研究生精品课程建设教案第九章生物膜法（一）教学设计2.1本章节内容归纳本章节主要内容包括以下几个方面①滴滤池法原理、降解模型及设计②生物转盘、生物流化床原理与设计2.2本章节重点本章节重点：滴滤池法设计原理、生物转盘设计原理、生物流化床设计原理本章节难点：滴滤池法降解模型、生物流化床降解模型2.3本章节教学内容本章教学内容如下9.生物膜法的基本概念9.1生物膜法的基本概念9.2滴滤池法9.3Atkinson的滴滤池数学模型9.4滴滤池的设计9.5生物转盘9.6生物流化床4.4本章节教学方法1.情景导入从生物滤池、生物转盘情景入手，引出动力学参数设计的作用及意义。2.双案例关联生物滤池基础研究方面的应用（案例十八）生物滤池工程设计方面的应用（案例十九）1.4本章节教学互动与考核在课程双案例教学过程中，引导研究生进行相关的教学讨论。研究生在进行教学讨论之前，主动加强与指导老师的沟通，明确以后研究方向所需要的本门课程的相关理论知识，了解这些理论知识在研究过程中的意义、地位、作用及如何应用，了解基础理论在创新工作中的作用。利用本课程建立的教学网站，并将这类问题变成启发问答式用来和学生互动，通过互动了解研究生对各个知识点掌握情况、学习的主动性、创新性等，并将互动情况作为课程成绩考核的一个部分，主要问题有：①膜法与污泥法对比、②生物膜法设计参数、③生物膜法设计模型、④滴滤池的数学模型与设计、③生物转盘设计要点、③生物流化床特点及设计1
1 研究生精品课程建设教案 第九章 生物膜法 （一）教学设计 2.1本章节内容归纳 本章节主要内容包括以下几个方面 ①滴滤池法原理、降解模型及设计 ②生物转盘、生物流化床原理与设计 2.2本章节重点 本章节重点：滴滤池法设计原理、生物转盘设计原理、生物流化床设计原 理本章节难点：滴滤池法降解模型、生物流化床降解模型 2.3本章节教学内容 本章教学内容如下 9.生物膜法的基本概念 9.1 生物膜法的基本概念 9.2 滴滤池法 9.3 Atkinson 的滴滤池数学模型 9.4 滴滤池的设计 9.5 生物转盘 9.6 生物流化床 4.4 本章节教学方法 1. 情景导入 从生物滤池、生物转盘情景入手，引出动力学参数设计的作用及意义。 2.双案例关联 生物滤池基础研究方面的应用（案例十八） 生物滤池工程设计方面的应用（案例十九） 1.4 本章节教学互动与考核 在课程双案例教学过程中，引导研究生进行相关的教学讨论。研究生在进行 教学讨论之前，主动加强与指导老师的沟通，明确以后研究方向所需要的本门课 程的相关理论知识，了解这些理论知识在研究过程中的意义、地位、作用及如何 应用，了解基础理论在创新工作中的作用。利用本课程建立的教学网站，并将这 类问题变成启发问答式用来和学生互动，通过互动了解研究生对各个知识点掌握 情况、学习的主动性、创新性等，并将互动情况作为课程成绩考核的一个部分， 主要问题有：①膜法与污泥法对比、②生物膜法设计参数、③生物膜法设计模型、 ④滴滤池的数学模型与设计、⑤生物转盘设计要点、⑥生物流化床特点及设计
（二）教学内容1.生物膜法的基本概念工艺流程、设计参数、工艺进展2.滴滤池法原理及分类、基本模型及分析、Eckenfelder公式3.生物转盘生物转盘降解原理与设计4.生物流化床生物流化床降解原理与设计第九章生物膜法s9.1生物膜法的基本概念1.基本流程工艺流程、类型及设计数据回顾2．生物膜法的发展20世纪70年代末，为强化生物膜法反应器中的传质，流化床系统被引入生物膜处理中，称为生物流化床。生物流化床兼有活性污泥法和生物膜法的待点，因此有人把它称为半生物膜和半悬浮生长系统。S9—2滴滤池法滴滤池(tricklingfilter)在中国虽也称生物滤池(biologicalfilter)，但两者实际上是有区别的。滴滤池用的是粗填料，常见的是75一125mm的碎石、碎石之间有很大的空隙，当废水洒布在填料上的时候，废水从填料上的生物膜上滴流而下，当池外空气温度高于池内空气温度时，空气则自下而上流道空隙。反之则空气自上而下流过空隙，以保持生物需氧环境。2
2 （二）教学内容 1. 生物膜法的基本概念 工艺流程、设计参数、工艺进展 2. 滴滤池法 原理及分类、基本模型及分析、Eckenfelder公式 3. 生物转盘 生物转盘降解原理与设计 4. 生物流化床 生物流化床降解原理与设计 第九章 生物膜法 §9.1 生物膜法的基本概念 1．基本流程 工艺流程、类型及设计数据回顾 2．生物膜法的发展 20 世纪 70 年代末，为强化生物膜法反应器中的传质，流化床系统被引入生 物膜处理中，称为生物流化床。生物流化床兼有活性污泥法和生物膜法的待点， 因此有人把它称为半生物膜和半悬浮生长系统。 §9—2 滴滤池法 滴滤池(trickling filter)在中国虽也称生物滤池(biological fi1ter)，但两者实际 上是有区别的。滴滤池用的是粗填料，常见的是 75—125mm 的碎石、碎石之间 有很大的空隙，当废水洒布在填料上的时候，废水从填料上的生物膜上滴流而下， 当池外空气温度高于池内空气温度时，空气则自下而上流道空隙。反之则空气自 上而下流过空隙，以保持生物需氧环境
滴滤池系统的回流可使高COD的原废水经稀释后进入滴滤池，不受氧传递的限制，因此不产生臭气的问题。滴滤池一般按其水力负荷及有机物负荷而称为普通滴滤他、高速滴滤池等名称，其分类及各类性能总结分析。s93Atkinson的滴滤池数学模型1.基本方程式滴滤池的模型见图9-1。AYrea广樂饺)水膜d蝶料衰面流速分布1图9-1滴滤池模型V[((9-1)oy2SOz初始条件为：pr,0=P,(9-2)边界条件为：aplo,Z=0ay-D%P[6,Z=N(9-3)ay3
3 滴滤池系统的回流可使高 COD 的原废水经稀释后进入滴滤池，不受氧传递 的限制，因此不产生臭气的问题。 滴滤池一般按其水力负荷及有机物负荷而称为普通滴滤他、高速滴滤池等名 称，其分类及各类性能总结分析。 §9—3 Atkinson 的滴滤池数学模型 1.基本方程式 滴滤池的模型见图 9-1。 图 9-1 滴滤池模型 V[1-( y ) 2 ] z p =D 2 2 y (9-1) 初始条件为： i r，0 = (9-2) 边界条件为： , = 0 o Z y Z N y D = − , (9-3)
2.基本方程式的解p-HHpdz(9-4)两边化简："-f''dz(9-5)ob,_ b2(9-6)n=Dk利用图解来求po/e,值。其计算程序见图9-2。数据k、k，、k、k、Q、A1假设pk,L比较一(R）及1(1+2k,p)由式（9-18）计算bl、b2由式（9-20）计算n1由式（9-12）计算k1由图9-5计算I(n、k、0)1由式（9-35）计算p+由式（9-21）计算1由图9-4）计算F(n、k、0)由式（9-32）计算F(n、k、ε)图9-2滴滤池的计算程序89-4滴滤池的简化模型1.滴滤池的设计4
4 2．基本方程式的解 = dZ H H 0 1 (9-4) 两边化简： f f dZ = 1 0 (9-5) k b D b2 2 = = (9-6) 利用图解来求 0 / i 值。其计算程序见图 9-2。 数据 1 k 、 2 k 、 3 k 、k 、Q、A 假设 比较 ( ) (1 2 ) * 3 2 R k k L + 及 1 由式（9-18）计算 b1、b2 由式（9-20）计算 由式（9-12）计算 k 由图 9-5 计算 I( 、k、0) 由式（9-35）计算 i 由式（9-21）计算 由图 9-4）计算 F( 、k、0) 由式（9-32）计算 F( 、k、 ) 图 9-2 滴滤池的计算程序 §9-4 滴滤池的简化模型 1.滴滤池的设计
fhwk.pP(9-7)exp(1+ R)OP然后进行计算，得出滴滤池出口处（Z=H）的有机物浓度p。为fwk,HPo(9-8)=expp'(1 + R)Q(1+R)Oo(1+R)QP;T:A(1+R)Qp.-tp.(1+R)Q图9-2滴滤池简化模型2.Eckenfelder公式公式如下：4P =exp([-KHuv(9-9)p"(1+ R)O式中，A为滴滤池的横断面积；a为填料的比表面积；K、m及n为试验常数，其余符号向前。如果把式(9一40)与式(9一39)比较．则可看出，当M=0、n=0时，Eckenfelder公式中的K相当于JLk。·a可wH/HA=w/A表示．故Aa。相当W.Eckenfelder公式的实用形式为KHPo(9-10)=exp(L"np式中：L=(1+ R)gAL代表滤池的水力负荷，应通过试验求出K、n常数。5
5 = exp (- R Q flwko (1+ ) ) (9-7) 然后进行计算，得出滴滤池出口处（Z=H）的有机物浓度 0 为 0 = exp (- ) (1 R)Q flwko H + (9-8) 图 9-2 滴滤池简化模型 2．Eckenfelder 公式 公式如下： 0 =exp(- ] ] (1 ) [ [ 1 m n V R Q A KH + − + （9-9） 式中，A 为滴滤池的横断面积；a 为填料的比表面积；K、m 及 n 为试验常 数，其余符号向前。如果把式(9—40)与式(9—39)比较．则可看出，当 M=0、n=0 时，Eckenfelder 公式中的 K 相当于 * Lk0 ·a 可 wH/HA=w/A 表示．故 A c a 相当 w。 Eckenfelder 公式的实用形式为 0 = exp(- n L KH ) (9-10) 式中： L= A (1+ R)Q L 代表滤池的水力负荷，应通过试验求出 K、n 常数