环境监测第5章-生物膜法课件

第5章污水好氧生物处理

—生物膜法水污染控制工程南京师范大学内容5.1生物膜法概述5.2生物滤池5.3生物转盘5.4生物接触氧化5.5生物膜法的进展（生物流化床、曝气生物滤池、膜生物反应器）5.1概述生物膜法分为以下三类：1）润壁型生物膜法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；2）浸没型生物膜法接触滤料固定在曝气池内，完全浸没在水中，采用鼓风曝气，如生物接触氧化；3）流动床型生物膜法使附着有生物膜的活性炭、砂等小粒径接触介质悬浮流动于曝气池中，如生物流化床。生物膜的结构及净化机理

生物膜是指以附着在惰性载体表面生长的，以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的结构。

构造：生物膜(好氧层＋兼氧层＋厌氧层)＋附着水层(高亲水性)。组成：生物膜一般由细菌、真菌、原生动物、后生动物、藻类以及蠕虫、昆虫幼虫组成。具体生物以菌胶团为主、辅以球衣菌、藻类等，含有大量固着型纤毛虫（钟虫、等枝虫、独缩虫等）和游泳型纤毛虫（楯纤虫、豆形虫、斜管虫等），它们起到了污染物净化和清除池内生物（防堵塞）作用。污染物：分层降解。供氧：借助流动水层厚薄变化以及气水逆向流动，向生物膜表面供氧。传质与降解：有机物降解主要是在好氧层进行，部分难降解有机物经兼氧层和厌氧层分解，分解后产生的H2S，NH3等以及代谢产物由内向外传递而进入空气中，好氧层形成的NO3

－N、NO2－N经厌氧层发生反硝化，产生的N2也向外而散入大气中。生物膜更新：经水力冲刷，使膜表面不断更新（DO及污染物），维持生物活性（老化膜固着不紧）。影响生物膜法污水处理效果的主要因素进水底物的组分和浓度营养物质有机负荷及水力负荷溶解氧生物膜量pH温度有毒物质生物膜法污水处理特征1）微生物相方面的特征：

a、参与净化反应微生物多样化。与活性污泥法相比，膜法具有更好的生物多样性，生物膜固着在载体上时间长或生物平均停留时间（泥龄）长，其除细菌广泛存在外，世代时间长、比增殖速度小的微生物，如硝化菌等也大量存在，此外，丝状菌，藻类众多，线虫、纤毛虫、轮虫以及昆虫等也都较广泛地存在。b、食物链长，污泥产率低。生物膜的生物中动物性营养所占比例较大，能栖息高营养水平的生物，其在捕食性纤毛虫，线虫之上还栖息有寡毛类和昆虫，因而污泥少。c、能够存活世代较长的微生物，在生物膜法中，θc与污水的停留时间无关，因此硝化细菌等可以增值（特别是在冬季低温）。d、可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力。生物膜法污水处理特征2）工艺方面的特征：a、对水质水量变动有较强适应性——顺水流方向形成了微生态系统。b、污泥沉降性能好，宜于固液分离。膜法污泥的生物组分中动物所占比重较大，含水率相对低，且剥落泥块体积较大，故沉降性能好，宜固液分离。但若厌养层过厚，剥落污泥中有轻散颗粒，影响出水水质。c、能处理低浓度污水。生物膜能处理活性污泥法不能处理的低浓度污水和微污染的原水，使B0D5降至5-10mg/L。d、易于维护管理、节能。无污泥回流系统，甚至无曝气系统，节能并易运行管理。生物膜法与活性污泥法相比：①活性污泥法系人工强化生物处理系统，生物量大，处理能力强，而膜法更趋于自然净化原理。②活性污泥法为人工强化三相传质，膜法趋向浓度差扩散传质，传质效果较活性污泥差，处理效率较活性污泥差。③适于工业废水处理站和小规模生活污理厂。生物膜法反应动力学介绍微生物在载体上附着的一般过程生物膜反应动力学的几个重要参数微生物在载体上附着的一般过程生物膜反应动力学的几个重要参数5.2生物滤池生物滤池于1889年在劳伦斯实验厂首先开始研究，1910年后期在美国开始了大规模的应用，20世纪70年代逐步被好氧法代替，随着新型滤料的不断诞生，生物滤池又得到了的改进，应用范围不断扩大。生物滤池的工作情况生物滤池机理

污水通过布水设备连续地、均匀地喷洒到滤床表面上，在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗沥，或以波状薄膜的形式向下渗流。最后，污水到达排水系统，流出滤池。污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的黏膜，称为生物膜。这个起始阶段称为挂膜，是生物滤池的成熟期。挂膜污水流过成熟滤床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，从而得到净化。生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，其厚度约2mm。在这里，有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等。由于氧在生物膜表层已耗尽,生物膜内层的微生物处于厌氧状态。在这里,进行的是有机物的厌氧代谢,终点产物是有机酸,乙醇、醛和H2S等。由于微生物的不断繁殖，生物膜不断加厚，超过一定厚度后，吸附有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。此时，内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附在滤料上的性质，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。生物滤池的工作情况生物滤池机理有机物转化深度生物膜脱落原因真菌藻类原生动物后生动物一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫细菌（好氧、厌氧、兼性）低负荷滤池：原因复杂，昆虫及其幼虫的活动促使生物膜脱落。生物膜的组成高负荷滤池：水力冲刷使生物膜不断脱落，生物膜厚度与滤率大小有关。低负荷滤池：有机物被深度转化，出水中硝酸盐含量较高，残膜呈深棕色，类似腐殖质，沉淀性能较好。高负荷滤池：只有在负荷率较低时，出水才含有较低的硝酸盐，残膜易腐化。影响生物滤池性能的主要因素这些过程的发生和发展决定了生物滤池净化污水的性能。影响这些过程的主要因素有：滤池高度负荷率回流供氧

生物滤池中有机物的降解过程

同时发生着多过程有机物在污水和生物膜中的传质过程氧在污水和生物膜中的传质过程生物膜的生长和脱落等过程有机物的好氧和厌氧代谢过程滤床影响生物滤池性能的主要因素——滤池高度

滤床上层,污水中有机物浓度较高,微生物繁殖速率高,种属较低级,以细菌为主,生物膜量较多,有机物去除速率较高。

随着滤床深度增加,微生物从低级趋向高级，种类逐渐增多,生物膜量从多到少。

滤床的上层和下层相比,生物膜量、微生物种类和去除有机物的速率均不相同。

滤床中的这一递变现象，类似污染河流在自净过程中的生物递变。

当滤床各层的进水水质互不相同时,各层生物膜的微生物就不相同,处理污水的功能也随之不同。滤床一、生物滤池的构造

生物滤池由滤床、布水装置和排水系统三部分组成。池壁滤料布水系统排水系统1、滤床

滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：①单位体积滤料的表面积要大；

能为微生物附着提供大量的表面积：②使污水以液膜状态流过生物膜；③有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；④物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危害作用不被微生物分解，也不抑制微生物生长

；⑤有一定机械强度；⑥价格低廉。滤料1、滤料特性2、常见滤料3、滤料的重要参数粒径比表面空隙率4、滤料的发展趋势

早期主要以拳状碎石为滤料，此外，碎钢渣、焦炭等也可作为滤料，其粒径在3～8cm左右，空隙率在45%一50%左右，比表面积（可附着面积）在65～100m2/m3之间。从理论上，这类滤料粒径愈小，滤床的可附着面积愈大，则生物膜的面积将愈大，滤床的工作能力也愈大。但粒径愈小，孔隙就愈小，滤床愈易被生物膜堵塞，滤床的通风也愈差，可见滤料的粒径不宜太小。经验表明在常用粒径范围内，粒径略大或略小些，对滤池的工作没有明显的影响。60年代中期塑料工业发展起来以后，塑料滤料开始被广泛采用。(图1)和(图2)是两种常见的塑料滤料。图2所示滤料。国内目前采用的玻璃钢蜂窝状块状滤料，孔心间距在20mm左右，孔隙率95%左右，比表面积在200m2/m3左右。环状滤料比表面积在98-340m2/m3之间，空隙率为93%～95%波纹板状滤料比表面积在81～195m2/m3之间，空隙率为93%一95%2、布水设备布水设备有固定式（图）和可动式（图）两种。固定式布水装置由虹吸装置、馈水池、布水管道和喷嘴组成，喷水是间隙的，所以布水不均匀，配水的水头要高，配水池也较高（配水面高0.9～2.1m），故目前应用较少。

可动式布水器组成及重要参数：水竖管和可旋转的布水横管组成，横管可以是多根，布水小孔的直径10～15mm，布水横管距滤料表面的高度0.15～0.25m，喷水旋转所需的水头0.6～1.5m，布水器在水压反推动力下旋转。

旋转布水器的特点：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，低温时要采用防冻措施，仅适用于圆形池。旋转布水器3、排水系统

排水系统的作用：收集滤床流出的污水与生物膜；保证通风；支撑滤料

排水系统组成：池子底面及开设于其上的沟渠。

重要参数：池子底面坡度(0.01～0.03)；排水沟坡度0.005～0.02。排水总渠坡度0.003～0.005。

重要提示：要保证不积淤流速(通常采用0.6m／s)，排水渠穿过池壁的地方，应设排水和通风孔洞，通风面积应不小于过水断面。排水口可设于池壁的一侧或数侧，但通风口必须均匀分布于池壁的两对边或四周。二、生物滤池的工艺类型及典型应用生物滤池分为普通生物滤池、高负荷生物滤池和超负荷生物滤池（塔式生物滤池）。（一）普通生物滤池(低负荷滤池)

1．主要结构参数：（1）滤料一般为天然滤料：碎石、炉渣、卵石等（2）滤料高度1.3~1.8m

滤料直径d=25~70mm

承托厚度0.2m，滤料总高1.5~2.0米（3）布水：采用固定式喷嘴布水系统

2．工艺设计参数：

水力负荷q=1~3（m3/m2d）;有机负荷Fw=0.1~0.25kgBOD5/m3d;BOD去除率80~95%;出水BOD<25mg/L,NO-3<10mg/L3.主要优缺点：优点：（1）处理效果较好（2）运行稳定，节约能源（3）操作方便，易维护管理缺点：占地面积大，仅适合＜1000m3/d以下小型污水处理厂；滤料易堵塞；易产生灰蝇，卫生条件差；喷洒污水，散发臭味。（二）高负荷生物滤池、回流式生物滤池、

塔式滤池（第二代工艺）1.结构特征：（同普通滤池）2.结构参数：工作层高1.8m滤料粒径40~100mm

承托层0.2m粒径70~100mm

通风方式为：自然通风和机械通风。布水装置：多采用旋转布水器3.工艺特征：有较高的水力负荷（一般为10~30m3/m2d）和有机负荷（0.8~1.2kgBOD5/m3·d）,较普通生物滤池提高数倍；池子体积小，占地面积省；抑制了灰蝇生长，改善了卫生条件；

BOD5去除率一般为75~90%；缺点：进水BOD5应＜200mg/L，出水BOD5＞30mg/L。

特点总结：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常只有2～3m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。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，就要求滤料的孔隙率大和阻力小。所以，低负荷滤池的滤料粒径较小(25～70mm)，高负荷滤池的滤料粒径较大(40～100mm)，对于塔式生物滤池，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，出水中有较高的溶解氧，有硝酸盐，BOD5浓度可低于20mg/L；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，BOD5浓度高于30mg／L，塔式生物滤池的情况可能更差些。2、组成系统初沉池、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、多级运行系统和交替运行系统。生物滤池单级运行图图(a)为单级直流系统，多用于低负荷生物滤池图(b)、(c)、(d)均为单级回流系统，多用于高负荷生物滤池。图(b)的处理水回流至生物滤池前，用以加强表面负荷，又不加大初沉池的容积，但二次沉淀池要适当大些。图(c)是生物滤池出水直接回流到生物滤池前，可加大表面负菏，又利用生物接种，促进生物膜更新，这个系统的两个沉淀池都比较小。图(d)是不设二次沉淀池，滤池出水回流到初沉池前，加强初沉池生物絮凝作用，促进沉淀效果。生物滤池多级运行图理论依据：据实验和分析多级运行系统，第一级生物滤池处理效率达70%，第二级处理效率可达20%，第三、四级的处理效率很低，在5%左右。应用：一般取两级。图(a)、(b)均为二级直流系统。二级串联工作的生物滤池的优点是：滤层深度可适当减小，通风条件好，两次洒水充氧，出水水质较好些。缺点：增加了提升泵，加大了占地面积。一般第一级生物滤池采用粒径较大的滤料，后一级采用粒径较小的滤料。图(c)和(d)是二级回流系统。二级交替运行图二级交流运行系统的每一生物滤池可交替作为一级和二级使用，循环往复，负荷率比一般二级系统提高2～3倍。思考题：如何选择滤池类型和运行系统？工艺选择：低负荷生物滤池的体积大、占地多、滤料的需要量大、易堵塞、常出现池蝇和臭味，仅在水量小的地区选用。目前大多数采用高负荷生物滤池。塔式生物滤池多用于工业有机废水的处理。流程的选择

在确定流程时，通常要解决的问题是：①是否设初次沉淀池；②采用几级滤池；③是否采用回流，回流方式和回流比的确定。

当废水含悬浮物较多，采用拳状滤料时，需有初次沉淀池，以避免生物滤池阻塞。处理城市污水时，一般都设置初次沉淀池。

下述三种情况应考虑用二次沉淀池出水回流：①入流有机物浓度较高，可能引起供氧不足时；②水量很小，无法维持水力负荷率在最小经验值以下时；③污水中某种污染物在高浓度时可能抑制微生物生长的情况下，应考虑回流。三、生物滤池的基本机理（一）

生物膜的形成及特点（二）

生物膜中的物质迁移（三）

生物膜净化废水的原理（一）生物膜的形成及特点1、生物膜定义：附着在构筑物挂膜介质上，并在其上生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构。2、生物膜的形成：随着微生物的不断繁殖增长，废水中悬浮物和微生物的不断沉积，生物膜的厚度不断增加，使生物膜的结构发生变化。膜的表面和废水接触，吸取营养和溶解氧容易，微生物生长繁殖迅速，形成了由好氧和兼性微生物组成的好氧层（1～2mm）。在其内部和介质接触的部分，营养和溶解氧的供应条件差，微生物生长繁殖受到限制，好氧微生物难以生活，兼性微生物转化为厌氧代谢方式，某些厌氧微生物恢复了活性，从而形成了由厌氧微生物和兼性微生物组成的厌氧层。厌氧层是在生物膜达到一定厚度时才出现的，随着生物膜的增厚和外伸，厌氧层也随着变厚。3、各膜层在不同类型的系统中的分布：低负荷的净化系统，由于有机物氧化分解比较完全，生物膜的增长速度较慢，好氧层和厌氧层的界限并不明显。高负荷的净化系统，生物膜增长迅速，好氧层和厌氧层的分解比较明显。4、处理过程：生物膜总是不断地增长、更新、脱落的。5、生物膜脱落原因：水力冲刷、由于膜增厚造成重量的增大、原生动物的松动、厌氧层和介质的粘结力较弱等。其中以水力冲刷最为重要。6、技术处理：从处理要求看，生物膜的更新脱落是完全必要的。生物膜是生物处理的基础，必须保持足够的数量。一般认为，生物膜厚度介于2～3mm时较为理想。生物膜太厚，会影响通风，甚至造成堵塞。厌氧层一旦产生，会使处理水质下降，而且厌氧代谢产物会恶化环境卫生。（二）生物膜中的物质迁移处理过程中的物质转移：进入池内的废水沿膜面流动时，由于浓度差的作用，有机物会从废水中转移到附着水层中去，进而被生物膜所吸附。空气中的氧→废水→生物膜。微生物对有机物进行氧化分解和同化合成，产生的二氧化碳和其它代谢产物一部分溶入附着水层，一部分吸附到空气中去，如此循环往复，使废水中的有机物不断减少，从而得到净化。在向生物膜细菌供氧的过程中，由于存在着气－液膜阻抗，因而速度甚慢。所以，随着生物膜的厚度的增大，废水中的氧将迅速地被表层的生物膜所耗尽，致使其深层因氧不足而发生厌氧分解。异常情况：若供氧不足，厌氧菌将起主导作用，不仅丧失好氧生物分解的功能，而且将使生物膜发生非正常的脱落。（三）生物膜净化废水的原理生物膜呈蓬松的絮状结构，微孔多表面积大，具有很强的吸附能力。生物膜微生物以及吸附和沉积于膜上的有机物为营养料。增殖的生物膜脱落后进入废水，在二次沉淀池中被截留下来，成为污泥。如果有机物负荷比较高，生物膜对吸附的有机物来不及氧化分解时，能形成不稳定的污泥，这类污泥需要进行再处理，其处理水的NO3-可在2mg/L左右，BOD5去除率为60～90%。若负荷低，废水经过处理后，BOD5可以降到25mg/L以下，硝酸盐（NO3-）含量在10mg/L以上。5.3生物转盘一、生物转盘的构造和净化机理二、生物转盘的设计计算三、生物转盘的进展和应用一、生物转盘的构造和净化机理

生物转盘构造及工作示意图生物膜废水BODO2O2CO2CO2进水出水转动抽废水处理槽转盘生物转盘的流程生物转盘的工作特点

（1）不需曝气和回流，运行时动力消耗和费用低；（2）运行管理简单，技术要求不高；（3）工作稳定，适应能力强；（4）适应不同浓度、不同水质的污水；（5）剩余污泥量少，易于沉淀脱水；（6）没有滤池蝇、恶臭、堵塞、泡沫、噪音等问题；（7）可多层立体布置；（8）一般需加开孔防护罩保护、保温。1.单轴单级式2.单轴多级式3.多轴多级式生物转盘的布置方式

1954年在联邦德国的Heilbronn建成世界上第一座生物转盘污水处理厂。生物转盘的主要组成部分生物转盘的构造转动轴盘片废水处理槽驱动装置

盘片：高强度、轻质、耐腐蚀。直径：2~3m，转速2~3r/min，间距20~30mm。受材料、污水与膜的接触均匀性、外缘膜易脱落等影响，直径不可能做大。生物转盘的构造

转动轴：具有足够的强度和刚度，防止断裂和挠曲。直径：50mm以上，长度0.5~7m。

处理槽：与盘片相吻合的半圆形或多边形，净空相距20~50mm，设排泥和放空管。

驱动装置：机械驱动装置；空气驱动装置；水轮驱动装置。

生物转盘的主体是垂直固定在水平轴上的一组圆形盘片和一个同它配合的半圆形水槽。

微生物生长并形成一层生物膜附着在盘片表面，约40%~50%的盘面（转轴以下的部分）浸没在废水中，上半部敞露在大气中。

工作时，废水流过水槽，电动机转动转盘，生物膜和大气与废水轮替接触，浸没时吸附废水中的有机物，敞露时吸收大气中的氧气。转盘的转动,,带进空气,,并引起水槽内废水紊动,使溶解氧均匀分布。

生物膜的厚度约为0.5~2.0mm，随着膜的增厚，内层的微生物呈厌氧状态，失去活性时使生物膜脱落，并随同出水流至二次沉淀池。生物转盘的布置方式二、生物转盘的设计计算1.转盘总面积2.转盘结构设计盘片：平板或波纹板，材质为聚乙烯硬质塑料、玻璃钢、铝合金等，直径D=2.0-3.6m，厚度1-5mm。盘片间距：进水段25-35mm，出水段10-20mm。盘片周边与反应槽内壁的距离：0.1D，不小于150mm。转轴中心与水面距离不小于150mm。转盘侵湿率40-45%转盘转速：0.8-3.0r/min，15-18m/min三、生物转盘的进展和应用1.发展：用空气驱动的生物转盘、与沉淀池合建的生物转盘、与曝气池合建的生物转盘、藻类转盘等。2.应用：在我国主要用于处理工业废水。3.优点：动力消耗低、抗冲击负荷能力强、无需回流污泥、管理运行方便。4.缺点：占地面积大、散发臭气、在寒冷地区需作保温处理。5.4生物接触氧化法一、生物接触氧化池的构造二、生物接触氧化池的设计计算接触氧化池构造示例

生物接触氧化法是一种浸没曝气式生物滤池，是曝气池和生物滤池综合在一起的处理构筑物，兼有两者优点。生物接触氧化法的特点

生物接触氧化池的性能特征：

(1)具有较高的微生物浓度，一般可达10~20g/L；

(2)生物膜具有丰富的生物相，含有大量丝状菌，形成了稳定的生态系统，污泥产量低；

(3)具有较高的氧利用率；

(4)具有较强的耐冲击负荷能力；

(5)生物膜活性高；

(6)没有污泥膨胀的问题。

缺点：滤床易堵塞和更换，运行费用较高。生物接触氧化法的基本流程接触氧化池的主要部分生物接触氧化池的构造填料要求：比表面积大；空隙率大；水力阻力小；强度大；化学和生物稳定性好；能经久耐用。填料池底布水布气装置池底用于设置填料、布水布气装置和支撑填料的栅板和格栅。布气管可布置在池子中心、侧面和全池。接触氧化池反应区的构造聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料半软性填料弹性立体填料软性纤维填料软性、复合填料YHT型弹性生物的环填料立体弹性填料漂浮填料SQC型丝球形悬浮填料生物接触氧化法填料新型的纤维网状填料生物填料框架框架与生物填料新型的三维立体网状填料挂膜后的网状填料曝气装置安装生物接触氧化池的设计计算1．生物接触氧化池的有效容积（即填料体积）V式中：qv——平均日设计污水量，m3/d；ρs0

、ρse——分别为进水与出水的BOD5，mg/L；Nv——有机容积负荷率，kg(

BOD5)/(m3·d)(城市污水可用1.0～1.8)。2．生物接触氧化池的总面积A和座数n式中：h0——填料高度，一般采用3.0m；A1——每座池子的面积,m2,一般<25m2。4.有效停留时间t

5.空气量D和空气管道系统计算式中：D0——1m3污水所需气量，m3/m3，一般为15～20m3/m3。生物接触氧化池的设计计算3.池深h式中：h1——超高，0.5～0.6m；

h2——填料层上水深，0.4～0.5m；

h3——填料至池底的高度，0.5～1.5m。5.5生物膜法的进展一、曝气生物滤池二、生物流化床三、其他新型生物膜法工艺一、曝气生物滤池

曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilter，BAF)是一种发展较快的新型生物处理技术，具有占地面积小，出水水质高，投资省，运行灵活方便，易于管理，抗冲击负荷能力强等优点，不仅可以用于污水的二级和三级处理，而且还可用于微污染水源水预处理等。曝气生物滤池技术将污水生物处理与深层过滤集于一身，充分体现了现代水处理工艺向复合、集成化发展的趋势。曝气生物滤池的原理曝气生物滤池是在生物接触工艺的基础上，以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂等)为载体，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢作用，生物絮凝作用，物理过滤作用，膜及填料的物理吸附和截留作用，以及反应器内沿水流方向食物链的生物多级捕食作用，实现污染物在任一单元反应器内高效去除。（1）分区：缓冲配水区、承托层及滤料层、出水区（2）滤池池体：圆形、方形、矩形。

（3）承托层及滤料层：滤料3-5mm，比表面积大，微生物吸着能力强陶粒、焦炭等）（4）布水系统：配水室和滤板上的配水滤头，或者采用管式大阻力配水系统；（5）配水室：缓冲配水区和滤板组成；（6）布气系统：正常运行曝气和反冲洗时曝气；（7）反冲洗系统：采用气水联合反冲洗；（8）出水系统：周边出水和单侧堰出水等；（9）管道和自控系统组成：采用PL控制系统。曝气生物滤池的结构（1）从投资费用看，曝气生物滤池无需二沉池，水力负荷、容积负荷高，停留时间短，具有占地面积小，基建投资省；（2）从工艺效果上看，抗冲击荷能力强，适应的温度范围广，

且耐低温；处理水质高，可满足回用要求;勿需污泥回流，

无污泥膨胀；（3）从运行上看，易挂膜，启动快；（4）从运行费用看，曝气生物滤池氧传输效率高，曝气量小，

供氧动力消耗低，处理单位污水电耗低；（5）该工艺自动化程度高，运行管理方便，可以单独建立，也可以与其它工艺组合应用。曝气生物滤池的工艺特点（6）对进水SS要求高，需要对SS进行预处理的工艺；进水浓度不能太高，否则易堵塞；（7）水头损失较大，加上大部分都建于地面以上，进水提升水头较大；（8）反冲洗是运行的关键，滤料反洗不充分，易引起结团现象，导致工艺运行失效；（9）产泥量略大于活性污泥法，污泥稳定性差。曝气生物滤池的工艺特点曝气生物滤池的分类按水流方向分下向流BAF上向流BAFBIOCARBONE工艺属早期曝气生物滤池，其缺点是负荷不够高，且大量被截留的SS集中在滤池上端几十厘米处，此处水头损失占整个滤池水头损失的绝大部分。同时纳污能力不强，容易堵塞，运行周期短。下向流BAF（BIOCARBONE

）

BIOFOR工艺具有氧化降解、生物絮凝吸附、截留悬浮物的功能，集生物作用与固液分离作用于一身，不需后设二沉池。曝气装置设于整个滤料下面滤料在过滤时呈压实状态。气水同向流（上向流），并以较高的滤速过滤采用气水联合反冲洗，主要依赖气体的擦洗作用，反冲洗时滤料基本不膨胀。反冲污泥最终回流入初沉池。上向流BAF（BIOFOR）运行反洗上向流BAF运行过程ononoffoffoff工作状态停止上向流BAF工作状态ononoffoffoff工作状态停止上向流BAF工作状态ononoffoffoff工作状态停止上向流BAF工作状态onononoffoff反洗状态停止上向流BAF反洗状态onononoffoff反洗状态停止上向流BAF反洗状态onononoffoff反洗状态停止上向流BAF反洗状态onononoffoff反洗状态停止上向流BAF反洗状态

BIOSTYR采用了新型轻质悬浮滤料Biostyrene（主要成分是聚苯乙烯）；并且将滤床分为两部分，上部分为曝气的生化反应区，下部分为非曝气的过滤区，可以进行反硝化脱氮。上向流BAF（BIOSTYR）曝气生物滤池的主要工艺设计参数二、生物流化床

生物流化床处理技术是借助流体（液体、气体）使表面生长着微生物的固体颗粒（生物颗粒）呈流化态，同时进行去除和降解有机污染物的生物膜法处理技术。

生物流化床是70年代开始应用于污水处理的一种高效的生物处理工艺。流态化原理美国Ecolotrol公司1973—1975年研制成功的HyFlo生物流化床床层的三种状态固定床阶段流化床阶段液体输送阶段流态化原理

当液体以很小的速度流经床层时，固体颗粒处于静止不动的状态，床层高度也基本维持不变，这时的床层称固定床。固定床阶段

上图中的ab段：液体通过床层的压力降△p随空塔速度v的上升而增加，呈幂函数关系，在双对数坐标图纸上呈直线。

上图中的b点：液体滤速增大到压力降△p大致等于单位面积床层重量，固体颗粒间的相对位置略有变化，床层开始膨胀，固体颗粒仍保持接触且不流态化。

流化床阶段

当液体流速大于b点流速，床层不再维持于固定状态，颗粒被液体托起而呈悬浮状态，且在床层各个方向流动，在床层上部有一个水平界面，此时由颗粒所形成的床层完全处于流化态状态，这类床层称流化床。

上图中的bc段：流化层的高度h是随流速上升而增大，床层压力降△p则基本不随流速改变。

b点的流速vmin是达到流态化的起始速度，称临界流态化速度。临界速度值随颗粒的大小、密度和液体的物理性质而异。液体输送阶段

当液体流速提高至超过c点后，床层不再保持流化，床层上部的界面消失，载体随液体从流化床带出，这阶段称液体输送阶段。在水处理工艺中，这种床称“移动床”或“流动床”。

上图中的c点的流速vmax称颗粒带出速度或最大流化速度。

流化床的正常操作应控制在vmin和vmax之间。流化床的类型

根据生物流化床的供氧、脱膜和床体结构的不同，好氧生物流化床主要有两种类型：两相生物流化床三相生物流化床两相生物流化床这类流化床是在流化床体外设置充氧设备与脱膜装置，以对微生物充氧并脱除载体表面的生物膜。以纯氧为氧源时，充氧后水中溶解氧可达30～40mg/L；以压缩空气为氧源时，水中溶解氧一般低于9mg/L。当一次充氧不能提供足够的溶解氧时，可采用处理水回流循环。回流比R可以根据氧量平衡计算来确定：式中：S0、Se——分别为进水和出水BOD5浓度，mg/L；DO0、DOe

——分别为进水和出水的溶解氧浓度，mg/L；

D

——去除每千克BOD5所需的氧量,kg/kg,对于城市污水，D=1.2~1.4kg/kg；

Q——废水水量,m3/d。三相生物流化床

三相流化床设备较简单，操作亦较容易，此外，能耗也较二相流化床低。

三相生物流化床是气、液、固三相直接在流化床体内进行生化反应，不另设充氧设备和脱膜设备，载体表面的生物膜依靠