生物接触氧化法

生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在废水中，填料上长满生物膜，废水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池后被去除，废水得到净化。在接触氧化池中，微生物所需要的氧气来自水中，而废水则自鼓人的空气不断补充失去的溶解氧。空气是通过设在池底的穿孔布气管进入水流，当气泡上升时向废水供应氧气，有时并借以回流池水。参见图2。图2 集中布气式浸没曝气生物滤池 图2布气式浸没曝气生物

物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；（4）生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产量较少。

接触氧化法高效处理的原理分析如下： ① 生物活性高（泥龄低）。国内采用的接触氧化池中，绝大多数的曝气装置设在填料之下，不仅供氧充足，而且对生物膜起到了搅动作用，加速了生物膜的更新，使生物的活性提高。如果从“泥龄”来看，活性污泥法的“泥龄”为3～4天，而第一级氧化池的生物膜“平均泥龄”为1～2天。由于平均泥龄低，微生物总是处在很高的活力下工作。经耗氧速度测定，同样湿重的带有丝状菌的生物膜，其耗氧速度较活性污泥法的高1.81倍。 ② 传质条件好，微生物对有机物的代谢速度比较快。

在接触氧化法中由于空气的搅动，整个氧化池的污水在填料之间流动，使生物膜和水流之间产生较大的相对速度，加快了细菌表面的介质更新，增强了传

质效果，加快了生物代谢速度，缩短了处理时间。③ 利于丝状菌的生长。在有填料的接触氧化池中，对丝状菌的生长很有利。丝状菌的存在，能提高对有机物的分解能力。 ④ 充氧效率高。接触氧化法的填料有增进充氧效果的作用，动力效率在3kgO?1h以上，比无填料的曝气提高30%。充氧效率高，则有机物的氧化速度相应提高。2/kw。 ⑤ 有较高的生物浓度。一般活性污泥法的污泥浓度为2～3g/L，而接触氧化法可达10～20g/L。由于微生物浓度高，故大大提高了BOD5容积负荷和处理效率。由于生物量大，对低浓度的污水，也能有效地进行处理；而且由于填料表面有利于硝化菌的生长，故能适应污水中氨氮硝化的要求。 生物接触氧化缺点：

生物接触氧化存在的一些缺点： ① 生物膜的厚度随负荷的增高而增大，负荷过高则生物膜过厚，引起填料堵塞。故负荷不易过高，同时要有防堵塞的冲洗措施。 ② 大量产生后生动物（如轮虫类）。后生动物容易造成生物膜瞬时大块脱落，则易影响出水水质。③ 填料及支架等往往导致建设费用增加。 生物接触氧化池的构造；

接触氧化池目前虽已运用于生产，但是还没有形成比较定型的构造型式。接触氧化池的主要组成部分有池体、填料和布水布气装置。

池体用于设置填料、布水布气装置和支承填料的栅板和格栅。池体可为钢结构或钢筋混凝土结构。由于池中水流的速度低，从填料上脱落的残膜总有一部分沉积在池底，池底可做成多斗式或设置集泥设备，以便排泥。

填料要求比表面积大、空隙率大、水力阻力小、强度大、化学和生物稳定性好、能经久耐用。目前常采用的填料是聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、环氧玻璃钢等做成的蜂窝状和波纹板状填料。

近年来国内外都进行纤维状填料的研究，纤维状填料是用尼龙、维纶、腈纶、涤沦等化学纤维编结成束，呈绳状连接（如图4）。为安装检修方便，填料常以料框组装，带框放人池中。当需要清洗检修时，可逐框轮替取出，池子无需停止工作。

布气管可布置在池子中心（中心曝气），侧面（侧面曝气）和全池（全面曝气，即整个池底安装穿孔布气管，管子相互正交，形成0.3m的方格）。 具体结构介绍：

（1）池体 池体的作用除了进行净化污水外，还要考虑填料，布水、布气等设施的安装。当池体容积较小时，可采用圆形钢结构，池体容积较大时可采用矩形钢筋混凝土结构。池体的平面尺寸以满足布水、布气均匀，填料安装、维护管理方便为准。池体的底壁须有支承填料的框架和进水进气管的支座。池体厚度根据池的结构强度要求来计算。高度则由填料、布水布气层、稳定水层以及超高的高度来计算。同时，还必须考虑到充氧设备的供气压力或提升高度。一般总池

高在3.5～6.0m左右。

目前，国内主要采用合成树脂类作填料，如硬聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、环氧玻璃钢、环氧纸蜂窝等硬性填料；还开发出多种新颖的软性填料、半软性填料、弹性生物环填料以及漂浮填料等多种形式的填料。这些填料在生物接触氧化系统的建设费用中约占55～60%。所以载体填料直接关系到接触氧化法的经济效果。 （3）布水布气装置

接触氧化池均匀地布水布气很重要，它对于发挥填料作用，提高氧化池工作效率有很大关系。供气的作用有三：①使生物接触氧化池溶解氧一般控制在4～5mg/L左右；②充分搅拌形成紊流，有利于均匀布水，紊流愈甚，被处理水与生物膜的接触效率愈高，传质效率良好，从而处理效果也愈佳；③防止填料堵塞，促进生物膜更新。 目前生产上常采用的布气方式有喷射器（水射器）供氧、穿孔管布气、曝气头布气等。布水方式分顺流和逆流两种。顺流指进水与供气同向，氧化池中水、气同向流动，此种工艺中填料不易堵塞，生物膜更新情况较好，较易控制；逆流指进水与供气方向相反，池内水、气逆向相对流动，气液接触条件好，增加了气水与生物膜的接触面积，故去除效果好，但由于进水部分的水力冲刷作用较小，填料上的生物膜不易脱落更新。国内通常采用的是顺流工艺。 原理介绍： 常用流程及其选择： 1）一段法

亦称一氧一沉法。原水先经调节池，再进入生物接触氧化池，尔后流入二次沉淀池进行泥水分离。处理后的上层水排放或作进一步处理，污泥从二次沉淀池定期排走。

这种流程虽然在氧化池中有时会引起短路，但全池填料上的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，营养物（F）与活性微生物

的重量（M）之比较低，微生物的生长处于下降阶段。此时微生物的增殖不再受自身生理机能的，而是由污水中营养物质的量起主导作用。 2）二段法

亦称二氧二沉法。采用二段法的目的，是为了增加生物氧化时间，提高生化处理效率，同时更适应原水水质的变化，使处理水质稳定。原水经调节池调节后，进入第一生物接触氧化池，然后流入中间沉淀池进行泥水分离，上层水继续进入第二接触氧化池，最后流入二次沉淀池，再次泥水分离，出水排放，沉淀池的污泥定期排出。 在二段法流程中，需控制第一段氧化池内微生物处于较高的F/M条件，当F/M＞2.1时，微生物生长率可处于上升阶段。此时营养物远远超过微生物生长所需，微生物生长不受营养因素的影响，只受自身生理机能的。因而微生物繁殖很快，活力很强，吸附氧化有机物的能力较高，可以提高处理效率。为了维持微生物能处于较高的F/M条件下，BOD负荷随之提高，处理水中有机物浓度也就必然要高一些，这样在第二阶段氧化池内，须根据需要控制适当的F/M条

件，一般在0.5左右，此时的微生物处于生长率下降阶段后的内源性呼吸阶段。由此可见，二段法流程的微生物工作情况与推流式活性污泥法或活性污泥AB法相似。

上面所述为两种基本流程。随着实践的变化，这两种流程可以随之变化：例如，有将接触氧化池分格，不设中间沉淀池，按推流型运行。氧化池分格后，可使每格的微生物与负荷条件更相适应，利用微生物专性培养驯化，提高总的处理效率。

上述两法的比较可以看出，一段法流程简单易行，操作方便，投资较省，但对BOD的降解能力不如二段法。二段法流程处理效果好，可以缩短生物氧化所需的总时间，但增加了处理装置和维护管理工作，投资也比一段法高。一般来说，当有机负荷较低，水力负荷较大时，采用一段法为好。当有机负荷较高时采用二段法或推流式更为恰当。

纺织印染工业是义乌市支柱产业之一。生产过程中产生的印染废水排放量约占义乌市工业废水总排放量的四分之一。废水中的主要污染物是棉、毛等纺织、纤维上的污物、盐类、油类和脂类及加工过程中投加的各种浆料、染料、表面活性剂、助剂、酸、碱等。 义乌市印染废水主要特点是水量小、浓度高，水质波动大。有机污染严重，又由于染料品种的变化及化学浆料的大量使用，废水含难降解有机物，可生化性较差，处理难度大。

目前，印染废水常规的处理方法是接触氧化加混凝沉淀处理。但由于印染废水可生化性不是很强，有些染料沉降性能差，处理效果不

理想，如果在接触氧化前加上水解酸化，则可将大分子有机物、难降解的有机物降解为小分子有机物，改善废水的可生化性，气浮工艺则可使难沉降的染料颗粒和比重与水一般的悬浮颗粒从废水中分离出来。

废水处理工艺、主要构筑物及设备

废水水质：以义乌市某印染厂为研究对象。该厂主要从事织物和纤维包括棉、丝和化纤等的印染。使用的浆料有分散染料、硫化染料、阳离子染料和直接染料，其中分散染料和硫化染料的量比较大。正常生产时废水排放量约500 m3/d，水质指标为：pH=8~10，CODCr<1500 mg/L，SS<500 mg/L，色度<1000倍。废水中CODCr及色度较高。设计出水水质达到国家《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-92）一级标准即pH=6~9，CODCr=100 mg/L，SS=70 mg/L，色度=40倍。 工艺流程

该处理工艺充分考虑到水质的特点，强调处理工艺的脱色率以及提高有机污染物的去除效果。为此确定的工艺流程如下： 主要构筑物和主要设备

二段法采用的是四池联壁式组合结构，这样既节省了占地和土建费用，又能方便操作管理和运行维护，并能减少水头损失，使厂区总体布局合理、工艺流程简洁流畅。

二段法在第二段接触氧化池前后各设一座接触沉淀池，能够截留污水中的悬浮物质，并能将一段和二段完全分开，使其各自成为系统以充分发挥各自的效能。典型的二段法工艺流程及生化组合池水

力剖面图见图。

污水自初沉池经导流墙进入一段接触氧化池底部，在此处经曝气充氧后自下而上流经填料层，并经顶部集水系统收集后，通过一沉池的导流墙进入一沉池，然后自下而上经砂滤层接触沉淀后进入顶部集水系统，再由导流墙导入二段接触氧化池、二沉池，最后出水进入消毒池。 工艺特点：

① 无污泥回流 二段法氧化池的填料上栖息着大量的高活性微生物，它们能够高效快速地吸附合成和氧化分解污水中的有机物。由于填料上老化的生物膜会不断脱落，从而使填料上附着的生物膜能较长时间地保持高活性所以不需污泥回流。又由于生化组合池设有二次接触沉淀池，它能够高效截留和分离污水中的悬浮物质，故也无需再设二沉池。

② 污泥产量低、无污泥膨胀、运行稳定。 与活性污泥法和氧化沟工艺相比，二段法虽然容积负荷高，但污泥产量较低，主要是因为：a.氧化池内的微生物链比较完整和稳定；b.微生物内源呼吸进行得较充分，合成物质被进一步氧化；c.生物填料内部存在缺氧和厌氧区，能部分分解、转化有机物。

在活性污泥法中容易产生膨胀的菌种(如丝状菌)在二段法中不仅不产生膨胀，而且能充分发挥其分解、氧化能力强的特点，但其沉降性能差，在曝气池中易随水流出。

由于二段法的第一段以生物吸附合成为主，且生物负荷和活性很

高，对第二段起到了缓冲和保护作用，因此在BOD5、毒物、pH值冲击下生物膜受到的影响较小，而且恢复很快、出水水质好、运行稳定。

③ 水力停留时间短，具有脱氮功能 二段法的生化组合池总停留时间一般控制在1.0～1.5h，比活性污泥法(4～8h)和氧化沟工艺(15～20h)的要短得多；二段法还具有去除NH3-N的功能，对于一般的城市污水其去除率能达到50%～80%。 ④工艺流程简洁、设备少、工程投资低由于二段法没有污泥回流，也就不需设污泥回流泵房；又由于生化组合池除阀门外没有其他设备，所以整个二段法工艺流程简洁、设备少、工程投资低。 生物填料：

填料的选择是二段法的技术关键，填料质量的优劣直接影响着处理效能。笔者单位自行研制开发的两种质优价廉、分别适用于不同污水处理厂的生物填料的性能参数见表1。 脱氮除磷效果：

二段法对NH3-N的去除率与进水NH3-N的浓度、水力停留时间及气水比的关系见表2。

二段法的除磷效果不太明显，虽然生物填料上附着的生物膜内部有一定的缺氧、厌氧区，但由于这些区域太小，不足以构成生物除磷的必备条件，所以污水中的磷主要由生物合成而得到部分去除，故其去除率很低。 技术经济分析：

二段法同活性污泥法和氧化沟工艺的技术经济比较见表3。

工程应用：

二段法自20世纪80年代初应用于我国的城市污水厂至今已有18年的历史，但其推广应用却很缓慢，到目前为止只在几座污水厂应用(见表4)。

二段法在我国的推广很缓慢，其原因主要有：①对该工艺的机理研究尚不够深入；②该工艺到目前为止还没有设计规范；③填料问题(包括填料堵塞和使用情况)始终得不到很好的解决。 总结：