炼油厂含油废水与部分生活污水工艺设计论文.docx
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炼油厂含油废水与部分生活污水工艺设计论文
第一部分毕业设计说明书
第一章总论
1、设计任务，依据和目的
1.1、设计任务
处理烟台某炼油厂含油废水与部分生活污水，使其排放达到国家规定的GB8978-96排放标准，并且部分深度处理达到回用标准。
1.2、设计依据
根据下达的设计任务书，国家规定的GB8978-96排放标准，如《给水排水手册》、《水污染控制工程》、《水处理设计手册》、《污水处理厂工艺设计手册》和《环境工程设计手册》。
1.3、设计目的
处理有毒有害废水，使其不再对环境造成危害。
2、处理对象的水质参数及排放标准
2.1、处理对象的水质参数
2.1.1、含油废水：
Q=380～420m3/hr石油类：
1400～1700mg/L
S2-：
3～12mg/L挥发酚：
4～12mg/L
CN-：
0.5～6mg/LpH：
8
COD：
2700～3150mg/LBOD5：
550～850mg/L
SS：
190～400mg/LT：
25～35℃
2.1.2、生活污水：
Q=240～300m3/hrpH：
6～8
BOD5：
160～220mg/LCOD：
190～400mg/L
SS：
120～180mg/LT：
25～35OC
2.2、排放标准
2.2.1、GB8978-96二级排放标准
表1排放标准————GB8978-96二级排放标准
TabLe1emissionstandard--GB8978-96secondaryemissionstandard
物质名称
最高允许排放浓度
物质名称
最高允许排放浓度
pH
6～9
SS
150mg/L
S-2
1.0mg/L
石油类
10mg/L
BOD5
30mg/L
挥发酚
0.5mg/L
COD
120mg/L
CN-1
0.5mg/L
2.2.2、回用标准
表2回用标准
Table2Reusecriteria
物质名称
最高允许排放浓度
物质名称
最高允许排放浓度
pH
6～9
SS
10mg/L
S-2
1.0mg/L
石油类
<1mg/L
BOD5
10mg/L
挥发酚
0.5mg/L
COD
20mg/L
3、废水来源
3.1、含油废水
随着社会工业生产的发展，各个生产领域不断增加，生产范围也不断扩大，伴随而来的环境问题日趋严峻，如如何促进经济、社会、环境三者和谐发展成为当今各界人士高度重视的课题之一。
含油废水的产量很大，涉及的范围很广，例如石油开采、石油炼制、石油化工、油品贮运、、轮船航运、车辆清洗、机械制造、食品加工等过程中均会产生含油废水。
其中含油废水主要来自于炼油装置的塔、罐、油水分离器的进排水以及炼油装置的机泵冷却水，原油以及重质油的中间罐体排水，地面用冲洗水，塔、罐冷却器的排水及装置区域的含油雨水等。
3.2、生活污水
来自车间、办公楼、食堂、宿舍等生活用无水。
4、处理能力及所采用的方法
本次设计处理废水能力是含油废水流量为380～420m³/hr，生活污水为240~300m³/hr。
处理方法采用传统的老三套工艺即：
隔油—浮选—曝气生化；副产品污油回收利用。
5、处理厂的自然条件及厂址选择
5.1、处理厂的自然条件
该厂处于烟台，属于温带东亚季节性气候。
四季分明，气候温和。
多年平均气温11.5℃，历年最高温度38℃，最低温度-17.3℃。
年平均降雨量为753mm，水面蒸发量1115.5mm。
年总日照数2667.0hr。
气候特点：
春季（3-5月），雨量稀少，南风较多，风力较大，气温回升快，蒸发量较大。
夏季（6-8月），受太平洋副高压和台风影响，大多数南到东南风，气温高，雨量充沛。
秋季（9-11月），是暖冷气流交替季节，风向较乱且风力小，气候凉爽。
冬季（12-2月），受西伯利亚冷气流影响和控制，多是北风到西南风，风力较大可达5-9级，气温较低，气候较干燥，降雪次数多，雪量不是很大。
由此可见，此地区的主导风向是南到东南风。
5.2、厂址选择
废水处理厂的位置的确定主要依据：
“东高西低”的自然优势，使废水沿地势由东向西流动，各建筑物依据地势高低建设，从而降低了动力消耗，节约了能源。
其主要原则如下：
（1）尽量减少或不占用良田。
（2）便于废水及污油的运输。
（3）厂址的位置处于居民、企业、城市的下风区。
如果废水向河流排放时，应在给水点的下游区。
为了保证居民及厂区的安全，应保证一定的卫生防护，即距离厂区和居民点300～500m以上。
（4）如若废水处理后再利用，厂站应该尽可能靠近用户。
（5）为了充分利用废水自流作用，减少提升次数，废水处理厂应建在地势较低的地方，尽可能通过自流方式汇集废水，但该地段不应该受季节间地面水和地下河水位上涨的威胁，同时不应受洪水的威胁。
（6）所选地段应该具有一定的可利用面积，保证有扩建的余地和远期发展的可能性。
（7）若废水处理过程中需要供热和供氧时，还要考虑尽量接近锅炉和供氧站。
6、处理方法的确定
油污染作为一种常见的污染，对环境保护和生态平衡有很大危害。
含油废水的主要危害有：
①右面的覆盖给绝了水体的表面复氧，使水体丧失自净能力，破坏水中生态平衡,②而油类的氧化作用又将加速水体恶化,③水中的一些低沸点芳香烃化合物对水生生物有直接的毒害作用，④多环芳香烃的存在还会导致人类癌症发病率的升高。
因此，含油废水必须经过适当的处理后才能排放。
该类废水成分非常复杂，危害性非常大，处理难度高备受关注。
目前社会已研究出较为成熟的处理工艺，并在实际的工程中得到良好推广和应用[1--2]。
众多的含油废水源导致了污水的种类和性质非常的繁杂，根据油在废水中的存在状态，一般将其分为3类：
游离油、分散油和乳状油。
含油污水的处理技术，按其作用原理和去除对象，可分为机械法、化学法、物理化学法和生物法。
而净化方法的选择则取决于含油污水的性质，环境和经济的要求，通常是几种方法工艺设备的合理组合
设计处理废水之前，应首先考虑炼油厂的工艺生产的清洁生产技术，尽量减少废水的排放产生。
目前，国外炼油厂每加工1t油会产生0.5-1t废水，而我国炼油厂由于需炼制的重油较多，每加工1t原油产生0.7-3.5t废水，所以必须改进生产工艺，压缩排污量，降低新鲜用水使用量，并对生产污水进行清污分流等。
同时国外大多数新建炼油厂采用了空气冷却来代替水冷却，从而大大降低了冷却水的使用量。
同时，采用水冷却的老厂应改为循环水冷却。
6.1、含油废水的存在形式
含油废水中油污染成分和存在情况各不相同，油在污水中存在的形式大致有以下五种：
（1）浮上油。
油滴粒径大于100μm，易于从废水中分离出来。
油品在废水中分散的颗粒较大，粒径大于100微米,易于从废水中分离出来。
在石油污水中，这种油占水中总含油量60～80％。
（2）分散油。
油滴粒径介于10～100μm之间，悬浮于水中。
（3）乳化油。
油滴粒径小于10μm，油品在废水中分散的粒径很小，呈乳化状态，不易从废水中分离出来。
（4）溶解油。
油在水中的溶解度很小，很小一部分油以分子状态或化学方式分散于水体中形成油-水均相体系，非常稳定，一般低于5～15mg/L，难于自然分离，可采用吸附，化学氧化及生化法去除。
（5）油-湿固体物。
水体中的油粘附在固体悬浮物表面，形成油-湿固体物，可通过分离方法去除。
含油废水处理的难易程度，随油颗粒，表面活性剂，溶解油及油-湿固体物的不同而存在差异。
含油废水应尽量避免使用离心机和其它强烈剪应力的设备，以减少油的乳化现象。
含有表面活性剂的含油废水不应与其它的含油废水混合，可减少油的复杂性。
6.2、含油废水的一般处理方法
含油废水的处理方法很多，但从原理上可归纳为物理法、化学法、物理化学法和生化法，这些方法结合一起使用，形成不同的处理工艺。
主要处理方法有：
1物理化学法
1.1气浮法
气浮技术是在国内外含油废水处理中广泛使用的一种水处理技术，其原理就是向水中通入空气或其它气体并产生微细气泡，使水中的一些细小的悬浮油珠和固体颗粒物附着在气泡上，随着气泡一起上浮到水面形成浮渣，从而完成固、液分离的一种净化方法。
目前国内外对气浮法的研究多集中在气浮装置的革新、改进以及气浮工艺的优化组合等方面，如浮选的结构由方型改为圆形减少了死角，采用溢流板排除浮渣而去掉机械刮泥机构，此外还研究了些新型装置。
如石油大学冯鹏邦用浮选柱处理含油污水，除油率可达90%左右[4]。
RAJINDER用浮选柱回收乳状液中的油，试验结果表明：
对给定的容液量，随送液油浓度的增加，油回收率不断下降，但产品的油浓度增加；随气流量增加，油的回收率增；而随表面活性剂的增加，油回收率则下降[5]。
肖坤林在实验研究的基础上，结合单级气浮技术和多级板式理论，开发出两级气浮塔处理含油废水的新工艺，现了塔釜一次曝气、多级气浮的分离[6]。
实验研究了气浮塔板的流体力学性能、布气性能及操作条件对废水处理效率的影响，结果表明，二级气浮塔处理效果很好，是一种具有良好应用前景的新型含油废水处理装置。
气浮技术用于除油在我国只是近一、二十年的事，对引进的设备和技术还没有完全消化和吸收；现有设备的自动化程度不高，操作管理跟不上，影响处理效果；气浮除油机理的研究也存在很大不足，这些都影响到气浮技术在废水除油中的应用。
1.2膜分离法
膜分离技术是近20多年来发展起来的。
主要的方法有超滤、微滤和反渗透法。
在含油废水治理中研究应用最多的是超滤法。
它是治理含油废水的一种新技术，正从实验室逐渐走向实际应用阶段。
如同济大学环境工程学用超滤法处理上海某厂乳化液废水，所用膜为GM4040型美国膜组件,处理结果为废水含油量从处理前100~1000mg/L降至10mg/L以下[7]。
王冠平等采用KMS.Spirapak膜组件用超滤技术有效地处理含油废水[8]。
郭晓采用超滤法对采油厂低渗油层的石油废水进行处理实验，所用膜为磺化聚砜膜，处理效果较好[9]。
刘恩华等用PVDF管式膜处理乳化油废水，膜通量可达到60L/（m2•h），乳化油的去除率高达99%[10]。
膜分离技术具有操作简单、分离效果好、可回收油等优点，但所用膜污染严重，不易清清洗，运行费用较高。
需要进一步开发性能优良的膜材料和膜污染控制技术，以降低成本。
其发展趋势是各种膜处理方法相互结合或与其它方法结合，如将超滤与微滤结合，膜分离法与电化学法相结合等，以达到最佳处理效果。
1.3电化学法
常用的是电絮凝法，该法处理效果好、占地面积小、操作简单、浮渣相对较少，但存在阳极离子消耗量大，需要大量盐类作辅助药剂、耗电高、运行费用高等缺点。
改进的电絮凝法主要为电池滤床法，现仍处于探索阶段。
如韩洪军等采用焦炭一铁屑粒料微电池滤床法处理含油废水，去除率70％~80％，效果较好[11]。
朱锡恩设计了其它形状的电解装置，该装置可减小阳极钝化并提高絮凝效果[12]。
利用定时交换电极极性的方法，也能有效地除去电极上的钝化物。
电絮凝法具有处理效果好、占地面积小、操作简单、浮渣量相对较少等优点，但是它存在阳极金属消耗量大、需要大量盐类作辅助药剂、耗电量高、运行费用较高等缺点。
应注意的是，为节省优质金属材料，许多研究工作采用不锈钢等作筐形电极，在筐内填充由金属加工中产生的铁屑等废料作为溶解性阳极[13]。
但普遍存在的问题是，金属屑之间的电接触破坏和金属屑孔被水解产物堵塞，从而导致电阻很快增加。
对此，虽有不少研究，但改进效果并不理想，较难用于实际。
1.4絮凝法
常用的无机絮凝剂是铝盐和铁盐，近年来出现的无机高分子絮凝剂也主要是铝盐和铁盐的聚合体系，如聚硫酸铁、聚硅硫酸铝等。
有机高分子絮凝剂的研究发展也很快。
于光等人利用新型高分子絮凝剂聚酰胺树形分子处理油田废水，结果表明该絮凝剂用量低，除油效果明显，废水含油量从320mg／L降至1mg／L[14]。
Claes的研究表明，用阳离子型高分子絮凝剂季胺化聚丙烯酰胺和聚乙烯亚胺对由十二烷基磺酸钠等阳离子表面活性剂稳定的大豆油水乳状液进行絮凝处理，去浊率达99.5％以上[15]。
2生化法
生化法可分为好氧和厌氧处理法两大类，据微生物在污水中的存在状态，又可分为活性污泥法和生物膜法。
传统的活性污泥处理技术问世至今，不论是供氧、进料方式，还是处理工艺以及在节能、高效等方面都得到了改进。
近年来，国内外科技界针对传统的活性污泥法在治理石油化工污水方面，对水质变化和冲击负荷的承受能力较弱，易发生污泥膨胀、中毒等特点开展了大量的工作，旨在对传统的活性污泥法进行革新。
如半推流式活性污泥系统，集前段的多点进水和后段的推流式于一体，具有抗冲击负荷强、处理深度大、不易产生污泥膨胀、运行费用低等特点，已在饮料、印染、化工、综合废水方面得到了成功应用，在含油污水领域的应用也取得了良好的效果[15]。
厌氧式序批反应器（ASBR）是20世纪90年代由美国州立大学民用建筑系RichardR.Daqut教授等在“厌氧活性污泥法”等研究基础上提出并发展的一种新型高效厌氧反应器。
它由一个或几个BCDE反应器组成。
运行时，污水分批进入反应器中，经过与厌氧污泥发生生化反应，到净化后的上清液排出，完成一个运行周期。
它具有固液分离效果好、出水澄清、工艺简单、占地面积少、建设费用低、耐冲击负荷、适应力强、温度影响小、适应范围广、活性污泥好及处理能力强等优点。
根据水量大小和排放方式，ASBR法可通过单个或串、并联方式有效地进行处理。
当今，液体传感器、电磁阀等自控设备的应用和电子计算机的发展，使ASBR法的操作管理极易实现自动化，并能够直接处理高浓度有机废水，如酿造废水、造纸废水、制革废水和医药废水，考虑到含油污水的特点，无疑将在含油污水领域的应用具有良好的应用前景。
生物膜处理含油废水近年来取得了较大的进展，为了提高生物滤池的效率，采用了高孔隙率、高附着面积和高二次布水性能的新型塑料模块，同时对滤床上微生物进行选择、优化。
此外，还在工艺上进行了改进、重组，如取消滤池回流系统，采用膜泥法A/O工艺[17]，以及缺氧.好氧高性能生物滤池组合工艺等，这也是21世纪的研究热点之一，即传统的初沉池预处理被厌氧或缺氧水解池取代，如某油田针对采油污水可生化性能差的特点，采用厌氧水解.高负荷生物滤池进行污水处理，使BOD，COD，SS和油达到了排放标准[18-19]。
另外，最近出现了微孔膜生物反应器，该装置由微孔膜组件和生物反应器构成，用无机微孔膜组件替代沉淀池，实现泥水分离，可大大提高反应装置内的污泥浓度，有利于提高反应器的容积负荷，减小占地面积有研究将其用于处理含高凝固油废水，运行实践表明，该装置处理效果稳定，抗冲击负荷能力强，操作简便。
3新技术
3.1声波、超声波和微波技术
声波可加速水珠聚结，提高原油脱水效率；超声波可降低能耗和减少破乳剂用量；而微波在降低乳状液稳定性的同时，还可加热乳状液，进一步促进水滴的聚结。
O.Schlafer等将一定频率和声能密度的超声波作用于生物反应器时，发现污泥的固-液界面得到改善，并加强气体的传质和营养物传递，在破乳效果上具有良好的前景，但存在处理量小和费用高等问题[20]。
目前有关利用超声波技术降解水中污染物的研究大多还属于实验室阶段。
3.2高级氧化技术
高级氧化法原理是通过化学反应产生氧化性极强的羟基自由基，从而将有机物有效地分解转化为CO2、H2O等无害的小分子化合物。
该方法形成20世纪80年代，其典型技术有超临界水氧化技术和光催化氧化技术。
4综合治理方法隔油—气浮—生化法
隔油是使含油污水在一定的时间静止或缓慢流动下，借助于油粒与水的比重差异使油水分离。
这个过程主要去处可浮油。
浮选是依靠微小空气颗粒吸附油粒和悬浮物以达到油污分离的办法。
其实质是在废水中通入空气，又是还需要加入浮选剂或混凝剂，使废水中的乳化油、细小分散颗粒或其它颗粒物吸附于空气泡上，随气泡一起上浮到水面上，从而回收废水中的有用物质，同时净化了废水。
该方法主要用于处理分散油、乳化油和细小悬浮颗粒。
悬浮工艺常采用空气，有时也采用惰性气体。
根据气泡的产生方式的不同，可分为加压容器气浮法，叶轮浮选法、喷射浮选、扩散板法等。
目前，加压容器气浮法的应用最广泛，效果最好。
曝气是利用活性污泥中的微生物对废水中的油和其它有机物悬浮物进行吸附降解，此过程主要去处污水中的有机成分。
目前，国内外炼油废水多采用生物二级处理工艺，一般指隔油—气浮—生化处理流程。
采用这种流程可以满足现行的排放标准。
但是对于一些地方，要求中水回用，应采取深度处理方法，即在上述排放标准基础上增加活性炭吸附过程，进一步去处污水杂质，达到回用要求。
7、设计范围和设计原则
7.1、设计范围
包括水质平衡计算、水封井、格栅、沉砂池、隔油池的设计计算及相应设备选型。
浮选池、竖流式沉淀池、曝气池的设计计算及相应设备的选型。
污泥干化厂、水力计算、管道计算、泵和动力设备选型、工程概算、工艺流程示意图及平面布置图。
7.2、设计原则
7.2.1、平面布置原则
（1）处理构筑物的布置要紧凑，节约用地并便于管理。
（2）处理构筑物要尽量按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。
（3）经常有人工作的建筑物和办公、化验等用房应布置在夏季主导风向的上风向，在北方地区应尽量朝阳。
（4）总图布置应考虑远近结合，要有预留地。
（5）污水处理厂应尽量布置成单独的组合，安全并易于管理。
（6）污水厂内应设置超越管，以便于发生事故时，使一部分或全部污水经过超越管进入下一构筑物或溢流排放。
7.2.2、管道布置原则
管道设计应根据工艺生产和建筑等方面的条件进行，以便设计的结果能充分满足生产要求，保证安全生产，利于操作维修，节约投资，同时还要做到整齐美观，下面着重介绍管道布置中以便能够注意的事项：
（1）注意物料因素
1、输送易燃易爆介质的管道应设置防火防爆的安全装置，如水封井、安全阀等。
2、输送易燃易爆介质的管道不得敷设在楼房、门和走廊处。
3、输送腐蚀性介质的阀件、伸缩器等不得安装在下线外侧。
4、冷热流体的管通应尽量避开，不能比开始，应使热管线在上冷管线在下，塑料管式衬胶管应避开热管线。
5、根据流体黏性，确定管道厚度。
一般为1/10000～8/10000。
（2）便于施工、装修、操作
1、管道应尽量架空，平行或并列走直线，减少交叉和采用明线，管道的阀门应尽量错开排列。
易腐蚀及经常检修的管道可适当配置法兰和活接头。
2、支管应尽可能平行布置在管外侧，引支管时气体管从上方引出，液体管从下方引出。
3、管道应尽可能沿墙敷设，并与墙面保持适当的距离。
4、阀门、仪表的安装高度以便于操作、检修为准。
（3）保证安全生产
1、管道通过人行道时，最低点不小于2m，通过公路、铁路和厂内干线时，最低是按离地面分别不小于4.5m、6m和5m。
2、地下管道通过道路时应该加以保护。
3、不锈钢管道不宜和碳钢制的钢架直接接触，应采用胶垫隔离的措施，以免形成电位差引起腐蚀。
4、输送易燃易爆介质的管道应采取直接接地的措施。
7.2.3、高程布置原则
（1）为了保证污水在各构筑物之间能顺流自然，必须精确计算各构筑物之间的水头损失，包括严惩损失、拒不损失以及建筑物本身的水头损失。
（2）进行水利计算时，应选择距离最大、损失最大的流程并按阻碍大设计流量计算。
（3）污水厂的场地竖向布置，应考虑土方平衡，并考虑有利排水。
第二章工艺设计论证
1、处理方法的论证
炼油废水处理是炼油工业环境保护的重要环节，由于水量大、水质复杂，所以对废水的处理应从多方面进行综合考虑，以求合理解决。
废水处理既要满足卫生要求，又要尽可能做到经济合理，也就是说既要保证水质不影响人类和生物的安全，又不能花费过多的资金和设备对废水进行高级处理。
废水的处理包括悬浮物与液体的分离，有机物和可氧化有毒物质的去除以及杀菌等。
方法大致可分为：
物理法、化学法、物理化学法和生化法。
1.1、物理法除油
物理法除油主要是根据在重力场和离心力场中油水之间不同重力和离心力来分离的，该法具有设备简单、成本低、管理方便、效果稳定等优点。
主要用于去除污水中的漂浮物、悬浮物、砂和油类，常作为其它方法的预处理。
包括重力机械分离、过滤、粗粒化、膜分离。
主要设备有隔油池、除油罐、过滤罐、粗粒化罐、油水分离器、气体浮选器等。
1.2、化学法除油
该法利用化学作用使污染物反应生成无害无毒的物质，可用来去除污水中的金属离子、有机物、无机物和乳化油等。
化学法除油可分为化学法破乳、化学氧化法和光化学氧化法。
包括中和法、混凝法、化学氧化-还原法、化学沉淀法等，以及焚烧、电解等。
1.3、物理化学法
主要包括气浮法、吸附法、磁吸附分离法、萃取法、离子分离法、电渗析法渗析法、电化学法除油。
其中气浮法、吸附法、磁吸附分离法在前面已经有所描述，这里不再赘述。
萃取法根据溶质在不同溶剂中溶解度不同，把废水中的溶解性物质提取出来的方法。
离子交换法是借助离子交换剂中的离子和废水中的离子进行交换，从而是废水中的离子分离出来。
电渗析法属于膜分离技术，用直流电使水中的电解质渗析出来，从而使污水净化。
渗析法是利用溶质对膜的透过助理不通，使之分离的过程，其主要设备是半透膜，渗析是靠浓度差而进行的自然分离扩散，因而扩散速度慢，但其操作简单。
反渗透法，是一种用半透膜进行分子过滤的方法，利用它可以从水中去除固体、大部分溶解性有机物和胶体物质，可以达到净化回收的双重目的，但是成本高。
电化学法除油分为电解法、电化学法、原电池法。
其中电解法设备简单，操作容易，效果好，成本低；电火花法效率高，适应性广，占地面积小，但是耗电大，材料要求高。
1.4、生化法
1.4.1、污水的可生化性
污水生物处理是以污水中所含污染物为营养源，利用微生物的代谢作用是污染物被降解，污水得以净化的一种经济实用同时也是首选地污水处理工艺，而对污水可生化性的判断是污水处理工艺选择的前提。
BOD5和COD是污水生物处理过程中的常用的水质指标，BOD5/COD值是评价污水是否可生化和可生化效果的最简单的传统方法。
一般情况下，其比值越大，可生化性越好，污水生物处理的越好。
目前国内外多按照下表资料进行评价。
表3可生化性判断
TabLe3CanbiochemicaLsexjudgment
BOD5/COD
>0.45
>0.3
<0.3
<0.25
可生化性
好
较好
较难
不宜生化
1.4.2、生化法可分为活性污泥法和生物膜法：
活性污泥法是以悬浮在水中的活性污泥为主体，在有利于微生物生长的环境条件下和污水充分接触，使污水净化。
净化净化机理包括三个阶段：
①吸附阶段：
污水与活性污泥接触后的很短时间内，水中BOD迅速降低，由于絮状的活性污泥表面积很大，表面有多糖类粘液层，污水中悬浮的胶体被絮凝和吸附去除。
②氧化阶段：
在有氧条件下，微生物将部分吸附阶段吸附的有机物氧化分解获取能量，另一部分合成新细胞，比吸附阶段慢很多。
③絮凝体形成与凝聚沉降阶段：
氧化阶段合成的菌体有机物絮凝形成絮凝体，通过重力沉降从水中分离，使水得到净化。
生物膜是高度亲水的物质，其外侧总有一层附着水层，附着水层中的有机物被微生物氧化消耗，浓度低于流动水层，有机物就会从流-附-生物膜被氧化分解，流动水层被净化。
O2也不断地从流-附-生物膜，供微生物呼吸，微生物的代谢产物沿向相反方向扩散，气体会溢出水面。
随着有机物的降解，微生物不断增加，生物膜厚度增加，增加到一定程度，里层的生物膜得不到O2成为厌氧层，厌氧层增加到一定程度内侧得不到营养物质进入内源呼吸期，附着能力差，在外部水流剪切力作用下脱落，又开始生成新的生物膜。
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