6.9 生物膜法

Ⅰ 一般规定

6.9.1 规定了生物膜法的适用范围。
    生物膜法目前国内均用于中小规模的污水处理，根据《城市污水处理工程项目建设标准》的规定，一般适用于日处理污水量在Ⅲ类以下规模的二级污水厂。该工艺具有抗冲击负荷、易管理、处理效果稳定等特点。生物膜法包括浸没式生物膜法(生物接触氧化池、曝气生物滤池)、半浸没式生物膜法(生物转盘)和非浸没式生物膜法(高负荷生物滤池、低负荷生物滤池、塔式生物滤池)等。其中浸没式生物膜法具有占地面积小，五日生化需氧量容积负荷高，运行成本低，处理效率高等特点，近年来在污水二级处理中被较多采用。半浸没式、非浸没式生物膜法最大特点是运行费用低，约为活性污泥法的1/3～1/2，但卫生条件较差及处理程度较低，占地较大，所以阻碍了其发展，可因地制宜采用。
6.9.2 关于生物膜法工艺应用的规定。
    生物膜法在污水二级处理中可以适应高浓度或低浓度污水，可以单独应用，也可以与其他生物处理工艺组合应用，如上海某污水处理厂采用厌氧生物反应池、生物接触氧化池和生物滤池组合工艺处理污水。
6.9.3 关于生物膜法前处理的规定。
    国内外资料表明，污水进入生物膜处理构筑物前，应进行沉淀处理，以尽量减少进水的悬浮物质，从而防止填料堵塞，保证处理构筑物的正常运行。当进水水质或水量波动大时，应设调节池，停留时间根据一天中水量或水质波动情况确定。
6.9.4 关于生物膜法的处理构筑物采取防冻、防臭和灭蝇等措施的规定。
    在冬季较寒冷的地区应采取防冻措施，如将生物转盘设在室内。
    生物膜法处理构筑物的除臭一般采用生物过滤法、湿式吸收氧化法去除硫化氢等恶臭气体。塔式生物滤池可采用顶部喷淋，生物转盘可以从水槽底部进水的方法减少臭气。
    生物滤池易孳生滤池蝇，可定期关闭滤池出口阀门，让滤池填料淹水一段时间，杀死幼蝇。

Ⅱ 生物接触氧化池

6.9.5 关于生物接触氧化池布置形式的原则规定。
    污水经初次沉淀池处理后可进一段接触氧化池，也可进两段或两段以上串联的接触氧化池，以达到较高质量的处理水。
6.9.6 关于生物接触氧化池填料布置的规定。
    填料床的填料层高度应结合填料种类、流程布置等因素确定。每层厚度由填料品种确定，一般不宜超过1.5m。
6.9.7 规定生物接触氧化池填料的选用原则。
    目前国内常用的填料有：整体型、悬浮型和悬挂型，其技术性能见表13。

表13 常用填料技术性能

6.9.8 规定生物接触氧化池的曝气方式。
    生物接触氧化池有池底均布曝气方式、侧部进气方式、池上面安装表面曝气器充氧方式(池中心为曝气区)、射流曝气充氧方式等。一般常采用池底均布曝气方式，该方式曝气均匀，氧转移率高，对生物膜搅动充分，生物膜的更新快。常用的曝气器有中微孔曝气软管、穿孔管、微孔曝气等，其安装要求见《鼓风曝气系统设计规程》CECS 97。
6.9.9 关于生物接触氧化池进、出水方式的规定。
6.9.10 规定生物接触氧化池排泥和放空设施。
    生物接触氧化池底部设置排泥斗和放空设施，以利于排除池底积泥和方便维护。
6.9.11 关于生物接触氧化池的五日生化需氧量容积负荷的规定。
    该数据是根据国内经验，参照国外标准而制定。生物接触氧化池典型负荷率见表14，此表摘自英国标准。

表14 生物接触氧化池的典型负荷

注：*装置进水浓度。
Ⅲ 曝气生物滤池

6.9.12 关于曝气生物滤池池型的规定。
    曝气生物滤池由池体、布水系统、布气系统、承托层、填料层和反冲洗系统等组成。曝气生物滤池的池型有上向流曝气生物滤池(池底进水，水流与空气同向运行)和下向流曝气生物滤池(滤池上部进水，水流与空气逆向运行)两种。
6.9.13 关于设预处理设施的规定。
    污水经预处理后使悬浮固体浓度降低，再进入曝气生物滤池，有利于减少反冲洗次数和保证滤池的运行。如进水有机物浓度较高，污水经沉淀后可进入水解调节池进行水质水量的调节，同时也提高了污水的可生化性。
6.9.14 关于曝气生物滤池处理程度的规定。
    多级曝气生物滤池中，第一级曝气生物滤池以碳氧化为主；第二级曝气生物滤池主要对污水中的氨氮进行硝化；第三级曝气生物滤池主要为反硝化除氮，也可在第二级滤池出水中投加碳源和铁盐或铝盐同时进行反硝化脱氮除磷。
6.9.15 关于曝气生物滤池池体高度的规定。
    曝气生物滤池的池体高度宜为5m～7m，由配水区、承托层、滤料层、清水区的高度和超高等组成。
6.9.16 关于曝气生物滤池布水布气系统的规定。
    曝气生物滤池的布水布气系统有滤头布水布气系统、栅型承托板布水布气系统和穿孔管布水布气系统。根据调查研究，城镇污水处理宜采用滤头布水布气系统。
6.9.17 关于曝气生物滤池布气系统的规定。
    曝气生物滤池的布气系统包括曝气充氧系统和进行气/水联合反冲洗时的供气系统。曝气充氧量由计算得出，一般比活性污泥法低30％～40％。
6.9.18 关于曝气生物滤池承托层的规定。
    曝气生物滤池承托层采用的材质应具有良好的机械强度和化学稳定性，一般选用卵石作承托层。用卵石作承托层其级配自上而下：卵石直径2mm～4mm，4mm～8mm，8mm～16mm，卵石层高度50mm，100mm，100mm。
6.9.19 关于曝气生物滤池滤料的规定。
    生物滤池的滤料应选择比表面积大、空隙率高、吸附性强、密度合适、质轻且有足够机械强度的材料。根据资料和工程运行经验，宜选用粒径5mm左右的均质陶粒及塑料球形颗粒，常用滤料的物理特性见表15。

表15 常用滤料的物理特性

6.9.20 关于曝气生物滤池反冲洗系统的规定。
    曝气生物滤池反冲洗通过滤板和固定其上的长柄滤头来实现，由单独气冲洗、气水联合反冲洗、单独水洗三个过程组成。反冲洗周期，根据水质参数和滤料层阻力加以控制，一般24h为一周期，反冲洗水量为进水水量的8％左右。反冲洗出水平均悬浮固体可达600mg/L。
6.9.21 关于曝气生物滤池后不设二次沉淀池的规定。
6.9.22 关于曝气生物滤池污泥产率的规定。
6.9.23 关于曝气生物滤池容积负荷的规定。
    表16为曝气生物滤池的有关负荷，20℃时，硝化和反硝化的最大容积负荷分别小于2kgNH₃-N/(m³·d)和5kgNO₃-N/(m³·d)；推荐值分别为0.3kgNH₃-N/(m³·d)～0.8kgNH₃-N/(m³·d)和0.8kgNO₃-N/(m³·d)～4.0kgNO₃-N/(m³·d)。

表16 曝气生物滤池典型容积负荷

注：碳氧化、硝化和反硝化时，X分别代表五日生化需氧量、氨氮和硝态氮。

Ⅳ 生物转盘

6.9.24 关于生物转盘的一般规定。
    生物转盘可分为单轴单级式、单轴多级式和多轴多级式。对单轴转盘，可在槽内设隔板分段；对多轴转盘，可以轴或槽分段。
6.9.25 规定生物转盘盘体的材料。
    盘体材料应轻质、高强度、比表面积大、易于挂膜、使用寿命长和便于安装运输。盘体宜由高密度聚乙烯、聚氯乙烯或聚酯玻璃钢等制成。
6.9.26 关于生物转盘反应槽设计的规定。
    1 反应槽的断面形状呈半圆形，可与盘体外形基本吻合。
    2 盘体外缘与槽壁净距的要求是为了保证盘体外缘的通风。盘片净距取决于盘片直径和生物膜厚度，一般为10mm～35mm，污水浓度高，取上限值，以免生物膜造成堵塞。如采用多级转盘，则前数级的盘片间距为25mm～35mm，后数级为10mm～20mm。
    3 为确保处理效率，盘片在槽内的浸没深度不应小于盘片直径的35％。水槽容积与盘片总面积的比值，影响着水在槽中的平均停留时间，一般采用5L/m²～9L/m²。
6.9.27 关于生物转盘转速的规定。
    生物转盘转速宜为2.0r/min～4.0r/min，转速过高有损于设备的机械强度，同时在盘片上易产生较大的剪切力，易使生物膜过早剥离。一般对于小直径转盘的线速度采用15m/min；中大直径转盘采用19m/min。
6.9.28 关于生物转盘转轴强度和挠度的规定。
    生物转盘的转轴强度和挠度必须满足盘体自重、生物膜和附着水重量形成的挠度及启动时扭矩的要求。
6.9.29 规定生物转盘的设计负荷。
    国内生物转盘大都应用于处理工业废水，国外生物转盘用于处理城镇污水已有成熟的经验。生物转盘的五日生化需氧量表面有机负荷宜根据试验资料确定，一般处理城镇污水五日生化需氧量表面有机负荷为0.005kgBOD₅/(m²·d)～0.020kgBOD₅/(m²·d)。国外资料：要求出水BOD₅≤60mg/L时，表面有机负荷为0.020kgBOD₅/(m²·d)～0.040kgBOD₅/(m²·d)；要求出水BOD₅≤30mg/L时，表面有机负荷为0.010kgBOD₅/(m²·d)～0.020kgBOD₅/(m²·d)。水力负荷一般为0.04m³/(m²·d)～0.2m³/(m²·d)。生物转盘的典型负荷见表17，此表摘自英国标准。

表17 生物转盘的典型负荷

注：*这里的单位只限于多阶段(级)系统。第一阶段(级)的负荷率应低于推荐值以防止膜的过度增长并使臭味降低到最小。

Ⅴ 生物滤池

6.9.30 关于生物滤池池形的规定。
    生物滤池由池体、填料、布水装置和排水系统等四部分组成，可为圆形，也可为矩形。
6.9.31 关于生物滤池填料的规定。
    滤池填料应高强度、耐腐蚀、比表面积大、空隙率高和使用寿命长。对碎石、卵石、炉渣等无机滤料可就地取材。聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等材料制成的填料如波纹板、多孔筛装板、塑料蜂窝等具有比表面积大和空隙率高的优点，近年来被大量应用。
6.9.32 关于生物滤池通风构造的规定。
    滤池通风好坏是影响处理效率的重要因素，前苏联规范规定池底部空间高度不应小于0.6m，沿池壁四周下部应设自然通风孔，其总面积不应小于滤池表面积的1％。
6.9.33 关于生物滤池布水设备的规定。
    生物滤池布水的原则，应使污水均匀分布在整个滤池表面上，这样有利于提高滤池的处理效果。布水装置可采用间歇喷洒布水系统或旋转式布水器。高负荷生物滤池多采用旋转式布水器，该装置由固定的进水竖管、配水短管和可以转动的布水横管组成。每根横管的断面积由设计流量和流速决定；布水横管的根数取决于滤池和水力负荷的大小，水量大时可采用4根，一般用2根。
6.9.34 关于生物滤池的底板坡度和冲洗底部排水渠的规定。
    前苏联规范规定底板坡度为1％，日本指南规定底板坡度为1％～2％。为排除底部可能沉积的污泥，规定应有冲洗底部排水渠的措施，以保持滤池良好的通风条件。
6.9.35 关于低负荷生物滤池设计参数的规定。
    低负荷生物滤池的水力负荷和容积负荷，日本指南规定水力负荷为1m³/(m²·d)～3m³/(m²·d)，五日生化需氧量容积负荷不应大于0.3kgBOD₅/(m³·d)，美国污水厂手册规定水力负荷为0.9m³/(m²·d)～3.7m³/(m²·d)，五日生化需氧量容积负荷为0.08kgBOD₅/(m³·d)～0.4kgBOD₅/(m³·d)。
6.9.36 关于高负荷生物滤池的设计参数的规定。
    高负荷生物滤池的水力负荷和容积负荷，日本指南规定水力负荷为10m³/(m²·d)～25m³/(m²·d)，五日生化需氧量容积负荷不应大于1.2kgBOD₅/(m³·d)，美国污水厂手册规定水力负荷为10m³/(m²·d)/～35m³/(m²·d)，五日生化需氧量容积负荷为0.4kgBOD₅/(m³·d)～4.8kgBOD₅/(m³·d)。国外生物滤池设计标准见表18、表19。
    采用塑料制品为填料时，滤层厚度、水力负荷和容积负荷可提高，具体设计数据应根据试验资料而定。当生物滤池水力负荷小于规定的数值时，应采取回流；当原水有机物浓度高于或处理水达不到水质排放标准时，应采用回流。
    德国、美国生物滤池设计标准见表18；生物滤池典型负荷见表19，表19摘自英国标准。

表18 国外生物滤池设计标准

注：*为美国污水厂手册数据。
表19 生物滤池典型负荷

注：*为装置进水浓度。
Ⅵ 塔式生物滤池

6.9.37 关于塔式生物滤池池体结构的规定。
    塔式生物滤池由塔身、填料、布水系统以及通风、排水装置组成。据国内资料，为达到一定的出水水质，在一定塔高限值内，塔高与进水浓度呈线性关系。处理效率随着填料层总厚度的增加而增加，但当填料层总厚度超过某一数值后，处理效率提高极微，因而是不经济的。故本条规定，填料层厚度宜根据试验资料确定，一般宜为8m～12m。
6.9.38 关于塔式生物滤池填料选用的规定。
    填料一般采用轻质制品，国内常用的有纸蜂窝、玻璃钢蜂窝和聚乙烯斜交错波纹板等，国外推荐使用的填料有波纹塑料板、聚苯乙烯蜂窝等。
6.9.39 关于塔式生物滤池填料分层的规定。
    塔式生物滤池填料分层，是使填料荷重分层负担，每层高不宜大于2m，以免压碎填料。塔顶高出最上层填料表面0.5m左右，以免风吹影响污水的均匀分布。
6.9.40 关于塔式生物滤池通风方式的规定。
6.9.41 关于塔式生物滤池的进水水质的规定。
    塔式生物滤池的进水五日生化需氧量宜控制在500mg/L以下，否则较高的五日生化需氧量容积负荷会使生物膜生长迅速，易造成填料堵塞；回流处理水后，高的水力负荷使生物膜受到强烈的冲刷而不断脱落与更新，不易造成填料堵塞。
6.9.42 关于塔式生物滤池设计负荷的规定。
    美国污水厂手册介绍塑料填料塔式生物滤池的五日生化需氧量容积负荷为4.8kgBOD₅/(m³·d)，法国手册介绍塑料生物塔式滤池的五日生化需氧量容积负荷为1kg/(m³·d)～5kg/(m³·d)。