水质工程学下册教学PPT作者姜应和第17章

(2)微生物的食物链长 在生物膜上生长繁育的生物中，动物性营养类所占 比重较大，微型动物的存活率也高。 (3)能够存活世代时间较长的微生物 硝化菌和亚硝化菌的世代时间都比较 长，比增殖速度较小，如亚硝化单胞菌属和硝化杆菌属的比增殖速度分别 为0.21d-1和1.12d-1，在生物固体平均停留时间较短的活性污泥法处理系统中， 这类细菌是难以存活的。 (4)分段运行与优占种属 生物膜处理法一般多分段处理，在正常运行条件 下，每段都繁衍着与进入本段污水水质相适应的微生物，并形成优占种属， 这种现象非常有利于微生物新陈代谢功能的充分发挥和对有机污染物的降 解。
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17.1.6 生物膜法的特征与发展趋势
1.生物相方面的特征 2.处理工艺方面的特征
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1.生物相方面的特征
(1)参与净化反应微生物多样化 生物膜处理法的各种工艺，都具有适合微 生物生长栖息、繁衍的安稳环境，宜于其生长增殖，不像活性污泥法中的
悬浮生长微生物那样承受强烈的曝气搅拌冲击。
17.1 概述
17.1.1 17.1.2 17.1.3 17.1.4 17.1.5 生物膜及其形成过程 生物膜的构造及净化机理 生物膜的微生物相 生物膜法的基本流程 生物膜反应器
17.1.6
生 生物膜及其形成过程
微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着，并在其上 生长和繁殖，微生物在载体表面的附着是在载体表面形成生物膜的第一步。 随后微生物在给定的环境下繁殖增长、最终发展成为具有一定厚度及密度的 生物膜。
3)布水装置。
4)通风与集水设备。
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图17-9 原污水BO的浓度与 滤塔高度的关系
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(2)工艺特征
1)高负荷。 2)滤层内部的微生物分层。
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2.塔式生物滤池的设计计算
1)每日产生的污水量 2)每日产生的BODu值
3)选定BODu允许负荷。
图17-1 生物膜构造(剖面图)
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17.1.3 生物膜的微生物相
(1)细菌 细菌是生物膜的主体，其产生的胞外多聚物为生物膜结 构的形成奠定了基础。 (2)真菌 真菌是具有明显细胞核而没有叶绿素的真核生物，大多 数具有丝状形态，包括单细胞的酵母菌和多细胞的霉菌。 (3)藻类 藻类是受阳光照射下的生物膜中的主要成分。
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17.2 生物滤池
17.2.1 17.2.2 17.2.3 17.2.4 普通生物滤池 高负荷生物滤池 塔式生物滤池 曝气生物滤池
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17.2.1 普通生物滤池
1.普通生物滤池的构造与特征 2.普通生物滤池的设计与计算
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1.普通生物滤池的构造与特征
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2.处理工艺方面的特征
(1)对水质、水量变动有较强的适应性 生物膜处理法的各种工艺，对流入 污水水质、水量的变化而引起的有机负荷和水力负荷的波动都具有较强的
适应性，实际运行结果也证实了这一点。
(2)污泥沉降性能良好，宜于固液分离 由生物膜上脱落下来的生物污泥， 所含动物成分较多和密度较大，且污泥颗粒个体较大，因而具有良好的污 泥沉降性能，易于固液分离。 (3)能够处理低浓度的污水 活性污泥法处理系统不适宜处理低浓度的污水， 如原污水的BOD5长期低于50～60mg/L，将影响活性污泥絮凝体的形成和增 长，净化效果降低，处理水水质低下。 (4)维护简单、运行费用低 生物膜反应器由于具有较高的生物量，一般不 需要污泥回流，因而不需要经常调整反应器内污泥量和剩余污泥排放量， 易于运行维护与管理。
成。
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17.3.1 生物转盘的构造及净化原理
图17-11 生物转盘构造图
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17.3.2 生物转盘系统的特征
1)微生物浓度高，特别是最初几级的生物转盘，据测定，其生物 膜量如折合成曝气池的MLVSS，可达40000~60000mg/L，F/M为0. 05～0.1，这是生物转盘高效率的主要原因之一。 2)生物相分级，在每级转盘都生长着适应于流入该级污水性质的 生物相，这对微生物的生长繁殖和有机污染物的降解非常有利。
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1.高负荷生物滤池的特征
1)在平面上多呈圆形，使用连续工作的旋转布水器，见图17-4。 2)滤料粒径增大，多采用粒径40~100mm，以提高滤料的空隙率；滤料层也由
底部的承托层(无机滤料厚0.2m，粒径70~100mm)和其上部的工作层(无机滤料
厚1.8m，粒径40~70mm)两层充填而成，总厚度2.0m，采用自然通风；也可采 用由聚氯乙烯、聚苯乙烯等材料制成的呈波纹板状、列管状和蜂窝状等人工 滤料，这类滤料质轻、高强、耐蚀，每立方米滤料质量约43kg左右，比表面 积可达200m2/m3，空隙率可高达95％，滤料层的厚度可增加到2~4m，这时一 般采取人工通风措施。
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2.塔式生物滤池的设计计算
图17-10 BOD容积负荷在不同水温 条件下与处理水BOD值的关系
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17.2.4 曝气生物滤池
曝气生物滤池是近几年开发的一种污水生物处理技术。该滤池与给水处理的 快滤池相类似。池内底部设承托层，在其上部是滤料层，在承托层设置曝气 用的空气管及空气扩散装置，底部的配水系统运行时收集处理水，反冲洗时 起均匀分布反冲洗水的作用。
(4)生物流化床 生物流化床就是以砂或活性炭等颗粒物质作为载 体充填于生物反应器内，因载体表面附着生物膜而使其质变轻， 当污水以一定流速从下向上流动时，载体便处于流化状态。 (5)微孔膜生物反应器 微孔膜生物反应器是近几年引起研究者们 关注的一种新型的生物膜反应器，它采用了特制的微孔膜使待处
理污染物质与微生物分开，通过逆向扩散进行传质，并通过微生
(1)池体 (2)滤料 滤池在平面上可呈方形、矩形或圆形，由池壁和池底组成。 滤料堆填池中，长期以来多采用碎石、卵石、炉渣和焦炭等实心 滤池布水装置的首要任务是向池表面均匀地撒布污水。
拳状无机滤料，分工作层和承托层两层充填，总厚度约为1.5～2.0m。
(3)布水装置 (4)排水系统 生物滤池的排水系统设于池的底部，它的作用有两点：一为 排除处理后的污水；二为保证滤池的良好通风。
物氧化作用去除污水中的有机污染物。 (6)移动床生物膜反应器 移动床生物膜反应器是近年来颇受研究
者重视的另一种新型生物膜反应器，它是在反应器中装填短管状
聚乙烯塑料填料，这些填料随反应器内混合液的回旋翻转作用而 自由移动。
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17.1.5 生物膜反应器
(7)复合式、联合式生物膜反应器 复合式、联合式生物膜反应器 是近些年来发展较快并引起研究者极大兴趣的处理工艺，它们将 各种处理技术的优点组合在一起，取长补短，使反应器的净化功 能得到极大的提高。
3)污泥龄长，在转盘上能够繁殖世代时间长的微生物，如硝化菌
等。 4)对BOD值达10000mg/L以上的超高浓度有机污水，到10mg/L以
下的超低浓度有机污水，都可以采用生物转盘进行处理，并能够
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2.高负荷生物滤池的工艺流程系统
图17-5 单级高负荷生物滤池的典型工艺流程
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2.高负荷生物滤池的工艺流程系统
图17-6 二级高负荷生物滤池系统
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2.高负荷生物滤池的工艺流程系统
图17-7 交替配水的两级生物滤池系统
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17.3 生物转盘
17.3.1 17.3.2 17.3.3 17.3.4 17.3.5 生物转盘的构造及净化原理 生物转盘系统的特征 生物转盘处理系统的工艺流程与组合 生物转盘的设计计算 生物转盘处理技术的进展
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17.3.1 生物转盘的构造及净化原理
(1)盘片 盘片是生物转盘的主要部件，是附着生物膜的载体。 (2)接触反应槽 接触反应槽与转盘外形基本吻合呈半圆形，槽的 构造形式因建造方法、设备规模、修建场地等条件的不同而异。 (3)转轴 转轴是支承盘片并带动其旋转的重要部件。 (4)驱动装置 驱动装置由动力设备、减速装置以及传动链条等组
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17.1.2 生物膜的构造及净化机理
(1)潜伏期(或称适应期) 这一阶段是微生物固着在载体表面后， 开始逐渐适应生存环境，并在载体表面逐渐形成小的、分散的微 生物菌落。 (2)对数增长期(或称动力学增长期) 在适应期所形成的分散菌落 开始迅速增长，并逐渐覆盖载体表面。
(3)线性增长阶段 生物膜的这一增长阶段是基于大量实验数据提
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3.高负荷生物滤池的工艺设计计算
1)BOD—容积负荷，此值一般不宜高于1200g(BOD5)/［m3(滤料)· d］； 2)BOD—面积负荷：指每平方米滤池表面在每日所能够接受的BOD5值，一般
取值为1100～2000g(BOD5)/［m2(滤池表面)· d］。
3)水力负荷，一般取值为10～30m3/(m2· d)。
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图17-3 混凝土板式 渗水装置
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2.普通生物滤池的设计与计算
普通生物滤池的设计与计算一般可分为四步：①滤料的选定；②滤料容积的 计算；③滤池各部位设计(如池体尺寸、排水系统等)；④布水系统的设计计算。
本节主要阐述前面三个部分的设计计算，有关布水系统的设计计算可参阅设
计手册中的有关章节。
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17.2.2 高负荷生物滤池