簡介
生物滴濾池是最常見的一種廢水處理工藝，已經有多年的套用歷史。傳統的設計思想認為通過生物過濾僅可以去除有機物，這種作用機制是微生物的降解作用而不是生物膜截留作用。生物滴濾池是一種以塑膠或者惰性礦物材料作為微生物附著生長介質的反應器，廢水從裝有配水系統的塔頂淋下，當廢水成滴濾狀態流過濾料時，在微生物膜內降解有機物，進行硝化反硝化作用的機制都依賴於運行條件。
大多數滴濾池通過異養菌作用去除有機污染物。然而，更新的標準迫使污水處理廠提高工藝對氮素的去除，在過去的幾十年里，滴濾池不斷用於氨氮轉化成亞硝酸鹽和硝酸鹽的第三級反硝化過程。滴濾池的常規復氧方法是自然通風或者強制通風。
圖1.滴濾池結構優點和缺點
優點
由於生物滴濾池具有較大的氣液接觸表面積，主要以生物降解為主，工業上使用生物濾池來淨化污染氣體，如利用生物濾池處理硫化氫、甲苯的去除和一般揮發性有機污染物的去除。由於硝化細菌生長緩慢，硝化細菌生物膜比異養細菌生物膜更薄（<1mm）具有較大比表面積的塑膠填料不容易堵塞，與其相比的石頭填料雖然不易堵塞但較重，多見於過去的污水處理廠。採用輕質的塑膠作為填料的滴濾池設計高度可以超過10m，這樣比起常用的石頭填料能夠減少占地面積。塑膠填料具有更大的孔隙空間，這有利於通風。塑膠填料具有不同的結構，例如垂直流式，較差流式，或者隨機包裹填充式。填料類型的使用中，有比塑膠和石頭更原始的填料。例如在循環水養殖系統中採用的餎餷（一種乾燥的粘土）和草墊等。在一些書中可以查到不同濾池填料的分配比率。與其他生物膜反應器相比，例如一些暴露在空氣中的不同類型的曝氣生物濾池和可移動床反應器，滴濾池具有較低的容積，但是在實用性和單一性上同樣具有一定的優勢。例如構建和運行的低成本、較低的污泥產量、結構簡單和運行穩定。它還可以承受高負荷和高毒性。
缺點
它們的缺陷是將廢水提升到反應器頂端的成本，高生物量和停留時間短導致的生物膜脫落。停留時間短會導致出水負荷高，這種問題在套用中會導致後續過程產生一些問題。
注意事項
為了達到滴濾池的最大效率，布水應該儘可能均勻，以免在填料之間形成通道和較低的水平混合。滴濾池也需限制水力負荷，太高的水力負荷可能導致生物膜脫落，太低的水力負荷導致濕潤率低，因此，這兩種情況會導致生物膜變薄和有效容積減少。因此需要回流來確保生物膜完全濕潤。為了減少通道堵塞，可採用間歇進水。一般的解決方法是採用旋轉布水器，重點是水流沿徑向增加來達到統一區域的水力負荷。原始滴濾池採用石頭和散堆的過濾填料，它們通常是圓形的，這樣更適合布水。現代滴濾池使用的塑膠填料設計時可做成矩形，拐角處不得不利用獨立分散器。滴濾池的進水率是負載頂部排出水流深度。滴濾池去除高有機物和的污水能力有所提高，原因是濕潤率和較高的剪下力會使生物膜更薄，這對固體廢物和蒼蠅蟲卵有很好的去除。高等生物如蠕蟲、幼蟲、蝸牛的刮擦作用會降低生物滴濾池的容積負荷。為了控制這些高等生物的數量，建議隔幾個小時對濾料進行定期反衝洗。濾池蠅幼蟲仍然是個問題，但合理的間歇運行能夠防止這個問題發生。水流從零增加到最大，每周一次效果最好。老式滴濾池靠著自然通風復氧。但當水溫和空氣溫度幾乎相同時，空氣流動可能停滯。結果驅動氧氣溶解在水中的氧分壓在濾池的部分區域會減少。在合理的高有機負荷和氨氮負荷濾池內，溶解氧是主要的限制因素，因此較低空氣流速會降低滴濾池效率。為了避免這些問題，有必要對滴濾池進行強制通風。
處理過程
滴濾池主要由一個用碎石鋪成的濾床及沉澱池組成。濾在1～6米左右，一般為2米，石塊直徑在3～10厘米左右，從剖面上來看，下層為承托層，石塊可稍大，以免上層脫落的生物膜累積而造成堵塞。石塊大小的選擇還要根據濾池單位體積的有機負荷來決定，若負荷高，則要選擇較大的石塊，否則由於營養物濃度高，微生物生長快而將空隙堵塞。
廢水通過布水系統，從濾池頂部布灑下來。為了保證空氣在布水的間隙中進入濾料，早先都採用間歇噴灑的布水系統，其中包括投配池、配水管網及噴咀三部分，通過投配池的虹吸作用，使廢水每隔5～15分鐘從固定埋於濾池中的噴嘴中噴出，噴嘴距地面約0.15～0.31米。現大多採用旋轉式布水器，廢水從濾池上方慢速旋轉的布水橫管中流出，布水管高度離濾池池表面約0.46米；太高水流受風影響；太低水流對生物膜不能起到沖刷作用。
廢水通過濾池時，濾料截留了廢水中的懸浮物質，使微生物很快繁殖起來，微生物又進一步吸附了廢水中溶解性和膠體有機物，逐漸增長並形成了生物膜。生物濾池就是依靠濾料表面的生物膜對廢水中有機物的吸附氧化作用，使廢水得以淨化的。
由於生物膜的吸附作用，它表面有一層附著水，附著水中的有機物大多已被生物膜所氧化，因此當廢水進入濾池，在濾料表面流動時，有機物即會從流動著的廢水中轉移到附著水中去，並進一步被生物膜吸附。空氣中的氧也通過液相而進入生物膜。膜內的微生物在氧的參與下將有機物氧化分解成無機物，產生的無機物及CO沿反方向從生物膜進入空氣或隨流動水排放。
當生物膜較厚或廢水中有機物濃度較大時，空氣中的氧很快被膜表層的微生物所耗盡，使內層滋生大量厭氧微生物。膜內層微生物不斷死亡並解體，降低了膜同濾料的粘附力，厭氧微生物發酵所產生的氣體也可減小膜同濾料的粘附力，這時，過厚的生物膜即在本身重力及廢水流動的沖刷力作用下脫落下來。膜脫落後的濾料表面又開始了新生物膜的形成過程，這是生物膜正常的更新過程。此外，生物膜中還有大量以生物膜為食料的噬膜微型動物，它們的活動也可導致膜的脫落或更新。
濾料間空隙過小，濾池負荷過高，使生物膜增長過多會造成濾池的堵塞。這時堵塞處得不到廢水，不堵處流量過大，造成短流現象，使出水水質大大下降，嚴重時整個濾池工作會停頓下來。
流經濾料的水（已被淨化），通過濾池下方的滲水裝置、集水溝及排水渠最後進入二沉池。
圖2.滴濾池分類與套用
生物滴濾池根據發展和使用情況具有很多分類，過去按照負荷分類可分為水力負荷型和有機負荷型，根據內部填充生物載體填料可分為低負荷型和高負荷型。過去對滴濾池的分類可見下表：
| 參 數 | 低負荷 濾池 | 中負荷 濾池 | 高負荷 濾池 | 超高負荷 濾池 | 粗濾池 |
| 水力負荷 m3/m2žd | 1～4 | 4～10 | 10～40 | 15～90 | 60～180 |
| 有機負荷 g BOD5/m2žd g BOD5/m3žd | 22～112 80～400 | 78～156 240～480 | 112～145 400～4,800 | 高至4,800 | 1,600 |
| 回流 | 少 | 常 是 | 總 是 | 常 是 | 不需要 |
| 濾池蠅 | 多 | 不 等 | 不 等 | 少 | 少 |
| 脫膜 | 中等 | 可 變 | 連 續 | 連 續 | 連 續 |
| 濾池高度(英尺) | 6～8 | 6～8 | 3～8 | 高達40 | 3～20 |
| BOD5去除率（%〕 | 80～85 | 50～70 | 65～80 | 65～85 | 40～65 |
| 淨化深度 | 完全硝化 | 部分硝化 | 部分硝化 | 有限硝化 | 無硝化 |
低負荷型生物濾池
低負荷型生物濾池是一種結構簡單、運行可靠的裝置，其出水水質與進水水質濃度無較大關係。濾池的池型多為圓形或者矩形。一般採用吸水高度可控的水泵或者虹吸式投配箱維持調節池的配水量。投配池的容積很小，只有2分鐘的停留時間，所以投配時間間隔很短。在小型廢水處理廠中，夜間的低流量現象仍有可能是投配中斷造成的，為此，為了使填料保持濕潤，可能需要將出水循環回流。如果投配時間間隔大於1-2h，會導致生物膜表面濕度不夠，生物黏泥的特性也會隨著改變，結果濾池的處理效率下降。在大多數的低負荷濾池內，生物黏泥只在濾池填料頂部0.6-1.2m處明顯存在，所以在濾池的較低部位可使氨氮氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽的自養型硝化細菌的可能性增大。在適宜的氣候條件和廢水特性條件，硝化細菌會大量繁殖，運行穩定的低負荷濾池不但能很好的去除BOD，而且還能夠很好的將水中的氨氮轉化成硝酸鹽。
在合適的落差梯度下，最好採用重力流，如果場地比較平坦，則需要泵提升。生物濾池容易產生臭氣對環境造成二次污染，特別是如果廢水滯留較舊腐化嚴重，或者氣溫較高時尤甚，如果不採取有效的防治措施，濾池內很容易滋生蚊蠅。
中負荷和高負荷濾池
高負荷濾池常採用礫石或者塑膠作為填料，濾池形狀通常為圓形，常採用連續流進水，增設回流裝置後，可提高系統有機負荷；為了提高液體在池內填料表面的濕潤率和有效地控制黏泥層的厚度，濾池需保持穩定的高投配率，這樣不但可以提高入流廢水水流中的溶解氧，而且能夠將活性有機體帶回濾池。另外，採用循環回流方式也能夠減少濾池積水、臭氣和濾池蠅，中負荷和高負荷生物濾池常採用單級或兩級模式。通常情況下，採用相同水力投加率（m/m·h）的兩級模式濾池串聯運行的性能與池深總和相等的單池性能相同。
粗濾池
粗濾池屬於高負荷型的濾池，採用填料多為塑膠填料，其處理的有機負荷大於1.6kg/m·d，水力負荷高達190m/m·h。工藝使用上，常將粗濾池置於二級處理系統之前。與活性污泥法相比，粗濾池的優勢是去除高濃度廢水BOD能量需要的能量較少。因為只有泵唧入流廢水和循環回流水流需要能量。因此，在需要增加循環回流稀釋入流廢水濃度或提高濾池的潤濕率之前，單位能量投入去除BOD的量隨廢水濃度的增高而增多。粗濾池套用的需要能量可在2-4kg BOD/kw·h的範圍內，與其相比，活性污泥處理的需要能量為1.2-2.4kg BOD/kw·h。
兩級濾池
兩級濾池系統用中間澄清池去除第一級濾池產生的污泥，常用於處理高濃度廢水。兩級濾池也可用於廢水的硝化處理。一級濾池與中間澄清池用於除去水中的BOD，而在二級濾池中主要進行氨氮到硝酸鹽的轉化過程。
