污水处理：好氧生物膜系统

生物膜法又称固定生长法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法。 这种处理方法的实质是： 含有营养物质和微生物的废水在某些载体的表面流动，一定时间后，微生物会附着在载体表面增殖、生长，形成一层膜状生物污泥——生物膜。废水中的有机污染物，作为营养物质，被生物膜上的微生物摄取，废水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。  

     大纲所示，好氧生物膜系统共有六大部分：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池、生物流化床、曝气生物流化床。  

一、生物滤池  

     生物滤池是在间歇砂滤池和接触滤池的基础上发展起来的人工生物处理法。  

（一）生物滤池的工作原理  

    在生物滤池中，废水通过布水器均匀地分布在滤池表面，滤池中装满了石子等填料（一般称之为滤料），废水沿着滤料的空隙从上向下流动到池底，通过集水沟、排水渠，流出池外。 废水通过滤池时，滤料截留了废水中的悬浮物，同时把废水中的胶体和溶解性物质吸附在自己的表面，其中的有机物使微生物很快繁殖起来，这些微生物又进一步吸附了废水中呈悬浮、胶体和溶解状态的物质，逐渐形成了生物膜。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污染物作为营养，对废水中的有机物进行吸附氧化作用，因而废水在通过生物滤池时能得到净化。  

    生物膜具有较大的表面积，能够大量吸附废水中的有机物，而且具有很强的氧化能力。在有机物被分解的同时，微生物的机体则在不断增长和繁殖，也就是增加了生物膜的数量。由于生物膜上微生物的老化死亡，生物膜将会从滤料表面脱落下来，然后随着废水流出池外。  

图1 生物膜对废水的净化作用  

    图1是将一小块滤料放大了的示意。从图上可以看到，由于生物膜的吸附作用，在它的表面往往附着一层薄薄的水层，附着于水中的有机物被生物膜所氧化，其浓度要比滤池进水中的有机物的浓度低得多，因此当废水进入滤池、在滤料表面流动时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着的水中去，并进一步被生物膜所吸附。同时，空气中的氧也将经过废水而进入生物膜。生物膜上的微生物在氧的参加下对有机物进行分解和机体新陈代谢，产生了包括二氧化碳等的无机物，它们又沿着相反的方向从生物膜经过附着水排到流动着的废水及空气中去。生物滤池中废水的净化过程是很复杂的，它包括废水中复杂的传质过程、氧的扩散和吸收、有机物的分解和微生物的新陈代谢等各种过程。在这些过程的综合作用下，废水中有机物的含量大大减少，因此得到了净化。

（二）生物滤池的特点  

     采用生物滤池处理废水的主要优点 是它们的构造简单及操作容易，因此在小城镇采用生物滤池较理想。生物滤池的另一个优点是它能经受有毒废水的冲击负荷，这是由于废水在反应器内的停留时间较短，或只有表面的微生物可能被杀死，这样，一些死的有机体通过脱落被去除，又露出一层未被有毒物质伤害的有机体。如果有毒物质冲击负荷持续时间长或一种有毒物质被吸附在生物膜上，则生物滤池仍会受到严重影响。  

     像完全混合曝气塘一样，生物滤池的主要优点即设备简单和操作容易，但这也是生物滤池的主要缺点。 因为微生物附着在滤料固定的表面生长，没有办法随环境的变化而改变反应器内的生物量，因此没有有效的方法去控制出水的水质。因此，假如增加处理废水的浓度或流量，出水水质将随之恶化。同样，假如温度下降，基质去除速率也下降，出水的水质将恶化。因此设计人员设计生物滤池时，面临在出水水质变化和设计过于安全两者之间进行选择。除了上面的问题以外，季节变化也会引起其他一些问题。例如，在夏天，石滤料也可能成为毛蝶属飞蝇的繁殖场所，因此在生物滤池周围地区卫生比较恶劣；在冬天，北方气候存在着结冰问题，需要考虑防冻问题。  

（三）生物滤池的类型  

1、普通生物滤池和高负荷生物滤池  

     应用较多的生物滤池有两种，即普通生物滤池（又称低负荷生物滤池）和高负荷生物滤池。 这两种生物滤池工作特点的区别，在于设计和运行的重要参数——负荷。  

     生物滤池的负荷有水力负荷和有机负荷两种。 水力负荷 q 系指单位体积滤料或单位面积滤池每天可以处理的废水水量（如果采用回流系统，则包括回流水量）。有机负荷有两种，一种是以进入滤池的有机物量为基础的有机负荷 Nw ，另一种是以滤池所去除的有机量为基础的有机物负荷 N ，前者应注明去除效率，后者实质上就是氧化能力。有机物可以BOD?或CODcr表示，因此又称BOD负荷或COD负荷。两种生物滤池的工作指标如表1所列。  

表1 两种生物滤池的工作指标

    从表1中可以看到，高负荷生物滤池比普通生物滤池的BOD?去除率略低，但水力负荷和有机负荷都大大提高了。因此，普通生物滤池出水水质较好，曾经被广泛地应用于处理生活污水和工业废水。但近几年，高负荷生物滤池还是很快地在生产中得到推广。  

    下面介绍几种高负荷生物滤池的运转方式。  

     ① 采用回流的高负荷生物滤池的运转方式  

    当进入滤池的废水流量不大而有机物浓度却较高时，容易造成滤料空隙被生物膜堵塞的现象，严重时甚至会使生物滤池的工作不能正常进行。采用回流就是将生物滤池的一部分出水回流到滤池之前和进水混合，这样既降低了进水浓度，又保证了需要的水力负荷，因此可以使生物滤池的工作正常化，使出水达到要求的水质标准；回流还可以增加滤池中的有用微生物。  

    回流的方式很多，可以采用直接回流或通过二沉池后再回流的方法（参见图2），回流比R一般为0.5～3.0。  

图2 生物滤池的两种回流方式  

    ② 二级串联生物滤池  

    当对处理后的废水水质要求较高时，可以将两个高负荷生物滤池串联起来，称之为两级生物滤池。为了避免单个生物滤池的深度太深，也可以采用两级生物滤池，如图3所示。  

图3 两级生物滤池  

    在两级生物滤池中常常能进行硝化过程，因此它的有机物去除率可以高达90%以上，出水中也可能含有硝酸盐、溶解氧。  

    为了节约基建投资，中间沉淀池可以省去，此时二级滤池的滤料粒径应比一级滤池的滤料粒径大些，以保证二级滤池不致堵塞。两级滤池同样可以采用回流。  

图4 交替生物滤池  

    两级生物滤池工作中的主要问题是，因为进入一级滤池的废水浓度要比进入二级滤池的废水浓度高得多，所以一级滤池中生物膜的增加速度要比二级滤池快得多。当一级滤池中生物膜产生了过剩的现象时，二级滤池往往还没有把它的潜力充分发挥出来。目前，国外某些处理厂将两级串联的两个滤池交替地用作一级滤池或二级滤池（参见图4），就是为了解决这个问题，以提高两级滤池的工作效率。这时，两个滤池中滤料的粒径应该相同，在构筑物高程的布置上也应该考虑到水流方向互换的可能性。采用两级滤池，将增加占地面积，并需再次进行废水的抽升，增加处理厂的运行费用。  

2、塔式生物滤池  

     塔式生物滤池（简称塔滤） 因具有某些优点而受到人们的重视，得到比较广泛的应用。在工艺上，塔式生物滤池与高负荷生物滤池没有根本的区别，但在构造和净化功能等方面具有一定的特征。  

    塔式生物滤池的水力负荷可达80～200m3/（m2·d），为高负荷生物滤池的2～10倍，BOD容积负荷一般可达1000～2000gBOD5/（m3·d），比高负荷生物滤池的BOD容积负荷高2～3倍。高额的有机负荷使生物膜生长迅速，高额的水力负荷又使生物膜受到强烈水力冲刷，从而使生物膜不断脱落、更新，这样，塔式生物滤池内的生物膜能够经常保持较好的活性。但是，由于生物膜生长迅速，易于产生堵塞现象，因此，应当将进水BOD5浓度控制在500mg/L以下，否则必须采用回流水稀释的措施。  

     塔式生物滤池内部存在着明显的分层现象。 在各层生长着种类不同，但适应该层污水性质的生物集群，这种情况有助于微生物的增殖、代谢，有助于有机污染物的降解。正是由于这种分层的特点，塔式生物滤池能够承受较大的有机物和有毒物质的冲击负荷。因此，塔式生物滤池常用于高浓度工业生产废水二段生物处理的第一段，大幅度地去除有机污染物，保证第二段处理能经常保持良好的净化效果。  

    塔式生物滤池既适于处理生活污水和城市污水，也适于处理各种有机性质的工业废水。近年来的实践表明，塔式生物滤池对含氰、含腈、含酚以及含醛废水有一定的净化功能。  

（四）影响生物滤池性能的主要因素  

     影响生物滤池性能的重要因素是单位横截面积的水力投配率，在生物滤池设计中称为水力负荷。 设计者在选择水力负荷时在上限和下限之间有相当大的范围可供选择，一般采用下限值。石滤料生物滤池水力负荷的上限受制于水流流过薄膜之间迂回空隙的能力。一般认为粗石滤料的水力负荷为45m3/（m2·d）。组合式塑料滤料的水力负荷的上限受形成薄薄一层水流的流量及冲刷生物膜的流量两者所控制，虽然这个上限值并没有确定，但采用高达350m3/（m2·d）仍得到良好的处理结果。  

     生物滤池运行的另一个重要影响因素是单位滤池容积有机物的投配率，这种有机物的投配率称为有机负荷。 有机负荷与微生物利用基质的速率有关，但是，一些其他因素也影响生物滤池的运行。高有机负荷必须伴随高水力负荷，以便连续不断地冲洗滤料上的微生物。假如高有机负荷不伴随高水力负荷（特别是石滤料），过厚的生物膜将堵塞生物滤池孔隙，导致系统运行的失败。  

     一旦滤池建成，调整水力负荷和有机负荷的唯一方法是使用回流。 否则，改变水力负荷将要成比例地改变有机负荷，反之亦然。将处理后的部分出水回流与进水混合，从而破坏了原有的比例。假如处理的是一种高浓度的废水，有机负荷要求达到预期的出水水质，就会使水力负荷低于制造商建议的最低值，或水力负荷过低，冲洗不掉生长的生物膜。然而使用处理后的出水回流，水力负荷可能增大到一个适当的数值，但有机负荷仍然保持稳定。在选择回流方式时必须谨慎，因为它关系到系统运行的效果。例如，将澄清后的出水回流，最后沉淀池必须要有足够的容积去处理进水流量和回水流量。另一方面，假如回流未经沉淀的出水，生物滤池的滤料必须要有足够的孔隙空间，以防止积聚的悬浮固体堵塞滤池。  

二、生物转盘  

（一）生物转盘原理和特点  

     生物转盘法是废水处于半静止状态，微生物生长在转盘的盘面上，转盘在废水中不断缓慢地转动，盘体与废水和空气交替接触，微生物从空气中摄取必要的氧，并对废水中污染物质进行生物氧化分解，使水体得到净化的处理方法。  

    作为一种废水生物处理技术，生物转盘之所以被认为是一种效果好、效率高、便于维护、运行费用低的工艺，是因为它在工艺和维护运行方面具有如下特点。  

     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， 在每级转盘上生长着适应于流入该级废水性质的生物相，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。采取适当措施，生物转盘还可以用于除磷，由于无需污泥回流，可向最后几级接触反应槽或直接向二次沉淀池投加混凝剂去除水中的磷。  

     4、 耐冲击负荷效果较好。 对BOD?值达10000mg/L以上的超高浓度有机废水和到10mg/L以下的超低浓度废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。  

     5、在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，在水温为5～20℃的范围内，BOD?去除率为90%的条件下，去除1kgBODs的产泥量约为0.25kg。  

     6、接触反应槽不需要曝气，污泥也不需回流， 因此 ，动力消耗低， 这是本法最突出的特征之一， 据有关统计，每去除1kgBOD?的耗电量约为0.7kW·h。  

     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，接触反应槽内的废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。  

（二）流程组合  

    图5所示为处理 城市污水的生物转盘系统的基本工艺流程。  

图5 生物转盘处理系统的基本工艺  

     生物转盘一般可分为单级单轴、单轴多级和多轴多级等（图6）。级数多少主要根据废水的水质、水量、出水水质要求以及现场条件等因素决定。  

图6 生物转盘布置形式  

    图7所示的是 生物转盘二级处理流程。 这一流程可用于处理高浓度有机废水，能够将BOD?值由数千毫克/升降至20mg/L。  

图7 生物转盘二级处理  

    废水经处理后，BOD ? 值逐级降低，因此，也可以采用逐级减少的生物转盘工艺流程。  

三、生物接触氧化池  

     生物接触氧化法又称为“淹没式生物滤池”，是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物处理技术。 它有与其他好氧生物膜法共同的特点是：微生物需在填料表面附着生长，填料可以是固定的，也可以处于不规则的浮动或流动之中，而废水则流动于填料的孔隙中，与生物膜接触并在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，废水中有机污染物得到去除，废水得到净化。  

    在接触氧化池中，微生物所需要的氧气来自水中，所以需要像活性污泥法那样不断向水中曝气供氧，空气多通过设在池底的穿孔布气管进入水流。当气泡上升时向废水供应氧气，并起到搅拌与混合作用，相当于在曝气池内充填供微生物栖息的填料，因此， 又称为“接触曝气法”。  

图8 集中布气式生物接触氧化池  

    接触氧化池是生物接触氧化处理系统的核心处理构筑物，由池体、填料、支架、曝气装置、布水布气装置以及排泥管道等部件组成（图9）。  

图9 接触氧化池的基本构造  

（一）生物接触氧化池特点  

    生物接触氧化法有以下特征。  

     1、处理效率较高，节省占地。 作为生物膜法的生物接触氧化法不仅兼有活性污泥法的特点，而且其单位体积生物的数量比活性污泥法多，生物活性高；此外，底物和产物的传质速度快。  

      2、不需要专门培养菌种， 挂膜方便，可以间歇运行。  

      3、 操作简单、运行方便、易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀现象。  

     4、污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。  

     5、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。  

     但是，生物接触氧化填料上的生物膜数量随BOD ? 负荷增长，不能借助于运转条件的变化任意调节生物量和装置的效能；填料设置较为复杂，曝气设施的安装和维护不如活性污泥法方便，同时，生物膜过厚时容易造成堵塞，所以，在某些多孔填料的使用中，必须要有负荷允许的上限和必要的防堵塞冲洗措施。  

（二）工艺流程  

     生物接触氧化处理技术的工艺流程，一般可分为一段（级）处理流程、二段（级）处理流程和多段（级）处理流程。  

1、一段（级）处理流程  

    如图10所示，原废水经初次沉淀池处理后进入接触氧化池，经接触氧化池的处理后进入二次沉淀池，在二次沉淀池进行泥水分离，从填料上脱落的生物膜，在这里形成污泥排出系统，澄清水则作为处理出水排放。  

图10 生物接触氧化技术一段处理流程  

     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。  

     一段处理流程的生物接触氧化处理技术流程简单，易于维护运行，投资较低。  

2、二段（级）处理流程  

    如图11所示。 二段处理流程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。  

图110 生物接触氧化技术二段处理流程  

     在一段接触氧化池内F/M值应高于2.1，微生物增殖不受废水中营养物质的含量所制约，处于对数增殖期，BOD?负荷率亦高，生物膜增长较快。  

     在二段接触氧化池内F/M值一般为0.5左右，微生物增殖处于减衰增殖期或内源呼吸期。BOD?负荷率降低，处理出水质提高。  

     一段二段之间的中间沉淀池也可以考虑不设。  

3、多段（级）处理流程  

    多段（级）生物接触氧化处理流程如图11所示是由连续串联3座或3座以上的接触氧化池组成的系统。  

图11 生物接触氧化技术多段处理流程  

    本系统从总体来看，其流态应按推流考虑，但每一座接触氧化池的流态又属完全混合。  

    由于设置了多段接触氧化池，在各池间明显地形成有机污染物的浓度差，这样在每池内生长繁殖的微生物，在生理功能方面，适应于流至该池废水的水质条件，这样有利于提高处理效果，能够取得非常稳定的处理出水。  

四、曝气生物滤池  

     曝气生物滤池（biological aeration filter，BAF） 是一种新型高负荷淹没式反应器 ，其充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路， 集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。  

    曝气生物滤池中填装有一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面及滤料内部微孔生长生物膜。 工作过程原理如下：一是生物氧化降解， 滤池内部曝气，污水流经时，利用滤料上高浓度生物量的氧化降解能力对污水进行快速净化； 二是截留， 污水流经时，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出； 三是反冲洗， 当滤池运行一段时间后，因水头损失增大，需对其进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，使滤池的处理性能得到恢复。  

（一）曝气生物滤池特点  

     曝气生物滤池兼有活性污泥法和生物膜法两者优点，并将生化反应与过滤两种处理过程合并在同一构筑物中完成。 根据处理目标的需要，曝气生物滤池可以是一种单独碳氧化（二级处理、下向流）处理反应池，亦可以是碳氧化/硝化（三级处理、上向流）合并处理的反应器。曝气生物滤池应用于城市污水处理工程中，可省去二次沉淀池，其工艺流程见图12。  

图12 设有曝气生物滤池的废水处理系统  

     曝气生物滤池特征如下： ①气液在滤料间隙充分接触，由于气、液、固三相接触，氧的转移率高，动力消耗低；②具有截留原废水中悬浮物与脱落的生物膜的功能，因此，无需设沉淀池，占地面积少；③以3～5mm的小颗粒作为滤料，比表面积大，微生物附着力强；④池内能够保持大量的生物量，再由于截留作用，废水处理效果良好；⑤无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑，如反冲洗全部自动化，则维护管理也非常方便。  

（二）曝气生物滤池结构  

     曝气生物滤池的构造与污水三级处理的滤池基本相同，只是滤料不同。 曝气生物滤池主体可分为滤池池体、生物填料层、承托层、布水系统、布气系统、反冲洗系统、出水系统七个部分组成。池型结构见图13。  

图13 曝气生物滤池构造  

      常采用的填料主要有： 多孔陶粒、无烟煤、石英砂、膨胀页岩、轻质塑料（如聚乙烯、聚苯乙烯合成构制）、膨胀硅铝酸盐、塑料模块。  

      填料具有以下特征： ①表面较粗糙，比表面积大，具有微生物栖息的理想表面；②耐磨性好，使用寿命长，可减小损耗；③颗粒性好，可以按需要制成不同粒径的颗粒；④易于冲洗与反冲洗；⑤能使水、气均匀分布；⑥能阻截、容纳水中固体物。  

五、生物流化床  

     生物流化床 （biological fluidized bed，BFB） 处理废水的基本思想是，在反应器中装入粒径较小、密度大于水的载体颗粒，通过废水以一定的流速自下而上的流动使载体呈流化，废水中的有机污染物通过与载体表面生长的生物膜的接触而达到去除的目的。  

（一）原理和特点  

     生物流化床是生物膜法的一种。 在机理上，它是通过载体表面的生物膜发挥去除作用，但从反应器形式上看，它又有别于生物转盘、生物滤池等其他生物膜法。在生物流化床中，生物膜随载体颗粒在水中呈悬浮态，加之反应器中同时存在有或多或少的游离生物膜和菌胶团，因此它同时具备悬浮生长法（活性污泥法）的一些特征。从本质上讲，生物流化床是一类既有固定生长法特征又有悬浮生长法特征的反应器，这使得它在微生物浓度、传质条件、生化反应速率等方面有一些优点。  

     1、生物流化床中小粒径载体提供了微生物附栖生长的巨大比表面积，使反应器内能维持高的微生物浓度（可达40～50g/L），因而提高了反应器容积负荷（可达3～6kgBOD?/（m3·d）甚至更高）。  

     2、流态化的操作方式创造了反应器内良好的传质条件，无论是氧还是基质的传递速率均明显提高。对于像食品废水、酿造废水这类可生化性较好的工业废水，生化反应的速率较快，因此生物流化床在传质上的优势更能明显体现。  

     3、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处理效果的同时减小反应器容积，节省投资，且占地面积小。  

     4、与活性污泥法相比，生物流化床具有较强的抵抗冲击负荷的能力，不存在污泥膨胀问题。  

     5、生物流化床反应器中为了阻止载体流失，一般在反应器顶设置沉淀区，沉淀区同时可将脱落生物膜分离出来。在负荷不高、对出水悬浮物浓度无特殊要求时可以省去二沉池，剩余污泥通过脱膜设备排出系统，这就简化了流程。  

     其不足之处： 能耗较高（为维持床内流化）；如载体颗粒粒径不均匀，易出现分层现象；管理要细微；技术上要求较高等。  

（二）床层特性  

    若流体自下而上通过颗粒固定床层，其初期压降将随流速的增大而增大，且压降与流速呈线性关系。当流速增大到某一数值，此时压力降低的数值等于颗粒床层的浮重时，床中颗粒便由静止开始向上运动，床层也由固定床开始膨胀，若流速继续增大，则床层进一步膨胀，直到颗粒之间互不接触，悬浮于流体中，这一状态叫初始流态化。达到初始流态化以后，如再继续增大流速，床层会进一步膨胀，但压降却不再增大。初始流态化状态对应的流速叫临界流化速度（umf）。  

图14 床层压降与上升流速关系  

    在图14所示的关系曲线中，（a）为理想状态，（b）的曲线由于颗粒间相互粘连而发生偏差，这种情况在生物流化床停止运行又重新启动时十分明显，从图（b）中还可看到，当颗粒大小不一时，床层由固定转向流态的过程是逐次过渡的，因而难以准确确定临界状态。此外，当有气体引入两相床（好氧床底部曝气或厌氧床内产生沼气）而使床层成为三相床时，临界状态将变得更为模糊。这些原因使实验确定umf成为困难，所以通过计算确定umf就显得颇有意义。临界流化速度umf是指示固定床与流化床之间中间状态的关键参数，它实际上是使颗粒流化的最小化流化流速。  

（三）类型  

     根据生化反应类型的不同，生物流化床可分为好氧床和厌氧床。好氧床根据流体性质的区别又可分为两相床和三相床。在两相床中，氧气通过预曝气溶解于废水中，反应器内进行液固两相反应；而在三相床中，气体以气泡的形式存在，反应器内的传质过程除了基质在液-固之间的传递以外，也包括氧气在气-液-固三相之间的传递。  

     对于好氧生物流化床，近年来用得较普遍的是三相床，这主要是因为三相床的传质条件好，氧利用率高，而且设备和流程相对简单。但两相床也有其优势，两相床中流体更容易均匀分布，所以反应器可以做成较大的规模；另外由于床内水力条件平稳，载体挂膜容易，生物浓度较高。在有条件使用纯氧曝气时两相床则更能体现出优越性。  

     在厌氧生物流化床中是利用厌氧微生物对有机污染物进行氧化分解。当用厌氧床作为水解反应器时，生化反应仅停留在酸化阶段，产生的气体很少，床层为两相床，反应器中也无须设置沼气收集装置。如用生物流化床作为传统厌氧反应器去除有机物，厌氧反应完成产气阶段，反应器内产生大量沼气，床层在流体力学上呈现三相床的特征，设计时应考虑这一因素。  

图15 传统生物流化床和内循环生物流化床  

     根据反应器形式的区别，生物流化床可分为传统生物流化床和内循环生物流化床（见图15）。内循环生物流化床是近年在传统生物流化床的基础上发展起来的一项革新的技术，目前应用渐趋广泛。  

     内循环生物流化床通过在床层内区别升流区和降流区，利用两个区域之间的密度差，推动流体带动载体的循环流动，是一种改进的生物流化床。这种反应器的优点是混合传质条件好，不易发生载体分层现象；对流体分布器要求相对低，易于做到流体均匀分布；此外，通过实现床层内部循环，生物颗粒易于与水分离，载体不易流失。  

六、曝气生物流化床  

     曝气生物流化池（aeration biological fluidized tank，ABFT）是微生物细胞与载体自固定化技术的好氧生物反应器， 固定化微生物后的载体平均密度与水的密度十分接近，载体在水中呈悬浮状。 故又称为固定化微生物曝气生物滤池（IBAF）。  

    在ABFT反应器中投加占曝气池有效容积10%～40%的高效微生物载体，特效微生物大量的附着并固定于其上，ABFT反应器实际上是综合传统活性污泥法与生物膜法优点的双生物反应器。各级ABFT反应器中，通过培养不同特效菌种，提高目标污染物的降解效果；载体材料表面所生长的生物量通常为18～25g/L，最高达到40g/L，是普通生物膜法的1.5～2.0倍，是传统活性污泥法的10～20倍，并且微生物与载体结合牢固，不易脱落，不易流失，高负载的生物量保证了ABFT反应器去除污染物的高效和稳定；运行过程中载体内部存在着良好的厌氧区微环境，使其内部形成无数个微型的反硝化反应器，故而造成在同一个反应器当中同时发生氨氧化、硝化和反硝化联合作用，有力地保证了氨氮的高效去除；通过控制各级ABFT反应器的运行参数，造成宏观好氧及厌氧环境的存在，有利于聚磷菌的释磷和过度摄磷，保证了磷的去除。也可以配合化学除磷，使废水中有机物和氮磷均得到去除。  

（一）   曝气生物流化池 特点  

     作为一种高效、稳定的新型废水处理工艺，ABFT具有以下特点。  

      1、脱氮效果好。 由于采用微生物与载体的固定化技术，因此，在好氧条件下，载体表面附着有较多的硝化菌，其泥龄可达60d以上，具有良好的脱氮效果。  

     2、处理负荷高、占地面积小。  

     3、分级处理。 ABFT工艺池体设计中常以小格多级为主。随着水中污染物浓度的递减，便于在不同的池体内培养适宜该池环境的微生物优势菌群，同时便于对其外部环境进行调整与控制，提高处理效率。  

      4、不产生污泥膨胀，污泥产量小，出水水质好且稳定，投资费用和运行费用均低。  

（二）工艺流程  

     在废水进入曝气生物流化池前应有前处理工序，包括去除浮渣、油脂、砂砾和悬浮固体等。进水的悬浮固体浓度宜小于100mg/L。  

     曝气生物流化池的工艺可按图16布置。  

图16 曝气生物流化池工艺  

    曝气生物流化池处理系统不宜少于两组，且宜按并联系列设计；各组宜采用多格串联，每格边长不宜大于4.5m。  

（三）池型构造  

    曝气生物流化池构造如图17所示。  

图17 曝气生物流化池构造示意  

     1、对废水进行逐级处理，每级单池间由于折流板作用，使得水流自下向上流动，死区率≤1%，水中污染物充分与载体区微生物接触反应。  

     2、采用专用JW型拦截网，上下拦截网之间为有效载体区，载体区投加占有效体积40%～60%生物载体，载体相对密度接近于水。  

     3、池底铺设曝气管，提供生化反应所需氧气，同时起到气体搅拌作用，使载体在池内呈流化状态。  

     4、在折流板与导板间投加营养液及碱液。通过控制外部环境，逐级地在不同池内培养适应该级反应的优势菌群，利用微生物与载体的固定化技术，提高单池内微生物量，高效稳定去除污染物。