌氧层与好氧层的关系 厌氧层不厚时，与好氧层平衡，稳定 厌氧层增厚时，代谢产物高于好氧层
（5）理想生物膜法的状况——减缓老化，避免厌氧层 过
分生长，加快好氧层更新，不使膜集中脱落。
第八页，编辑于星期一：十点 二十七分。
5.2 生物膜法的基本概念
▪ 5.2.2.生物膜的载体：为生物膜提供附着生长固定表面 的材 料称为载体。
（1）生物膜表面积大，能大量吸附水中有机物
（2）有机物降解主要是在生物膜表层0.1-2mm的好氧生 物膜内进行 （3）多种物质的传递过程： 空气 流动水层附着水层生物膜微生物呼吸 污染物由流动水层附着水层生物膜生物降解
第七页，编辑于星期一：十点 二十七分。
5.2 生物膜法的基本概念
微生物代谢产物
H2O附着水层流动水层 CO2 、H2S、NH3水层溢入空气中
第五章 污水的生物处理—生物膜法-PPT精选文档
5.2 生物滤池 5.2.1 概述 1、以土壤自净原理为根据，在污水灌溉的实践基础上发展起 来 2、需要有预处理及二沉池 3、早期生物滤池（普通生物滤池） 水量负荷低，（1-4m³ /m² .d）；BOD负荷0.1-0.4kg/m³ .d 4、高负荷生物滤池 5、塔式生物滤池 限制进水BOD浓度〈200mg/l） 回流水 水量负荷提高3.0倍至40m³ /m² .d;BOD负荷上升至0.5-2.5kg/m³ .d 径高比1：6～1：8，H=26米，通风良好，解决占地， 水量80-200m³ /m² .d．BOD负荷2-3 kg/m³ .d
（4）排水系统 生物滤池的排水系统设于池底排除处理后的水 作用；保证通风、冲洗滤料 高度及坡度 底部高度不少于0.6米 冲水装置于池底的距离≮0.4米 不淤流速≮0.7m/s 渗水装置：与池底距离≮0.4m 2、设计与计算 （1）滤料容积 ：按负荷率计算 BOD负荷率（gBOD/m³ .d） 水力负荷率 (m³ /m³ 滤料.d) （2） 滤料选定、容积与滤池结构的工艺设计 布水装置系统的计算与设计 3、适用范围与优缺点 （1）适用范围 水量：不高于1000m3/d的小城镇 （2）优点：BOD去除率高，运行稳定，节省能源 缺点：占地面积大，易堵塞，有滤池蝇，气味问题
第五章
污水的生物处理——生物膜 法
5.1 概述 生物膜法与活性污泥法平行发展的一种污水处理技术 方法实质：微生物附着在滤料或某些载体上，并在其上形成膜 状 生物污泥-----生物膜 生物膜法的历史及发展：古老又在不断发展中的处理技术， 1865 年德国科学家发现生物过滤作用；1893年英国将污水喷洒在粗滤 料上，作为膜生物反应器的生物滤池问世；20世纪20—30年代建 造了许多生物膜反应器；40—50年代生物滤池逐渐被活性污泥取 代的趋势；70年代新的反应器以独特的优势受关注。 生物膜法的类型及主要技术现状；固定床、流动床 生物转盘：用于硝化、反硝化的研究取得进展 生物接触氧化：1971年日本首创，进20年得到广泛应用 生物流化床：70年代初期在美国和日本得到研究与应用 微孔膜生物反应器：近几年人们关注的革新的生物膜反应器 复合式生物膜反应器：序批式膜生物反应器
污水的生物处理方法(二)生物膜法.doc
第五章污水的生物处理方法（二）——生物膜法教学要求：1)掌握生物膜法的微生物学特征和工艺特征2)掌握高负荷生物滤池、曝气生物滤池、塔式生物滤池以及生物转盘三相传质和工艺运行特点。
3)掌握生物接触氧化特点及其工艺设计第一节概述生物膜——是使细菌、放线菌、蓝绿细菌一类的微生物和原生动物、后生动物、藻类、真菌一类的真核微生物附着在滤料或某些载体上生长繁殖，并在其上形成膜状生物污泥。
生物膜法：污水经过从前往后具有细菌→原生动物→后生动物、从表至里具好氧→兼氧→厌氧的生物处理系统而得到净化的生物处理技术。
一、生物构造及其对有机物的降解1 生物膜的构造特征生物膜(好氧层＋兼氧层＋厌氧层)＋附着Array水层(高亲水性)。
2 降解有机物的机理1)微生物：沿水流方向为细菌——原生动物——后生动物的食物链或生态系统。
具体生物以菌胶团为主、辅以球衣菌、藻类等，含有大量固着型纤毛虫（钟虫、等枝虫、独缩虫等）和游泳型纤毛虫（楯纤虫、豆形虫、斜管虫等），它们起到了污染物净化和清除池内生物（防堵塞）作用。
2)污染物：重→轻(相当多污带→α中污带→β中污带→寡污带).3)供氧：借助流动水层厚薄变化以及气水逆向流动，向生物膜表面供氧。
4)传质与降解：有机物降解主要是在好氧层进行，部分难降解有机物经兼氧层和厌氧层分解，分解后产生的H2S，NH3等以及代谢产物由内向外传递而进入空气中，好氧层形成的NO3－－N、NO2－－N等经厌氧层发生反硝化，产生的N2也向外而散入大气中。
5)生物膜更新：经水力冲刷，使膜表面不断更新（DO及污染物），维持生物活性（老化膜固着不紧）。
二、生物膜的主要特征1 微生物相方面的特征1)参与净化反应微生物多样化；2)食物链长，污泥产率低；3)能够存活世代较长的微生物；4)可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力。
2 工艺方面的特征1)对水质水量变动有较强适应性；2)污泥沉降性能好，宜于固液分离；3)能处理低浓度污水；4)易于维护管理、节能。
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2、工艺流程 a、一段法部分污泥回流。 工艺1：生物滤池出水直接向滤池回流；由 二次沉淀池向初次沉淀池回流污泥，有助于 生物膜接种。 工艺2：处理水回流滤池前，可避免加大初 次沉淀池容积，生物污泥由二次沉淀池回流 初次沉淀池，提高沉淀池的沉淀效果。 工艺3：处理水和生物污泥同步从二次沉淀 池回流初次沉淀池，提高了初次沉淀池的沉 淀效果，加大了滤池的水力负荷。弊端在于 提高了初次沉淀池的负荷。 工艺4：不设二次沉淀池，提高了初次沉淀 池的效果，并使其兼行二次沉淀池的功能。 工艺5：处理水直接由滤池出水回流，生物 污泥则从二次沉淀池回流，然后两者同步回 流初次沉淀池。
3） 旋转布水器计算与设计
a、旋转布水器的直径D′=D-200mm
（ D滤池直径）
b 、布水横管的数目及其管径D〞， 布水横管可以采用钢管或铝管，横管数目一般2-4根, 管中流速v＝ 0.5～ 1.0m/s，管底离滤床表面150～ 250mm，以避免风力的影响。 c、布水横管的出水孔口数（m）、孔口直径（d）及每个孔口距池中心 的距离(ri)。 设计依据：V＞0.5m/s以及每个孔口的喷洒面积基本相等。则 m＝ 1/[1-(1-a/d)] a为最末端2个出流孔口间距的2倍，取0.08m； 出口孔径d一般10-15mm，不得小于10mm。 每个出流孔口距滤池中心的距离(ri) ri＝R（ i/m）（开平方） （中间 间距大、外侧小）R为布水半径（D′/2）， i为从池中心算起，每个孔 口的排列顺序。孔口间距一般从300mm，开始逐步减少到40mm。 d.每分钟的旋转周数n＝34.78×106/m·d2·D′ e.工作水头（包括沿程水损、局部水损，而局部水损又含孔口阻力，管 口降速水头）∴H＝h1＋h2＋h3 ，布水器所需压力为0.5～1.0m。
5.2.4 塔式生物滤池：
1、特征
在构造方面： 塔身(高：8-24m；直径13.5m，径高比1：6-1：8)； 滤料； 高8-24米 布水装臵； 通风 在工艺方面： 高负荷率（80-200m3为一 般高负荷滤池的2-10倍； 滤层内部的分层（不同层适 于不同微生物生长，提高污 水处理能力。
2、计算与设计
1893年英国Corbett在Salford创建了第一个具有喷嘴布水装 臵的生物滤池。迄今为止，有生物滤池（普通生物滤池、高 负荷生物滤池、塔式生物滤池）、生物转盘、生物接触氧化 设备和生物流化床等。
是细菌和菌类一类的微 生物和原生动物、后生 动物一类的微型动物附 着在滤料或某些载体上 生长繁殖，并在其上形 成膜状生物污泥-生物膜。
2、工艺方面的特征：
a 、对水质水量变动有较强适应性——顺水流方向形成了微生态系统。 b、污泥沉降性能好，宜于固液分离，但是，如果生物膜内部形成的厌 氧层过厚，在其脱落后，将有大量的非活性的细小悬浮物分散于水中， 使处理水的澄清度降低。 c、能处理低浓度污水。生物膜能处理活性污泥法不能处理的低浓度污 水和微污染的原水，使B0D5降至5-10mg/L。 d、易于维护管理、节能。无污泥回流系统，甚至无曝气系统，节能并 易运行管理。
(3) 布水设备
设臵目的 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
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。
固定式喷嘴 布水系统 固定式布水系统由投配 池、布水管道和喷嘴组成。。
与活性污泥法相比： ①活性污泥法系人工强化生物处理系统，生物量大，处理 能力强，而膜法更趋于自然净化原理。 ②活性污泥法为人工强化三相传质，膜法趋向浓度差扩散 传质，传质效果较活性污泥差，处理效率较活性污泥差。 ③适于工业废水处理站和小规模生活污理厂。
生物膜法 的主要工艺
5.2 生物滤池
5.2.1 概述 生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的基础上， 经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物技 术。 污水在粗滤料上喷洒，处理构筑物称为生物滤池。污水流经 表面，在表面上形成生物膜，待生物膜上的微生物即摄取流 经污水中的有机物作为营养，从而净化污水。
V —空气流速 △ T —滤池内、外温差
例题5-1 （p211页）
5、高负荷生物滤池的工艺计算与设计： 生物滤池系统的功能设计包括： 滤池类型和流程选择； 滤池个数和滤床尺寸； 二次沉淀池的形式、个数和工艺尺寸的确定； 布水设备的计算。 1）滤池池体的工艺计算与设计： 常用的负荷率有： BOD-容积负荷率 :一般1200gBOD5/m3d BOD-面积负荷率，一般在1100-2000gBOD5/m2d 水力负荷率—每平方米滤池表面每日所能接受的污水量
系统，细菌占主导地位。 挂膜 -成熟-形成内外两层膜，好氧膜的厚度一般2mm左右。
2、有机物降解过程
空气中氧溶解于流动水层中 污水中有机物由流动水层传递到附着水层，再进入生物膜 微生物代谢产物：H2O、CO2、 NH3和微生物细胞物质，
3、生物膜的老化与更新 生物膜从开始形成到成熟，生物膜要经历潜伏和生长两个阶 段，一般的城市生活污水，在20 度左右的条件现大致需要30 天左右的时间。
交替式二级生物滤池法的流程
沉淀污水经配水槽进入 滤池A（作为一段滤池 考虑），再经二次沉淀 池的A沉淀池处理，处 理水用泵抽升送入滤池 B（二段滤池），然后 通过沉淀池B处理后排 放，经一段时间后，转 换水流方向。优点：有 效提高处理效果，缺点， 增加建设成本。
3、高负荷生物滤池的构造特点： 构造与普通生物滤池同（池体、滤料、布水与排水系统）， 不同之处如下： a、池形圆形 使用的滤料直径较大，一般为40-100mm，空隙率高。 b、旋转式布水器 污水以一定的压力流入位于池中央处的固定竖管，再流入布 水横管。
污水先要预处理，去除原污水中的悬浮物等能够堵塞滤料的 污染物，并使水质均化。脱落的生物膜随处理水流出，因此， 生物滤池后也应设沉淀池（二次沉淀池）予以截留。
5.2.2、普通生物滤池（滴滤池）
1、普通生物滤池的构造
（1）池体
典型的生物滤池的构造
滤料
布水装臵
池体
排水系统
高于池表面0.50.9m。带孔洞和不 带孔洞的两种形式。
参考教材220页例5-3
塔滤的工艺设计可以按BOD5- 容积允许负荷率进行。
出水 BOD
q=Q/A
例题5-3（P220-221) 某城镇居民5000人，排水量标准100L/(人· d），冬季水温 12度，每人每日产生的BODu值以40g计，生活污水拟用塔 滤处理，处理水的BODu按35mg/L考虑。
（2）滤料 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)比表面积大，能为微生物附着提供大量的面积； (2)质坚、高强耐腐蚀、抗冰冻。 (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)价格低廉，就地取材，便于加工、运输。 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2.5～ 04cm左右。
5.2.3、高负荷生物滤池
1 特征 提高了滤池的BOD-负荷率，高于普通生物滤池的6-8倍，水力负荷率高达10 倍。
高负荷生物滤池的高滤率时通过限制进水BOD5 值和在运行上采取处理水回流 等技术而达到的。 进入高负荷生物滤池的BOD5值必须低于200mg/L，否则用处理水回流加以稀 释。 回流产生的效应： （1）均化与稳定进水水质； （2）加大水力负荷，及时冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑 制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性； （3）抑制滤池蝇的过度滋长； （4）减轻散发的臭味。
4、高负荷生物滤池的需氧与供氧
1）生物膜量： 好氧膜厚2mm，含水率98%。 2）生物滤池需氧量： O 2 =a’BODr + b ’ P（kg/m3滤料） a ’ =1.46 b ’=0.18 kgO2/ kg生物膜 aˊ--每 kgBOD5完全降解所需要的氧量（kg），对城市污水，为1.46左右。 BODr-在生物滤池上去除的BOD5值。 b ˊ --单位重量活性生物膜的需氧量，此值大致为0.18kg/m3。 P-每m3 滤料上覆盖着的活性生物膜。 3）生物滤池的供氧： 通风传质的影响因素有：滤池内外的温差、风力、滤料类型、水力负荷 （布水量），其中主要是温差。 v＝0.075 ×△T-0.15
(4)排水系统
作
收集滤床流出的污水 保证通风
用
2、普通生物滤池的设计与计算 1）BOD5容积负荷率：每立方米滤料在 1d内所能接受的BOD5量， 1) 单位 gBOD5/m3滤料•d 2 ）水力负荷率： m3 污水 /m3 滤料•d
3、普通生物滤池的适用范围与优缺点 优点：处理效果好，BOD5的去除率可达90％以上，出水 BOD5 可下降到25mg/L以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳 定，运行简单，节约能源。 缺点：占地面积大，不适合处理水量大的污水；易堵塞；灰 蝇很多，散发臭味，影响环境卫生。生物滤池适用于小城镇和 边远地区。
5.1.2、生物膜法的主要特征
1、微生物相方面的特征：
a、参与净化反应微生物多样化。 b、食物链长(纤毛虫、轮虫类、线虫类），污泥产率低，比活性污泥法 少1/4左右。 c、能够存活世代较长的微生物，在生物膜法中，θc与污水的停留时间 无关，因此硝化细菌等可以增值（特别是在冬季低温）。 d、可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力。
第五章
污水的生物处理 －生物膜法
5.1 概述
生物膜法利用固着生长的微生物—生物膜的代谢作用去除有 机物，有厌氧和好氧两种，主要适于处理溶解性有机物。是 一种被广泛采用的生物处理方法。
污水同生物膜接触后，溶解性有机物和少量悬浮物被生物膜 吸附并降解为稳定的无机物（CO2、 H2O等）。
生物膜法是对污水土地的模拟和强化。