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第四章生物膜法第一节概述第二节生物滤池第三节生物转盘第四节生物接触氧化法第五节生物流化床第一节概述2、生物膜法的主要类型(按生物膜与废水的接触方式分)(1)填充式：废水和空气沿固定填料或转动盘片的表面流过而与生物膜接触。如生物滤池和生物转盘。(2)浸渍式：固定的或流化的生物膜载体完全浸没在水中与生物膜接触。常采用鼓风曝气供氧。如生物接触氧化法和生物流动床。☆生物膜法是土地处理的人工强化。1、生物膜：附着在构筑物固体挂膜介质上、主要由好氧微生物组成的一种膜状污泥。3、生物膜的构造及生物膜的形成(1)生物膜的构造生物膜在结构上可分为好氧层和厌氧层(2)生物膜的形成随着废水中悬浮物和微生物不断沉积在固体介质上，微生物不断繁殖，生物膜的厚度不断增加。和废水接触的生物膜表面，吸取营养和溶解氧容易，微生物生长繁殖迅速，形成由好氧和兼性微生物组成的好氧层(1～2mm)；和介质接触的生物膜内部，营养和溶解氧的供应条件差，微生物生长繁殖受到限制，好氧微生物难以生活，兼性微生物转化为厌氧代谢方式，某些厌氧微生物恢复了活性，从而形成了由厌氧微生物和兼性微生物组成的厌氧层。☆厌氧层是在生物膜达到一定厚度时才出现的，随着生物膜的增厚，厌氧层也随着变厚，使生物膜发生脱落和更新。4、生物膜对废水的净化原理废水沿膜面流动时，由于浓度差，废水中的有机物转移到附着水层中，进而被生物膜所吸附。空气中的氧进入废水并扩散到生物膜中。生物膜中的微生物对有机物进行有氧分解和同化合成，代谢产物溶入附着水层并进入流动水层随水排走或释放到空气中。有机物不断减少，废水得到净化。5、生物膜法的主要特点1、活性污泥法是由悬浮流动的活性污泥降解水中有机物，生物膜法是由固着于固体介质表面上的微生物净化污水。2、生物膜法对水质水量变化的适应性强，操作稳定性好。3、污泥沉降性能好,不会发生污泥膨胀,运行管理较方便。4、生物膜中的微生物不受世代时间限制，生物相更丰富。5、污泥量比活性污泥少。6、生物膜中的微生物难以人为控制，运行的灵活性较差。7、设备容积负荷有限，空间效率较低。生物膜法和活性污泥法都属好氧生物处理,但两者有所不同。第二节生物滤池生物滤池可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池三类。池体滤料布水系统排水系统包括四部分。（一）普通生物滤池一、生物滤池的主要类型1、构造(1)池体(2)滤料生物滤池的主体，对净化功能有直接的影响。对滤料的要求：有较大的比表面积；较大的空隙率；较高的机械强度；耐腐蚀性强；价格低廉。蜂窝状塑料滤料环状塑料滤料多呈圆形、方形或者矩形，用砖石、混凝土砌筑。(3)布水系统布水系统的作用是向滤料表面均匀布水。分为旋转式布水器和固定喷嘴式布水系统两类。☆若布水不均匀，会造成部分滤料负荷过大，而另一部分负荷不足。(4)排水系统排水系统的作用是：排除处理后的污水，保证滤池有良好的通风和支撑滤料。排水系统设在滤池的底部。2、普通生物滤池的基本流程优点：处理效果好，BOD5去除率可达到95％以上；运行稳定，易于管理，节约能源。缺点：占地面积大，不适于处理大水量污水；滤料易堵塞；卫生条件差。普通生物滤池适用于水量不大于1000m3/d的小城镇污水或有机工业废水。3、普通生物滤池的优缺点（二）高负荷生物滤池1、高负荷生物滤池的构造：与普通生物滤池基本相同。优点：水力负荷高（水量大），适于处理大水量污水；因水量大，故冲刷能力较强，可防止滤池堵塞；卫生条件较好。缺点：因水量大，故废水净化程度低于普通生物滤池；污泥量多于普通生物滤池。2、高负荷生物滤池的特点☆为保证出水水质，并防止滤池堵塞，进入高负荷生物滤池的废水BOD5值必须小于200mg/L或在运行上采用处理水回流。3、高负荷生物滤池的基本流程高负荷生物滤池在运行上常采用处理水回流。（三）塔式生物滤池1、塔式生物滤池的构造微生物处理腈纶废水的塔式滤池2、塔式生物滤池的特点优点：塔身高（6~8m），通风条件好，供氧充足。处理水量很大，冲刷能力强，不易发生滤池堵塞；水力停留时间长，耐水量和水质的冲击负荷能力强；占地面积大大缩小，卫生条件好。缺点：出水BOD5浓度较高，常有游离细菌，适于作为二次处理串联系统中的第一级处理设备；滤池较高，废水的提升费用较大，基建投资也较大。二、二级生物滤池及其典型流程沉淀池*(f)）一级二级第三节生物转盘第一套半生产性的生物转盘试验装置是于1954年在德国海尔布隆污水处理厂建成。我国从70年代初开始引进生物转盘技术，对其开展了广泛的研究。在生活污水和城市污水，化纤、印染、制革及造纸等工业废水都得到了应用。一、生物转盘的构造生物转盘构造图盘片水槽（氧化槽）转轴驱动装置1、盘片2、水槽（氧化槽）形状：多为圆形，也有多角形。大小：直径2~3m，大的可达5m。盘片间距：20~30mm。材料：聚乙烯或聚苯乙烯塑料、玻璃钢、铝合金等。盘片形式：平板、波纹板或两者的组合。3、转轴多为半圆形，也有矩形或梯形。断面直径略大于盘片。用钢筋混凝土或钢板制成。槽底设有排泥管。4、驱动装置一般为电动机驱动。也可用空气驱动或水轮驱动。二、生物转盘的基本流程转盘40%的面积浸没在废水中，低速转动（转盘的转速0.8~3.0转/分，线速度以10~20m/min）；盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关，一般0.5~2mm。三、生物转盘的布置形式1、单轴单级式生物转盘2、单轴多级式生物转盘3、多轴多级式生物转盘四、生物转盘的特点1、优点不需曝气和污泥回流（与生物滤池相同）；不易发生堵塞现象；运转费用低，操作、管理简单；生物膜与废水的接触时间可通过调整转盘的转速加以控制，对废水负荷变动的适应性强；2、缺点转盘材料造价高，机械转动部件易损坏，投资较高。占地面积较大，散发臭气。五、生物转盘的新发展1、藻类生物转盘2、空气驱动生物转盘转盘间距加大，增加光照面，并接种经筛选的藻类，使水中溶解氧增加，而且有去除水中N、P的作用。转盘外缘设空气罩，转盘下方一侧设曝气管和扩散器，空气吹入空气罩使转盘转动，水中溶解氧也增加。3、活性污泥式生物转盘在活性污泥曝气池的表面装上空气驱动生物转盘而成的一种高效、经济的处理方法。生物转盘也可与初沉池或二沉池组合。（见右下图）（见右上图）第四节生物接触氧化法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，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。池体填料曝气装置布水装置一、生物接触氧化池的构造二、生物接触氧化池的常用填料硬性填料：蜂窝状或波纹板状塑料填料。软性填料：化学纤维填料。用化学纤维编结成束，呈绳状联结。三、生物接触氧化池的池型分流式生物接触氧化池（侧面曝气式）1、根据水流状态分：分流式和直流式。直流式生物接触氧化池2、根据供氧方式分鼓风曝气式、射流曝气式、机械曝气式(表曝式)、洒水式等。鼓风曝气式和射流曝气式常用。四、生物接触氧化法的基本工艺流程生物接触氧化法的工艺可分为一级、二级和多级处理形式。一级生物接触氧化法的典型工艺流程：五、生物接触氧化法的特点1、池内填料的比表面积大，充氧条件良好，容积负荷较高；2、不需要污泥回流，不存在污泥膨胀现象，运行管理方便。3、对水质、水量变化的适应能力强；4、容积负荷较高时，其F/M仍能保持较低水平，故污泥产量较低。第五节生物流化床以砂、活性炭、焦炭等微小的颗粒载体充填于生物反应器内，当污水以一定流速从下向上流动时，载体便处于流动状态。目前已开发出比重小于1的球状或柱状空心塑料小球作为载体颗粒。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。按照使载体流化的动力来源不同，生物流化床分为以液流为动力的两相流化床和以气流为动力的三相流化床。一、两相生物流化床两相生物流化床工艺流程图两相生物流化床主要存在液(废水)、固(颗粒载体)两相，以液流为动力，在流化床外设置充氧设备和脱膜机。二、三相生物流化床三相生物流化床以气流为动力，直接在流化床内充氧，不外设充氧设备，气、液、固三相直接在流化床内进行生化反应。载体颗粒间由于气体的剧烈搅动、摩擦，使表面的生物膜脱落，故不另设脱膜机。三、生物流化床的特点1、优点容积负荷高，抗冲击负荷能力强；微生物活性强；传质效果好；2、缺点设备磨损较严重；载体颗粒因磨损会变小且易流失等。