1、技术来源

导流曝气生物滤池Conduction Current Biofilter （简称CCB）是在传统曝气生物滤池的基础上，充分借鉴下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、无泵污泥回流法、给水快滤法等八者设计手法，和二级或三级污水处理工艺而开发研制出来的污水处理工艺、新技术。2005年获得国家专利，专利号：ZL200420033672.4。

 导流曝气生物滤池已在我国的北京、山东、河北、贵州、山西、四川、内蒙古、黑龙江、江苏、吉林、河南、湖北、天津等地已有工程实例，案例设及医院、生活、化工、屠宰、食品、亚麻、酒精、制药等废水处理，大量的应用证明：出水水质CODcr一般在20mg／L以下，最低5.95mg／L；BOD5一般在10mg／L以下，最低3.50mg／L；SS一般在20mg／L以下，最低6.55mg／L。

2、技术特点

导流曝气生物滤池使污水在同一个处理池内，完成曝气→沉淀→二次曝气→二次沉淀等过程，解决其它污水处理需要四个池子才能完成的工艺流程。特别是在连续进水条件下，实现进水→曝气→沉淀→出水的间隙曝气，同时，实现污泥回流，整个运行没有闲置，其优点较其它污水处理方法更为突出，处理效果优为显著，导流曝气生物滤池是AB法、SBR法、A2O法、接触氧化法以及两曝两沉，间隙曝气法等污水处理的换代产品。2009年8月，被国家科技部列为“创新项目”项目代码09C26215205564；2009年12月，国家环保部将该产品列为“国家鼓励发展的环境保护技术目录”（环发【2009】）146号；2010年5月，国家科技部、国家环保部、国家商务部、国家质量监督检验检疫总局审查认定《导流曝气生物滤池》为“国家重点新产品”，其编号为2010GR467010；2012年7月，国家环保部又将导流曝气生物滤池列为十二五期间“国家鼓励发展的环境保护技术目录”（环境保护部【2012】）39号。

3、工艺过程

污水处理离不开预处理过程，预处理主要由格栅池、调节池、水解酸化池或厌氧池三部分组成。其功能是降低污水中的SS和一定程度的BOD5、CODcr等指标。

4、构造形式

    导流曝气生物滤池的单元构造为U型双锥结构，由内锥即上向流对流接触氧化生物过滤区，锥底即导流沉降分离无泵污泥回流区、和外锥即上向流曝气生物过滤区级成。
    在内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区和外锥即上向流曝气生物过滤区内设有滤料，在导流沉降分离无泵污泥回流区内装有导沉板和排泥管。在内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区、和外锥即上向流曝气生物过滤区与锥底即导流沉降分离无泵污泥排泥区之间，设有反冲洗空气管和反冲水管，其结构详见图2:导流曝气生物滤池构筑示意图。

5、工艺技术

（1）、下向流对流接触氧化区
    预处理后的污水自上而下进入内锥内，通过滤料空隙间曲折下行，空气自下而上，通过滤料空隙间曲折上升，在对流接触氧化的过程中，与污水及滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧条件下发生气、液、固三相反应。
（2）、沉降分离无泵污泥回流区
    内锥处理后的污水，在重力作用下继续下行，进入导流沉降无泵污泥回流区内，在导流板的作用，并借助于流体下行的重力，使重于水的污泥顺势下沉于锥底，实现泥水分离，分离出来的水，在导流板的作用下进入外锥继续处理，分离出来的泥在上部水压作用下，被压入锥底，通过排泥管，进入污泥槽，流至污泥干化池。污泥流至干化池后，上清液和污泥在干化过程中外排的废液，通过回流槽，流到污水处理池前端，进入厌氧池或水解酸化池进行反硝化处理，干化污泥外运处理。 

（3）、上向流曝气生物过滤区
    导流沉降分离出来的水，在导流板的作用下进入到外锥，与空气一道自下而上，通过滤料空隙间曲折上升，与污水及滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧条件下，发生气、液、固三相反应。
      污水在外锥处理过程中、也要产生一定污泥，同样借助于重力作用，使重于水的污泥通过导流板间隙，下沉于底部，通过排泥管，排入污泥槽，流至干化池。
4）、气、水、泥运行线路
①、曝气过程
曝气（内锥）→不曝气（导流沉降无泵污泥回流区）→曝气（外锥）
②、污水处理过程
下向流（内锥）→下向流（沉降分离无泵污泥回流区）→上向流（外锥）→消毒→排放或回用
③、气、水混合运行过程
水下行↓气上行↑，气水对流接触（内锥）→泥下行↓水上行↑，曝气混合液借重力在无泵回流区沉降分离→水上行↑气下行↑（外锥）
④、污泥流动过程

⑤、硝化反硝化过程

1、二次硝化
污水在同一个处理池内，实现二次硝化，即内锥一次硝化，外锥一次硝化，是其化污水处理无法办到的。

2、三次反硝化  

污水在同一个处理池内，实现三次反硝化，即厌氧或水解酸化池一次，内锥一次，沉降分离区一次，这也是其它污水处理无法办到的。

6、关键技术

污水首先进入内锥，自上而下，通过滤料空隙间曲折下行，空气自下而上，通过滤料空隙间曲折上升，在对流中与污水及滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧条件下发生气、液、固三相反应。在外锥，水与空气自下而上，通过滤料空隙间曲折上升，与滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧条件下，发生气、液、固三相反应。由于生物膜附着在滤料上，不受泥龄限制，因而种类丰富，对于污染物的降解十分有利。污染物被吸附、拦截在滤料表面，作为降解菌的营养基质，加速降解菌形成生物膜，生物膜又进一步“俘获”基质，将其同化、代谢、降解。在碳氧化与硝化合并处理时，靠近滤池进水口层段内有机污染物浓度高，异养菌群占*优势，大部分的含碳污染物CODcr、

BOD5和SS在此得以降解和去除，并且浓度逐渐降低。在内锥的下部和外锥的上部，自养型细菌，如硝化菌占优势，氨氮被硝化。
       在生物膜内部以及部分滤料空隙间蓄积的大量活性污泥中，存在着兼性微生物。因此，在导流曝气滤生物滤池中，可发生碳污染物的去除，有硝化和反硝化的功能。粒状滤料及生物膜除了吸附拦截等作用外，兼有过滤的作用，随着处理过程的进行，滤料空隙间蓄积了大量的活性污泥，这些悬浮状活性污泥在滤料空隙间形成了污泥滤层，在氧化降解污水中有机物的同时，还起到了很好的吸附过滤作用，从而能使有机物及悬浮物均得到比较彻底的清除。

（2）、脱氮除磷原理

①、脱氮原理
       导流曝气生物滤池的脱氮原理是在将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氨气，从而达到从废水中脱氮的目的。

②、除磷原理
        导流曝气生物滤池除磷的原理是在厌氧条件下，聚磷菌将其细胞内的有机磷转化为无机态磷，并加以释放，利用此过程中产生的能量摄取废水的溶解，溶解性有机物质合成PHB，从而在好氧的条件下，聚磷菌则将PHB降解，以提供其从废水中摄取磷所需的能量，从而完成聚磷后除磷的目的。

装置在运行过程中，随着生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜及滤料上截留的杂质不断增加，滤料中水头损失增大，水位上升到一定位置，需对滤料进行反冲洗。CCB以其贮存在清水池中清澈的出水作为反冲用水，不另设反冲水池，反冲洗废水通过排水管回流到前端，进入预处理设施继续处理。经CCB处理后的水，进入推流翻腾S型消毒池，消毒杀菌后的水优于国标，达到中水回用，可用来洗车、浇花、冲厕、冲洗地板、景观用水等多种用途。
       CCB反冲示意图

污水处理工艺流程示意图　

7、技术性能

1)、技术前瞻性

        导流曝气生物滤池充分借鉴了下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、给水快滤法、无泵泥回流法等八者的设计手法，集曝气、快速过滤、悬浮物截留、两曝两沉、间隙曝气、无泵污泥回流、定期反冲于一体，使污水在U型双锥这一个单元体内，综合实现三级、三区、三相导流、无泵污泥外排及回流处理全过程，是一种典型的高负荷、淹没式、固定化生物床的三相导流，脱氮除磷反应器，处理后的污水优于排放标准，达到中水回用水质，因此技术前瞻性。

2)、工艺创新性 

        导流曝气生物滤池使污水在同一个池子内，完成曝气—沉淀—二次曝气—二次沉淀的全过程，解决了其它污水处理需要四个池子才能完成的工艺过程。并且在连续进水的条件下，实现：进水—曝气—沉淀—出水的间隙曝气过程在，并且还在连续进水，间隙曝气的同时，实现污泥回流，整个运行没有闲置，是一种典型的高负荷、淹没式、固定化生物床的三相导流，脱氮除磷反应器。因此工艺创新性。

3)、工程投资经济性

        导流曝气生物滤池的BOD5容积负荷大，几乎是常规二级生物处理的5～10倍，并且将四个池子集约在一起，所以它的池容积和占地面积较常规二级生物处理要小得多，大大节省了占地面积和土建费用，因此工程投资经济性。污水处理厂采用导流曝气生物过滤法，总占地面积只有氧化沟工艺的1／3。装置内高比表面积和粗糙多孔的粒状生物填料，使其可能积聚多达10～15g／L的微生物量，高浓度的微生物量将使得导流曝气生物过滤法的容积负荷大为提高，减少池容积及占地面积，对拟建的污水处理设施具有重要意义。由于导流曝气生物过滤法技术对污水中悬浮物的生物截留作用，使出水中的SS很少，完全优于国家所要求的排放标准，故滤池后面不需设置二沉池，因此工程投资经济性。

4)、处理效果稳定性
        处理系统的出水水质好，是由于整个系统中存在着较高浓度的微生物，生化反应速率高，并可通过控制供气量，使装置中存在好氧和缺氧环境，使装置组合，可实现硝化、反硝化。同时，由于高浓度的微生物以生物膜的形式固定在粒状滤料的表面，无污泥膨胀之虑，不会因滤池受水力负荷的冲击、而造成微生物流失，因此，导流曝气生物过滤法技术对水力负荷及有机负荷都具有较强的抗冲击能力。即使污水减少一半以下、或停水后再启用，只需很短的时间，就能正常运行，因此处理效果稳定性。
5)、处理流程简化性
    由于导流曝气生物过滤法将两个曝气池，两个沉淀池合为一体，使处理流程得以简化，进一步节省占地面积，因此处理流程简化性。
6)、投资和运转费用经济性
    由于导流曝气生物滤池工艺流程短、池容小、占地省，使工程费用产较常规二级生物处理大大降低。同时，采用装置专用曝气系统，并利用粒状滤料，对气泡的切割及阻挡作用，使气泡在滤层中，进一步被细碎，强化气、液传质效应，增加滤层内的微生物、与空气的接触面积和时间，导致滤池总体充氧效率大为提高，氧的利用率达30%以上，从而节省能耗，因此投资和运转费用经济性。

7)、操作管理简单性
    由于相关工业技术的发展，一些先进的自动化设备如液位传感器、在线溶氧测定仪、定时器、变频器、PLC中央程控系统及微电脑等产品的出现，使导流曝气生物滤池自动化顺利实现，其运行管理变得简单易行。导流曝气生物滤池可以对进水水质、水量、以及污水中溶解氧浓度进行在线检测，并通过PLC控制系统，方便地调整曝气时间的长短，控制风机的供氧量，易于优化运行，特别是对各大、中、小污水处理厂更显突出，因此操作管理简单性。
8)、脱氮除磷典型性
①、导流曝气生物过滤法脱氮除磷基本原理
    导流曝气生物过滤法的脱氮原理是在将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氨气，从而达到从废水中脱氮的目的。
    导流曝气生物过滤法除磷的原理是在厌氧条件下，聚磷菌将其细胞内的有机磷转化为无机态磷，并加以释放，利用此过程中产生的能量摄取废水的溶解性有机物质合成PHB，从而在好氧的条件下，聚磷菌则将PHB降解，以提供从废水中摄取磷所需的能量，从而完成聚磷的作用。

 ②、导流曝气生物过滤法的除磷
        基于导流曝气生物过滤法的上述原理，结合导流曝气生物过滤法污水处理工艺，在导流曝气生物过滤法污水处理单元的前面设厌氧池或水解酸化池﹑加上导流曝气生物过滤法污水处理池的内锥，即下向流对流接触氧化生物过滤区、和外锥即上向流曝气生物过滤区以及导流沉降无泵污泥回流区,这两个曝气和不曝气段,形成了较为完整的硝化﹑反硝化脱氮除磷工艺。与此同时，在导流曝气生物过滤法的内锥及下向流接触氧化生物过滤区中有硝化和反硝化作用（见原理图），因此较其它通用污水处理技术更有除磷的技术优势。特别是污水在内锥和外锥的曝气条件下，聚磷后和污泥一道下沉于无泵污泥回流区底部，并在上部水压作用下，含有80-90%高浓度含磷污泥通过无泵污泥排泥管排出池外，流入污泥干化池，从而磷随干化污泥外运而被去除，未去除的其它磷随干化池中的上清液和污泥
③、脱氮除磷效果差的原因
        除磷的好坏取决于聚磷菌在厌氧段能否将磷彻底释放和排泥的好坏，如果厌氧段不能彻底释放磷，工艺系统中无法很好地排泥，除磷效果差。例如A2／O工艺是较为典型的脱氮除磷工艺，但是，除磷效果还是不尽人意，其原因是：①﹑由于混合液中的NO2-N、NO3-N在二沉池中反硝化，使N2附着在污泥表面上而上浮，造成二沉池表面负荷较低，停留时间长，使二沉池的污泥沉降效果不理想。②﹑由于无氧池依靠二沉池池底污泥造成无氧条件下的释放，但是在回流污泥中由于含有硝酸盐及亚硝酸盐，从而在无氧池中反硝化释放氮气，使无氧池不能形成很好的无氧条件，从而使得无氧段氧化还原电位偏高，聚磷菌对磷酸的释放不彻底，有机磷水解不充分，除磷效果不理想。为了在工艺中避免上述问题，采取增大二沉池，增长停留时间，但带来的问题是表面负荷降低，不仅造成工程投资大，而且出水中SS高，除磷效果差，由于系统中污泥停留时间长，部分污泥硝化，排泥量少，除磷效果低
                 基本结构：导流曝气生物过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。挡板上均匀安装有出水滤头。挡板上部空间作反冲洗水的储水区，其高度根据反冲洗水头而定，在导流曝气生物过滤法的下部设有沉降分离无泵污泥回流区，将内锥即下向流对流接触氧化区曝气后的水在重力和导流板的作用下沉于底部，并通过排泥管外排，有较好的排泥作用，加上导曝前有预处理的厌氧段和好氧段，能较好的释放磷，因此导流曝气生物过滤法整个处理工艺比A2／O有较好的处理效果。

9)、气温及运行方式适应性
    由于大量的微生物生长在粒状滤料粗糙多孔的内部和表面，微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种的活性。如长时间停止不用，再恢复运行，可在进水、供气后短时间内，就能恢复正常运行；由于导流曝气生物滤池所特有的高微生物量，使得滤池对气温变化的适应性强，因此气温及运行方式适应性。 
10)、检修换件方便性
    导流曝气生物过滤法系统所需的主要设备和材料，国内均可配套生产，基本不需进口。只有少量自控检测仪表和执行机构需进口。
11)、工程建设灵活性
        导流曝气生物过滤法系统单元为模块化结构，可集中设计，也可分开设计，还有利于扩建，能较好地适应各个地区地貌，对于旧污水处理工程的升级改造也时分有利。

 12）、导流曝气生物滤池适用范围

 （1）、小区生活污水、小城镇生活污水、城镇污水的处理及回用、以及农村生活污水处理等，如：
1）、城镇、村镇、农村、住宅小区及开发区生活污水；
2）、宾馆、饭店、疗养院、医院、学校、商场及办公楼生活污水；
3）、车站、航空港、码头等污水。
（2）、有机工业废水的处理及回用
1）、亚麻废水处理；
2）、牛奶养殖场废水处理；
3）、淀粉废水处理；
4）、烟厂生产生活污水处理
5）、化工厂高氨氮废水处理；
6）、医院污水处理；
7）、酒精废水处理；
8）、食品废水处理 ；
9）、屠宰废水处理；
10）、医药废水处理；  
（3）、污水处理厂升级改造及有特殊要求的污水处理
1）、城镇污水处理厂升级改造及中水回用工程
2）、有脱氮除磷要求的废水处理
3）、要求深度处理的废水，不增加三级处理设施，出水可达到回用水标准。

8、处理效果

表1   基本控制项目*高允许排放浓度（日均值）单位：mg/ L

项目

CODcr

BOD5

SS

动植物油

石油类

阴离子表面活性剂

总氮（N）

氨氮（N）

总磷（P）

色度

PH

粪大肠菌群数（个/L）

指标

≤15

≤10

≤10

≤1

≤1

≤0.5

≤15

≤5（10）

≤1

≤30

6-9

3

注：①下列情况按去除率指标执行：当进水CODcr大于350mg/L时，去除率应大于60%；BOD5大于160mg/L时，去除率应大于50%。②括号外数值为水温>12℃时的指标；括号内为水温≤12℃时的指标。

9、处理效果

表2   部分类污染物*高允许排放浓度（日均值）单位：mg/L

项目

总汞

烷基汞

总镉

总铬

六价铬

总砷

总铅

指标

0.001

不得检出

0.01

0.1

0.05

0.1

0.1

导流曝气生物滤池不但于新建污水处理工程，还可用于旧污水处理工程的升级改造，污水处理效果达到或优于国家规定的如下排放标准：
1、GB8978—1996《污水综合排放标准》排放标准的一级标准
2、GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》排放标准的一级A类
3、GB18466－2005《医疗机构水污染物排放标准》的排放标准
4、GB／T18920－2002《城市污水再生利用　城市杂用水水质》的排放标准

10、主要技术参数

项目

导流曝气生物滤池

曝气方法

鼓风曝气

溶解氧量（mg／L）

2.5～4.0

气水比

（2.5～5）∶1

污泥回流比

5～10

曝气时间h

1.5～3

泥龄d

不受泥龄期限制

水力停留时间h

1～2

BOD5容积［kgBOD5／(m3·d)］

2～5

污泥产率%

0.5

氧利用率%

35～40

运行方式

敞开

适应环境湿度℃

0～50

单位占地面积（m2／T污水）

0.2

达到标准

中水回用

每吨污水工程投资（元）

1000-1900(注:水量大﹑造

价低,水量小﹑造价高)

处理成本（元／T污水）

0.11～0.201

6、CCB污水工艺流程

(1)、城镇生活污水处理常用流程

(2)、旧污水处理升级改造常用流程 
①、氧化沟升级改造工艺

②气浮法污水处理升级改造工艺

③、三项生物流化床升级改造工艺

④、延时曝气法升级改造工艺

⑤、阶段曝气法+CCB典型工艺