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环保设备及课程设计授课教师：QHDHOUZHONGLIN第六章典型污水处理设备选用与设计H6.4生物膜法处理设备生物膜法：是土壤自净的人工化，是使微生物群体附着于其它初体表面上呈膜状，并让它和污水接触而使污水净化的方法。利用生物膜净化污水的设备统称为生物膜反应器。生物膜法主要设备有：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化装置。生物膜：是使细菌和菌类的微生物和动物类的微生物在滤料或某些载体上生长、繁育，形成膜状生物性污泥。生物膜是高度亲水的物质，其外侧表面总存在一层附着水层。附着水层中的有机物由于微生物的氧化作用而消耗，浓度远比流动水层中低。因此，流动层中的有机物就扩散转移到附着水层，然后进入生物膜，并通过微生物的代谢活动而被降解，使流动水层得到净化；空气中的氧溶解于流动水层中，通过附着水层传递给生物膜，供微生物呼吸用；6.4.1生物滤池生物滤池的主要特征是池内滤料是固定的，废水自上而下流过滤料层。各层面的微生物接触的水质不同，其组成也不同，使微生物的食物链长，产生污泥量少。采用生物滤池处理的污水必须进行预处理，去除悬浮物、油脂等堵塞滤料的物质。一般在生物滤池前设初沉池。生物滤池后设二沉池截留随处理水流出的脱落生物膜，以保证出水水质。生物滤池按构造特征和净化功能可分为普通生物滤池；高负荷生物滤池；塔式生物滤池。1号CN生物滤池3号CN生物滤池2号CN生物滤池6号CN生物滤池5号CN生物滤池4号CN生物滤池3号DN生物滤池1号DN生物滤池4号DN生物滤池2号DN生物滤池缓冲池清水池投加甲醇鼓风曝气CN曝气生物滤池主要对污水中的氨氮进行硝化并截留污水中的悬浮物DN复合生物滤池分为两层，下部区域为DN反硝化功能段，主要对污水中的硝态氮进行反硝化，达到脱氮的目的；上部区域为强制生物氧化功能区，主要对经DN段后污水中的剩余有机物(含外加剩余碳源)进行强制碳化并截留污水中的SS。生物滤池共有10格，共用3台反冲洗罗茨风机，功率75KW变频器控制：CN生物滤池共有6格、8.0X11.0X7.5(m3)、配有专用滤头布水系统、单堰出水、无堵塞滤池专用单孔膜空气扩散器曝气、曝气量77m3/min，气水联合反冲洗排泥、气水比为2:1、反冲洗水速5L/m2·s、反冲洗气速14L/m2·s、反冲洗周期根据实际运行情况而定（24~48小时）、球形轻质多孔生物陶瓷填料、硝化负荷0.27kgNH3-N/m3滤料·d、反冲排水含SS量450~500mg/L。CN生物滤池共有6格，每格均有：罗茨风机一台进水阀（手动蝶阀和电动蝶阀各一台串联）DN400反冲洗进水阀（手动和电动各一台串联）：DN700反冲洗降水位阀（手动和电动各一台串联）：DN700反冲洗排水阀（手动和电动各一台串联）：DN800管道放气电磁阀：DN50反冲洗进气阀（手动和电动各一台串联）：DN400曝气风机出口阀：DN200管道放空阀：DN200手动蝶阀在检修时启到关闭作用、在运行时负责调整流量，电动蝶阀在PLC的自动控制下运行完成开启和关闭功能。DN生物滤池共有4格、8.0X11.0X7.5(m3)、配有专用滤头布水系统、单堰出水、无堵塞滤池专用单孔膜空气扩散器曝气、气水联合反冲洗排泥、反冲洗水速5L/m2·s、反冲洗气速14L/m2·s、反冲洗周期根据实际运行情况而定（24~48小时）、球形轻质多孔生物陶瓷填料、水力负荷4.42kgm3/m2·d、反冲排水含SS量600~650mg/L。DN生物滤池共有4格，每格均有：罗茨风机一台进水阀（手动蝶阀和电动蝶阀各一台串联）DN500反冲洗进水阀（手动和电动各一台串联）：DN700反冲洗降水位阀（手动和电动各一台串联）：DN700反冲洗排水阀（手动和电动各一台串联）：DN800管道放气电磁阀：DN50反冲洗进气阀（手动和电动各一台串联）：DN400曝气风机出口阀：DN200管道放空阀：DN200强制曝气阀：DN125手动蝶阀在检修时启到关闭作用、在运行时负责调整流量，电动蝶阀在PLC的自动控制下运行完成开启和关闭功能。曝气生物滤池的构造BAF可分为上向流和下向流滤池，但除污水在滤池中的流向不同外，其池型结构基本相同。早期曝气生物滤池大多都是下向流态，但随着上向流态比下向流滤池的众多优点被人们所认同，所以近年来绝大多数采用上向流曝气生物滤池结构。曝气生物滤池主体由滤池池体、滤料层、承托层、布水系统、布气系统、反冲洗系统、出水系统、管道和自控系统组成。1．滤池池体滤池池体的作用：容纳被处理水量和围挡滤料，并承托滤料和曝气装置的重量。2．滤料生物膜的载体3．承托层承托层主要是为了支撑滤料，防止滤料流失和堵塞滤头，同时还可以保持反冲洗稳定进行。4．布水系统a.使某一短时段内进入滤池的污水能在配水室内混合均匀，依靠承托滤板和滤头的阻力作用使污水在滤板下均匀、均质分布，并通过滤板上的滤头而均匀流入滤料层；b.该布水系统除作为滤池正常运行时布水用外，也作为定期对滤池进行反冲洗时布水用。在气、水联合反冲洗时，缓冲配水区还起到均匀配气作用，气垫层也在滤板下的区域中形成。滤池的反冲洗：滤池在运行时生物滤料层截留部分悬浮物、生物絮凝吸附的部分胶体颗粒和微生物膜在新陈代谢过程中增殖老化脱落的微生物膜，这些物质的过多存在显著地增加了曝气生物滤池的过滤阻力，会使处理能力减小和处理出水水质下降，所以运行一定时间必须对滤池进行反冲洗，将这些物质通过反冲洗随冲洗水排出滤池外，保证滤池的正常运行。一般冲洗周期比较长，运行1～2天左右才冲洗一次，5．布气系统a.工艺曝气系统：是保持曝气生物滤池中足够的溶解氧并维持曝气生物滤池内生物膜高活性、对有机物和氨氮的高去除率的必备条件。一般采用鼓风曝气形式，良好的充氧方式应有高的氧吸收率。6.反冲洗系统曝气生物滤池反冲洗系统与给水处理中的V型滤池类似，采用气—水联合反冲洗，其目的是：去除生物滤池运行过程中截留的各种颗粒及胶体污染物以及老化脱落的微生物膜。曝气生物滤池气—水联合反冲洗通过滤板及固定其上的配水长柄滤头实现。反冲洗过程程序：先降低滤池内的水位并单独气洗，而后采用气—水联合反冲洗，最后再单独采用水洗。在反冲洗过程中必须掌握好冲洗强度和冲洗时间，既要达到使截留物质冲洗出滤池，又要避免对滤料过分冲刷，使生长在滤料表面的微生物膜脱落而影响处理效果。反冲洗时刻的测定：可通过运行时间、滤料层阻力损失、水质参数等来完成，一般是由在线检测仪表将检测数据反馈给PLC，并由PLC系统来自动控制和操作。8.管道和自控系统曝气生物滤池既要完成有机污染物的降解功能，也要完成对污水中各种颗粒及胶体污染物以及老化脱落的微生物膜的截留功能，同时还要完成实现滤池本身的反冲洗，这几种方式交替运行。对于小型工业废水处理中，滤池的控制可以简单些，甚至可以采用手动控制；而对于城镇污水处理厂，由于污水处理模较大，一般有若干组滤池模块拼装而成，而且在运行中还要根据需要进行若干组滤池之间的切换，若采用手动控制则工作量较大且较难完成。为提高滤池的处理能力和对污染物的去除效果，所以必须有PLC控制系统来自动完成对滤池的运行控制，需要设计必要的自控系统。球型轻质多孔生物陶粒的成分：是以粉煤灰为主要原料，粘土为粘接剂和添加少量造孔剂，经高温烧结而成的。首先需将粘土烘干，并粉碎到粒度小于100目。然后按配方取粉煤灰55%、粘土粉30%、炼钢赤泥10%、造孔剂5%进行干粉混合，然后加入20%的水混合均匀，并造粒成型，粒度一般为3～6mm左右。湿颗粒需先在干燥室内烘干，然后放入炉内在950～1100℃的高温下熔烧而成。球型轻质多孔生物陶粒的外表特征：外表呈灰黄色，表皮坚硬，内部为铅灰色，多孔质轻。陶粒表面较粗糙，不规则，有很多孔径较大的孔洞，相互之间不相通，由于这种陶粒表面主要是一些开孔大于0.5以上的孔洞，而细菌直径为0.5～1.0，这对于微生物附着生长是有利的。1、正常过滤时进水蝶阀和清水出水管上电动阀处开启状态，排水管上电动阀、反冲洗管上电动阀和进气管上电动阀处关闭状态。2、当过滤水头损失使压力上升到2.15MPa(可调)时自动控制或反冲周期36小时（可调）或池内水位超过最高控制水位达30min以上时强制进行反冲洗。曝气生物滤池的控制3、反冲洗时进水电动阀关闭，池内水位降至排水槽顶时清水出水管上电动阀关闭，排水管上电动阀开启，鼓风机启动，进气管上电动开启，开始气反冲，历时2分钟；之后开始气水同时反冲，鼓风机继续运行，反冲洗管上电动阀开启，反冲洗泵启动，变频半流量运行，冲洗历时2分钟。然后单独进行水反冲，鼓风机关闭，反冲气管上电动阀关闭，开启水渠闸板提供表面扫洗进水，同时反冲洗泵全流量工况继续运行，冲洗历时6分钟后开启反冲气管上电动阀，10S后关闭，结束全部反冲洗。4、反冲洗结束时，反冲洗泵停止，反冲洗管上电动阀关闭，排水管上电动阀关闭。清水出水管上电动阀开启，开始新的过滤周期。5、出水管上电动阀的开启度由滤池水头损失控制。水头损失小时开启度小，水头损失大时开启度大，调节水位高度(0.2m)以达到恒速过滤要求。6、其它运行要求：6．1四格滤池仅允许一格进行冲洗,同时达控制值者排队等待,两格冲洗相隔时间控制为10min。6．2对冲洗泵和鼓风机均进行定时轮流切换,使设备工作时间均匀,亦可在手动状态时,人工控制开停。生物滤池操作规程1、运行调试前的准备（1）在进行工程运行调试前必须熟悉处理流程，了解各处理单元在处理工艺中所起到的作用以及各处理单元的预期处理效果。（2）检查所有管道和闸阀是否完好，检查各管口标高是否符合设计，特别是排水槽上缘是否水平。（3）滤料最好在放入前严格的检查，确保粒径和级配符合设计要求铺设的滤料厚度。（4）清除滤池内的杂物，保持滤池面平整。（5）放水检查，放水按“进水调试”要求进行。放水要缓慢进行、排除滤料内的空气。（6）滤料进行连续冲洗。冲洗按“反冲洗”要求进行。要求冲洗到清洁为止。（7）做好进水前准备工作：确认各种阀门是处于关闭状态；确认进水的各项指标符合工程设计方案中的水质指标；检查通用或专用设备，并进行带负荷运转，测试其能力；检查曝气生物滤池布水和充氧曝气是否均匀。2、曝气生物滤池的运行调试（1）挂膜阶段所谓挂膜就是使具有代谢活性的微生物污泥在处理系统中滤料上固着生长的过程，对于生活污水、城市污水及与城市污水相近的工业废水可采用直接挂膜方式进行。操作方法：开启进水、曝气阀门，启动曝气风机、进水水泵。保证曝气生物滤池在连续充氧曝气的情况下，小水量连续进水，一般进水量控制在总水量的四分之一。在进入调试阶段后，每天必须对进出水的水质指标进行化验，并对滤池中的活性污泥进行镜检，直至观察到比较高级的原生动物和后生动物后，表示系统运行正常。此阶段约需一周时间。（2）提负荷阶段在生物滤池处理水质良好和出现指示性微生物的情况下，可以进入调试的第二阶段，即提负荷阶段，在提负荷阶段采用的是逐渐增加进水量的方法。操作方法：在挂膜阶段运行的基础上，提高进水水量和处理负荷。由于刚生长的微生物量少，抗冲击负荷能力低，水量不宜提高的过快。同时对能反映生物滤池运行情况的数据和指标要密切关注，若发现系统运行情况异常，应及时停止进水或减少进水量，分析查明原因，并采取相应的处理措施。直至完成曝气生物滤池的运行调试。3、反冲洗在曝气生物运行过程中，随着运行的进行，滤料上生长的微生物膜渐渐增厚，这有利于去除率的提高；而在增厚到一定程度时，微生物的活性降低，并开始有一定程度的脱落。同时会出现氧的传递速率减少、传质速度减慢、随着滤料空隙度的减少，水头损失增加。此时应停止运行并进行反冲洗。反冲洗是曝气生物滤池功能的关键，其基本要求是在较短的反冲洗时间内，使滤料得到适度的清洗，恢复滤料上的微生物膜的活性，并将滤料截留的悬浮物和老化的微生物膜冲洗出去。操作方法：采用先气冲洗，气冲洗强度10L/m2.s；再气水联合反冲洗,水冲洗强度5L/m2.s；最后用清水反冲洗。（1）气洗阶段：关闭进水、曝气阀门，开启