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生物接觸氧化法

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生物接觸氧化法(biological contact oxidation process)是從生物膜法派生出來的一種廢水生物處理法,即在生物接觸氧化池內裝填一定數量的填料,利用棲附在填料上的生物膜和充分供應的氧氣,通過生物氧化作用,將廢水中的有機物氧化分解,達到凈化目的。

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,凈化有機廢水的一種高效水處理工藝。具有活性污泥法特點的生物膜法,兼有活性污泥法和生物膜法的優點。在可生化條件下,不論應用於工業廢水還是養殖污水、生活污水的處理,都取得了良好的經濟效益。該工藝因具有高效節能、佔地面積小、耐衝擊負荷、運行管理方便等特點而被廣泛應用於各行各業的污水處理系統。
生物處理是經過物化處理后的環節,也是整個循環流程中的重要環節,在這裡氨/氮、亞硝酸、硝酸鹽、硫化氰等有害物質都將得到去除,對以後流程中水質的進一步處理將起到關鍵作用。
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,具有運行管理簡便、投資省、處理效果高、最大限度地減少佔地等優點。

2歷史沿革

19世紀末,德國開始把生物接觸氧化法用於廢水處理,但限於當時的工業水平,沒有適當的填料,未能廣泛應用。到20世紀70年代合成塑料工業迅速發展,輕質蜂窩狀填料問世,日本、美國等開始研究和應用生物接觸氧化法。中國在70年代中期開始研究用此法處理城市污水和工業廢水,並已在生產中應用。

3反應機理

生物接觸氧化法是一種介於活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝,其特點是在池內設置填料,池底曝氣對污水進行充氧,並使池體內污水處於流動狀態,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曝氣供給,生物膜生長至一定厚度后,填料壁的微生物會因缺氧而進行厭氧代謝,產生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落,並促進新生物膜的生長,此時,脫落的生物膜將隨出水流出池外。

4特點

基本特點
1、由於填料比表面積大,池內充氧條件良好,池內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荷;
2、由於生物接觸氧化池內生物固體量多,水流完全混合,故對水質水量的驟變有較強的適應能力;
3、剩餘污泥量少,不存在污泥膨脹問題,運行管理簡便。
生物接觸氧化法具有生物膜法的基本特點,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。二是採用機械設備向廢水中充氧,而不同於一般生物濾池靠自然通風供氧,相當於在曝氣池中添加供微生物棲附的填料,也可稱為曝氣循環型濾池或接觸曝氣池。三是池內廢水中還存在約 2~5%的懸浮狀態活性污泥,對廢水也起凈化作用。因此生物接觸氧化法是一種具有活性污泥法特點的生物膜法,兼有生物膜法和活性污泥法的優點。

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物,在有氧的條件下,有機物由微生物氧化分解,廢水得到凈化。
生物接觸氧化池內的生物膜由菌膠團、絲狀菌、真菌、原生動物和後生動物組成。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構,大大增加了生物相與廢水的接觸表面,同時因為絲狀菌對多數有機物具有較強的氧化能力,對水質負荷變化有較大的適應性,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,填料裝在另一側,依靠泵或空氣的提升作用,使水流在填料層內循環,給填料上的生物膜供氧。此法的優點是廢水在隔間充氧,氧的供應充分,對生物膜生長有利。缺點是氧的利用率較低,動力消耗較大;因為水力沖刷作用較小,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;同時還會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曝氣。生物膜直接受到上升氣流的強烈擾動,更新較快,保持較高的活性;同時在進水負荷穩定的情況下,生物膜能維持一定的厚度,不易發生堵塞現象。一般生物膜厚度控制在1毫米左右為宜。
選用適當的填料以增加生物膜與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。一般採用蜂窩狀填料。蜂窩狀填料的比表面積如:
蜂窩狀填料孔徑須根據廢水水質(BOD□即五日生化需氧量、懸浮物等的濃度)、BOD負荷、充氧條件等因素進行選擇。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。
填料要質量輕,強度好,抗氧化腐蝕性強,不帶來新的毒害。採用較多的有玻璃布、塑料等蜂窩狀填料,此外,也可採用繩索、合成纖維、沸石、焦炭等作填料。填料型式有蜂窩狀、網狀、斜波紋板等。
生物接觸氧化法的 BOD負荷與廢水的基質濃度有關,對低BOD濃度(50~300毫克/升)廢水每日每立方米的填料採用2~5千克(BOD□),廢水停留時間為0.5~1.5小時,氧化池內耗氧量約1~3毫克/升。由於氧化池內生物量較大,處理負荷高,可控制溶解氧量較高,一般要求氧化池出水中剩餘溶解氧為2~3毫克/升。

7優點

凈化效率高;處理所需時間短;對進水有機負荷的變動適應性較強;不必進行污泥迴流,同時沒有污泥膨脹問題;運行管理方便。存在的問題主要是池內填料間的生物膜有時會出現堵塞現象,尚待改進。研究的方向是針對不同的進水負荷控制曝氣強度,以消除堵塞;其次是研究合理的氧化池池型和形狀、尺寸和材質合適的填料。

8設計參數

(1)生物接觸氧化池的個數或分格數應不少於2個,並按同時工作設計。
(2)填料的體積按填料容積負荷和平均日污水量計算。填料的容積負荷一般應通過試
驗確定。當無試驗資料時,對於生活污水或以生活污水為主的城市污水,容積負荷一般採用
1000~1500g BODs/(m3·d)。
(3)污水在氧化池內的有效接觸時間一般為1.5~3.0h。
(4)填料層總高度一般為3m。當採用蜂窩型填料時,一般應分層裝填,每層高為1m,
蜂窩孔徑應不小於25mm。
(5)進水BOD5濃度應控制在150~300mg/L的範圍內。
(6)接觸氧化池中的溶解氧含量一般應維持在2.5~3.5mg/L之間,氣水比為15~20:1。
(7)為保證布水布氣均勻,每格氧化池面積一般應不大於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,材質壽命長,不粘連結團;
與半軟性填料相比,表面積大、掛膜迅速、造價低廉。
具體數據: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大於3米以保證曝氣,立體彈性填料設計容積負荷可達2kg/m³.d(一般污水),氣水比一般取15:1,運行時溶解氧含量大於2mg/l。
採用好氧接觸氧化處理時進水BOD小於500mg/l。
(氣水比來源:立方大氣含氧量20%,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,否則將對填料上的成膜造成衝擊)
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