污水处理生物滤池

17.2生物滤池1、生物滤池的概念

2、普通生物滤池

3、高负荷生物滤池

4、塔式生物滤池

5、曝气生物滤池

No.27这种工艺得到公认，命名为生物过滤法，处理构筑物则称为生物滤池，开始用于污水处理实践，并迅速地在欧洲一些国生物滤池的发展沿革

生物滤池是生物膜反应器的最初形式，已有百余年的发展史。

但早期出现的生物滤池水 力负荷和BOD负荷都很低， 虽净化效果好，但占地面 积大，而且易于堵塞，后 来人们采取处理水回流的 措施，提高了水力负荷和 有机负荷，从而成为高负 荷生物滤池。

由于填料的革新、工艺运行的改善，生物滤池已由低负荷向高负荷发展，现有的主要类型为普通低负荷生物滤池与高负荷生物滤池、塔式生物滤池以及曝气生物滤池等。

No.28

1900年以后，

1893年在 英国试行 将污水喷 洒在粗滤 料上进行 净化试 验，取得 良好的处 理效果。 家得到应用。1951年原民主德国化学工程师舒尔兹根据气体洗涤塔原理创立了塔式生物滤池，通风畅行，净化功能良好，也使占地大的问题进一步得到解决。另一部分则以薄膜的形式渗1、生物滤池的概念生物滤池的工作原理一部分被吸附于滤料表面，成为呈薄膜状的附着水层

在生物滤池中，污水通过布水器均匀的分布在滤池表面，在重力作用下，以滴状喷洒下落， 流过滤料，成为流动水层，污水流过滤床时，滤料截留了污水中的悬浮物，同时把污水中的胶体和溶解性物质吸附在自己的表面，有机物被微生物利用以生长繁殖，逐渐形成了生物膜。

滤料 生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取污水中的有机物作为营养，对污水中的有机物进行吸附氧化作用，因而污水在通过生物滤池时能得到净化。

No.29产生有机酸、氨和硫化氢等厌氧分解产物，这些中间产物有的很不稳定，有的还带有嗅味，从而影响出水的水质。

生物膜越厚，滤料间的孔隙越小，滤池的通风情况就越差，空气中的氧就越不容易进入生物膜。有时生物膜的增长甚至会造成滤池的堵塞，使滤池的工作完全停顿下来。

No.30当生物膜较厚、污水中有机物浓度较大时，空气中的氧将很快被表层的生物膜所消耗靠近滤料的一层生物膜因得不到充足氧的供应而使厌氧生物发展起来，形成厌氧层No.31

影响生物滤池性能的主要因素生物滤池中同时发生着：•有机物在污水和生物膜中的传质过程；•有机物的好氧和厌氧代谢过程；•氧在污水和生物膜中的传质过程•生物膜的生长和脱落过程。影响这些过程的 主要因素为：滤池高度 负荷供氧 回流No.32

人们早就发现，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。滤池高度

有机负荷即指单位时间供给单位体积滤料的有机物量，单位为kg(BOD5)/［m3(滤料)·d］。由于一定的滤料具有一定的比表面积，滤料体积可间接表示生物膜面积和生物数量，所以有机负荷实质上表征了F/M值。有机负荷不能超过生物膜的分解能力，否则出水水质将相应有所下降。

No.33

负荷

生物滤池的负荷是一个集中反映生物滤池工作性能的参数，同滤床的高度一样，负荷直接影响生物滤池的工作，主要有水力负荷和有机负荷两种。

水力负荷即单位面积的滤池或单位体积滤料每日处理的废水量，单位为m3（废水）/［m2(滤池)·d］或m3(废水)/［m3(滤池)·d］，表征滤池的接触时间和水流的冲刷能力。水力负荷太大则流量大，接触时间短，净化效果差；水力负荷太小则滤料不能得到完全利用，冲刷作用小。一般认为下述情况时考虑出水回流：进水有机物浓度较大，可向生物滤池连续接种，促进生物膜的生长；增加进水的溶解氧，改善进水的腐化状态。缩短了废水在滤池中的停留时间；缺点降低入流污水的有机物浓度，降低传质和有机物 的去除率；冬天使池中水温降低；增加能耗，增大运行费用。

No.34

回流

回流多用于高负荷生物滤池的运行系统，对其 性能有明显的影响。增大水力负荷，促进生物膜的脱落，防止滤池堵塞及孳生蚊蝇；可稀释污水，降低其有机负荷，并借以均化、稳定进水水质No.35

供氧条件与有机负荷密切相关。但当入流污水有机物浓度较高时，供氧条件就可能成为影响生物滤池工作的主要因素，为保证生物滤池的正常工作，可采用回流的方法，降低滤池进水有机物浓度，或采用机械通风，以保证滤池供氧充足，正常运行。供氧向生物滤池供给充足的氧是保证生物膜正常工作的必要条件，也有利于排除代谢产物。在生物滤池中，微生物所需的氧一般来自大气，靠自然通风供给，影响滤池自然通风的主要因素是自然拔风和风力。自然拔风的推动力是池内外的气温差以及滤池高度。温差愈大，滤池内的气流推动力越大，通风量也就愈大。2、

普通生物滤池负荷低，水力负荷宜1～3m3/［m2(滤池)·d］，BOD负荷宜为0.15～0.3kg/［m3(填料)·d］。

No.36

通气道普通生物滤池示意图排水渗水装置普通生物滤池

配水虹吸配水干管及支管滤料（下层粒径60-100mm，厚0.2m上层30-50，厚1.3-1.8m又名滴滤池（Tricklingfilter），是生物滤池早期出现的类型，即第一代生物滤池。（1）.构造特征通气道排水渗水装置配水虹吸

及支管滤料

池壁多由砖石筑造，具有围护滤料的作用，应能够承受滤料压力。一些池壁上由许多孔洞，用以促进滤层的内部通风。在平面上多是方形、矩形或圆形。

配水干管

池底的作用是支撑滤料和排除处理后的出水。池底底部四周设通风口，其总面积不小于滤池表面积的1%。

No.37池体排水

渗水装置通气道虹吸

配水干管 及支管滤料

布水装置的主要任务是向滤池表面均匀 地撒布污水。还应：适应水量的变化；不易 堵塞和易于清通以及不受风、雪影响等特征。 普通生物滤池的布水装置多采用固定喷嘴式 布水系统。固定喷嘴式布水系统是由投配 池，布水管道和喷嘴等几部分所组成.配水

排水系统设于池的底部，它有两个作用：一是排除处理后的出水；二是保证滤池的通风良好。排水系统包括渗水装置、汇水沟和总排水沟以及其供通风的底部空间。

No.38

处理效果好，易于管理、节省能源、运行稳定、剩余污泥少且易于沉降分离等。 占地面积大、不适合处理水量大的污水；滤料 易于堵塞；滤池表面生物膜积累过多，易于产生滤

池蝇，恶化环境卫生；喷嘴喷洒污水，散发臭味。 正是因为普通生物滤池具有上述缺点，使其在推广应用上受到很大限制，近年来应用较少，有日渐被淘汰的趋势。

No.39优点缺点

（2）.适用范围与优缺点 普通生物滤池一般适用于处理每日污水量不高于1000m3的小城镇污水或有机性工业废水。（3）设计与计算①滤料的选定②滤料容积的计算③滤池各部位设计④布水系统的设计计算3、高负荷生物滤池

高负荷生物滤池是生物滤池的第二代工艺，它是在解决、改善普通生物滤池在净化功能和运行中存在的实际弊端的基础上而开创的。

（1）.构造特征

在构造上，高负荷生物滤池与普通生物滤池略有不同， 主要如下： 高负荷生物滤池在平面上多为圆形。如使用粒状滤料， 其粒径较大，空隙率较高。滤料层高一般为2.0m。 现在，高负荷生物滤池也已广泛使用由聚氯乙烯、聚苯 乙烯和聚酰胺等材料制成的呈波形板状、列管状和蜂窝状等 人工滤料。

No.40配水短管布水横管滤料口，中心较疏，周边较密，须经计算确定。污水从孔口喷出，产生反作用力，从而使横管按

高负荷生物滤池多使用旋转布水器。旋转布水器有多种结构形式，右图所示为其中应用较为广泛且构造简单的一种。

在横管的同一 侧开有一系列 间距不等的孔

与喷水相反的 方向旋转。 进水竖管污水以一定的压力流入位于池中央处的固定竖管

No.41再流入布水横管，横管绕竖管旋转。生物滤池No.42（2）.工艺特征

高负荷生物滤池大幅度地提高了滤池的负荷率，其BOD容积负荷率(宜大于1.8）高出普通生物滤池6～8倍，高达0.5～2.5kg/[m3(滤池)·d]；水力负荷率则高出10倍，宜为10～36m3/[m2(滤池)·d]。高负荷生物滤池实现高负荷率是通过限制进水的BOD5值和在运行上采取处理水回流等技术措施而达到的。进入高负荷生物滤池的BOD5值必须低于200mg/L，否则用处理水回流加以稀释。No.43回流水量(QR)与原污水量(Q)之比称为回流比(R):QR

QR=喷洒在滤池表面上的总水量(QT)为:QT=Q+QR总水量(QT)与原污水量(Q)之比称为循环比（F）:QT

QF==1+RNo.44

采取处理水回流措施，原污水的BOD值(或COD值)被稀释，进入滤池的污水BOD浓度根据下列关系式计算。根据Sa(Q+QR)=SOQ+QRSeSa=S0+RSe

1+RSa——喷洒向滤池的污水BOD值，mg/L；

S0——原污水的BOD值，mg/L；

Se——滤池处理水的BOD值，mg/L；R——回流比。得：No.42（3）

工艺流程系统

图17-5所示多种多样的流程系统（4）工艺设计计算BOD容积负荷;BOD面积负荷;水力负荷交替式二级生物滤池法的流程交替式二级生物滤池法比并联流程负荷率可提高两三倍。

运行时，滤池是串联工作的，污水经初步沉淀后进入一级生物滤池，出水经相应的中间沉淀池去除残膜后用泵送入二级生物滤池，二级生物滤池的出水经过沉淀后排出污水厂。工作一段时间后，一级生物滤池因表面生物膜累积，即将出现堵塞，改作二级生物滤池，而原来的二级生物滤池则改作一级生物滤池。这样可以防止滤池堵塞。

运行费用低、易于管理、节省能源、运行稳定、剩余污泥少且易于沉降分离等。

卫生条件差，在严寒地区处理效果也不稳定。

No.39优点缺点

（5）.适用范围与优缺点 高负荷生物滤池仅适合温暖地区小城镇污水处理和工业废水的单独处理。4、塔式生物滤池塔式生物滤池，简称滤塔，是在50年代初开创的，属第三代生物滤池。（1）.工艺特征l)高负荷率

塔式生物滤池的水力负荷率可达80~200m3/(m2·d)，为一般高负荷生物滤池的2~10倍，BOD—容积负荷率达1000~2000gBOD5/(m3·d)，较高负荷生物滤池高2~3倍。塔式生物滤池内的生物膜能够经常保持较好的活性。但是，生物膜生长过快，易于产生滤料的堵塞现象。2)滤层内部的分层

塔滤滤层内部存在着明显的分层现象，在各层生长繁育着种属各异，但适应流至该层污水特征的微生物群集，这种情况有助于微生物的增殖、代谢等生理活动，更有助于有机污染物的降解、去除。由于具有这种分层现象的特征，塔滤能够承受较高的有机污染物的冲击负荷，对此，塔滤常用于作为高浓度工业废水二级生物处理的第一级工艺，较大幅度地去除有机污染物，以保证第二级处理技术保持良好的净化效果。

塔式生物滤池包括塔身、滤料、布水装置、通风系统四部分。如图所示：

1-塔身；2-滤料；3-格栅

4-检修口；5-布水器；

6-通风口；7-集水槽23 1

5（2）.构造特征4 6

7塔式生物滤池构造示意图（3）.适用条件与优缺点•塔式生物滤池适用于生活污水和城市污水处理，也适 用于处理各种有机性的工业废水，但只适宜于少量污 水的处理，一般不宜超过10000m3/d。•塔式生物滤池的优点是占地面积可大大缩小，对水量 水质突变的适应性强，即使是受突然变化的负荷影响 后，一般也只是上层滤料的生物膜受影响，因此能较 快地恢复正常工作，卫生条件较好。•其主要不足之处是在地形平坦处需要的污水抽升费用 较大，并且由于池高使得运行管理也不太方便，但这 些都不至于影响塔式生物滤池在实践中的应用。（4）设计计算根据水温及出水要求查得容积负荷；确定滤塔的容积确定塔的个数，求每个塔的表面积校核水力负荷、径高比（4）塔式生物滤池的设计计算当前，塔式生物滤池主要按BOD—容积负荷率进行计算。对生活污水和城市污水可以参考国内、外的运行数据选定。

1）塔滤的滤料容积：式中V——滤料容积，m3;Sa——进水BOD5，也可按BODu考虑，g/m3；

Q——污水流量，取平均日污水量，m3/d；

Na——BOD容积负荷或BODu容积允许负荷，（gBOD5/m3滤料•d）或gBODu/（m3滤料•d）2）滤塔的表面面积

式中：A-滤塔的表面面积，m2；

H-滤塔的工作高度，m；其值根据图17-9查进水BOD/（mg/L）250300350450500滤塔高度（m）810121416进水BOD与塔滤高度的关系3）塔滤的水力负荷式中q——水力负荷，m3/(m2•d)。

当有条件时，水力负荷q应由试验确定，计算的q与实验的q′比较如下：

q′=q，说明设计是可行的；

q′>q，则应考虑加大滤池高度或采用回流或多级滤池串联。

q′<q，则可考虑适当降低滤池高度；5、曝气生物滤池曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilter，简称BAF)，是20世纪80年代末和90年代初在欧美兴起的一种污水生物处理技术，起初用作三级处理，后发展成直接用于二级处理。该工艺处理负荷高，BOD的容积负荷可以达到5~6kg/(m3·d)。曝气生物滤池从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺。有去除SS、COD、BOD以及硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用。原污水流入溢流堰

曝气用 空气管反冲用空气管承托层 处理水排水管 反冲洗水进水管

反冲洗水排水管中间排水管

填料层曝气生物滤池构造示意图（1）.工作原理及特征采用曝气生物滤池时为了减少污水中的悬浮物，进入生物滤床的污水要求进行充分的预处理。一般要求生物滤床进水悬浮物（SS）浓度在50~60mg/L。对于用于三级处理的曝气生物滤池工艺，进水悬浮物浓度一般不会影响生物滤床的效率。如果把生物滤床作为主要生物处理段，那么采用常规的初沉池处理很难保证生物滤床进水悬浮物浓度在50mg/L以下，需要采用初沉池的预处理，最好与一级强化处理相结合。在曝气生物滤池工艺中进水水流向下，空气从距滤料底部30cm处通入，空气流向上，两者形成逆流，增大了气/水接触时间，有利于氧的转移，发挥下层滤料表面生物膜的氧化降解作用，提高整个曝气生物滤池的储污能力，延长反冲周期。由于滤料粒径小，比表面积大，使池中容纳着大量微生物，从而体现出容积负荷高、停留时间短的特点，又能保证滤池在较低的污泥负荷下运行，为进一步降解污水中的有机污染物提供了可靠的保证，进而获得优良的处理效果，保证了出水稳定。处理水由底部出水系统收集到出水渠，进入集水池。当滤池运行到一定时期，随着生物量和滤料中截留杂质的增加，滤料中水头损失增大，水位上升，需对滤料进行反冲洗，反冲洗废水通过排水管回流到一级处理设施曝气生物滤池具有以下特征：1)、用粒状填料作为生物载体，如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等；2)、区别于一般生物滤池及生物滤塔，在去除BOD、氨氮时需进行曝气；3)、高水力负荷、高容积负荷、水力停留时间短及高的生物膜活性；4)、具有生物氧化降解和截留SS的双重功能，生物处理单元之后不需要再设二次沉淀池；5)、需定期进行反冲洗，清洗滤池中截留的SS，同时更新生物膜。反冲洗进气管进水反冲洗出水反冲洗进水曝气管（2）新型曝气生物滤池A：BIOCARBONE（下向流）BIOCARBONE在滤池中下部设曝气管(一般距底部25~40cm处)进行曝气，曝气管上部起生物降解作用，下部主要起截留SS及脱落的生物膜的作用。运行中，因截留了SS及生物膜的生长，水头损失逐渐增加，达到设计值后，开始反冲洗。一般采用气水联合反冲，底部设反冲洗气、水装置。BIOCARBONE属早期曝气生物滤池，其缺点是负荷仍不够高，且大量被截留的SS集中在滤池上端几十厘米处，此处水头损失占了整个滤池水头损失的绝大多数，滤池纳污率不高，容易堵塞，运行周期短。法国Degremont公司开发的BIOFOR和OTV公司开发的BIOSTYR，克服了BIOCARBONE的这些缺点。

反冲洗出水反冲洗进水 进水

填充 材料 垫层曝气 反冲气B:BIOFOR（上向流）

处理出水BIOFOR(Bio-FiltrationOxygenatedReactor，简称BIOFOR)，其结构如图所示。BIOFOR运行时一般采用上向流，污水从底部进入气水混合室，经长柄滤头配水后通过垫层进入滤料，在此进行BOD、COD、氨氮、SS的去除。反冲洗时，气、水同时进入气水混合室，经长柄滤头配水、气后进入滤料，反冲洗出水回流入初沉池，与原污水合并处理。BIOFOR采用上向流(气水同向流)的主要原因有：1)、同向流可促使布气、布水均匀；2)、若采用下向流，则截留的SS主要集中在填料的上部。运行时间一长，滤池内会出现负水头现象，进而引起沟流，采用上向流可避免这一点；3)、采用上向流，截留在底部的SS可在气泡的上升过程中被带入滤池中上部，加大填料的纳污率，延长了反冲洗间隔时间。C：BIOSTYRBIOSTYR结构示意图BIOSTYR滤池是BAF工艺的一种，是法国OTV公司的注册工艺，由于采用了新型轻质悬浮填料——Biostyrene（主要成分聚苯乙烯且密度小于1.0g/cm3）而得名。脱氮的BIOSTYR反应器的结构和原理如图14-20所示，滤池底部设有进水和排泥管，中上部是填料层，厚度一般为2.5~3m，填料顶部装有挡板，防止悬浮填料的流失。与一般的BAF工艺不同之处是其滤头设在池子的上部，在上部挡板上均匀安装有出水滤头。挡板上部空间用作反冲洗的储水区，其高度根据反冲洗水头而定，该区设有回流泵用以将滤池出水泵送至配水廊道，继而回流到滤池底部实现反硝化。BIOSTYR工艺抓住BAF的技术关键——填料，因此具有如下工艺特点：1）采用新型密度小于水的球形有机填料，利于微生物的生长和截留SS，促进水—气均匀混合；2）池内微生物浓度大，活性高，处理负荷高，出水水质优，运行稳定；3）占地省，投资少；4）工艺流程简单，运行灵活，管理方便；5）增加了预处理日常药剂费用；6）污泥量相对加大，污泥稳定性较差。BIOSTYR工艺在欧美应用较普遍，而且许多工程集中在处理厂用地紧张、出水水质要求高的地方。BIOPUR瑞士(规整波纹板和颗粒），BIOSMEDI上海市政研究院（轻质颗粒滤料3-5mm)，一体化设备曝气生物滤池工程技术规程（3）、曝气生物滤池的主要优点及缺点1)、主要优点a)占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池之后不设二次沉淀池。曝气生物滤池水力负荷、容积负荷大大高于传统污水处理工艺，停留时间短(每级0.5~0.66ｈ)，因此所需生物处理面积和体积都很小，节约了占地和投资。b)、出水水质高。在BIOFOR中，由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，一般不超过10mg/l；因周期性的反冲洗，生物膜得以有效更新，表现为生物膜较薄(一般为10um左右)，活性很高。若采用全套BIOFOR工艺，则可除磷脱氮。c)氧的传输效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。在BIOFOR中，氧的利用效率可达20%~30%，曝气量明显低于一般生物处理法。d)抗冲击负荷能力强，耐低温。国外运行经验表明，曝气生物滤池可在正常负荷2~3倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。此外，根据国外的报道，生物曝气滤池一旦挂膜成功，可在6~10℃水温下运行，并具有良好的运行效果。e）挂膜，启动快。根据国外的运行，曝气生物滤池在水温10~15℃时，2~3周即可完成挂膜过程。曝气生物滤池在暂时不使用的情况下可关闭运行，此时滤料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝气，可在很短的时间内恢复正常。2)主要缺点a)曝气生物滤池对进水的SS要求较高。b)采用曝气生物滤池，水头损失较大，水的总提升高度大。c)采用曝气生物滤池工艺，在反冲洗操作中，短时间内水力负荷较大，反冲出水直接回流入初沉池会对初沉池造成较大的冲击负荷。d)因设计或运行管理不当还会造成滤料随水流失等问题。（4）曝气生物滤池的设计计算当前，曝气生物滤池主要按BOD容积负荷率或氨氮容积负荷进行计算。1）滤料容积：式中V——滤料体积，m3;S0——进水BOD5或氨氮浓度，g/m3；

Q——污水流量，取平均日污水量，m3/d；

Nv——BOD容积负荷或氨氮容积负荷，（gBOD5/m3滤料•d）或g氨氮/（m3滤料•d）2）单格滤池的面积

式中：A-滤池的表面面积，m2；

h1-滤料层的高度，m；其值1.8-3.0

n-格数

3）滤池总高度

H=h1+h2+h3+h4+h5

(超高0.5、滤层上部最低水位、承托层0.6、配水室高1.5）进水BOD与塔滤高度的关系曝气生物滤池填料性能表曝气生物滤池容积负荷表17.3生物转盘

生物转盘源于原联邦德国，第一套半生产性的生物转盘试验装置是于1954年在西德海尔布隆(Heilbronn)污水处理厂建成。原联邦德国斯图加特工业大学勃别尔(Popel)教授和哈特曼(Hartman)教授对生物转盘技术的实用化进行了大量的试验研究和理论探讨工作，并于1964年发表了题为《生物转盘的设计、计算与性能》的论文，就此奠定了生物转盘技术发展的基础。1.生物转盘的构造特征

生物转盘是由盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置所组成。盘片串联成组，中心贯以转轴，转轴两端安设在半圆型接触反应槽两端的支座上。转盘面积的40％左右浸没在槽内的污水中，转轴高出槽内水面10~25cm。其构造如下图所示。生物转盘构造图⑴盘片•盘片是生物转盘的主要部件，应具有轻质高强，耐腐 蚀、耐老化、易于挂膜、不变形，比表面积大，易于 取材、便于加工安装等性质。⑵接触反应槽•接触反应槽的各部位尺寸和长度，应根据转盘直径和 轴长决定，盘片边缘与槽内面应留有不小于100mm的 间距。槽底应考虑设有放空管，槽的两侧面设有进出 水设备，多采用锯齿形溢流堰。对多级生物转盘，接 触反应槽分为若干格，格与格之间设导流槽。⑶转轴•转轴中心与接触反应槽液面的距离一般不应小于

150mm，应保证转轴在液面之上，并根据转轴直径与 水头损失情况而定。转轴中心距槽内水面的距离(b)与0.06~0.1。⑷驱动装置•转盘的转动速度是重要的运行参数，必须选定适宜，转 速过高既有损于设备的机械强度，消耗电能，又由于在 盘面产生较大的剪切力，易使生物膜过早剥离。综合考 虑各项因素，转盘的转速以0.8~3.0r/min，外缘的线速 度以15~18m/min为宜。转盘直径(D)的比值在0.05~0.15之间，一般取值2.生物转盘的净化机理

转盘以较低的线速度在充满污水的接触反应槽内转动。转盘交替地和空气与污水相接触。在经过一段时间后，在转盘上附着一层栖息着大量微生物的生物膜。微生物的种属组成逐渐稳定，其新陈代谢功能也逐步地发挥出来，并达到稳定，污水中有机污染物为生物膜所吸附降解。转盘转动离开污水与空气接触，生物膜上的固着水层从空气中吸收氧，固着水层中的氧是过饱和的，并将其传递到生物膜和污水中，使槽内污水的溶解氧含量达到一定的浓度，甚至可能达到饱和。转盘上附着的生物膜与污水及空气之间，除有机物(BOD、COD)与O2的传递外，还进行着其它物质，如CO2、NH3等的传递。生物转盘净化反应过程与物质传递过程污水出水沉砂池初沉池

污泥处理生物转盘处理系统基本工艺流程格栅 排 砂排泥排泥二沉池

排 泥3.工艺流程与组合

以下是城市污水的生物转盘系统的基本工艺流程。

生物转盘 消毒•生物转盘宜于采用多级处理方式。实践证明，如盘片面积不变，将转盘分为多级串联运行，能够提高处理水水质和污水中的溶解氧含量。•生物转盘一般可分为单级单轴、单轴多级和多轴多级等。级数多少主要根据污水的水质、水量、处理水应达到的程度以及现场条件等因素决定。对城市污水多采用四级转盘进行处理。在设计时特别应注意的是第一级，首级承受高负荷，如供氧不足，可能使其形成厌氧状态。对此应采取适当的技术措施，如增加第一级的盘片面积，加大转数等。生物转盘的布置方式4.生物转盘系统的工艺特征(1)微生物浓度高，特别是最初几级的生物转盘，据一些 实际运行的生物转盘的测定统计，转盘上的生物膜量 如折算成曝气池的MLVSS，可达40000~60000mg/L，

F/M比为0.05~0.1，这是生物转盘高效率主要原因之一。(2)生物相分级，在每级转盘生长着适应于流入该级污水 性质的生物相，这种现象对微生物的生长繁育，有机 污染物降解非常有利。(3)污泥龄长，在转盘上能够增殖世代时间长的微生物， 如硝化菌等，因此，生物转盘具有硝化、反硝化的功 能。(4)对BOD值达10000mg/L以上的超高浓度有机污水或

10mg/L以下的超低浓度污水都可以采用生物转盘进 行处理，并能够得到较好的处理效果。因此，本法 是耐冲击负荷的。(5)生物膜上的微生物的食物链较长，因此，产生的污 泥量较少，约为活性污泥处理系统的1/2左右，在水 温为5~20℃的范围内，BOD去除率为90％的条件 下，去除lkgBOD的产泥量约为0.25kg。(6)接触反应槽不需要曝气，污泥也勿需回流，因此， 动力消耗低，这是本法最突出的特征之一，据有关 运行单位统计，每去除1kgBOD的耗电量约为

0.7kWh，运行费用低。(7)本法不需要经常调节生物污泥量，不存在产生污泥膨 胀的麻烦，复杂的机械设备也比较少，因此，便于维 护管理。(8)设计合理、运行正常的生物转盘，不产生滤池蝇、不 出现泡沫也不产生噪声，不存在发生二次污染的现象。(9)生物转盘的流态，从一个生物转盘单元来看是完全混 合型的，在转盘不断转动的条件下，接触反应槽内的 污水能够得到良好的混合，但多级生物转盘又应作为 推流式，因此，生物转盘的流态，应按完全混合—推 流来考虑。5.生物转盘处理技术的进展1)空气驱动生物转盘

空气驱动生物转盘是 利用空气的浮力使转 盘旋转(见右图)。在 转盘的外周设空气 罩，在转盘下侧设曝 气管，在管上均等地 安装扩散器，空气从 扩散器均匀地吹向空 气罩，产生浮力使转 盘转动。特点如下：(1)槽内污水含有较高的溶解氧，在相同的负荷率

条件下，BOD的去除率较高；(2)生物膜较薄，有较强的活性；(3)通过调节空气量改变转盘的转数，采用空气量 调节装置，根据槽内溶解氧的变化自动运行；(4)易于维修管理。2)生物转盘与其它处理设备相组合⑴与沉淀池相组合的生物转盘（如下图所示）与平流式沉淀池(作为二次沉淀池)相组合的生物转盘⑵与曝气池相组合的生物转盘•右图所示为剖面示意图。这是提高曝气池处理效率的一种新措施。在曝气池上侧设生物转盘，转盘用空气驱动，盘片40％的面积浸没于水中。特点如下：与曝气池合建的生物转盘

1)高原有设备的处理效果，改装前BOD5

去除率60％~70％，改装后提高到90％；2)提高原有设备处理能力，占地面积小，附加设备费用亦低；3)处理效果稳定，菌体密度大，生物量高，微生物增殖迅速，活性强；4)污泥量少而且易于沉淀；5)动力消耗少，活性污泥装置本身能够提供生物转盘转动的能量；6)负荷选择适宜，可取得硝化的效果。3)藻类生物转盘

藻类生物转盘的主要特点是加大了盘间距离，增加受光面，接种经筛选的藻类，在盘面上形成藻菌共生体系。藻类的光合作用释放的氧，提高了水中的溶解氧，为好氧菌提供了丰富的氧源，而微生物代谢所放出的CO2成为藻类的主要碳源，又促进了藻类的光合作用。在菌藻的共生作用下，污水得到净化。6、生物转盘的设计计算

生物转盘的负荷率与废水性质、废水浓度、气候条件及构造、运行等多种因素有关，设计时可以通过试验或根据经验值确定。

设计的主要内容是计算转盘的总面积。

水力负荷和有机负荷：水力负荷:m3(污水)/[m3(槽)·d];m3(污水)

/[m2(盘片)·d]

有机负荷:kg(

BOD5)/[m3(槽)·d];kg(

BOD5)/[m2(盘片)·d]1)生物转盘的设计计算方法

设计参数如有机负荷、水力负荷、停留时间等可通过试验求得，然后进行生产规模的生物转盘设计。规范规定，对于城市生活污水，BOD面积负荷一般为5-20g/m2.d，第一级不宜超过30-40g/m2.d，水力负荷不宜超过0.04-0.2m3/m2.d

。通过试验求得需要的设计参数污水性质处理程度（出水BOD5）/（mg.L-1)盘面负荷/（g.m-2.d-1)备注生活污水≤6020~40国外资料≤3010~20煮炼废水≤6012~16益阳、株洲萱麻纺织厂30~40上海萱麻实验厂染色废水≤3020南京织布厂128~255上海第三印刷厂生活污水104生活污水69国营长空机械厂1679北京结核病医院164

当没有条件进行试验时，可以用经验性图表、经验值（如下表）进行计算。序号污水类型进水BOD5/(mg.L-1)进水COD/(mg.L-1)水力负荷/(m3.m-2.d-1)BOD5负荷/(g.m2.d-1)COD负荷/(g.m2.d-1)停留时间/h废水水温/ºC1含酚酚50~250(152)280~670(495)0.05~0.113(0.070)15.5~35.5(22.8)1.5~2.7(2.6)t>15(10.5)2印染100~280(158)250~500(392)0.04~0.24(0.12)12~23.2(16.2)10.3~43.9(28.1)0.6~1.3t>103煤气站含酚130~765(365)0.019~0.1(0.055)12.226.41.3~4.0(2.95)t>204酚醛442~700(600)0.0317.15~22.8(15.7)11.7~24.5(17.8)3.0t=245酚氰酚40~90CN20~400.12.06苯胺苯胺530.032.3t=21~287萱麻煮炼黑液3675310.0661.68丙稀腈CN19.7~21.02970.05~0.4(0.075)9腈纶AN200BOD3000.1~0.2(0.15)1.9t=3010氯丁污水BOD120氯丁二烯204000.1632.638.1t=15~20部分工业废水设计负荷2)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。转盘侵湿率不宜小于35%，一般为40-45%转盘转速：2.0-4.0r/min，15-19m/min③总片数M=A/2a④转轴长度⑤反应槽容积⑥旋转速度⑦电动机功率⑧停留时间3）设计时注意的问题①日平均污水量计算，季节变化大，按最大季节的日平均污水量②进入转盘的BOD值按沉淀后的平均值③每平方米盘片具有的反应槽有效容积为5-9L④转盘的级数，应按2-4级布置，组数不少于两组，按同时工作工程实例

济南市南郊宾馆污水净化站采用的生物转盘为主体的二级生化处理工艺，近期安装二组直径为3m的转盘，其中一组为三级转盘，另一组为四级转盘。二组转盘并联运行处理流量42m3/h（1000m3/d）。当污水量小于21m3/h，只用一组转盘。远期再安装一组生物转盘。远期处理流量为63m3/h（1500m3/d）。

工艺流程：原污水水质：COD＝133.2～178mg/L,BOD5=67～89.2mg/L,SS＝45～92mg/L出水水质：CODcr≤50mg/L,BOD5≤10mg/L,SS≤10mg/L，浊度≤10度，总大肠杆菌≤3个/L.处理后出水达到CJ25.1—89《生活杂用水水质标准》，作为宾馆人工湖补给水和浇灌果树、绿地及洗车等用途。17.4生物接触氧化法

生物接触氧化法亦称淹没式生物滤池，1971年在日本首创，近20余年来，该技术在国内外都得到了广泛的研究与应用，用于处理生活污水和某些工业的有机污水，取得了良好的处理效果。一生物接触氧化法的特征及组成•所谓生物接触氧化法就是在池内充填一定密度 的填料，污水浸没全部填料并与填料上的生物 膜广泛接触，在微生物新陈代谢功能的作用 下，污水中的有机物得以去除，污水得以净化。1.在工艺方面的特征•采用多种型式的填料，在生物膜上微生物是丰富的，除细 菌和多种种属原生动物和后生动物外，还能够生长氧化能 力较强的球衣菌属的丝状菌，而无污泥膨胀之虑。且在生 物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链。•填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构， 由于丝状菌的大量滋生，有可能形成一个呈立体结构的密 集的生物网，污水在其中通过起到类似“过滤”的作用， 能够有效地提高净化效果。•由于进行曝气，生物膜表面不断地接受曝气吹脱，这有利 于保持生物膜的活性，抑制厌氧膜的增殖，也宜于提高氧 的利用率，因此能够保持较高浓度的活性生物量。生物接 触氧化处理技术能够接受较高的有机负荷率，处理效率较 高，有利于缩小池容，减少占地面积。2.在运行方面的特征•对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍 能够保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业，更具 有实际意义。•操作简单、运行方便、易于维护管理，勿需污泥回流，

不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇。•污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。3.在功能方面的特征•生物接触氧化处理技术具有多种净化功能，除有 效地去除有机污染物外，如运行得当还能够用以 脱氮，因此，可以作为三级处理技术。•主要缺点是：如设计或运行不当，填料可能堵 塞，此外，布水、曝气不易均匀，可能在局部出 现死角。二生物接触氧化处理技术的工艺流程•一段(级)处理流程•

二段(级)处理流程•多段(级)处理流程1.一段(级)处理流程初沉池接触氧化池二沉池污水出水

排泥•此处理流程中，接触氧化池的流态为完全混合型，微生物 处于对数增殖期和减衰增殖期的前段，生物膜增长较快， 有机物降解速率也较高。2.二段(级)处理流程初沉池

一段接触氧化池二沉池污水出水

排泥•它更能适应原水水质的变化，使处理水水质趋于稳定。二 段处理流程中的每座接触氧化池的流态都属完全混合型， 而结合在一起考虑又属于推流式。一段F/M大于2.1，对数增殖期；二段一般为0.5，减速增长期或生物膜稳定期。中沉池

二段接触氧化池1.构造⑴池体⑵填料⑶供气装置⑷进出水装置如图所示

填料排泥

出水渠 出水 池体 格棚支架 进气装置进水装置三生物接触氧化池的构造及形式

稳定水层

空气进水填料的要求•在水力特性方面，比表面积大、空隙率高、水流流态良好、阻力小、流速均一；•在生物膜附着性方面，应当有一定的生物膜附着性；•化学与生物稳定性较强，经久耐用，不溶出有害物质，不导致二次污染；•在经济方面要考虑货源、价格，也要考虑便于运输与安装等。填料的种类•••••••按形状：蜂窝状、束状、筒状、列管、波纹、板状网状、盾状、球状、圆形辐射状及不规则状。性状：硬性、半软性、软性、弹性材质：塑料、玻璃钢、纤维放置方式：整体、悬挂和悬浮酚醛树脂蜂窝填料常用填料的类型聚乙烯蜂窝填料常用填料技术性能指标接触氧化池反应区的构造曝气装置安装四、

接触氧化池的类型根据进水、进气式的不同：1、底部进水、进气（图17-25）；2、侧部进气、上部进水（图17-26）

；3、表曝充氧（图17-27）

；4、射流（图17-28）按曝气装置的位置分流式直流式按水流循环方式分填料内循环式填料外循环式中心曝气型单侧曝气型分流式中心曝气型

分流式接触氧化池有利于微生物的生长繁殖，供氧状况良好。但水流对生物膜冲刷力小，膜更新慢，易堵塞。

直流式生物接触氧化池（国内多采用）五、生物接触氧化池的设计计算负荷法：1．生物接触氧化池填料的容积V式中：Q——平均日设计污水量，m3/d；S0——分别为进水与出水的BOD5，mg/L；Nv——有机容积负荷率，g(BOD5)/(m3·d)(可见P135表17-5、P136表

17-6）。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.接触氧化池总高度hH=h0+h1+h2+(m-1)h3+h4式中：h1——超高，0.5～1.0m；h2——填料层上水深，0.4～0.5m；h3——填料层间隙高度，0.2～0.3m；h4——填料至池底的高度，0.5～1.5m。接触时间计算法：根据微生物反应动力学关系式和进出水的水质来求定污水与填料的接触时间，由此进一步计算接触氧化池的总面积和填料容积。例题

式中：t-接触反应时间（h)S0-原污水BOD5值Se-处理水BOD5值K-常数P-充填率%工程实例

河南江海啤酒业有限公司（原为郑州市啤酒厂）废水处理一期工程：设计水量Q＝2400m3/d，设计水质为CODcr＝1500mg/L,BOD5＝900mg/L,SS＝500mg/L，pH＝6～9。设计出水水质要求达到《污水综合排放标准》GB8978-1996的二级标准：CODcr≤150mg/L，BOD5≤60mg/L，SS≤200mg/L，pH＝6～9。

该废水治理一期工程的工艺流程如下：

生物接触氧化池采用二段生物接触氧化，设计填料容积负荷率为2KgBOD5/(m3/d)池内设组合软性填料，高度为3m。一、二氧化池填料容积分别占填料总容积的和。一、二氧化池平面面积分别为156m2和78m2，组合软性填料容积分别为468m3和234m3，停留时间分别为4.68h和2.34h，池总高度均为4.8m。位于一、二氧化池间设中间沉淀池为矩形平流式沉淀池，设计表面负荷为7m3/(m2•h)，平面面积为1.5×10＝15m2，池总高度为4.8m，在1.5m高度上设一个污泥斗，断面性状为梯形，污泥斗内设穿孔排泥管。该工艺运行结果表明能达到设计要求。17.5生物流化床

所谓生物流化床，就是以砂、活性炭、焦炭一类的较小的惰性颗粒为载体充填在床内，因载体表面被覆着生物膜而使其质变轻，污水以一定流速从下向上流动，使载体处于流化状态。它利用流态化的概念进行传质或传热操作，是一种强化生物处理、提高微生物降解有机物能力的高效工艺。流体向上流过一个微细颗粒的床层（塔体），当流速低的时候流体只是穿过静止的颗粒之间的空隙，此时的床体称为固定床；随着流速的增加，颗粒互相离开，并可看到少量的颗粒在一定的区间进行震动和游动，称为膨胀床；速度再升高达到使全部颗粒都刚好悬浮在向上流动的气体或者液体中，此时的床层就是流化床起点。简单的说固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的现象称为流态化。一生物流化床的特点•生物量大，容积负荷高；•微生物活性高；•传质效果好；•具有较强的抵抗冲击负荷的能力，不存在污泥膨胀问题；•较高的生物量和良好的传质条件使生物流化床可以在维 持相同的处理效果的同时，减小反应器容积及占地面 积，节省投资。二生物流化床的工艺类型

充氧方式机械曝气、鼓风曝气、加压溶解 鼓风曝气 鼓风曝气流化床分类 好氧 流化床 厌养 流化床

去除对象 有机污染物(BOD、COD)

氮 硝酸氮 亚硝酸氮流化方式(流化床类别)

液流动力流化床 气流动力流化床 机械搅动流化床 液流动力流化床 机械搅动流化床1.液流动力流化床基本的工艺流程如下图所示，本工艺也称之为二相流化床，即在流化床内只有污水(液相)与载体(固相)相接触。而在单独的充氧设备内对污水进行充氧。生物流化床内的载体，全被生物膜所包覆，生物高度密集，耗氧速度很高，往往对污水的一次充氧不足以保证对氧的需要，此外，单纯依靠原污水的流量不足以使载体流化，因此要使部分处理水循环回流。

二次沉淀池 处理水泵生物硫化床回流水

空气液流动力流化床(二相流化床)构造示意脱膜设备脱除的生物膜原废水

脱膜后载体充氧设备流化床基本构造

生物流化床是由床体、载体、布水装置、充氧装置和脱膜装置等部分组成。1.床体：平面多呈圆形，多有钢板焊制，也可以由钢筋混凝土浇灌砌制。2.载体：是生物流化床的核心部件。石英砂（粒径0.25-0.5mm)、无烟煤（粒径0.5-1.2mm)、活性炭（粒径0.96-2.14mm)、聚苯乙烯球（粒径0.3-0.5mm)3.布水装置：对生物流化床能够发挥正常的净化功能的重要环节，又是填料的承托层。4.充氧装置:D08-105.脱膜装置回流水循环率(R)一般按生物流化床的需氧量确定，计算公式为：(S0−Se)D−1

O0−OeR=(17-29)式中S0——原污水的BOD5值，mg/L；

Se——处理水的BOD5值，mg/L；

D——去除每kgBOD5所需的氧量，对城市污水，此值一般为1.2~1.4kgO2/BOD5；

O0——原污水的溶解氧含量，mg/L；

Oe——处理水的溶解氧含量，mg/L。

R值确定后还应通过试验校核载体是否流化，一般R值应以使载体流化为准。2.气流动力流化床

本工艺亦称三相生物流化床，即污水(液)、载体(固)及空气(气)三相同步进入床体(参见下图)。这种生物流化床，具有如下各项特征：⑴高速去除有机污染物，BOD－容积负荷率可高达

5kg/(m3·d)，处理水BOD值可保证在20mg/L以下(城 市污水)；⑵便于维护运行，对水质、水量变动有一定的适应性；⑶占地少，在同一水量水质的条件下，在同一处理水质的要求下，设备占地面积只为活性污泥法的1/5~1/8。气流动力流化床(三相流化床)构造示意3.机械搅拌流化床又称悬浮粒子生物膜处理工艺，特点如下：⑴降解速率高，反应室单位容积载体的比表面积 较大，可达8000~9000m2/m3；⑵用机械搅动的方式使载体流化、悬浮，反应可 保持均一性，生物膜与污水接触的效率较高；⑶MLVSS值比较固定，勿需通过运行加以调整。机械搅拌流化床构造示意图生物流化床的优缺点生物流化床的主要优点滤床具有巨大的表面积容积负荷高，抗冲击负荷能力强微生物活性强

传质效果好

生物流化床每单位体积表面积比其他生物膜大，单位床体的生物量很高（10～14g/L），传质速度快，废水一进入床内，很快被混合稀释。

对同类废水，在相同处理条件下，其生物膜的呼吸速率约为活性污泥的两倍，可见其反应速率快，微生物的活性较强。

由于载体颗粒在床体内处于剧烈运动状态，气－固－液界面不断更新，因此传质效果好，这有利于微生物随污染物的吸附和降解，加快了生化反应速率。生物流化床的主要缺点防堵塞曝气方法进水配水系统的选用生物颗粒流失设备的磨损较固定床严重，载体颗粒在湍动过程种会被磨损变小。

设计时存在着生产放大方面的问题：17.6其他生物膜法工艺

近年来涌现出大量生物膜反应器(Hibridbio-reactors)：•微孔膜生物反应器(MembraneBiofilmReactor)•气提式生物膜反应器(Air-lifts)•移动床生物膜反应器(MovingBedBiofilmReactor)•合式活性污泥生物膜反应器(HybridActivatedSludge-Biofilm Reactor)•序批式生物膜反应器(SequencingBatchBiofilmReactor)•升流式厌氧污泥床-厌氧生物滤池(UpflowAnaerobicSludge Blanket–AnaerobicFilters)•附着生长稳定塘(Attached-growthPonds)，等等。17.6.1微孔膜生物反应器1、适用范围：含毒性或挥发性有机物为主的工业废水。2、净化原理与过程：膜上生长微生物，膜内为污水，膜外为处理后的水和曝气17.6.2移动床生物膜反应器

移动床生物膜反应器（MBBR）是近年来颇受研究者重视的另一种革新型生物膜反应器，它是为解决固定床反应器需定期反冲洗、流化床需使载体流化、淹没式生物滤池堵塞需清洗滤料和更换曝气器的复杂操作而发展起来的。在稳态运行条件下，当反应器承受较高的有机负荷时，表现出良好的有机物去除率。中试结果表明，当采用连续流操作方式时，该反应器可成功地用于经初沉后污水的硝化；当采用间歇流操作方式时，则又可成功地用于反硝化。该工艺可靠，易于操作，适用于小型污水处理厂的设计或超负荷运转的活性污泥处理系统的改造。好氧移动床生物膜反应器(Rustenetal.,1998)•生物膜工艺与悬浮生长工艺联合的方式主要有两大类，•其一是生物膜与活性污泥在同一构筑物内共同存在的组合即复合式生物膜反应器；•其二为生物膜系统与悬浮生长系统按串联方式组合，其 中生物膜反应器类型主要包括塔式生物滤池、普通生物 滤池、生物转盘，悬浮生长反应器主要包括活性污泥曝 气池(或小型接触渠)和稳定塘。•对联合处理工艺有多种不同的命名，如两级工艺、串联序列、联合工艺、双重工艺、投料曝气等等。17.7复合式、联合式生物膜处理工艺•17.7.1、复合式生物膜反应器•1）活性污泥-生物膜反应器载体：粉末活性炭、无烟煤、多孔泡沫塑料方块、多孔海绵、塑料网格和塑料泡沫粒、废弃的轮胎颗粒。改扩建项目。•2）序批式载体：