生物快滤池的基本过滤方程

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1、生物快滤池的基本过滤方程112曹相生,孟雪征,朱兆亮(1北京工业大学建工学院，北京100022；2山东建筑大学市政与环境工程学院，济南250101)摘要:滤床内微生物的存在使生物快滤池对浊质的去除过程与普通快滤池有了本质不同：在生物快滤池内，游离细菌等生命类颗粒也成为水中浊质组成部分，在细菌等微生物生命活动的影响下，滤床内浊质的量在不断发生变化。考虑到这些因素，在普通快滤池基本过滤方程的基础上，提出了一个生物快滤池的基本过滤方程。关键词：生物快滤池；过滤方程；生物作用Abasicfiltrationequati

2、onforrapidbiologicalfilter112CAOXiang-sheng,MENGxue-zheng,ZhuZhaoliang(1.SchoolofCivilEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100022;2.SchoolofCivil&EnvironmentalEngineering,ShandongJianzhuUniversity,250101)Abstract:Microorganismsinfilterbedmadethet

3、urbidityremovalprocessinrapidbiologicalfilteraredifferentfromthatinconventionalrapidgravityfilter.Inrapidbiologicalfilter,bacteriaarealsoakindofparticulatesthatcanformturbidity.Therefore,withthemetabolismofmicroorganisms,thequalitiesofturbidityparticulatesar

4、echanging.Fromthispoint,basedonbasicfiltrationequationofconventionalrapidgravityfilter,abasicfiltrationequationforrapidbiologicalfilterisputforward.Keywords:rapidbiologicalfilter;filtrationequation;biologicalfunction传统的快滤池主要利用滤料和浊质颗粒间的物理化学作用来去除浊度，而很少考虑滤池的生物作

5、用。生物快滤池则在保留传统快滤池物化除浊功能的基础上，通过强化滤床内的生物作用达到去除有机物和氨氮等生物可利用物质的目的。[1][2、3、4]生物快滤池首先在欧洲得到应用，之后在北美地区获得推广，中国也对此进行了研究和应用。目前，生物快滤池不仅成为控制饮用水中有机物含量的有效手段，而且也被应用到污水的深度处理中，达[5、6、7]到高效去除有机物和氨氮，提高再生水水质的目的。生物快滤池内大量存在的微生物对滤池的除浊功能产生了影响。一方面，细菌本身就是浊质的一部分，细菌的增殖会使浊质的量增加，同时细菌和一些微型动物

6、又能吞食一些浊质粒子。另一方面，滤料上的生物膜也会使滤料的物化性质发生改变，滤床孔隙内悬浮的微生物也会改变一些浊质粒子的性质，进而影响到浊质的去除过程。所以说，生物快滤池内浊质的总量（包括滤料上沉积的部分和滤床孔隙内部分）随时间是变化的，不是一个恒量。然而，普通快滤池的过滤方程是建立在浊质总量不随时间变化的基础上的，显然不适用于生物快滤池。为此在普通快滤池基本过滤方程的基础上，考虑生物作用对浊质去除的影响后，提出了适合于生物快滤池的基本过滤方程。1普通快滤池的基本过滤方程在非稳态条件下，普通快滤池进出水中悬浮颗

7、粒的物料衡算方程为：∂C→=−∇•J±r（1）ii∂t3式中C——水中悬浮颗粒质量浓度（kg/m）；t——时间（h）；3Ji——在i方向上的质量通量（kg/m·h）；→→→∇——算符，∇=ix(∂/∂x)+iy(∂/∂y)+iz(∂/∂z)；3ri——i方向上的反应速率（kg/m·h）。对滤池的过滤行为做以下简化。①认为悬浮颗粒的运动为沿过滤方向的一维流动；②忽略悬浮颗粒的浓度差所造成的扩散；③忽略水流流速在断面上分布的不均匀性产生的纵向分散；④假设滤池内水流中悬浮颗粒的浓度很小或不随时间变化。在这4个简化条件

8、下，公式（1）有如下的形式。∂C∂σV+=0（2）∂x∂t式中V——滤速（m/h）；3σ——质量比沉积量（kg/m）；x——沿过滤方向滤床的深（高）度（m）。1公式（2）既为普通快滤池的基本过滤方程。2生物快滤池内浊质的变化过程分析无论是微污染水还是污水厂二级出水，水中的杂质从粒径大小都可分为两类：溶解类杂质和能够形成浊度的颗粒类杂质。从后续生物快滤池处理的角度，可把浊质颗粒分为三部分