生物接觸氧化法的特征及由來

生物接觸氧化法的主要特征及由來作者：鄔揚(yáng)善20091.主要特征生物接觸氧化法法屬于好氧生生物膜法的一一種，是在生生物濾池基礎(chǔ)礎(chǔ)上，從接觸觸曝氣法改良良、演變而來來，因此又稱稱為“浸沒式濾池池法”、“接觸曝氣法”和“淹沒式生物物膜法”等。但不管管稱呼如何，當(dāng)當(dāng)今的生物接接觸氧化法，已已不是原先的的“浸沒式濾池池法”,也不是所謂謂的“接觸曝氣法”，它已發(fā)展展成一種新型型生物膜法。它它有與其他好好氧生物膜法法共同的特點(diǎn)點(diǎn)：微生物需需在填料表面面附著生長，填填料可以是固固定的，也可可以處于不規(guī)規(guī)則的浮動或或流動之中，而而污水則流動動于填料的孔孔隙中，與生生物膜接觸并并進(jìn)行生物氧氧化反應(yīng)。生生物接觸氧化化法的主要不不同之處或稱稱為主要特征征是，采用浸浸沒在水中高高孔隙率、大大比表面積的的填料，為微微生物附著生生長提供界面面的好氧性生生物膜法。因因其表面積大大，可附著的的生物量大；；同時(shí)因其孔孔隙率大，基基質(zhì)的進(jìn)入和和代謝產(chǎn)物的的移出，以及及生物膜自身身更新脫落，均均較為通暢，使使得生物膜能能保持高的活活性和較高的的生化反應(yīng)速速率。由于接接觸氧化法要要像活性污泥泥法那樣不斷斷向水中曝氣氣供氧，以及及在高負(fù)荷時(shí)時(shí)絲狀菌密集集，形成垂絲絲狀，如同活活性污泥一樣樣，在水中呈呈立體結(jié)構(gòu)，處處于漂浮狀態(tài)態(tài)，并且，在在氧化池的流流態(tài)及反應(yīng)動動力學(xué)上，接接觸氧化法與與完全混合的的活性污泥法法相同，因而而它兼有活性性污泥法的特特點(diǎn)。但是，它它又不同于其其他各種浸沒沒式生物膜法法，如曝氣生生物濾池、氣氣提循環(huán)反應(yīng)應(yīng)器、三相生生物流化床等等。它與曝氣氣生物濾池相相比，填料的的孔隙率要高高得多，而沒沒有大量截留留懸浮物的效效能，也不需需要反沖洗操操作。它有填填料，但不呈呈小顆粒狀，不不可能有生物物流化床的有有規(guī)則的流態(tài)態(tài)化特性，傳傳質(zhì)效率沒有有流化床來得得高。它也不不像氣提循環(huán)環(huán)反應(yīng)器那樣樣，要依靠空空氣提升，迫迫使小顆粒填填料產(chǎn)生定向向循環(huán)流動，趨趨于流態(tài)化，并并在空氣提升升和向水中充充氧的同時(shí)，對對填料上的生生物膜進(jìn)行攪攪動脫膜。2國外的興興起早在20世紀(jì)220年代，“接觸曝氣法”已在美國和和西德，成為為正規(guī)的污水水處理方法，但但效果不理想想，BOD去除率率低。主要原原因是：（1）填料的表表面積過小，固固定生物膜量量不大，使BBOD負(fù)荷過過高。容積負(fù)負(fù)荷達(dá)7～16kg//(m3d)，面積負(fù)負(fù)荷為10～22kg//(m2d)，在過大大的BOD負(fù)荷下下，BOD去除率率自然是很低低了。（2）填料構(gòu)造造不盡合理，易易于堵塞，清清掃困難，管管理不方便。因此，“接觸曝曝氣法”在20世紀(jì)的20年代，未未能獲得進(jìn)一一步的推廣和和應(yīng)用。然而，事隔500多年后的700年代初，日日本的小島貞貞男采用所謂謂的“管式接觸氧氧化”用于受污染染水源的好氧氧處理，取得得了突破性的的成功[1]]。與以往的“接觸曝氣法”相比，小島島貞男從河流流自凈作用出出發(fā)，設(shè)想了了蜂窩管式接接觸填料。這這種填料的比比表面積大、孔孔隙率高、重重量輕、強(qiáng)度度大，脫膜容容易，處理效效果良好。其其裝置構(gòu)造見見圖1。目前日本本已圖1蜂窩管式接觸氧化裝置構(gòu)造池壁中心導(dǎo)流筒管式蜂窩填料出水縫出水堰進(jìn)氣出水進(jìn)水將管式蜂窩接觸觸氧化逐漸應(yīng)應(yīng)用于水源水水的預(yù)處理和和生活污水及及某些工業(yè)廢廢水的二級、三三級處理中。80年代日本政府建設(shè)省發(fā)表通告，將接觸氧化法列入在小型污水處理中首先推薦采用的處理工藝。并且公布了構(gòu)造準(zhǔn)則，使接觸氧化法更加通用化、規(guī)范化和系列化。1981～1985年間，日本新設(shè)置的小型污水處理槽為154萬臺左右，而接觸氧化法處理槽為81萬余臺，占全部裝置的52.5%。由此可見，接觸氧化處理技術(shù)在日本的污水處理領(lǐng)域中應(yīng)用的廣泛性。1988年3月，日本政府建設(shè)省又發(fā)出補(bǔ)充通告，在原有基礎(chǔ)上提出了加以改進(jìn)與完善的接觸氧化處理污水工藝，使之能進(jìn)一步適應(yīng)除氮和減少污泥生成量的要求。這就是所謂分離式接觸氧化綜合處理方法和厭氧－接觸氧化處理方法。從70年代到80年代日本的接觸氧化法的另一個重要發(fā)展是：曝氣方式由在填料側(cè)面集中曝氣，逐步發(fā)展到填料下的均布曝氣，進(jìn)一步提高了氧的利用率，促進(jìn)了生物膜表面固液之間的傳質(zhì)效率，以及生物膜的正常脫落更新速度，減少了生物膜管式蜂窩內(nèi)的堵塞現(xiàn)象。圖圖2分離式接觸氧化工藝流程消毒池二次沉淀池接觸氧化池原水沉淀污泥脫落生物膜處理水初次沉淀池圖2為分離式式接觸氧化工工藝流程。這這種處理流程程中，原水首首先流入初次次沉淀池，以以去除部分懸懸浮物。而后后進(jìn)入接觸氧氧化池進(jìn)行生生化處理，最最后進(jìn)入二次次沉淀池進(jìn)行行泥水分離，澄澄清水再經(jīng)消消毒后排放。二二沉池的沉淀淀污泥回流到到初次沉淀池池或者接觸氧氧化池，氧化化池中的脫落落生物膜回流流到初次沉淀淀池。這種處處理流程的特特點(diǎn)是，污泥泥回流后受到到進(jìn)一步的好好氧氧化，沒沒有污泥排放放，維護(hù)管理理比較簡單，適適用于小型污污水處理；生生物接觸氧化化池對處理水水的水量水質(zhì)質(zhì)變化適應(yīng)性性較強(qiáng)，不會會產(chǎn)生污泥膨膨脹，運(yùn)轉(zhuǎn)方方便。原水厭氧濾池處理水接觸氧化池二次原水厭氧濾池處理水接觸氧化池二次沉淀池消毒池脫落生物膜沉淀污泥脫落生物膜沉淀污泥圖圖3厭氧－接觸氧化工藝流程圖3為厭氧－－接觸氧化處處理工藝流程程圖。這種處處理流程中，污污水首先進(jìn)入入?yún)捬鯙V池。而而后流入接觸觸氧化池，進(jìn)進(jìn)行好氧處理理，最后在二二次沉淀池進(jìn)進(jìn)行泥水分離離，再經(jīng)消毒毒后排放。接接觸氧化池脫脫落的生物膜膜回流到厭氧氧濾池。同時(shí)時(shí)，二次沉淀淀池的活性污污泥回流到氧氧化池或者厭厭氧濾池。在在這種處理流流程中，厭氧氧濾池的作用用是：分解原原水中的懸浮浮物質(zhì)和油脂脂類污染物；；在濾料表面面生長著厭氧氧微生物，對對原水中的有有機(jī)污染物和和氧化池及二二次沉淀池的的回流污泥進(jìn)進(jìn)行厭氧處理理，以達(dá)到降降解部分BOOD、反硝化化脫氮和達(dá)到到無排放污泥泥的目的。日本對生物接觸觸氧化技術(shù)較較為重視，為為發(fā)展接觸氧氧化技術(shù)，于于1986年又又制定了進(jìn)一一步的開發(fā)研研究目標(biāo)，主主要內(nèi)容如表表1。表1接接觸氧化技術(shù)術(shù)開發(fā)方向（日日本）項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)方向處理水水質(zhì)提高處理性能，改改善處理水水水質(zhì)，要求生生物接觸氧化化生活污水處處理裝置的出出水水質(zhì)能達(dá)達(dá)到：BOD<100～20mg//LCODMn<15～30mg//L懸浮物<20～～30mg//L總氮<15～～20mg//L總磷<2～33mg/L大腸桿菌<<1000個個/mL流量調(diào)節(jié)研究流量調(diào)節(jié)裝裝置提高初次沉淀池池的性能和增增加穩(wěn)定性生物膜的附著性性改進(jìn)現(xiàn)有的填料料，提高生物物附著性泥水分離目前采用初沉池池為重力沉淀淀，進(jìn)一步研研究泥水分離離技術(shù)占地面積進(jìn)一步研究縮小小占地面積維護(hù)管理簡化管理，進(jìn)一一步研究計(jì)量量與控制技術(shù)術(shù)污泥生成量研究減少污泥量量節(jié)能目前使用的大容容量風(fēng)機(jī)能耗耗大，進(jìn)一步步研究節(jié)能措措施環(huán)境對策研究裝置運(yùn)行時(shí)時(shí)脫臭氣技術(shù)術(shù)和噪聲防治治對策3國內(nèi)的興起就在日本接觸氧氧化法取得突突破性發(fā)展的的同期，19975年，北北京市環(huán)境保保護(hù)科學(xué)研究究所從城市污污水處理的高高效和低能耗耗要求出發(fā)，受受日本小島貞貞男的啟發(fā)，在在國內(nèi)首先進(jìn)進(jìn)行了，以管管式蜂窩為填填料的生物接接觸氧化法處處理城市污水水小試和日處處理500立方米米規(guī)模的中試試，自主開發(fā)發(fā)了二段接觸觸氧化法和接接觸沉淀相結(jié)結(jié)合的工藝流流程，并對其其高效的原理理和運(yùn)行中防防止堵塞的方方法進(jìn)行了研研究，取得了了在國內(nèi)有相相當(dāng)影響的研研究成果。圖圖4為接觸氧化化池和接觸沉沉淀池的試驗(yàn)驗(yàn)裝置，圖55為中試流程程。原水經(jīng)污污水泵從集水水井提升至粗粗濾機(jī)，經(jīng)粗粗濾后污水進(jìn)進(jìn)入計(jì)量槽，然然后再流入第第一接觸氧化化池（一氧池池）。帶有脫脫落生物膜的的污水從一氧氧池進(jìn)入第一一接觸沉淀池池（一沉池），進(jìn)進(jìn)行泥水分離離。一沉池出出水再經(jīng)第二二生物接觸氧氧化池（二氧氧池）和第二二接觸沉淀池池（二沉池）處處理后排放。接接觸沉淀池定定期用空氣進(jìn)進(jìn)行反沖洗，以以去除所截留留的污泥。空氣空氣原水處理出水接觸沉淀池生物接觸氧化池圖4生物接觸氧化法處理城市污水試驗(yàn)裝置管式蜂窩填料填料支撐架導(dǎo)流區(qū)出水槽穿孔布?xì)夤艹恋韰^(qū)礫石填料污泥斗試驗(yàn)水質(zhì)如表22所示，試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果如表33所示。試驗(yàn)驗(yàn)表明當(dāng)采用用二段生物接接觸氧化法處處理城市污水水時(shí)，在原水水BOD5為50～100mgg/L，污水水在氧化池填填料中的接觸觸停留時(shí)間為為集水井集水井粗濾機(jī)污水溝計(jì)量沉砂池污水泵二沉池反沖水排泥空壓機(jī)排泥出水一氧池一沉池二氧池一沉池圖5生物接觸氧化法處理城市污水中試流程圖25min（其其中，一氧池池為13.33min，二二氧池為111.7minn），沉淀池池上升流速66.9m/hh，總氣水比比（含接觸沉沉淀池反沖洗洗用氣量）為為2.43::1（其中一一氧池占655％，二氧池池占35％）的條條件下，處理理水水質(zhì)為BBOD55～12mg//L，去除率率87％；懸浮浮物20mgg/L左右，去去除率85～90％。由于于在如此短的的半小時(shí)內(nèi)取取得優(yōu)于二級級處理水質(zhì)效效果，并有一一定規(guī)模的中中試驗(yàn)證，接接觸氧化法很很快就在國內(nèi)內(nèi)的工業(yè)廢水水處理中，得得到了推廣應(yīng)應(yīng)用。表2城市市污水試驗(yàn)水水質(zhì)（mg//L）水溫pHBOD5CODcr懸浮物氨氮磷14.5~2006.5~7.5540~110101~301168~43724~551~3硫酸根酚氰汞鉻砷43~1360.017~00.0560.001~00.019660.0016~~0.00660.16~0..570.001~00.065生物接觸氧化法法之所以能很很快推廣，主主要原因是它它代表了污水水處理的一個個發(fā)展方向，即即高效低耗和和管理簡便。中中國污水處理理之起步始于于印染污水，曾曾大量采用活活性污泥法，在在遇到污泥膨膨脹及管理要要求較高等諸諸多不便之后后，很快就改改為生物接觸觸氧化法，進(jìn)進(jìn)而，軟性填填料和半軟性性填料的問世世，消除了填填料堵塞的缺缺陷，促使接接觸氧化法在在中小規(guī)模的的印染、食品品加工等眾多多工業(yè)廢水處處理以及其水水質(zhì)易誘發(fā)活活性污泥膨脹脹的污水處理理中獲得了大大量的采用。生物接觸氧化法法被廣泛應(yīng)用用的另一個重重要的，外在在原因是，中中國環(huán)保政策策導(dǎo)致大量發(fā)發(fā)展小型污水水處理設(shè)施，需需管理簡便，占占地少的污水水處理工藝，而而接觸氧化法法恰恰是具備備了這一優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，正好順應(yīng)應(yīng)了這方面的的需要。表3試試驗(yàn)結(jié)果（設(shè)設(shè)計(jì)流量188m3/h）日期氣水比日期氣水比水溫溶解氧(mgg/L)進(jìn)水(mg//L)一沉池出水((mg/L))(℃)一氧池一沉池二氧池二沉池C