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生物膜法的類型及工藝流程

生物膜法有多種分類，按照微生物附著的載體存在狀態(tài)可分為固定床生物膜法和流動床生物膜法。固定床生物膜分為生物濾池和生物接觸氧化法等，流動床生物膜法包括生物流化床和移動床等。

按照生物膜被污水浸沒的程度生物膜法又可分為浸沒式生物膜法、半浸沒式生物膜法和非浸沒式生物膜法。常見的浸沒式生物膜法包括生物接觸氧化池、曝氣生物濾池等，常見的半浸沒式生物膜法有生物轉(zhuǎn)盤，常見的非浸沒式生物膜法有生物濾池，生物濾池又分為普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池和塔式生物濾池三種類型。

1.普通生物濾池

⑴工藝流程

普通生物濾池又名滴濾池，是生物濾池早期出現(xiàn)的類型，即第一代的生物濾池。污水先進(jìn)入初沉池，去除可沉的懸浮物，接著進(jìn)入生物濾池。經(jīng)過濾池處理的污水和生物濾料上脫落的老化生物膜流入二沉池，經(jīng)過固液分離后，排出凈化水。

⑵構(gòu)造

普通生物濾池由池體、濾料、布水裝置和排水系統(tǒng)等四部分組成。

①池體

其平面形式多呈方形、矩形或圓形，池壁一般用磚石或鋼筋混凝土筑造而成。

②濾料

濾料表面有生物膜附著，是凈化污水的主體，濾料對生物濾池的工作效能影響較大。生物濾池一般采用實心拳狀無機(jī)濾料，如碎石、卵石和爐渣等。近年來，生物濾池多采用塑料濾料，主要由聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等加工成波紋板、蜂窩管、環(huán)狀以及空圓柱等復(fù)合式濾料，其特點是質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、比表面積大、孔隙率高，從而大大改善了膜生長及通風(fēng)條件，使處理能力大大提高。

③布水裝置

普通生物濾池多采用固定式噴嘴布水系統(tǒng)，主要由虹吸裝置、配水池、布水管道和噴嘴等部分組成。

④排水系統(tǒng)

普通生物濾池底部的排水系統(tǒng)，位于濾料層的下面，主要起收集及排出處理后的廢水，保證通風(fēng)和支撐濾料的作用。排水系統(tǒng)通常分為兩層，即包括濾料下的滲水裝置和底板處的集水溝和排水溝。

⑶工藝特點

①普通生物濾池一般適用于處理每日污水量不大于1000m3的小城鎮(zhèn)污水和有機(jī)工業(yè)廢水，凈化效率高，處理效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。

②基建投資省，運(yùn)行穩(wěn)定，易于管理，動力消耗低，節(jié)省能源。

③剩余污泥量小。

④負(fù)荷較低，占地面積大，不適用于處理水量較大的廢水，且其沖刷能力不足，易引起濾料內(nèi)生物膜積累和堵塞，從而影響濾池內(nèi)的通風(fēng)，運(yùn)行過程中會產(chǎn)生濾池蠅，且衛(wèi)生條件較差，因此，使用受到限制。高負(fù)荷生物濾池

2.高負(fù)荷生物濾池

⑴特征

高負(fù)荷生物濾池是繼普通生物濾池之后為解決普通生物濾池在凈化功能和運(yùn)行中存在的實際弊端而開發(fā)出來的的第二代工藝。與普通生物濾池相比，其負(fù)荷能力大大提高，BOD5容積負(fù)荷一般為普通生物濾池6～8倍，水力負(fù)荷則為普通生物濾池的10倍，因此，它的池體較小，占地面積較少，衛(wèi)生條件較好，比較適合于濃度和流量變化較大的廢水處理

⑵構(gòu)造

其構(gòu)造與普通生物濾池的構(gòu)造基本相同，常用的高負(fù)荷生物濾池一般由鋼筋或磚石砌筑而成，池平面有矩形、圓形或多邊形，其中以圓形為多，主要組成部分是濾料、池壁、排水系統(tǒng)和布水系統(tǒng)。與普通生物濾池的不同之處有：

①濾池表面多呈圓形，濾料一般采用表面光滑的卵石或石英石，濾料總厚度為2～4m。濾料直徑增大，一般采用40～100mm的濾料，因而孔隙率較高，濾料層亦由底部的承托層和其上的工作層組成。

②高負(fù)荷生物濾池多采用連續(xù)工作的旋轉(zhuǎn)式布水器，由進(jìn)水豎管和可旋轉(zhuǎn)的布水橫管組成。

③生物膜經(jīng)常剝落、更新，并連續(xù)地隨廢水排出池外。

④池內(nèi)不易出現(xiàn)硝化反應(yīng)，出水中沒有或少有硝酸鹽，BOD5常大于30mg/L。

⑤二次沉淀池的污泥呈褐色，沒有完全氧化，容易腐化。

⑶典型工藝流程

高負(fù)荷生物濾池采取處理水回流的措施后，具有多種多樣的流程系統(tǒng)。教材167頁圖2-2-23所示為一級高負(fù)荷濾池的典型工藝流程。流程a中將生物濾池出水直接回流至濾池，并且二次沉淀池向初次沉淀池回流生物污泥。該系統(tǒng)有助于生物膜的接種，促進(jìn)生物膜的更新，同時對初次沉淀池的沉淀效果將有所提高，但回流的生物膜易堵塞濾料。流程b中處理水回流至濾池前，可避免加大初次沉淀池的容積。流程c中處理水和生物污泥均回流至初次沉淀池，提高了初沉池的效果，加大了濾池的水力負(fù)荷。流程d中不設(shè)二沉池，濾池出水(含生物污泥)直接回流至初次沉淀池，從而使初次沉淀池的效果得到提高，并兼作二次沉淀池的功能，具有提高初沉池的沉淀效率和節(jié)省二沉池的優(yōu)點，該流程適用于含懸浮固體量較高而溶解性有機(jī)物濃度較低的廢水。流程e中濾池出水回流至初次沉淀前，生物污泥也由二次沉淀池回流至初次沉淀池。當(dāng)原水有機(jī)物濃度較高時，為了避免單個生物濾池的深度過大或者當(dāng)處理后的廢水水質(zhì)要求較高時，可以將兩個高負(fù)荷生物濾池串聯(lián)起來使用，形成二級生物濾池系統(tǒng)。二級生物濾池具有多種流程系統(tǒng)，例如教材168頁三種典型的流程，流程a中，一級濾池產(chǎn)生的生物膜和出水一部分進(jìn)入第二級生物濾池，另一部分回流至初沉池前增加沉淀效果，提高一級濾池的水力負(fù)荷;流程b中，一部分初沉池出水超越到二級生物濾池，提高了有機(jī)物負(fù)荷，一級濾池產(chǎn)生的生物膜和出水一部分進(jìn)入二級生物濾池，另一部分回流至初沉池前增加沉淀效果，提高一級濾池的水力負(fù)荷;流程c中，采用二級生物濾池出水進(jìn)行循環(huán)稀釋進(jìn)水和增加水力負(fù)荷。在這幾個流程中均不設(shè)中間沉淀池，目的是保持二級生物濾池的生物量。

⑷高負(fù)荷生物濾池的特點

①高負(fù)荷生物濾池克服了普通生物濾池的缺陷，例如，高負(fù)荷生物濾池的表面水力負(fù)荷與BOD容積負(fù)荷較高，運(yùn)行簡單，滋生的濾池蠅較少等;②運(yùn)行比較穩(wěn)定;③剩余污泥量小;④占地面積大;⑤工藝中需要較大的水頭跌落，一般超過3m;⑥需二次提升。

3.塔式生物濾池

塔式生物濾池屬第三代生物濾池，是受到污水生物處理工程界重視和應(yīng)用較廣泛的一種濾池。

⑴塔式生物濾池在構(gòu)造和凈化功能方面的特征

①塔式生物濾池水流落差大，紊動強(qiáng)烈，使生物膜受到強(qiáng)烈的水力沖刷，從而保持良好的活性。

②塔式生物濾池的水力負(fù)荷較高，是高負(fù)荷生物濾池的2～10倍，BOD負(fù)荷也較高，是高負(fù)荷生物濾池的2～3倍，進(jìn)水BOD濃度可提高到500mg/L。

③塔式生物濾池內(nèi)部存在著明顯的分層現(xiàn)象，在各層生長著種屬不同但又適應(yīng)該層廢水性質(zhì)的生物菌群，有助于微生物的增殖、代謝，有助于有機(jī)污染物的降解、去除，所以能承受較大的有機(jī)物和有毒物質(zhì)的沖擊負(fù)荷。

④占地面積小，經(jīng)常運(yùn)行費用較低，但基建投資較大，BOD去除率較低，適用于處理城市污水和各種工業(yè)有機(jī)廢水，但只適宜于少量污水的處理。

⑤由于高度大，水力負(fù)荷大，使濾池內(nèi)水流紊動強(qiáng)烈，廢水與空氣及生物膜的接觸非常充分。

⑥由于BOD負(fù)荷高，使生物膜生長迅速，同時由于水力負(fù)荷較高，使生物膜受到強(qiáng)烈的水力沖刷，從而使生物膜不斷脫落，加快更新，塔內(nèi)的生物膜也能夠經(jīng)常保持較好的活性。

⑦不需專設(shè)供氧設(shè)備。

⑧對沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，所以常用于高濃度工業(yè)廢水第二段生物處理的第一段，以大幅度地去除有機(jī)污染物，保證第二段處理經(jīng)常能夠取得高度穩(wěn)定的效果。

⑵構(gòu)造

塔式生物濾池在平面上多呈圓形，主要由塔身、濾料、布水設(shè)備、通風(fēng)裝置和排水系統(tǒng)所組成。

①塔身

塔身主要起濾料的作用，可用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或鋼框架與塑料板面的混合結(jié)構(gòu)。塔的高度在一定程度上能夠影響塔式生物濾池對廢水的處理效果。

②濾料

塔式生物濾池一般都采用質(zhì)輕的濾料，如紙質(zhì)蜂窩濾料、玻璃布蜂窩、塑料蜂窩、和聚氯乙烯斜交錯波紋板以及隔膜塑料

管等。

③布水裝置

塔式生物濾池的布水裝置與一般生物濾池的基本相同，對大中型塔式生物濾池多采用旋轉(zhuǎn)式布水器，可用電機(jī)驅(qū)動，也可以靠水的反作用力驅(qū)動，對小型塔式生物濾池則多采用固定式噴嘴布水系統(tǒng)，也可以使用多孔管和濺水型篩板等布水。

④通風(fēng)與集水設(shè)備

在濾塔的底部設(shè)有一集水池，以收集處理水，并由管渠連續(xù)排入二沉池或氣浮池進(jìn)行泥水分離。集水池水面以上開有許多通風(fēng)窗口，為了保證空氣流暢，集水池最高水位與最下層層底面之間的空間高度，一般不應(yīng)小于0.5m，周圍開有許多通風(fēng)孔當(dāng)污水中含有易揮發(fā)的有毒物質(zhì)時，為了防止污染空氣，一般應(yīng)采用機(jī)械通風(fēng)，尾氣應(yīng)經(jīng)過水洗去除有毒物質(zhì)后才能排入大氣。

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（責(zé)任編輯：昆凌）

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