图5-5 采用固定式喷嘴布水系统的普通生物滤池
6.2.1.2 布水设备
布水设备的作用是使污水均匀地分布在整个滤床表面。生物滤池的布水设备分为两大类：移动式（回转式）布水器和固定式喷嘴布水系统。
回转式布水器的中央是一根空心的立柱，底端与设在池底下面的进水管相接（见图5-1）。布水横管的一侧开有喷水孔，孔径一般10～15mm，间距不等，目的是使水在整个滤池表面均匀分布。污水通过中央立柱流入布水横管，由喷水孔分配到滤池表面。布水横管可根据需要设2根或4跟。污水喷出孔口的水头大于0.6～1.5m时，污水喷出时的反作用力可使布水器绕立柱旋转，否则需用电机驱动。
固定式布水器由虹吸装置、馈水池、布水管道和喷嘴组成（如图5-5），目前已很少应用。这类布水器所需的水头约为2m。
6.2.1.3 排水系统
池底排水系统的作用是：① 收集滤床流出的污水和生物膜；② 保证通风；③ 支撑滤料。池底排水系统由池底、排水假底和集水沟组成，见图5-6、图5-7。
图5-6 生物滤池池底排水系统示意图
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图5-7 混凝土栅板式排水假底
6.2.2 影响生物滤池性能地主要因素
6.2.2.1 负荷
负荷是影响生物滤池性能地主要参数.通常分有机负荷和水力负荷2种。
有机负荷是指每天供给单位体积滤料的有机物,用N表示，单位是kg（BOD5）/m3（滤料）·d。由于一定的滤料具有一定的比表面积，滤料体积可以间接地表示生物膜面积和生物数量，所以，有机物负荷实质上表征了F/M值。普通生物滤池的有机负荷范围为0.15~0.3kg（BOD5）/m3·d；高负荷生物滤池在1.1 kg（BOD5）/m3·d左右。在此负荷下，BOD5去除率可达80%~90%。为了达到处理目的，有机负荷不能超过生物膜的分解能力。
水力负荷是指单位面积滤池或单位体积滤料每天流过的废水量（包括回流量），前者用qF表示，单位为m3/m2·d。后者以qV表示，单位为m3/m3·d。水力负荷表征滤池的接触时间和水流的冲刷能力。水力负荷太大，接触时间短，净化效果差，水力负荷太小，滤料不能充分利用，冲刷作用小。一般生物滤池的水力负荷为1~4 m3/m2·d。高负荷生物滤池为5~28 m3/m2·d。
有机负荷、水力负荷和净化效率是全面衡量生物滤池工作性能的三个重要指标，它们之间的关系是
N?SqSQS0?qVe?Fe （6-1） V1??H1??式中S0为进入滤池废水的有机物浓度；Se为二沉池出水的有机物浓度。η为有机物去除率。
由式（6-1）可知：（1）当进水浓度和净化效率一定时，出水浓度也一定，则qv与N成正比；（2）当出水浓度和水力负荷qV一定时，效率越高意味着N也越高；（3）当水力负荷和出水浓度一定时，处理效率随着H的增加而提高。由于不同深度出的废水组成不同，膜中微生物种类和数量也不同，因而实际的有机物去除率是不同的。一般沿水流方向，有机物去除率递减。当滤池深度超过某一数值后，处理效率提高不大。通常滤池的深度为
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2~3m。
6.2.2.2 处理水回流
在高负荷生物滤池的运行中，多用处理水回流，其优点是：（1）增大水力负荷，促进生物膜的脱落，防止滤池堵塞；（2）稀释进水，降低有机负荷，防止浓度冲击；（3）可向生物滤池连续接种，促进生物膜生长；（4）增加进水的溶解氧，减少臭味；（5）防止滤池孳生蚊蝇。但缺点是：缩短废水在滤池中的停留时间；降低进水浓度，将减慢生化反应速度；回流水中难降解的物质会产生积累；冬天使池子中的水温降低等。
可见，回流对生物滤池性能的影响是多方面的，采用时应做周密分析和试验研究。一般认为在下述三种情况下应考虑出水回流：（1）进水有机物浓度高（如COD＞400mg/L）；（2）水量很小，无法维持水力负荷在最小经验值以上时；（3）废水中某种污染物在高浓度时可能抑制微生物生长。
6.2.2.3 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。影响滤池自然通风的主要因素是滤池内外的气温差以及滤池的高度。温差愈大，滤池内的气流阻力愈小、通风量也就愈大。
滤池内的气温和水温一般比较接近，因废水温度比较稳定，故池内气温变化幅度也不大。但滤池外气温不单在一年内随季节的转换而有很大的变化，而且在一日内也有较大变化。所以，生物滤池的通风随时都在变化。当池内温度大于池外温度时，池内气流由下向上流动，反之，气流由上向下流动。
供氧条件与有机负荷密切相关。当进水有机物浓度较低时，自然通风供氧是充足的。但当进水COD＞400~500mg/L时，则出现供氧不足，生物膜好氧层厚度较小。为此，有人建议限制生物滤池的COD＜400mg/L。当入流浓度高于此值时，采用回流稀释或机械通风等措施，以保证滤池供氧充足。
6.2.3 生物滤池系统的设计
生物滤池处理系统包括生物滤池和二次沉淀池，有时还包括初次沉淀池和回流泵。生物滤池系统的设计包括：① 滤池类型和流程的选择；② 滤池个数和滤床尺寸的确定；③ 二次沉淀池形式、个数和工艺尺寸的确定；④布水设备计算。
6.2.3.1 滤池类型的选择
低负荷率生物滤池现在已经基本上不用，仅在污水量小、地区比较偏僻、石料不贵的场合尚有可能选用。目前，大多数采用高负荷率生物滤池。高负荷生物滤池主要有两种类型：回流式生物滤池和塔式（多层式）生物滤池。滤池类型的选择，只有通过方案比较，才能作出合理的结论。同时还要考虑占地面积、基建费用和运行费用等因素。
6.2.3.2 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，以及回流方式和回流比的确定。
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当废水含悬浮物较多，采用拳状滤料时，需要设初次沉淀池，以免生物滤池阻塞。处理城市污水时，一般均设初次沉淀池。
下述三种情况应考虑用二次沉淀池出水回流：① 原水有机物浓度较高，可能引起供氧不足时。有人建议生物滤池的入流BOD5应小于400mg/L；② 水量小，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。
6.2.3.3 滤池个数和滤床尺寸的确定
生物滤池的工艺设计内容是确定滤床的总体积、总面积和高度。可以按负荷率进行设计计算，也可经过试验后用经验公式计算。生物滤池的负荷率有水力负荷率、表面水力负荷率和有机物负荷率三种。对于城市污水常采用有机物负荷率进行计算。
（1）滤床总体积（V）
V?(La?Lt)qV?10?8 （5-1）
N式中：La——污水进入滤池前的BOD5平均值，mg/L；
La——滤池出水的BOD5平均值，mg/L；
qV——污水日平均流量，m3/d，采用回流式生物滤池时，此项应为qV(1+r)，回流比
r可根据经验确定；
N——滤料容积负荷率，kgBOD5/m3·d。
生物滤池处理城市污水的负荷率 表5-1
生物滤池类型 低负荷率 回流式 塔 滤 BOD5负荷率 （kgBOD5/m3·d） 0.15～0.30 <1.2 1.0～3.0 水力负荷率 （m3/m2·d） 1～3 <10～30 80～200 处理效率 （%） 85～95 75～90 65～85 采用生物滤池处理城市污水时，低负荷率生物滤池的负荷率取0.2kgBOD5/m3·d左右，回流式生物滤池的负荷率取1.1kgBOD5/m3·d左右。表5-1是生物滤池处理城市污水的一些经验数据。
生物滤池处理工业废水时，应根据试验确定负荷率，而且，试验生物滤池的滤料和滤床高度应与设计相一致。
（2）滤床高度的确定
滤床高度通常根据经验或试验确定。例如低负荷率生物滤池取2m左右，两级回流生物滤池的滤床取1.0～1.8m，塔式生物滤池可取8m以上。在滤床和滤料高度确定以后，就可以算出滤床的总面积。当总面积不大时，可采用1个或2个滤池。目前生物滤池的最大直径为60m，通常在35m以下。
最后，还需进行滤率校核。回流生物滤池的滤率一般不超过30m/d，滤率的确定与进水的BOD5有关，见表5-2。
回流式生物滤池的滤率 表5-2
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