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 生物膜法的生物没泥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2030年代建 造了许多生物膜反应器;4050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
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 生物膜法的历史及发展 生物污泥-----：生物膜 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
5.1.1生物膜的构造与净化机理 1、构造 (1)挂膜一污水流经滤料,污水和细菌附着在有机物被 分解形成生物膜并逐渐成熟,这一起始阶段常称为:挂膜 生物腥 厌氧 好氧 Co2 BO H2O NH BOD HO 料 BOD BOD CO, HoS NHa o 图5-1生物滤池滤料上生物 膜的构造(剖面图)
（1）挂膜——污水流经滤料，污水和细菌附着在有机物被 分解形成生物膜并逐渐成熟，这一起始阶段常称为：挂膜 5.1.1 生物膜的构造与净化机理 1、构造
(2)生物膜特性—高度亲水的物质,同时也是微生物高度 密集的物质 (3)生物膜成熟标志—真正生态系组成及对有机物的 降 ≮4)生物膜生长阶段湣傲都达f平衡状态 (5)形成的厌氧、耗氧层 2、净化有机物机理 (1)生物膜表面积大,能大量吸附水中有机物 (2)有机物降解是在生物膜表层01-2mm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 微生物代谢产物B1Q→附着水层→流动水层 O2、H2S、NH3→水层→溢入空气中
（3）生物膜成熟标志——真正生态系组成及对有机物的 降 （4）生物膜生长阶段——潜伏期、生长期 解功能都达到了平衡状态 （5）形成的厌氧、耗氧层 2、净化有机物机理 （1）生物膜表面积大，能大量吸附水中有机物 （2）有机物降解是在生物膜表层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 H2O附着水层流动水层 CO2 、H2S、NH3水层溢入空气中 微生物代谢产物 （2）生物膜特性——高度亲水的物质，同时也是微生物高度 密集的物质
(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。 5.1.2生物膜处理法的主要特征 1、微生物相方面的特征 (1)微生物的多样化 生物相——生物膜上生物的种类,数量及其生活状态的概括。 细菌、真菌微型动物滤池蝇→具有抑制生物膜的过速增长的功能 线虫→具有较好生物膜,促进其脱落的功能 (2)生物的食物链长 生物膜上的食物链要长于活性污泥→污泥量少于活性污泥系统 3)能够存活世代时间长的微生物
（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。 5.1.2 生物膜处理法的主要特征 1、微生物相方面的特征 （1）微生物的多样化 生物相——生物膜上生物的种类，数量及其生活状态的概括。 细菌、真菌||·微型动物||滤池蝇具有抑制生物膜的过速增长的功能 线虫 具有较好生物膜，促进其脱落的功能 （2）生物的食物链长 生物膜上的食物链要长于活性污泥污泥量少于活性污泥系统 （3）能够存活世代时间长的微生物
SRT与HRT无关( Nitrosomonas:0.21d-1)( Nitrobacter, 1.12d-1) (4)分段运行与优势菌种 多段运行,每段繁衍于本段水质相适应的微生物 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 ※一段时间中断进水,对生物膜也不会有致命影响,通 水后易恢复 (2)污泥沉淀性良好 ●无机成分高,比重较大·厌氧层过厚时,水的澄清度下降 (3)能够处理低浓度废水 活性污泥:不适合处理低浓度的污水,若BOD长期低于 50-60mg/l,会影响污泥絮体的形成。 生物膜:20-30mg时,能降解到5-10mg (4)易于维护运行,节能,动力费用低
SRT与HRT无关（Nitrosomonas μ:0.21 d-1）(Nitrobacter, μ:1.12 d-1) （4）分段运行与优势菌种 分多段运行，每段繁衍于本段水质相适应的微生物 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 ※ 一段时间中断进水，对生物膜也不会有致命影响，通 水后易恢复 （2）污泥沉淀性良好 无机成分高，比重较大 厌氧层过厚时，水的澄清度下降 （3）能够处理低浓度废水 活性污泥：不适合处理低浓度的污水，若BOD长期低于 〈50-60mg/l，会影响污泥絮体的形成 。 生物膜：20-30mg/L时，能降解到5-10mg/l （4）易于维护运行，节能，动力费用低
52生物滤池 521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 本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,(1-4m/m2d);BOD负荷0.1-0.4kg/m3d 4、高负荷生物滤池 塔式生物滤池 限制进水BOD浓度〈200mg ·回流水 水量负荷提高30倍至40m/m2d:BOD负荷上升至0.5-2.5kg/m3d 径高比1:6~1:8,H26米,通风良好,解决占地, 水量80-200m3m?2d.BOD负荷2-3kgmd
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 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 5、塔式生物滤池 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
522普通生物滤池 1、构造 (1)池体 池壁有孔和无孔之分 高出滤池15-09M 2)滤料 质坚,稳定性好·适于生物膜附着·适于污水的流动 ·有较高的比表面积·有较大的孔隙比·就地取材 旋转布水器 滤料 池壁 进水 池底 的 排水沟 生物滤池构造 东方仿真 COPYRIGHT
5.2.2 普通生物滤池 1、构造 （1）池体 池壁有孔和无孔之分 高出滤池1.5-0.9M （2）滤料 质坚，稳定性好 适于生物膜附着 适于污水的流动 有较高的比表面积有较大的孔隙比 就地取材
(3)布水装置 ·首要任务——向滤池表面均匀布水 布水装置 投配池(调节作用)优点:运行方便 固定啧嘴式」布水管道(间歇工作)缺点:需要水头较大 2m,进水流量 喷嘴:喷水周期5-8min 上部轴承 钢丝绳 中央旋转轴 布水横管 配水短管 布水小孔 水银封 进水竖管 滤料 旋转布水器
（3）布水装置 首要任务——向滤池表面均匀布水 布水装置 投配池（调节作用）优点：运行方便 布水管道（间歇工作）缺点：需要水头较大， 2m，进水流量 喷嘴：喷水周期5-8min 固定喷嘴式
(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/ 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( g BOD/m3d) 水力负荷率(m/m滤料d) 2)∫滤料选定、容积与滤池结构的工艺设计 L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
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 （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
