水产养殖中常用的几种生物滤池

水产养殖中常用的几种生物滤池

简介

生物滤池由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物，污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，使污水得到净化。以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术。

生物滤池技术是20世纪90年代开始出现的新型污水处理技术，现在已经发展到很多形式，被很多发达国家普遍应用。生物滤池技术不仅能够除掉污水中的SS、COD、BOD、AOX，还可以进行硝化、脱氮、除磷等反应。生物滤池技术最为主要的作用就是把生物氧化同过滤悬浮固体两者结合起来，这样可以直接省去二次沉淀池。生物滤池技术凭借超大的容积、水力负荷，更好的处理效果和更少的资金投入，在污水处理方面展现出很强的优势。

生物滤池技术的原理主要依据了两个方面，一个是接触氧化，另一个是给水快滤池，生物滤池将这两者的优点结合在一起，具有曝气、滤速快、悬浮物去除等功能。生物滤池技术的技术原理主要由三部分构成。第一部分是氧化分解：就是在滤池中装入适量的小块滤料，活性生物膜依附在滤料上，滤池进行曝气处理，滤料上生长的生物进行强氧化分解，实现对污水的初步净化。第二部分是截留：污水通过紧密的滤料时，滤料及附着的生物膜就起到了过滤的作用，可以截留污水中的悬浮物。第三部分属于反冲洗：生物滤池在进行一段时间的处理过程后，水头损失加剧，这时就需要进行反冲洗去除残留的悬浮物，同时更新依附的生物膜。

                               
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生物滤池工艺流程图
淹没式生物滤池

淹没式生物滤池常被称之为生物接触氧化法，于1971年在日本首创，近年来该技术在国内外都得到了较为广泛的研究与应用，用于处理生活污水和某些工业的有机污水，并取得了良好的处理效果。所谓淹没式生物滤池，就是在池内充填惰性填料，已经预先充氧曝气的污水浸没并流经全部填料，污水中的有机物与填料上的生物膜广泛接触，在微生物的新陈代谢作用下污染物得到去除。淹没式生物滤池的另一种形式是在池内设有人工曝气装置，向池内供氧并起搅拌与混合作用，污水流经池内填料与生物膜接触，此技术相当于在活性污泥曝气池内填供微生物附着、栖息的填料，因而又称为接触曝气法。

淹没式生物滤池主要是由池体、填料床、曝气装置、进出水装置等组成。池体在平面上多呈圆形、矩形或方形，用钢板焊接制成或用钢筋混凝土浇灌砌成。池体总高度一般约4.5~5.0米，其中填料床高度为3.0~3.5米，底部布气层高度为0.6~0.7米，顶部稳定水层为0.5~0.6米。填料床是淹没式生物滤池的重要组成部分，它既直接影响到污水处理效果，又关系到接触氧化池的基建费用，故填料的选择应从技术和经济两个方面加以考虑。考虑到生物膜的生长繁殖、充氧与不堵塞，填料床内应填充比表面积大、空隙率高的填料。目前淹没式生物滤池中常采用的填料主要有蜂窝状填料、波纹板状填料及软性与半软性填料等。此外，有些处理厂中仍沿用砂粒、碎石、无烟煤、焦炭、矿渣及瓷环等无机填料。

曝气装置多采用穿孔管布气，孔眼直径为5mm，孔眼中心距为10cm左右。布气管可设在填料床下部或其一侧，并将孔眼做均匀布置，而空气则来自鼓风机或射流器。在运行中要求布气均匀，并考虑到填料床发生堵塞时能适当加大气量及提高冲洗能力。当采用表曝机供氧时，则应考虑填料床发生堵塞时有加大转速、加快循环回流提高冲刷能力的可能。

进水装置一般多采用穿孔管进水，穿孔管上孔眼直径为5mm，间距为20cm左右，水流喷出孔眼流速一般为2m/s。穿孔管可直接设在填料床的上部或下部，使污水均匀布入填料床，污水、空气和生物膜三者之间相互均匀接触可提高填料床工作效率，同时还要考虑到填料床发生堵塞时有加大进水量的可能。出水装置可根据实际情况选择堰式出水或穿孔管出水。

根据进水与布气形式的不同，淹没式生物滤池的池型一般有底部进水、进气式，侧部进气、上部进水式，表曝充氧式和射流曝气充氧式4种。

塔式生物滤池

塔式生物滤池是一种新型高负荷生物滤池，池体高，有抽风作用，可以克服滤料空隙小所造成的通风不良问题。由于它的直径小，高度大，形状如塔，故称为塔式生物滤池。塔式生物滤池在平面上多呈圆形。

①塔身：在构造上由塔身、滤料、布水系统以及通风和排水装置所组成。塔体主要起围挡滤料的作用，一般可用砖砌筑，也可以在现场浇筑钢筋混凝土或预制板构件进行现场组装，还可以采用钢框架结构，四周用塑料板或金属板围嵌，以减轻整个池体重量。塔体每层高以不大于2.5m为宜。每层还应设检修孔，以便更换滤料；设测温孔和观察孔，以便测量池内温度和观察塔内生物膜的生长情况及滤料表面布水的均匀程度，并取样分析。

②滤料：塔式生物滤池应采用轻质滤料。如国内常用的纸蜂窝（密度20~25kg/m3）、玻璃布蜂窝和聚氯乙烯斜交错波纹板（密度140kg/m3）等。这些滤料的比表面积较大，结构比较均匀，有利于空气流通与污水的均匀配布，流量调节幅度大，不宜堵塞。

③布水装置：塔式生物滤池的布水装置与一般的生物滤池相同，对大、中型滤塔多采用旋转布水器，对小型滤塔则多采用固定式喷嘴布水系统。

④通风：塔式生物滤池一般都采用自然通风，自然通风供氧不足的情况下可考虑采用机械通风。采用机械通风时，在滤池上部和下部装设吸气或鼓风的风机，要注意空气在滤池表面上的均匀分布，并防止冬天寒冷季节池温降低，影响效果。

塔式生物滤池的主要工艺特征是能承受的负荷高，高有机物负荷使生物膜生长迅速，高水力负荷也是生物膜受到强烈的水力冲刷，从而使生物膜不断脱落、更新；塔式生物滤池占地面积小，由于滤池分层而抗冲击负荷能力较强。但在地形平坦时污水所需抽升费用较大，且由于滤池较高，使运行管理不够方便。

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转盘式生物滤池

又称生物转盘。用转动的盘片代替固定的滤料，工作时，转盘浸入或部分浸入充满污水的接触反应槽内，在驱动装置的驱动下转轴带动转盘一起以一定的线速度不停地转动。转盘交替地与污水和空气接触，经过一段时间的转动后，盘片上将附着一层生物膜。在转入污水中时，生物膜吸附污水中的有机污染物，并吸收生物膜外水膜中的溶解氧，对有机物进行分解，微生物在这一过程中得以自身繁殖；转盘转出反应槽时，与空气接触，空气不断地溶解到水膜中去，增加其溶解氧。在这一过程中，在转盘上附着的生物膜与污水以及空气之间，除进行有机物(BOD、COD)与O2的传递外．还有其他物质，如CO2、NH3等的传递，形成一个连续的吸附、氧化分解、吸氧的过程，使污水不断得到净化。

①盘体：盘体是由装在水平轴上的一系列间距很近的圆盘所组成，其中一部分浸没在氧化槽的污水中，另一部分暴露在空气中。作为生物载体填料，转盘的形状有平板、凹凸板、波纹板、蜂窝、网状板或组合板等，组成的转盘外缘形状有网形、多角形和圆筒形。盘片串联成组，固定在转轴上并随转轴旋转，对盘片材质的要求是质轻高强，耐腐蚀，易于加工，价格低廉。盘片的直径一般为2～3 m，盘片厚度1～15 mm。常用的转盘材质有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和不饱和树脂玻璃钢等。转盘的盘片间必须有一定的间距，以保证转盘中心部位的通气效果，标准盘间距为30 mm，若为多级转盘，则进水端盘片间距25～35 mm，出水端一般为10～20 mm，具体可根据工艺需要进行调节。

②氧化槽：氧化槽一般做成与盘体外形基本吻合的半圆形，槽底设有排泥和放空管与闸门，槽的两侧设有进出水设备。常用进出水设备为三角堰。对于多级转盘，氧化槽分为若干格，格与格之间设有导流槽。大型氧化槽一般用钢筋混凝土制成，中小型氧化槽多用钢板焊制。

③转动轴：转动轴是支撑盘体并带动其旋转的重要部件，转动轴两端固定安装在氧化槽两端的支座上。一般采用实心钢轴或无缝钢管，其长度应控制在0.5～7.0 m之间。转动轴不能太长，否则往往由于同心度加工不良，容易扭曲变形，发生磨断或扭断。转轴中心应高出槽内水面至少150 nm，转盘面积的20%～40%左右浸没在槽内的污水中。在电动机驱动下，经减速传动装置带动转轴进行缓慢的旋转，转速一般为0.8～3.0 r/min。

④驱动装置；包括动力设备和减速装置两部分。动力设备分电力机械传动、空气传动和水力传动等，国内多采用电力机械传动或空气传动。电力机械传动以电动机为动力，用链条传动或直接传动。对于大型转盘，一般一台转盘设一套驱动装置；对于中、小型转盘，可由一套驱动装置带动一组(3～4级)转盘工作。空气传动兼有充氧作用。动力消耗较省。

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曝气生物滤池
对水中含碳有机物的除污达到较好的效果。世界上首座曝气生物滤池于1981年在法国投产，随后在欧洲各国得到广泛应用。美国和加拿大等美洲国家在20世纪80年代末引进此工艺，日本、韩国和中国台湾也先后引进了此项技术。目前，在中国内地曝气生物滤池也得到较大程度的推广与使用。

曝气生物滤池的结构与普通快滤池基本相同，不同之处在于曝气生物滤池下部或底部增加了曝气系统。根据水流方向其可分为上向流和下向流两种，早期的曝气生物滤池多采用下向流，如BIO-CARBON。由于下向流曝气生物滤池的纳污效率不高、易堵塞、运行周期短，因此现在多采用上向流方式（即采用气水同向流），使布水、布气更加均匀。同时，在水气上升过程中可把底部截留的SS带入滤池中上部，增加了滤池的纳污能力，延长了工作周期。目前，上向流曝气生物滤池有BIOFOR®、BIO-STY®、COLOX®、DeepBedTM、BIOPUR® 等多种形式，其中 BIOFOR®应用最为广泛。

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厌氧生物滤池

厌氧生物滤池是20世纪60年代末，由美国McCarty在Coulter等研究基础上发展并确立的高速厌氧反应器。反应器内部填充覆盖着大量厌氧微生物膜的填料，废水流经时，污染物被微生物膜吸附、经微生物分解代谢后产生沼气。美国Oak Ride国家试验室最早利用厌氧生物滤池处理城市污水，经研究发现系统出水水质可达到二级处理标准，其运行能耗少，操作简单，同时可回收一定量的甲烷。美国田纳西州建立的厌氧生物滤池中试试验装置运行结果表明，在水力停留时间HRT为9～10 h时，系统对总悬浮物TSS、五日生化需氧量BOD5、化学需氧量COD的去除率依次可达80%、70%和60%，并且在低温时依然正常运行，其能耗比活性污泥法可节约55%。此后，南非、印度及日本等国家也先后利用厌氧生物滤池处理污水，取得了良好的效果。到20世纪90年代中期，我国学者钱易将弹性立体材料作为填料，进行了厌氧生物滤池处理生活污水的小型试验，结果表明，厌氧生物滤池可以在低温(9.5～15.5℃)条件下成功启动，并在常温下能有效地去除有机污染物。

厌氧生物滤池与好氧生物处理法相比，厌氧污泥具有良好的生物活性，能够在饥饿状态下存活，对于难降解、成分比较复杂的污水仍能获得较好的处理效果；且能耗低、有机负荷高、无需污泥回流，剩余污泥大约仅为好氧处理产生污泥量的10%，能更好适应污水水量变化较大的情况，尤其适用于低浓度、间歇排放等场所。同时，厌氧生物滤池也存在如下一些问题：启动时间长，对进水SS要求较高，对氮、磷等污染物去除效率较低，需要经常更换填料，系统对布水要求较高，否则易发生短流，不能直接达标，影响处理效果。

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