工艺技术 详解 | 滴滤池和塔式生物滤池 [2]

不管滴滤池或塔式生物滤池的类型如何，其内部的污染物去除机制都是相同的。微生物附着于岩石或砾石(取自河流或经石料粉碎）、塑料或红杉木载体上，对污染物进行生物转化和去除。污水以一定的流速经过滤池内的填料介质，污染物、空气、微生物和其他生物在滤池内密切接触。

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过程特性

事实上，“滤池（filter）”这个词对概括其内部发生的污染物去除过程有点误导，因为这个词只是强调了通过张力作用实现的固液物理分离过程。

而在滤池处理污水的过程中，甚至在填充紧密的岩石/砾石介质层中，并不会发生这种物理的固液分离过程，而在塔式生物滤池中高滤速介质层中，更不会存在这种物理的固液分离过程。

相反，滤池对污水的处理是在污水无规则地流经滤床空隙(载体间的微小空间)时，微生物为维持自身的生长和增殖，不断吸收和利用污水中的溶解性有机物而实现的。

滤床内的混合微生物种群主要是好氧性的。这些好氧微生物吸收流经载体的空气中的氧。通过配有风扇和布气系统的强制通风系统，可以强化空气循环效能。然而，大多数的滴滤池/塔式生物滤池只是依赖自然通风过程，来对其内部的好氧生物处理过程供氧。

高负荷塔式生物滤池的载体较岩石/砾石载体的比表面积更大，更利于微生物附着。而且，塔式生物滤池的滤床空隙空间较岩石/砾石载体滤床的空隙空间更多，可以容纳更多的脱落生物膜，且利于空气流通。

工程中，不同单元处理过程的可控性差异很大，主要取决于工程设计人员所提供的设备性能。而且，对处理过程的控制策略也会显著影响处理过程的特性和除污染效能。

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设备特性

根据滤床载体支撑系统、就体结构、分布等不同，可把滤池分为滴滤池或塔式生物滤池。滴滤池一般采用岩石/砾石为滤料载体，且滤层较厚(1.2-3.0m厚）。而采用塑料或红杉木为载体，且滤层厚度大于3m的滤池是指生物塔或塔式生物滤池。另一个相似的词汇，生物滤池biofilter，有时也指代滤塔，其中来自活性污泥处理系统的生物固体进入滤床，并可循环利用。

对于所有的滴滤池和塔式生物滤池来讲，有以下6个基本组成部分：

(1)布水系统；
(2)滤池载体；
(3)底部排水系统；
(4)滤池墙体结构；
(5)滤池泵站或虹吸系统；
(6)二次沉淀澄清池。

下图，列出了这些基本组成结构。这些组成结构的作用可见下表。




滴滤池组成

组成部分	[size=10.5000pt]效[size=10.5000pt]        [size=10.5000pt]能
进水管	将污水打入滴滤池中
布水[size=10.5000pt]器基础	支撑旋转布水臂
布水[size=10.5000pt]器轴承	使布水臂旋转
布水器旋转臂	通过喷嘴沿旋转臂长度向[size=10.5000pt]滤层布水
出水喷嘴	控制进入滤层的进水流量；可调控每平方米滤层表面上均匀布水
[size=10.5000pt]减速喷[size=10.5000pt]嘴	调节布水器旋转臂的转速
挡水板	确保进水从[size=10.5000pt]喷嘴均匀分布在[size=10.5000pt]滤层介质上
旋转臂[size=10.5000pt]泄污闸	冲洗旋转臂[size=10.5000pt]，防止滤池支持墙壁上产生滤池[size=10.5000pt]蝇[size=10.5000pt]；也用来冲刷布水器旋转臂[size=10.5000pt]，以清除可能堵塞喷嘴的碎屑等网体废物累积
滤床介质	提供大的表面积，促进生物膜生长
承托层	保待滤池载体稳定在滤层内，不会随底部排水流失
底部排水系统	收集滤床底部处理水．输送到徘水[size=10.5000pt]渠，且促进[size=10.5000pt]滤床内空气流通
底部排水渠	[size=10.5000pt]将[size=10.5000pt]滤池处理水排入处理水池
出水池	收集滤池处理出水
出水阀	调整滤池处理水池到出水管的流量；当关闭出水阀时，滤池将出现淹水情况
出水管	将处理水池的水排[size=10.5000pt]入下一级处理过程
支撑壁	保持滤池介质稳定在滤床内
通风口	促进滤床介质空隙内空气流通
撑杆	支撑布水量量旋转臂
[size=10.5000pt]撑杆上的螺丝	调整和核准旋转臂水平[size=10.5000pt]，以促进布水均匀
中心井	保持[size=10.5000pt]进[size=10.5000pt]水[size=10.5000pt]压头较高[size=10.5000pt]，以维持进入布水[size=10.5000pt]器旋转臂流量均衡；[size=10.5000pt]一喷嘴处的水[size=10.5000pt]压头为45-60c[size=10.5000pt]m
分流[size=10.5000pt]槽	[size=10.5000pt]对进入滴滤池的回流流量或进入二次沉淀澄清池的流[size=10.5000pt]量进行分流
循环[size=10.5000pt]泵	回流流量[size=10.5000pt]到滴滤池

3.1 布水系统

有两种典型的布水系统，其一是固定喷嘴布水系统，其二是旋转布水系统。固定喷嘴布水器主要是在20世纪中期应用较多，在新型滴滤池中应用较少。固定喷嘴布水器的管路系统一般安装在稍高于滴滤池滤床顶部的位置，污水和回流水通过泵或虹吸装置打入布水管路，经喷嘴洒向滤池。

为了保证进水在不同流速时布水均匀，对固定喷嘴布水器做了许多改进，比如设置弹簧喷嘴、球型喷嘴或其他装置等。即使作了如上的很多改进，但固定喷嘴布水器仍不如旋转布水器布水更均匀。而且固定喷嘴布水系统的清洁维护较困难，故在实际应用中越来越少。

旋转布水器包括一个中心井(一般是金属制成的），安装在布水器底座或底部平台上。旋转布水器一般有两个或两个以上的旋转臂，旋转臂上有不同孔径的孔嘴，可以将泵或虹吸装置打入的污水均匀喷洒在捷、床表面。孔嘴出水喷射撞床表面时所产生的反作用力可推动旋转臂转动。在布水过程中，同时通过缓速反向喷嘴来对旋转臂的旋转减速，以保持滤池进水流量适宜。

最近，为了精确控制滤池进水流量的布水速率，在旋转布水器上安装了调速装置。布水器可以始终或在停止时采用机械驱动。采用这种操作模式的目的主要是调整布水器的布水速率，以促进生物膜的剥落。减小布水器转速可以防止滤床堵塞，改善滤池除污染效能，防止臭气产生，尤其是在高负荷滤池中，这种效应更显著。通过辅助调速装置也可以增强滴滤池或塔式生物臆池的处理效能。

布水器的支撑轴承可以安装在轴的顶部或转台底部。这两种安装方式都很普遍。还有一种可精确控制滴滤池布水流量的新型装置，该装置采用空气控制阀门对布水器的旋转臂两侧的喷嘴进行开启和关闭，进而调节布水流量。当进入滴滤池的污水流量发生改变时，可通过自动控制喷嘴上的阀门来控制布水速率。


3.2 源池介质

在滤池内支撑微生物增长的不同类型载体介质中．最常见的类型列于下表中。一般地，载体介质可分高滤速介质(比表面积和孔隙率大)或标准岩石/砾石介质。




塑料片制成的滤池介质类型可形成竖直流、与横向60°角流动和与横向45°流动。其他随机填充的介质为敞开式网状塑料形状。对于含碳BOD的去除来讲，介质的比表面积为89-105m2/m3，孔隙率为92%-97%(单位体积的空隙空间所占体积分率）。用于硝化处理的滤池介质比表面积一般不低于13lm2/m3。

基于对滤池介质的对照研究，一致观点是横向流介质布水性能要好于其他类型介质，尤其是在低有机负荷时横向流介质布水的优越性更明显。形成竖直流的介质与形成横向60°角流动的介质相对照，两者布水性能相近，但竖直流介质还可以避免堵塞，尤其是有机负荷较高的情况下。

岩石/砾石介质主要是指取自天然河床或石料粉碎所得的粒状介质。大多数岩石/砾石介质的比表面积约为149m2/m3，孔融率低于40%。

岩石/砾石介质与塑料介质的显著区别是，前者在松散堆积的情况下，干重约为1282 kg/m3，后者比重为32-48kg/m3。当采用塑料介质为滤池载体时，需进行特别的维护，即对表层滤料进行防紫外线维护；当滤池负荷增加时，要加厚滤池底部区域的介质填充厚度。而且，在特定条件下，要采取措施以避免顶层介质受到布水器的水力冲击。