生物接觸氧化法

1、定義

　　生物接觸氧化法是以附著在載體（俗稱填料）上的生物膜為主，凈化有機(jī)廢水的一種高效水處理工藝。具有活性污泥法特點(diǎn)的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)。在可生化條件下，不論應(yīng)用于工業(yè)廢水還是養(yǎng)殖污水、生活污水的處理，都取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。該工藝因具有高效節(jié)能、占地面積小、耐沖擊負(fù)荷、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的污水處理系統(tǒng)。

　　生物處理是經(jīng)過物化處理后的環(huán)節(jié)，也是整個(gè)循環(huán)流程中的重要環(huán)節(jié)，在這里氨/氮、亞硝酸、硝酸鹽、硫化氰等有害物質(zhì)都將得到去除，對(duì)以后流程中水質(zhì)的進(jìn)一步處理將起到關(guān)鍵作用。

　　如果能配合JBM新型組合式生物填料使用，可加速生物分解過程，具有運(yùn)行管理簡便、投資省、處理效果高、最大限度地減少占地等優(yōu)點(diǎn)。

2、歷史沿革

　　19世紀(jì)末，德國開始把生物接觸氧化法用于廢水處理，但限于當(dāng)時(shí)的工業(yè)水平，沒有適當(dāng)?shù)奶盍?，未能廣泛應(yīng)用。到20世紀(jì)70年代合成塑料工業(yè)迅速發(fā)展，輕質(zhì)蜂窩狀填料問世，日本、美國等開始研究和應(yīng)用生物接觸氧化法。中國在70年代中期開始研究用此法處理城市污水和工業(yè)廢水，并已在生產(chǎn)中應(yīng)用。

3、反應(yīng)機(jī)理

　　生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點(diǎn)是在池內(nèi)設(shè)置填料，池底曝氣對(duì)污水進(jìn)行充氧，并使池體內(nèi)污水處于流動(dòng)狀態(tài)，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。

　　該法中微生物所需氧由鼓風(fēng)曝氣[1]供給，生物膜生長至一定厚度后，填料壁的微生物會(huì)因缺氧而進(jìn)行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會(huì)造成生物膜的脫落，并促進(jìn)新生物膜的生長，此時(shí)，脫落的生物膜將隨出水流出池外。

4、特點(diǎn)工藝特點(diǎn)

　?、儆梅侄畏ㄌ岣邇艋芰?。生化過程分為兩個(gè)階段。首先是有機(jī)物被吸附在污泥上或存在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行生物合成，這個(gè)吸附合成速度很快。第二階段的生化過程以氧化為主，速度較慢。

　?、谟眉咏佑|層的辦法來提高沉淀池效率。對(duì)沉淀池的生物膜采取沉淀的辦法，而對(duì)細(xì)小的懸浮物采取濾層截留的辦法，沉淀池取上升流速6.5～7.5m/h；澄清區(qū)停留15min。

　　③接觸氧化工藝只需0.5～1.0h就可以達(dá)到活性污泥工藝8h的效果。主要靠生物膜，把氧化池分為兩段，沉淀池加接觸層，接觸氧化池分離下來的污泥含有大量氣泡，宜采用氣浮法分離。

　　基本特點(diǎn)

　　1、由于填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷；

　　2、由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流完全混合，故對(duì)水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；

　　3、剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡便。

　　生物接觸氧化法具有生物膜法的基本特點(diǎn)，但又與一般生物膜法不盡相同。一是供微生物棲附的填料全部浸在廢水中，所以生物接觸氧化池又稱淹沒式濾池。二是采用機(jī)械設(shè)備向廢水中充氧，而不同于一般生物濾池靠自然通風(fēng)供氧，相當(dāng)于在曝氣池中添加供微生物棲附的填料，也可稱為曝氣循環(huán)型濾池或接觸曝氣池。三是池內(nèi)廢水中還存在約2～5%的懸浮狀態(tài)活性污泥，對(duì)廢水也起凈化作用。因此生物接觸氧化法是一種具有活性污泥法特點(diǎn)的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)。

5、原理

　　生物接觸氧化法凈化廢水的基本原理與一般生物膜法相同，就是以生物膜吸附廢水中的有機(jī)物，在有氧的條件下，有機(jī)物由微生物氧化分解，廢水得到凈化。

　　生物接觸氧化池內(nèi)的生物膜由菌膠團(tuán)、絲狀菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物組成。在活性污泥法中，絲狀菌常常是影響正常生物凈化作用的因素；而在生物接觸氧化池中，絲狀菌在填料空隙間呈立體結(jié)構(gòu)，大大增加了生物相與廢水的接觸表面，同時(shí)因?yàn)榻z狀菌對(duì)多數(shù)有機(jī)物具有較強(qiáng)的氧化能力，對(duì)水質(zhì)負(fù)荷變化有較大的適應(yīng)性，所以是提高凈化能力的有力因素。

6、處理裝置

　　分流式的曝氣裝置在池的一側(cè)，填料裝在另一側(cè)，依靠泵或空氣的提升作用，使水流在填料層內(nèi)循環(huán)，給填料上的生物膜供氧。此法的優(yōu)點(diǎn)是廢水在隔間充氧，氧的供應(yīng)充分，對(duì)生物膜生長有利。缺點(diǎn)是氧的利用率較低，動(dòng)力消耗較大；因?yàn)樗_刷作用較小，老化的生物膜不易脫落，新陳代謝周期較長，生物膜活性較小；同時(shí)還會(huì)因生物膜不易脫落而引起填料堵塞。

　　直接式是在氧化池填料底部直接鼓風(fēng)曝氣。生物膜直接受到上升氣流的強(qiáng)烈擾動(dòng)，更新較快，保持較高的活性；同時(shí)在進(jìn)水負(fù)荷穩(wěn)定的情況下，生物膜能維持一定的厚度，不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。一般生物膜厚度控制在1毫米左右為宜。

　　選用適當(dāng)?shù)奶盍弦栽黾由锬づc廢水的接觸表面積是提高生物膜凈化廢水能力的重要措施。一般采用蜂窩狀填料。蜂窩狀填料的比表面積如：

　　蜂窩狀填料孔徑須根據(jù)廢水水質(zhì)（BOD□即五日生化需氧量、懸浮物等的濃度）、BOD負(fù)荷、充氧條件等因素進(jìn)行選擇。在一般情況下，BOD□濃度為100～300毫克/升，孔徑可選用32毫米；BOD□為50～100毫克/升，可選用15～20毫米；如在50毫克/升以下，可選用10～15毫米孔徑的填料。

　　填料要質(zhì)量輕，強(qiáng)度好，抗氧化腐蝕性強(qiáng)，不帶來新的毒害。采用較多的有玻璃布、塑料等蜂窩狀填料，此外，也可采用繩索、合成纖維、沸石、焦炭等作填料。填料型式有蜂窩狀、網(wǎng)狀、斜波紋板等。

　　生物接觸氧化法的BOD負(fù)荷與廢水的基質(zhì)濃度有關(guān)，對(duì)低BOD濃度（50～300毫克/升）廢水每日每立方米的填料采用2～5千克(BOD□)，廢水停留時(shí)間為0.5～1.5小時(shí)，氧化池內(nèi)耗氧量約1～3毫克/升。由于氧化池內(nèi)生物量較大，處理負(fù)荷高，可控制溶解氧量較高，一般要求氧化池出水中剩余溶解氧為2～3毫克/升。

7、優(yōu)點(diǎn)

　　凈化效率高；處理所需時(shí)間短；對(duì)進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷的變動(dòng)適應(yīng)性較強(qiáng)；不必進(jìn)行污泥回流，同時(shí)沒有污泥膨脹問題；運(yùn)行管理方便。存在的問題主要是池內(nèi)填料間的生物膜有時(shí)會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，尚待改進(jìn)。研究的方向是針對(duì)不同的進(jìn)水負(fù)荷控制曝氣強(qiáng)度，以消除堵塞；其次是研究合理的氧化池池型和形狀、尺寸和材質(zhì)合適的填料。

8、設(shè)計(jì)參數(shù)

　　(1)生物接觸氧化池的個(gè)數(shù)或分格數(shù)應(yīng)不少于2個(gè)，并按同時(shí)工作設(shè)計(jì)。

　　(2)填料的體積按填料容積負(fù)荷和平均日污水量計(jì)算。填料的容積負(fù)荷一般應(yīng)通過試驗(yàn)確定。當(dāng)無試驗(yàn)資料時(shí)，對(duì)于生活污水或以生活污水為主的城市污水，容積負(fù)荷一般采用1000～1500gBODs/(m3·d)。

　　(3)污水在氧化池內(nèi)的有效接觸時(shí)間一般為1.5～3.0h。

　　(4)填料層總高度一般為3m。當(dāng)采用蜂窩型填料時(shí)，一般應(yīng)分層裝填，每層高為1m，蜂窩孔徑應(yīng)不小于25mm。

　　(5)進(jìn)水BOD5濃度應(yīng)控制在150～300mg/L的范圍內(nèi)。

　　(6)接觸氧化池中的溶解氧含量一般應(yīng)維持在2.5～3.5mg/L之間，氣水比為15～20：1。

　　(7)為保證布水布?xì)饩鶆?，每格氧化池面積一般應(yīng)不大于25m2。

　　目前生物接觸氧化法的最適合填料為立體彈性填料，立體彈性填料與硬性類蜂窩填料相比，孔隙可變性大，不堵塞；與軟性類填料相比，材質(zhì)壽命長，不粘連結(jié)團(tuán)；

　　與半軟性填料相比，表面積大、掛膜迅速、造價(jià)低廉。

　　具體數(shù)據(jù)：比表面積300m2/m3，填料長度1~2.5m，直徑150mm，

　　接觸氧化池水深度不應(yīng)大于3米以保證曝氣，立體彈性填料設(shè)計(jì)容積負(fù)荷可達(dá)2kg/(m3·d)（一般污水），氣水比一般取15：1，運(yùn)行時(shí)溶解氧含量大于2mg/l。

　　采用好氧接觸氧化處理時(shí)進(jìn)水BOD小于500mg/l。

　?。馑葋碓矗毫⒎酱髿夂趿?0%，大氣密度1kg/m3，每立方曝氣含氧約0.1kg，氣水比1.5kg氧氣：水，BOD為150g氧氣/m3，利用效率為10%，可滿足需求，過氣流量不宜過大，否則將對(duì)填料上的成膜造成沖擊）。