生物接触氧化法理论精髓.docx

生物接触氧化法理论精髓
生物接触氧化法的优点：
1、BOD负荷高，MLSS量大。处理效率相对较高，对负荷的急剧变化适应性强。
2、处理时间短。在处理水量相同的情况下，所需装置设备较小，占地面积较少。
3、维护管理方便，无污泥回流，没有活性污泥法中所容易产生的污泥膨胀。
4、易于培菌驯化，较长时间停运后，若再运转时生物膜恢复快。
5、适应于低浓度污水处理。
6、剩余污泥量少。

生物接触氧化法的缺点：
1、填料上的生物膜数量需视BOD负荷而异。BOD负荷高，生物膜数量多，反之亦然。因此不能借助于运转条件的变化来任意地调整生物膜数量与装置效能。
2、生物膜数量随负荷增加而增加，负荷过高，则生物膜过厚，易于堵塞填料。因此，必须要有负荷界限和必要的防堵塞冲洗措施。
3、大量产生后生动物（如轮虫类）。若生物膜瞬时大块脱落，则会影响处理水水质。
4、组合状的接触填料会影响均匀的曝气和搅拌。

生物接触氧化法与活性污泥法的区别
1、从微生物转化有机物的功能来看
活性污泥法中，微生物以絮状结构悬浮于所需净化的污水中，经充分混合而成混合液；接触氧化法中，微生物以生物膜的形态附着在固体填料表面上与所需净化的污水接触。
2、从吸氧方式来看
活性污泥法中，微生物从所需净化的污水中吸取溶解氧；生物接触氧化法中，微生物从大气中吸取氧气。

接触氧化池的结构设置
当接触氧化池按完全混合式设置时，则兼有完全混合式活性污泥法的特点，各点水质比较均匀，各处微生物群的数量和性质基本相似；当接触氧化池按推流式设置时，则兼有推流式活性污泥法的特点，进水口端COD高，出水口端COD低。

接触氧化法中的生物相特征
1、细菌
1）游离菌
大多为体型较小的杆状菌，有时也可能是比较大型而自身又能运动的螺旋菌。一般生长繁殖的细菌有无色杆菌属、假单胞菌属、芽孢杆菌属、产碱杆菌属。它们大多在挂膜培菌初期出现，然后消失。
2）菌胶团
它是低等细菌建立的胶粘物，有良好的吸附能力，对被吸附的有机物加以分解利用，使有机物无机化。菌胶团多半呈垂丝状，也有呈蘑菇状和分枝状。
3）丝状菌
这是由低等细菌密切结合的高等细菌。丝状菌多数是真菌球衣细菌，是生物膜中起重要作用的微生物。它们的菌丝体很长，常呈乱发状。丝状菌的繁殖和废水的硝化有着密切联系。在生物接触氧化法中，丝状菌时固着在填料表面上的，它的繁殖不仅不会引起活性污泥法中的那种污泥膨胀，反而会使出水水质变好。
2、真菌
生物膜中的真菌主要是镰刀霉菌、地霉菌和各类酵母菌。真菌对某些人工合成的有机物有着良好的降解能力。
3、原生动物
在正常运行和生物膜降解能力良好时，生物相中占优势的原生动物以固着性的纤毛虫为主，如钟虫、小口钟虫、等枝虫、盖纤虫、无柄钟虫等。有时也有游泳性的纤毛虫，如草履虫、漫游虫、豆形虫等。
钟虫、等枝虫和盖纤虫是接触氧化系统运转良好的有价值的指示性生物。当钟虫、等枝虫突然消失，丝状菌稀少，菌胶团结构松散，而游泳性纤毛虫和钟虫游泳体大量出现，则出水水质变差。
4、后生动物
在生物接触氧化系统中生物膜上出现了数量较多的后生动物如轮虫、线虫、红斑瓢体虫等。这些是食死肉为主的动物，能软化生物膜，促使生物膜脱落，从而经常保持良好的活性和净化能力。当轮虫等后生动物数量多且活跃，个体肥大，则处理后出水水质好。

对于载体填料的通常要求
有一定的生物膜附着力；比表面积大；空隙率大；水流阻力大；强度大，化学和生物稳定性好，经久耐用；截留悬浮物质能力强；不溶出有害物质，不引起二次污染；与水的比重相差不大，以免过分地增加氧化池荷重；形状规则，尺寸均一，使之在填料间形成均一的流速；货源充足，价格便宜，运输和安装施工方便。
一、生物膜的附着性
物理因素：载体填料的外观形状。
物理化学因素：载体填料的表面显微构造、表面电位、亲水性等。
表面粗糙度是能否快速形成初期生物膜的主要因素。表面粗糙度大，挂膜快，粗糙度小，挂膜慢。生物膜附着还同微生物和载体填料表面的静电作用有关。一般微生物带负电。若填料表面电位越高，则可以推测生物膜附着越容易，反之亦然。
二、水力学特性
载体填料的水力学特性包括空隙率、比表面积、形状尺寸、填充率等。
空隙率影响水的实际停留时间和生物膜量。空隙率越高，氧化池的阻力越小，同时需用填料越少，造价越低。空隙率过高会导致机械强度和比表面积减小。
比表面积影响氧化池单位池容的生物膜量。比表面积大，对溶解性底质和悬浮物质有良好的去除效果，但会增大水流阻力，能量消耗大，易于堵塞填料。比表面积宜控制在一至数个100m2/m3之间。
雷诺数影响生物膜的更新，与空隙率成正比，与比表面积成反比，从单位面积生物膜净化效率分析，比表面积宜偏小。
三、经济
影响填料成本的主要因素是材质、填料厚度、加工过程等。当然，经济条件必须要同填料的生物膜附着性和水力学特性结合起来。

填料的类型及其特点
一）蜂窝管状
优点：
1、材料耗费少，比表面积大。蜂窝管内壁附着上生物膜厚，内径减小，比表面积随之减少。
2、空隙率大。蜂窝是用硬聚氯乙烯、聚丙烯或玻璃钢等薄片做成的，空隙率较大。
3、质轻，纵向强度大，使实际应用时堆积高度较大，可达4~5m。
4、蜂窝管内壁光滑无死角，衰老的生物膜易于脱落。
缺点：
1、若选择的蜂窝孔径与BOD负荷不相适应，则生物膜的生长与脱落失去平衡，容易使填料堵塞。因此，必须根据适当的负荷进行设计。
2、当采用扩散曝气、射流或表面曝气方式供气时，在蜂窝管内难以达到均一的流速，对接触效率和生物膜更新产生不良影响，此外体积较大，搬运困难。
二）纤维状
优点：
1、质轻，强度高，物理、化学性能稳定，经久耐用。
2、纤维束在紊动的水中激烈漂动呈立体结构，因而比表面积大，生物膜数量多，附着能力强，污水与生物膜的接触效率也高。
3、随水漂动的纤维束使填料之间的空隙可变，不易被微生物膜堵塞，另外价格比较便宜。
中空微孔纤维束填料
优点：
1、在中空纤维表面，由于着生的生物膜浓度高（BOD为500~1000毫克/升时的生物膜量约为20000~25000毫克/升），提高了原水与其的接触效率，从而可以进行有效地净化。
2、空气通过纤维的中空体，经微孔膜渗出，在纤维丝表面形成一层极薄的气膜。当气膜达到一定厚度时，就变成气泡从纤维表面脱落，再徐徐地上升到水槽表面逸散到大气中去。
3、中空微孔纤维束的微孔孔径为φ0.1um当中空纤维浸入水中时，不会产生向膜内水的逆流，因而也没有堵塞问题。
4、纤维束的长度可按槽的尺寸任意选择，这对原有设备的改造挖潜提供了有效途径。
三）板状
1、采用石棉水泥平板，填料层高度2m左右，间距35~40mm。这种填料的比表面积较小，表面光滑，附着的生物膜量和有机负荷较小，当处理低浓度污水时可以取得一定效果。
2、采用硬聚氯乙烯或聚丙烯为材质的波纹板，增大了比表面积、强度和生物膜附着量，提高了处理效果。
四）网状
1、平面网状填料
即多孔状载体填料，目前最常用的格网尺寸为13×13～6×10mm，主要用于浓度较高的生产废水处理和污水的二级处理；细网眼的棉絮状多孔填料主要用于去除难分解物质和硝化等三级处理。
特点：
1）呈多孔网状，水流通畅均匀，污水和生物膜的接触效率高；
2）在组件下部直接全面曝气，有利于气液混合，氧的利用率高，生物膜更新快，活性高，增大了反应速度；
3）填料呈垂直等间距排列，生物膜剥离效果好，不会引起堵塞，不需要冲洗装置；
4）填料可以任意组合，设计上的通用性较大，装置的规模可大可小，处理负荷可高可低。
2、立体网状填料
通常采用聚丙烯制成，聚丙烯原料重量轻（比重0.93），韧性好，强度高，浸入水中后不受微生物分解作用的影响，防酸、防碱、防有机溶剂，生物膜附着性能良好。
特点：
1）有效表面积大；
2）接触搅拌效率高；
3）截留悬浮物的性能好。
五）筒状
筒状载体填料处理废水的特点：
1、处理水的透视度较高；
2、同时进行BOD去除和生物除氮；
3、运行较稳定。
设计时需要注意的两点：
1、筒状填料由于形状不同，填充量可相差数倍。因此，在确定氧化池的有效容积和表面积时，必须首先考虑填料的形状和大小，然后才能决定单位容积的填充量。
2、筒状填料是不规则的填充，空隙率是不均匀的。要在氧化池内产生均匀的水流，必须限定曝气方式。一般采用扩散曝气、全面曝气或者槽外曝气，而侧面曝气几乎达不到目的。
六）不规则粒状
不规则粒状填料一般有砂、碎石、焦炭或煤等，填料粒径一般在数毫米至数十毫米。其具有以下特点：
1、截留悬浮物的空间多，截留悬浮物的能力强；
2、价格便宜，宜于就地取材；
3、水流阻力较大，易于引起氧化池堵塞。因此，必须采取定期的适当反冲洗。
生物接触氧化处理系统的设计
一、流程选择
一）一段法（一氧一沉）
在一段法流程中，虽然在氧化池有时会引起短流，但全池填料上生物膜厚度几乎相等，BOD负荷大体相同，具有完全混合型的特点。剩余营养物质（食料F）与活性微生物数量比值F/M≤2.1，处于生长率下降阶段。此时微生物的增殖不受自身生理机制的限制，而是由污水中营养物质的数量起主要作用。
二）二段法（二氧二沉或两格终沉）
在二段法流程中，需控制第一段氧化池F/M的条件，当F/M＞2.1时，微生物的生长率可呈上升阶段。微生物的生长不受营养物质的影响，只受自身机理的限制，微生物繁殖率高，活性强，吸附氧化有机物的能力高，可以提高处理效率。为了维持较高的F/M，BOD负荷也较高，导致生物膜的过剩积累和脱落，处理出水含有机物的量也较高一些。因此，在第二段氧化池需控制F/M的条件，一般在0.5左右。此时微生物处于生长率下降阶段或内源呼吸阶段。由此可见，二段法流程的微生物工况与推流式活性污泥法相似。

二、接触氧化池
一）构造
1、池体
一般氧化池填料高度为3m，底部的布水布气层高度为0.6～0.7m，顶部的稳定水层高度为0.5～0.6m，总高度在4.5～5.0m。
2、填料
3、布水布气装置
4、格栅
支撑填料的部件，格栅断面不宜过于尖锐，以免割裂填料。
5、出水槽
6、排泥管
二）型式
1、分流式
1）标准型、2）单侧曝气型、3）水泵曝气型、4）表面曝气型、5）间歇曝气型。
2、直流式
1）圆形，曝气装置转动，2）矩形，曝气装置摆动
三）供气
1、作用
1）充氧。
2）充分搅拌，形成紊流，使被处理水与生物膜的接触效率增高。
3）防止填料堵塞，促进生物膜更新。
2、供气量
生物膜耗费溶解氧的总量一般在1～3mg/L，为使表面层的好氧菌维持良好的生物相，通过填料后的剩余溶解氧宜在2～3mg/L，这就要求废水进入填料之前的溶解氧在3～6mg/L左右。
四）进出水方式
1）顺流，水流方向与气流方向同向；
2）逆流，水流方向与气流方向反向。

影响处理效果的主要因素
一、有机负荷
有机负荷是反映生物接触氧化法净化效能的重要指标。
有机负荷是指生物接触氧化处理中单位数量微生物所能处理的BOD数量（包括投加的和接受的）。
有机负荷的三种表示方法：1）填料容积负荷；2）填料表面负荷；3）氧化池容积负荷。通常采用填料容积负荷。
BOD容积负荷首先与被处理水的污染物底质有关。处理对象不同，BOD容积负荷亦不同。其次，BOD容积负荷亦与被处理水的水质有密切关系。实践证明，在一定范围内，出水BOD愈高，则BOD容积负荷亦愈高，反之亦然。
二、pH值
生物接触氧化法作为一种生物处理方法来说，环境条件对生物膜的影响是重要的，有时甚至是决定性的，pH值是重要的环境因素之一。
对于大多数细菌来说，虽然pH值的最广范围是4～10，但由于异常的pH值能够损害细胞表面的渗透功能和细胞内部的酶反应，因此适宜的pH值范围宜为6～8。
pH值不仅影响细菌的生长繁殖，而且影响着有毒物质的含量。无机物质由pH值左右其离子化，从而影响其毒害作用。
三、停留时间
生物接触氧化法处理工业废水时，处理效果对时间的依赖性比城市污水大。这是因为某些工业废水中往往含有大量难于生物降解或者抑制生物降解作用的物质，它的可生化性比城市污水低，所以需要氧化时间长。
四、温度
温度对生物处理有一定的影响。温度高，微生物活性强，新陈代谢旺盛，氧化与呼吸作用加强，处理效果较好；反之，温度较低，微生物生命活动受到抑制，处理效率受到影响。
在生物接触氧化法处理废水时，由于接触停留时间比活性污泥法短，因此，处理过程中污水受气温的影响不大，主要起作用的是水温。水温对去除效果的影响主要是氨氮的去除。
五、供氧
一般供氧量多，则有利于有机物的降解。
试验表明：当进水溶解氧较高时（比如5.2毫克/升时），则生物降解速度快，溶解氧迅速减少，出水溶解氧不会很多。当进水溶解氧很低时（比如0.9毫克/升），则生物降解速度慢，溶解氧消耗少，出水仍有少量溶解氧。