1、废水处理设备废水处理设备任课教师：郭勇任课教师：郭勇过程装备与安全工程系过程装备与安全工程系第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理借助环境工程和化学工程的手段和方法，以微生物作用借助环境工程和化学工程的手段和方法，以微生物作用为主体开发出了种种用于控制和治理水污染治理的新方为主体开发出了种种用于控制和治理水污染治理的新方法。法。废水生物处理：废水生物处理：代表：代表：活性污泥法、生物膜法、厌氧处理法、生物脱活性污泥法、生物膜法、厌氧处理法、生物脱氮、除磷等工艺技术氮、除磷等工艺技术 第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理基本概念基本概念 所谓“好氧”：是指这类生
2、物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应。所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物。第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理有机污染物好氧微生物处理的一般途径有机污染物好氧微生物处理的一般途径 第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理废水好氧生物处理过程中有机物的代谢及微生物的合成，可用下列基本图式来表示：第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理19141914年在英国建成第一座活性污泥污水处理试验厂年在英国建成第一座活性污泥污水处理试验厂是目前城市污水处理的主要方法。是目前城市污水处理的主要方
3、法。作用原理：普通活性污泥法是依据废水的自净作用原理作用原理：普通活性污泥法是依据废水的自净作用原理发展而来的。发展而来的。第一节第一节 活性污泥法活性污泥法第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理曝气池二沉池进 水空气出 水污泥回流剩余污泥第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理活性污泥法的特点：曝气池中污泥浓度一般控制在23g/L，废水浓度高时采用较高数值。废水在曝气池中的停留时间(HRT)常采用48h，视废水中有机物浓度而定。回流污泥量约为进水流量的2550左右 BOD和悬浮物去除率都很高，达到9095左右 第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原
4、理不足之处：对水质变化的适应能力不强；所供的氧不能充分利用，因为在曝气池前端废水水质浓度高、污泥负荷高、需氧量大，而后端则相反，但空气往往沿池长均匀分布，这就造成前端供氧量不足、后端供氧量过剩的情况。因此，在处理同样水量时，同其他类型的活性污泥法相比，曝气池相对庞大、占地多、能耗费用高。第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理二、阶段曝气活性污泥法二、阶段曝气活性污泥法阶段曝气法也称为多点进水活性污泥法，它是普通活性污泥法的一个简单的改进，可克服普通活性污泥法供氧同需氧不平衡的矛盾。曝气池二沉池进 水空气出 水污泥回流剩余污泥曝气池容积同普通活性污泥法比较可以缩小30左右，但其出
5、水差于普通活性污泥法。第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理三、渐减曝气法克服普通活性污泥法曝气池中供氧、需氧不平衡另一个改进方法是将曝气池的供氧沿活性污泥推进方向逐渐减少，这即为渐减曝气法。该工艺曝气池中有机物浓度随着向前推进不断降低、污泥需氧量也不断下降、曝气量相应减少第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理四、吸附再生活性污泥法吸附再生活性污泥法系根据废水净化的机理，污泥对有机污染物的初期高速吸附作用，将普通活性污泥法作相应改进发展而来。吸 附曝 气池二沉池进 水空气出 水污泥回流剩余污泥再生曝气池空气第
6、一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理特点：（1）回流污泥量比普通活性污泥法多，回流比一般在50 100左右（2）吸附池和再生池的总容积比普通活性污泥法曝气池小得多，空气用量并不增加，因此减少了占地和降低了造价。（3）具有较强的调节平衡能力，以适应进水负荷的变化（4）缺点是去除率较普通活性污泥法低，尤其是对溶解性有机物较多的工业废水，处理效果不理想。第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理五、完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法的流程和普通活性污泥法相同，但废水和回流污泥进入曝气池时，立即与池内原先存在的混合液充分混合。(a)采用扩散空气曝气器的完全混合活性污泥法工
7、艺流程；(b)采用机械曝气的完全混合活性污泥工艺流程；(c)合建式圆形曝气沉淀池第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理优点：微生物的代谢速率甚高。废水水力停留时间往往较短，系统的负荷较高构筑物的占地较省。缺点：导致出水水质较差较易发生丝状菌过量生长的污泥膨胀等运行间题第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理六、序批式活性污泥法序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor，简称SBR)是国内外近年来新开发的一种活性污泥法，其工艺特点是将曝气池和沉淀池合而为一，生化反应虽分批进行，基本工作周期
8、可由进水、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段组成废 水出 水进水期反 应期沉 降期排水期闲 置期第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理SBR具有下述特点：1构造简单、节省投资省去了二沉池、回流装置和调节池等设施，因此基建投资较低。2控制灵活，可满足各种处理要求一个周期中各个阶段的运行时间、总停留时间、供气量等都可按照进水水质和出水要求而加以调节。3活性污泥性状好、污泥产率低污泥结构紧密，沉降性能良好。此外在沉降期几乎是在静止状态下沉淀，因此污泥沉降时间短、效率高。SBR的运行周期中有一闲量期、污泥处于内源呼吸阶段，因此污泥产率比较低。4脱氮效果好第一章第一章 废水生物处理基本原理废
9、水生物处理基本原理CAST工艺：作为SBR工艺的一种变型，在CAST系统中污水按一定的周期和阶段得到处理。每一循环由下列阶段组成并不断重复：充水曝气；充水沉淀；撇水；闲置。进 水污泥回流浮 动堰最高 水 位最低水 位空气123图17 CAST系统的反应池构造l、选择器；2、厌氧区；3、主反应区第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理1.工艺简单，占地面积小，投资较低，没有二沉池，一般情况下不设调节池及初沉池。2.曝气阶段生化反应推动力大：这有利于减少曝气池容积，降低工程投资。3.沉淀效果好，可有效防止污泥丝状膨胀。4.运行灵活，抗冲击能力强，当进行脱氮除磷时，可通过间断曝气控制反
10、应池的溶解水平，提高脱氮除磷的效果。5.CAST工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛。6.运行稳定性好。7.基质去除率较高。8.剩余污泥量小，性质稳定。第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理七、生物吸附氧化法七、生物吸附氧化法(AB法法)进水A段曝气中间沉淀池剩余污泥剩余污泥A段回流 污泥B段回流 污泥B段沉淀池B段曝气A段B段第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理七、生物吸附氧化法七、生物吸附氧化法(AB法法)特点：AB法属于两段活性污泥法范畴，但通常不设初沉池，以便充分利用活性污泥的吸附作用；A级和B级的污泥回流是截然分开的，
11、因而在两级中具有组成和功能均不相同的微生物种群；A级以极高负荷运行，其污泥负荷率从大于2.0kgBOD(kgMLSSd)，水力停留时间为0.5h左右，对不同进水水质，A级可选择以好氧或缺氧方式运行；B级则以低负荷运行，其污泥负荷率从小于0.3kgBOD(kgMLSSd)。第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理八、延时曝气法八、延时曝气法延时曝气，又称完全氧化活性污泥法，为长时间曝气的活性污泥法。采用低负荷方式运行，去除率高，污泥量少 第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理九、氧化沟连续环式反应池通常简称为氧化沟，是活性污泥法的一种改型，属延时曝气的一种特殊形式。
12、缺氧区好氧区进水处理水曝气区转碟图110 卡罗塞尔氧化沟示意图 第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理特点；运行负荷低，处理深度大;由于曝气装置只设置在氧化沟的局部区段，离曝气机不同距离处形成好氧、缺氧以及厌氧区段，故可具有反硝化脱氮的功能；污泥沉降性能好，无臭味；耐冲击负荷，适应性大；污泥产量较少；动力消耗较低，在采用转刷曝气时，噪声亦极小。第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理十、活性污泥法的其他几种运行方式十、活性污泥法的其他几种运行方式1射流曝气工
13、艺射流曝气工艺利用射流曝气器充氧的活性污泥法，称为射流曝气活性污泥法。根据空气补给的方式，又分为供气式射流曝气(由鼓风机提供压力气源)和自吸式射流曝气(利用射流器直接抽吸外界空气)。前者效率较高，可达1.62.2kgO2/kWh(鼓风机3mm穿孔管中层曝气时，动力效率一般在1.0kgO2/kWh左右)，但鼓风机会产生一定的噪声污染；后者动力效率较低，但也已达到1.12.0kgO2/kWh，同时可免去鼓风机的设置，彻底消除噪声的二次污染。第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理十、活性污泥法的其他几种运行方式十、活性污泥法的其他几种运行方式2 2纯氧曝气工艺纯氧曝气工艺其特点是以纯
14、氧代替空气曝气，曝气池密闭，以提高供氧效率和有机物降解效率。其优点是溶解氧饱和值较高，氧传递速率快，生物处理的速度得以提高，因此曝气时间短，仅为1.53.0h，污泥浓度约40008000mgMLSS/L，处理效果好。其缺点是纯氧制备过程较复杂，易出故障，运行管理较麻烦；曝气池密封，又对结构的要求提高；进水中混有的易挥发性的碳氢化合物容易在密闭的曝气池中积累，因此容易引起爆炸故曝气池必须考虑防爆措施；生成的CO2也使气体中CO2分压上升，溶解于液体，并导致pH值下降，妨碍生物处理的正常运行，会影响处理效率。在有现成纯氧供应的工业区内及场地异常紧张的情况下使用该法是合适的。第一章第一章 废水生物处
15、理基本原理废水生物处理基本原理十、活性污泥法的其他几种运行方式十、活性污泥法的其他几种运行方式3投料式活性污泥法投料式活性污泥法活性污泥法的各种工艺在运行过程中，最关键之处在于维持活性污泥的活性和凝聚性(沉淀性能)。而活性污泥的凝聚性能极易受进水水质和外界因素的影响，从而导致二沉池出水飘泥等异常现象。此时，在曝气池中投加粉末活性炭、混凝剂或其池化学药剂，往往会取得很好的效果，这就是所谓的“投料式”活性污泥法。其中以投加粉末活性炭为多，又称PACT法(粉末活性污泥法)。第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理第二节第二节 生物膜法生物膜法优点：供氧充分，传质条件好；采用轻质塑料填料
16、后构筑物轻巧，填料比表面积大；设备处理能力大，处理效果好，不生长滤池蝇，气味小，卫生条件好。生物膜法与活性污泥法的主要区别在于生物膜固定生长或附着生长于固体填料(或称载体)的表面，而活性污泥则以絮体(floc)方式悬浮生长于处理构筑物中。第一章第一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理生物膜法1.2.1概述和基本原理生物膜法是依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物生物膜法是依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物的，因而这种方法亦称为生物过滤法。的，因而这种方法亦称为生物过滤法。生物膜法的缺点：由于固着于固体表面的微生物量较难控生物膜法的缺点：由于固着于固体表面的微生物量较难控制，
17、因而在运转操作上伸缩性差；滤料表面积小，制，因而在运转操作上伸缩性差；滤料表面积小，BOD容积容积负荷有限，因而空间效果差；采用自然通风供养，在生物膜负荷有限，因而空间效果差；采用自然通风供养，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功能的有效容积。内层往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功能的有效容积。然而由于新工艺新滤料的研制成功，生物膜法作为良好的好然而由于新工艺新滤料的研制成功，生物膜法作为良好的好氧生物处理技术仍被广泛的应用着。氧生物处理技术仍被广泛的应用着。1.2.1 概述和基本原理生物膜法的类型：生物膜法的类型：（1）润壁型生物膜法）润壁型生物膜法废水和空气沿固定的或转动的接
18、触介质表面的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；生物膜流过，如生物滤池和生物转盘等；（2）浸没型生物膜法）浸没型生物膜法生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。如载体固定，称为接触氧化法；如载体流化则称为生物流化床氧。如载体固定，称为接触氧化法；如载体流化则称为生物流化床生物膜法生物膜法润壁型生物膜法润壁型生物膜法浸没型生物膜法浸没型生物膜法生物滤池生物滤池生物转盘生物转盘接触氧化法接触氧化法生物流化床生物流化床1.2.1 概述和基本原理一、一、生物膜的形成及特点生物膜的形成及特点1.挂膜挂膜2.好氧层和厌氧层
19、好氧层和厌氧层3.生物膜的脱落和厚度生物膜的脱落和厚度1.2.1 概述和基本原理二、生物膜中的物质迁移二、生物膜中的物质迁移 有机物有机物 供氧供氧三、生物膜净化废水的三、生物膜净化废水的原理原理一、生物滤池的构造生物滤池由滤床、布水设备和排水系统等三部分组成。生物滤池由滤床、布水设备和排水系统等三部分组成。1.2.2 生物滤池1.2.2 生物滤池一、生物滤池的构造一、生物滤池的构造1、滤床、滤床滤床由滤料组成。滤料是挂膜介质，对生物滤池的工作效能影响极大。滤床由滤料组成。滤料是挂膜介质，对生物滤池的工作效能影响极大。对滤料的基本要求是：（对滤料的基本要求是：（1）单位体积滤料的表面积要大；（
20、）单位体积滤料的表面积要大；（2）孔隙率要）孔隙率要高；（高；（3）材质轻而强度高；（）材质轻而强度高；（4）物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危）物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危害作用；（害作用；（5）价廉，取材方便。）价廉，取材方便。滤料形状滤料形状块状块状板状板状天然块状滤料天然块状滤料人工块状滤料人工块状滤料木板、纸板和塑料板木板、纸板和塑料板纤维状纤维状碎石、矿渣、碎砖、焦碳等碎石、矿渣、碎砖、焦碳等陶瓷环陶瓷环软性塑料填料软性塑料填料滤料粒径滤料粒径 滤料粒径越小，表面积越大，所能挂的生物膜就越多，但是会滤料粒径越小，表面积越大，所能挂的生物膜就越多，但是会因污泥的沉积而造成堵
21、塞，影响通风。通常采用的滤料粒径如下：因污泥的沉积而造成堵塞，影响通风。通常采用的滤料粒径如下：普通生物滤池为普通生物滤池为2550mm；高负荷生物滤池为高负荷生物滤池为5060mm。此外，在滤池底部集水孔板以上设垫料层高此外，在滤池底部集水孔板以上设垫料层高2030cm，粒径为，粒径为100150mm。一、生物滤池的构造塑料滤料塑料滤料 表面积可达表面积可达100200m2/m3，孔隙率高达，孔隙率高达8095%，空气，空气流通好，所以在布水均匀时可承受高负荷。流通好，所以在布水均匀时可承受高负荷。（早期使用的碎石滤料，比表面积比表面积65100m2/m3，孔隙率孔隙率在45%50%左右，其
22、粒径在38cm左右）滤床高度滤床高度 同滤料的密度密切相关。石质滤料组成的滤床高度一般在同滤料的密度密切相关。石质滤料组成的滤床高度一般在12.5之间（之间（1.11.4t/m3）；塑料滤料（）；塑料滤料（100kg/m3）滤床一般采）滤床一般采用双层滤床，高用双层滤床，高7m左右；或采用多层的左右；或采用多层的“塔式塔式”结构，高度结构，高度10m以上。以上。一、生物滤池的构造一、生物滤池的构造2、布水设备、布水设备旋转布水器的优点是布水比较均匀，淋水周期短，旋转布水器的优点是布水比较均匀，淋水周期短，水力冲刷作用强；缺点时喷水孔易堵，低温时要采用防水力冲刷作用强；缺点时喷水孔易堵，低温时要
23、采用防冻措施，仅适用于圆形池。冻措施，仅适用于圆形池。设置布水设备的目的是为了使污水能均匀地分布在整设置布水设备的目的是为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面。个滤床表面。固定式布水装置间断布水，所以固定式布水装置间断布水，所以布水不均匀，配水的水头要高（配水布水不均匀，配水的水头要高（配水面高面高0.92.1m），目前应用较少。），目前应用较少。一、生物滤池的构造3、排水系统、排水系统池底排水系统由池底、排水假底和集水沟组成。池底排水系统由池底、排水假底和集水沟组成。池底排水系统的作用是池底排水系统的作用是（1）收集滤床流出的污水与生物膜；（）收集滤床流出的污水与生物膜；（2）保证通风；（）保
24、证通风；（3）支撑滤料。）支撑滤料。三、生物滤池的类型及运行系统三、生物滤池的类型及运行系统生物滤池法生物滤池法低负荷生物滤池低负荷生物滤池高负荷生物滤池高负荷生物滤池普通生物滤池普通生物滤池回流式生物滤池回流式生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池生物滤池的分类生物滤池的分类普通生物滤池普通生物滤池 优点是处理效果好，优点是处理效果好，BOD5去除率可达去除率可达90%以上，出水以上，出水BOD5可下降到可下降到25mg/L以下，硝酸盐含量在以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳定。缺点是占地面积大，易于堵塞左右，出水水质稳定。缺点是占地面积大，易于堵塞（滤率在（滤率在12md左右左右），
25、影响环境卫生。影响环境卫生。三、生物滤池的类型及运行系统三、生物滤池的类型及运行系统 普通生物滤池和高负荷生物滤池的比较项项 目目名名 称称普通生物滤池普通生物滤池高负荷生物滤池高负荷生物滤池水力负荷(m3/m2.d)BOD负荷(kg/m3.d)滤层深度(m)回 流 二次污泥 布水周期 BOD去除率（%）悬浮物去除率（%）硝化作用150.150.31.83.0无一般黑色，氧化良好5min以下85957080完全硝化10300.81.20.92.41：11：4一般褐色，氧化不充分15s以下75906575负荷较低时有硝化 塔式生物滤池塔式生物滤池是一种超负荷生物滤池，其水力负荷可达是一种超负荷生
26、物滤池，其水力负荷可达80200m3m2d，BOD负负荷可达荷可达23kgm3d，净化效率也较高。，净化效率也较高。三、生物滤池的类型及运行系统三、生物滤池的类型及运行系统由于由于BOD负荷不同，三种滤池的不同之处：负荷不同，三种滤池的不同之处：(1)BOD负荷高的滤池，生物膜增长快，对水力冲刷的要求也就迫切。增大水力冲刷负荷高的滤池，生物膜增长快，对水力冲刷的要求也就迫切。增大水力冲刷的主要途径是加大表面负荷，其办法有二：一是增加滤料层高度，二是将处理后的废的主要途径是加大表面负荷，其办法有二：一是增加滤料层高度，二是将处理后的废水回流到生物滤池的进水中去。所以，低负荷生物滤池的滤料层高度通
27、常只有水回流到生物滤池的进水中去。所以，低负荷生物滤池的滤料层高度通常只有23m左右，而且多不采用回流措施；塔式滤池的高度达左右，而且多不采用回流措施；塔式滤池的高度达20m之多，而且常采用回流措施。之多，而且常采用回流措施。(2)BOD负荷高的滤池，要求通风条件好，在采用自然通风的条件下，就要求滤料的负荷高的滤池，要求通风条件好，在采用自然通风的条件下，就要求滤料的孔隙率大和阻力小。所以，低负荷滤池的滤料粒径较小孔隙率大和阻力小。所以，低负荷滤池的滤料粒径较小(2570mm)，高负荷滤池的，高负荷滤池的滤料粒径较大滤料粒径较大(40100mm)，对于塔式生物滤池，最好采用塑料滤料。，对于塔式
28、生物滤池，最好采用塑料滤料。(3)BOD负荷低的生物滤池的氧化分解程度就高，污泥量少而稳定，出水中有较高的负荷低的生物滤池的氧化分解程度就高，污泥量少而稳定，出水中有较高的溶解氧，有硝酸盐，溶解氧，有硝酸盐，BOD5浓度可低于浓度可低于20mg/L；高负荷生物滤池的氧化分解程度低，；高负荷生物滤池的氧化分解程度低，污泥量多而不稳定，出水中溶解氧低，没有或很少有硝酸盐，污泥量多而不稳定，出水中溶解氧低，没有或很少有硝酸盐，BOD5浓度高于浓度高于30mgL，塔式生物滤池的情况可能更差些。，塔式生物滤池的情况可能更差些。三、生物滤池的类型及运行系统三、生物滤池的类型及运行系统生物过滤法系统基本上由
29、初沉池、生物滤池、二次沉淀池组合而成，其生物过滤法系统基本上由初沉池、生物滤池、二次沉淀池组合而成，其组合型式有单级运行系统和多级运行系统。组合型式有单级运行系统和多级运行系统。单级运行系统单级运行系统多级运行系统多级运行系统 三、生物滤池的类型及运行系统三、生物滤池的类型及运行系统采用生物滤池处理废水时，应该做好滤池类型和运行系统的选择。采用生物滤池处理废水时，应该做好滤池类型和运行系统的选择。确定流程时，应该决定是否用初次沉淀池，采用几级过滤，采用回流确定流程时，应该决定是否用初次沉淀池，采用几级过滤，采用回流与否、选择回流方式及回流比等问题。与否、选择回流方式及回流比等问题。塔式生物滤池
30、一般是单级的，可以是多级进水。回流式生物滤池可以塔式生物滤池一般是单级的，可以是多级进水。回流式生物滤池可以是单级，也可以是两级。两级回流式生物滤池处理效率较高，运行上比较是单级，也可以是两级。两级回流式生物滤池处理效率较高，运行上比较灵活，但运行费及建设费都比较高。在国内，塔式生物滤池已被较好地用灵活，但运行费及建设费都比较高。在国内，塔式生物滤池已被较好地用于工业有机废水的处理。于工业有机废水的处理。生物滤池与活性污泥法的比较和应用选择生物滤池与活性污泥法的比较和应用选择 生物滤池的一个主要优点是运行简单，因此，适用于小城镇和边远地生物滤池的一个主要优点是运行简单，因此，适用于小城镇和边远
31、地区。一般认为，它对入流水质水量变化的承受能力较强，脱落的生物膜密区。一般认为，它对入流水质水量变化的承受能力较强，脱落的生物膜密实，较容易在二沉池中被分离。但生物滤池处理效率比活性污泥法略低，实，较容易在二沉池中被分离。但生物滤池处理效率比活性污泥法略低，变化范围略大些。变化范围略大些。1.2.3 生物转盘一、构造一、构造1.2.3 生物转盘1.2.3 生物转盘1.2.3 生物转盘 制作圆盘的材料有塑料板、玻璃钢板、铝板等，一般要求质轻、坚固、抗制作圆盘的材料有塑料板、玻璃钢板、铝板等，一般要求质轻、坚固、抗蚀和无毒。圆盘直径多为蚀和无毒。圆盘直径多为l3m，厚度为，厚度为0.720mm。圆
32、盘组平行安装于轴。圆盘组平行安装于轴上，盘间净距采用上，盘间净距采用1525mm。圆盘的转速采用。圆盘的转速采用0.83rpm，最佳线速以不，最佳线速以不超过超过20mmin为宜为宜。二、工作过程二、工作过程 三、组合型式及处理流程三、组合型式及处理流程 组合型式有：单轴单级、单轴多级和多轴多级。单轴单级处理时，废水从组合型式有：单轴单级、单轴多级和多轴多级。单轴单级处理时，废水从槽的一侧流入，平行于盘面流动，从槽的另一侧流出槽的一侧流入，平行于盘面流动，从槽的另一侧流出。生物转盘处理废水的流程：初次沉淀池生物转盘处理废水的流程：初次沉淀池生物转盘生物转盘二次沉淀池，其二次沉淀池，其中无需污泥
33、回流。中无需污泥回流。处理高浓度废水时：初次沉淀池处理高浓度废水时：初次沉淀池一级转盘池一级转盘池中间沉淀池中间沉淀池二级二级转盘池转盘池二次沉淀池。处理结果可使二次沉淀池。处理结果可使BOD5由由30004000mgL降至降至10mgL。1.2.3 生物转盘四、处理特点四、处理特点 转盘上生长的微生物量很大，处理城市污水时，单位面积转盘上的微转盘上生长的微生物量很大，处理城市污水时，单位面积转盘上的微生物量最高可达生物量最高可达5mgcm2，折算成氧化槽，折算成氧化槽(废水槽废水槽)混和液浓度大体为混和液浓度大体为1000020000mgL。所以。所以BOD5负荷可达负荷可达1020gm2(
34、盘面盘面)d，转，转盘水槽容积负荷达盘水槽容积负荷达1.53.0kg/m3d，高出活性污泥法一倍多。另外，由，高出活性污泥法一倍多。另外，由于微生物浓度高，所以于微生物浓度高，所以FM值（有机负荷率）低，一般在值（有机负荷率）低，一般在0.0020.5左左右。微生物基本处于内源呼吸期，脱落污泥量少。右。微生物基本处于内源呼吸期，脱落污泥量少。生物转盘对冲击负荷的适应力也强。可适应生物转盘对冲击负荷的适应力也强。可适应pH值在值在4.89.5范围内的范围内的变化，但变化，但pH值若急剧变化，则会破坏转盘的工作。温度在值若急剧变化，则会破坏转盘的工作。温度在1323范围范围内时，对处理效果影响不大
35、；在此温度范围之外，若按正常条件设计，则内时，对处理效果影响不大；在此温度范围之外，若按正常条件设计，则盘片面积应乘以温度校正系数盘片面积应乘以温度校正系数f。此外，生物转盘还有工作可靠、不易堵塞、污泥不易膨胀、氧利用率此外，生物转盘还有工作可靠、不易堵塞、污泥不易膨胀、氧利用率高等特点，适于处理流量小的工业废水。高等特点，适于处理流量小的工业废水。1.2.4 生物接触氧化法接触氧化法的优点是：接触氧化法的优点是：容易管容易管理，耐负荷、水温变动的冲击力理，耐负荷、水温变动的冲击力强；剩余污泥量少；比较容易去强；剩余污泥量少；比较容易去除难分解和分解速度怪的物质。除难分解和分解速度怪的物质。接
36、触氧化法的缺点是：接触氧化法的缺点是：滤料间滤料间水流缓慢，接触时间长，水力冲水流缓慢，接触时间长，水力冲刷力小，生物膜只能自行脱落；刷力小，生物膜只能自行脱落；剩余污泥往往恶化处理水质；动剩余污泥往往恶化处理水质；动力费高。力费高。1.2.4 生物接触氧化法1.2.4 生物接触氧化法 为了防止堵塞，可采用集中布气接触氧化池，使生物膜直接受上升气流为了防止堵塞，可采用集中布气接触氧化池，使生物膜直接受上升气流的强烈搅动，以加速生物膜更新。由于微生物栖息填料上，因此，不需回流的强烈搅动，以加速生物膜更新。由于微生物栖息填料上，因此，不需回流污泥，不产生污泥膨胀问题。污泥，不产生污泥膨胀问题。1.
37、2.4 生物接触氧化法填料的材料：要求比表面积填料的材料：要求比表面积大、空隙率大、水力阻力小、大、空隙率大、水力阻力小、强度大、化学和生物稳定性强度大、化学和生物稳定性好、能经久耐用。目前常采好、能经久耐用。目前常采用的填料是聚氯乙烯塑料、用的填料是聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料和环氧玻璃钢等聚丙烯塑料和环氧玻璃钢等做成的蜂窝状和波纹板状填做成的蜂窝状和波纹板状填料。料。这些填料的缺点是：在局部这些填料的缺点是：在局部平滑面上生物膜附着较慢，平滑面上生物膜附着较慢，稍有冲击即剥离，填料之间稍有冲击即剥离，填料之间不具备通道，使水流单调。不具备通道，使水流单调。1.2.4 生物接触氧化法把接触填料做
38、成网状塑把接触填料做成网状塑料组件，采用正向排列，料组件，采用正向排列，即可防止堵塞，又可提即可防止堵塞，又可提高接触效率高接触效率。10.4 生物接触氧化法10.4 生物接触氧化法第三节 厌氧生物处理1.3.1 厌氧法的基本原理1.3.2 厌氧法的影响因素1.3.3 厌氧法的工艺和设备1.3.4 厌氧消化过程动力学1.3.5 厌氧产气量计算1.3.1 厌氧法的基本原理在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生化降解的过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消学作用，对有机物进行生化降解的过程，称为厌氧生
39、物处理法或厌氧消化法。化法。若有机物的降解产物主要是有机酸，则此过程称为不完全的厌氧消化，若有机物的降解产物主要是有机酸，则此过程称为不完全的厌氧消化，简称为酸发酵或酸化。若进一步将有机酸转化为以甲烷为主的生物气，简称为酸发酵或酸化。若进一步将有机酸转化为以甲烷为主的生物气，此全过程称为完全的厌氧消化，简称为甲烷发酵或沼气发酵。此全过程称为完全的厌氧消化，简称为甲烷发酵或沼气发酵。厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体等。厌氧生物处理的方法和基本功能有二：污泥、动植物残体等。厌氧生物处理的方法和基本功
40、能有二：（1 1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供生物降解的基质；）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供生物降解的基质；（2 2）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体燃料。完全的）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体燃料。完全的厌氧生物处理工艺因兼有降解有机物和生产气体燃料的双重功能，因而厌氧生物处理工艺因兼有降解有机物和生产气体燃料的双重功能，因而得到了广泛的发展和应用。得到了广泛的发展和应用。1.3.1 厌氧法的基本原理不溶性有机物可溶性有机物细菌细胞脂肪酸、醇类、CO2、H2其它产物细胞细菌CH4、CO2水解胞外酶胞内酶发酵性细菌（产酸细菌）内源代谢产物碱性发酵阶段酸
41、性发酵阶段胞内酶产甲烷细菌厌氧消化二阶段过程 1.3.1 厌氧法的基本原理厌氧消化三阶段、四阶段过程 复 杂有机物中间产物丙 酸乙酸盐H2+CO2CH4100%20%5%60%15%15%17%35%10%13%28%72%发酵性细菌 产氢产乙酸细菌 产甲烷细菌 同类型产乙酸细菌1.3.1 厌氧法的基本原理1、水解酸化阶段（产酸或酸化细菌）、水解酸化阶段（产酸或酸化细菌）1.3.1 厌氧法的基本原理2、产气阶段（甲烷细菌）、产气阶段（甲烷细菌）乙酸化阶段乙酸化阶段甲烷化阶段甲烷化阶段1.3.2 厌氧法的影响因素一、温度条件一、温度条件1.3.2 厌氧法的影响因素二、二、pH值值 一般认为，实测
42、值应一般认为，实测值应7.27.4之间为好。低于之间为好。低于7.0时，时，pH值并不稳定，值并不稳定，有继续下降的趋势。低于有继续下降的趋势。低于6.5时，将使正常的处理系统遭到破坏。时，将使正常的处理系统遭到破坏。如果有机物负荷太大，水解和产酸过程的生化速率大大超过气化速率，如果有机物负荷太大，水解和产酸过程的生化速率大大超过气化速率，将导致挥发性脂肪酸的积累和将导致挥发性脂肪酸的积累和pH值的下降，抑制甲烷细菌的生理机能。值的下降，抑制甲烷细菌的生理机能。最终使气化速率锐减，甚止停止。最终使气化速率锐减，甚止停止。一般原液的一般原液的pH值为值为68。系统中挥发性脂肪酸浓度（以乙酸记）以
43、不。系统中挥发性脂肪酸浓度（以乙酸记）以不超过超过3000mg/L为佳。为佳。重碳酸盐及氨氮等物质是形成厌氧处理系统碱度的主要物质。一般要重碳酸盐及氨氮等物质是形成厌氧处理系统碱度的主要物质。一般要求系统中碱度在求系统中碱度在2000mg/L以上，氨氮浓度以介于以上，氨氮浓度以介于50200mg/L为佳。为佳。1.3.2 厌氧法的影响因素三、氧化还原电位三、氧化还原电位厌氧环境是厌氧消化过程赖以正常进行的最重要的条件。厌氧环境主要以厌氧环境是厌氧消化过程赖以正常进行的最重要的条件。厌氧环境主要以体系中的氧化还原电位反映。体系中的氧化还原电位反映。引起发酵系统的氧化还原电位升高的原因：氧和其它一
44、些氧化剂或氧化态引起发酵系统的氧化还原电位升高的原因：氧和其它一些氧化剂或氧化态物质的存在物质的存在(如某些工业废水中含有的如某些工业废水中含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性以及酸性废水中的废水中的H+等等)高温厌氧消化系统适宜的氧化还原电位为高温厌氧消化系统适宜的氧化还原电位为-500-600mV；中温厌氧消化；中温厌氧消化系统及浮动温度厌氧消化系统要求的氧化还原电位应低于系统及浮动温度厌氧消化系统要求的氧化还原电位应低于-300-380mV。产酸细菌对氧化还原电位的要求不甚严格，甚至可在产酸细菌对氧化还原电位的要求不甚严格，甚至可在+100-100mV的兼的兼性条
45、件下生长繁殖；而甲烷细菌最适宜的氧化还原电位为性条件下生长繁殖；而甲烷细菌最适宜的氧化还原电位为-350mV或更低。或更低。就大多数生活污水的污泥及性质相近的高浓度有机废水而言，只要严密隔就大多数生活污水的污泥及性质相近的高浓度有机废水而言，只要严密隔断于空气的接触，即可保证必要的断于空气的接触，即可保证必要的ORP值。值。1.3.2 厌氧法的影响因素四、负荷率四、负荷率n 容积负荷率：反应器单位有效容积在单位时间内接纳的有机物量，单位为容积负荷率：反应器单位有效容积在单位时间内接纳的有机物量，单位为kg/m3d或或g/Ld。有机物量可用。有机物量可用COD.BOD.S和和VSS表示。表示。n
46、 污泥负荷率：反应器内单位重量的污泥在单位时间内接纳的有机物量，单位为污泥负荷率：反应器内单位重量的污泥在单位时间内接纳的有机物量，单位为kg/kgd或或g/gd。n 投配率：每天向单位有效容积投加的新料的体积，单位为投配率：每天向单位有效容积投加的新料的体积，单位为m3/m3d。投配率的倒数为平。投配率的倒数为平均停留时间或消化时间，单位为均停留时间或消化时间，单位为d。投配率有时也可用百分数表示，例如，。投配率有时也可用百分数表示，例如，0.07m3/m3d的投配率也可表示为的投配率也可表示为7%。确定厌氧消化装置的负荷率的原则是：在两个转化（酸化和气化）速率保持稳定平衡确定厌氧消化装置的
47、负荷率的原则是：在两个转化（酸化和气化）速率保持稳定平衡的条件下，求得最大的处理目标（最大处理量或最大产气量）。的条件下，求得最大的处理目标（最大处理量或最大产气量）。三种发酵状态三种发酵状态 n 当有机物负荷率很高时，消化液显酸性（当有机物负荷率很高时，消化液显酸性（pH7），称为酸性发酵状态，它是一种低），称为酸性发酵状态，它是一种低效而又不稳定的发酵状态，应尽量避免。效而又不稳定的发酵状态，应尽量避免。n 当有机物负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中的有机酸基本上能被甲烷细菌及时地吸当有机物负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中的有机酸基本上能被甲烷细菌及时地吸收利用，并转化为沼气，溶液中残存的有
48、机酸量一般为每升数百毫克。此时消化液中收利用，并转化为沼气，溶液中残存的有机酸量一般为每升数百毫克。此时消化液中pH值值维持在维持在77.5之间，称为弱碱性发酵状态，它是一种高效而由稳定的发酵状态，最佳负荷之间，称为弱碱性发酵状态，它是一种高效而由稳定的发酵状态，最佳负荷率应达此状态。率应达此状态。n 当有机物负荷率偏小时，消化液中的有机酸残存量很少，当有机物负荷率偏小时，消化液中的有机酸残存量很少，pH值偏高（大于值偏高（大于7.5）称为）称为碱性发酵状态。由于负荷偏低，是一种虽稳定但低效的厌氧消化状态。碱性发酵状态。由于负荷偏低，是一种虽稳定但低效的厌氧消化状态。1.3.2 厌氧法的影响因
49、素五、污泥浓度五、污泥浓度各种反应器要求的污泥浓各种反应器要求的污泥浓度不尽相同，一般介于度不尽相同，一般介于1030gVSS/L之间。之间。为了保持反应器的生物量为了保持反应器的生物量不致因流失而减少，可采用不致因流失而减少，可采用多种措施，如安装三相分离多种措施，如安装三相分离器、设置挂膜介质、降低水器、设置挂膜介质、降低水流速度和回流污泥量等。流速度和回流污泥量等。1.3.3 厌氧法的工艺和设备一、普通厌氧消化池一、普通厌氧消化池 在一个消化池内进行酸化，甲烷化和固液分离。设备简单。反应时间长，池容在一个消化池内进行酸化，甲烷化和固液分离。设备简单。反应时间长，池容积大。污泥易随水流带走
50、，消化器内难以保持大量的微生物细胞。搅拌方式有三积大。污泥易随水流带走，消化器内难以保持大量的微生物细胞。搅拌方式有三种：池内机械搅拌；沼气搅拌；循环消化液搅拌。容积负荷为种：池内机械搅拌；沼气搅拌；循环消化液搅拌。容积负荷为26kgCOD/m3d11.3 厌氧法的工艺和设备二、二、厌厌氧氧接接触触法法 用沉淀池分离污泥并进行回流。消化池中进行适当搅拌，池内呈完全混合。用沉淀池分离污泥并进行回流。消化池中进行适当搅拌，池内呈完全混合。能适应高有机物浓度和高悬浮物的废水。有一定抗冲击负荷能力，运行较稳定，能适应高有机物浓度和高悬浮物的废水。有一定抗冲击负荷能力，运行较稳定，不受进水悬浮物的影响。
