【生物膜的形成】

生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：① 起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体；② 供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质；③ 作为接种的微生物。

【生物膜的更新与脱落】

厌氧膜的出现：① 生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；② 成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成；③ 好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。

厌氧膜的加厚：① 厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；② 气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；③ 成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。

生物膜的更新：① 老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；② 新生生物膜的净化功能较强。

生物膜法的运行原则：① 减缓生物膜的老化进程；② 控制厌氧膜的厚度；③ 加快好氧膜的更新；④ 尽量控制使生物膜不集中脱落。

【生物膜法特点】

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，管理教方便；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。 

【生物膜法分为以下三类】

● 润壁型生物膜法：废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生物膜流过，如生物滤池和生物转盘等； 

● 浸没型生物膜法：接触滤料固定在曝气池内，完全浸没在水中，采用鼓风曝气，如接触氧化法；

● 流动床型生物膜法：使附着有生物膜的活性炭、砂等小粒径接触介质悬浮流动于曝气池中。

【生物滤池的工作原理】

含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使得废水得以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。主要有以下几种形式：普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池。 

工艺流程

与活性污泥工艺的流程不同的是，在生物滤池中常采用出水回流，而基本不会采用污泥回流，因此从二沉池排出的污泥全部作为剩余污泥进入污泥处理流程进行进一步的处理

【生物滤池的构造与组成】

生物滤池一般主要由滤床(池体与滤料)、布水装置（布水装置的目的是将废水均匀地喷洒在滤料上；主要有两种：固定式布水装置、旋转式布水装置；普通生物滤池多采用固定式布水装置；高负荷生物滤池和塔式生物滤池则常用旋转布水装置）和排水系统等三部分组成，下面将分别予以说明。

滤料：

生物滤池中的滤料是生物膜赖以生长的载体，其主要特性有：① 大的表面积，有利于微生物的附着；② 能使废水以液膜状均匀分布于其表面；③ 有足够大的孔隙率，使脱落的生物膜能随水流到池底，同时保证良好的通风；④ 适合于生物膜的形成与粘附，且应该既不被微生物分解，又不抑制微生物的生长；⑤ 有较好的机械强度，不易变形和破碎。

‍1) 普通生物滤池的滤料 

① 一般为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等；② 工作层的滤料的粒径为25-40mm，承托层滤料的粒径为70-100mm；③ 同一层滤料要尽量均匀，以提高孔隙率；④ 滤料的粒径愈小，比表面积 就愈大，处理能力可以提高；但粒径过小，孔隙率降低，则滤料层易被生物膜堵塞；⑤ 一般当滤料的孔隙率在45%左右时，滤料的比表面积约为

2) 高负荷生物滤池的滤料 

① 滤料粒径较大，一般为40-100mm，其中工作层滤料的粒径为40-70mm，承托层则为70-100mm，孔隙率较高，可以防止堵塞和提高通风能力；② 滤料常采用卵石、石英砂、花岗岩等，一般以表面光滑的卵石为好；③ 目前常采用塑料滤料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形状有波纹板式、斜管式和蜂窝式等，其特点有：质量轻、强度高、耐腐蚀、比表面积和孔隙率都较大。主要缺点：造价较高，初期投资较大。

3) 塔式生物滤池的滤料

① 多采用质轻、比表面积大和孔隙率高的人工合成滤料；② 比表面积为，孔隙率一般大于94%。

‍【影响生物滤池功能的主要因素】 ‍

滤床的比表面积和孔隙率：

生物膜是生物膜法的主体；滤料表面积愈大，生物膜的表面积也愈大，生物膜的量就愈多，净化功能就愈强；孔隙率大，则滤床不易堵塞，通风效果好，可为生物膜的好氧代谢提供足够的氧；滤床的比表面积和孔隙率愈大，扩大了传质的界面，促进了水流的紊动，有利于提高净化功能。

滤床的高度：

滤床的不同高度，生物膜量、微生物种类、去除有机物的速度等方面都是不同的；滤床的上层，废水中的有机物浓度高，营养物质丰富，微生物繁殖速度快，生物膜量多且主要以细菌为主，有机污染物的去除速度高；随着滤床深度的增加，废水中的有机物量减少，生物膜量也减少，微生物从低级趋向高级，有机物去除速度降低；有机物的去除效果随滤床深度的增加而提高，但去除速率却随深度的增加而降低。

有机负荷与水力负荷：

有机负荷-----.d；水力负荷：① 水力表面负荷----.d，或m/d；----滤速；② 水力容积负荷---- .d

在有机负荷较高时，生物膜的增长也会较快，可能会引起滤料堵塞，此时就需要调整水力负荷，当水力负荷增加时，可以提高水力冲刷力，维持生物膜的厚度，一般是通过出水回流来解决。

回流：

对于高负荷生物滤池与塔式生物滤池，常采用回流。其优点：① 不论原废水的流量如何波动，滤池可得到连续投配的废水，因而其工作较稳定；② 可以冲刷去除老化生物膜，降低膜的厚度，并抑制滤池蝇的孳生；③ 均衡滤池负荷，提高滤池的效率；④ 可以稀释和降低有毒有害物质的浓度以及进水有机物浓度。

供氧：

生物滤池一般时通过自然通风来保证供氧的；影响生物滤池自然通风的主要因素有：① 池内温度与气温之差；② 滤池高度；③ 滤料孔隙率及风力等；④ 滤池堵塞也会影响通风。

【普通生物滤池】 

主要设计参数

① 工作层填料的粒径为25-40mm，厚度为1.3-1.8m；承托层填料的粒径为70-100mm，厚度为0.2m。

② 在正常气温条件下，处理城市废水时，表面水力负荷为.d，容积负荷为.d，的去除率一般为85-95%；

③ 池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的1%；

④ 滤池数不应小于2座。

【高负荷生物滤池】

主要设计参数：

① 以碎石为滤料时，工作层滤料的粒径应为40-70mm，厚度不大于1.8m，承托层的粒径为70-100mm，厚度为0.2m；当以塑料为滤料时，滤床高度可达4m；

② 正常气温下，处理城市废水时，表面水力负荷为.d，容积负荷不大于.d，单级滤池的BOD5的去除率一般为75-85%；两级串联时，的去除率一般为90-95%；

③ 进水大于200mg/l时，应采取回流措施；

④ 池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的2%；

⑤ 滤池数不应小于2座。

（6）塔式生物滤池 

主要设计参数：

① 一般常用塑料滤料，滤池总高度为8-12m，也可更高；每层滤料的厚度不应大于2.5m，径高比为1：6-8；

② 容积负荷为，表面水力负荷为，的去除率一般为65-85%；

③ 自然通风时，塔滤四周通风口的面积不应小于滤池横截面积的7.5-10%；机械通风时，风机容量一般按气水比为100-150：1来设计；

④ 塔滤数不应小于2座。‍

废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；转盘40%的面积浸没在废水中，盘面低速转动；盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关，一般0.1-0.5mm。

【生物转盘的组成】 

盘片

① 盘片的形状：外缘：圆形、多角形及圆筒形；盘面：平板、凹凸板、波形板、蜂窝板、网状板等以及各种组合。

② 盘片的厚度与材质：要求质轻、薄、强度高，耐腐蚀，同时还应易于加工、价格低等；一般厚度为0.5-25px；常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯以及玻璃钢等。

③ 转盘的直径：一般直径为2.0、2.5、3.0、3.5m等，常用的是3.0m。

④ 盘片间的间距：一般为30mm，高密度型则为10-15mm。

接触反应槽

① 一般可以用钢板或钢筋混凝土制成，横断面呈半圆形或梯形；

② 槽内水位一般达到转盘直径的40%，超高为20-750px；

③ 转盘外缘与槽壁之间的间距一般为20-1000px。

【生物转盘设计计算】

总面积  

总片数  D-直径

有效长度L=(m-1)dk+mbk

m-每轴片数；d-盘片间距；b-盘片厚度；K-1.2

氧化槽有效容积

 δ-盘片边缘与内壁距离0.2-0.4m；r-转轴中心与水面距离150-300㎜；当r/D=0.1时，系数=0.294；当r/D=0.06时，系数=0.335

转速

q-每台转盘的设计水量（）

【生物接触氧化池的构造】

由池体、填料、布水系统和曝气系统等组成；填料高度一般为3.0m左右，填料层上部水层高约为0.5m，填料层下部布水区的高度一般为0.5-1.5m之间； 

填料是微生物的载体，其特性对接触氧化池中生物量、氧的利用率、水流条件和废水与生物膜的接触反应情况等有较大影响；分为硬性填料、软性填料、半软性填料、及球状悬浮型填料等。

【生物接触氧化池的计算与设计】

① 生物接触氧化池的有效容积(即填料体积)V：

V=Q(Lo-Le)/Nv

式中Q——均日流量，；

② 有效接触时间(t)

T=V/Q

③ 池深(H)

式中：——填料高度，3m；

——超高，一般取0.5m；

——填料层上部水深，一般为0.4-0.5m；

h3——填料至池底的高度，在0.5-1.5m之间。

④面积

⑤需气量　　　　－每立方米污水需气

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