2021-07-09
生物接触氧化法
生物接触氧化法
一、工艺简介
（一）工艺发展简介
生物接触氧化法(biological contact oxidation process)又称淹没式生物滤池，是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，达到净化目的。
生物接触氧化法是以附着在载体(俗称填料)上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。
生物处理是经过物化处理后的环节，也是整个循环流程中的重要环节，在这里氨氮、亚硝酸、硝酸盐、硫化氢等有害物质都将得到去除，对以后流程中水质的进一步处理将起到关键作用。
如果能配合JBM新型组合式生物填料使用，可加速生物分解过程，具有运行管理简便、投资省、处理效果高、最大限度地减少占地等优点。
（二）设备结构简介
生物接触氧化池常有下列几种形式。
1、鼓风曝气式生物接触氧化池（见图1-1）
此种类型的滤池鼓风曝气装置安装在填料层下面。调料表面上的生物膜直接受上升汽水混合体的强烈搅动，加速生物膜的更新速度，使生物膜经常保持较高的活性，同时防止填料堵塞。此种形式的滤池多作为污水二级处理设施，进水
浓度一般控制在100～300mg/L之间。当进水
浓度较高时，可采用处理水回流稀释或采用二级或多级滤池系统。 图1-1
2、表面曝气式生物接触氧化池（见图1-2）
此种类型的滤池由充氧间和滤料间两部分组成。污水在池内循环流动，气、水和生物膜可以得到充分的接触，水中的溶解氧含量较高，处理效
果较好。但因通过填料孔隙的气水合体的流速较小，对填料表面上的生物膜冲刷作用较弱，生物膜一般靠自身脱落，更新速度较慢，活性较差。对于
浓度较高的污水，往往容易产生填料堵塞。因此，一般仅适用于处
＜100mg/L的低浓度有机污水。主要作为污水三级处理和水源有机微污染的预处理。 图1-2
3、
鼓风曝气式生物接触氧化池（见图1-3）
该池将氧化池和沉淀池合建。用循环泵进行循环洒水充氧，其特点与表面曝气式接触氧化池一样，仅适用于低
浓度污水处理。
图1-3
生物接触氧化池结构。
生物接触氧化池结构包括池体，填料，布水装置，曝气装置。结构图如下图所示；
其中，生物接触氧化池常用的填料有硬性填料、弹性填料和软性材料等三种类型。且填料选择要质量轻，强度好，抗氧化腐蚀性强，不带来新的毒害。
硬性填料有蜂窝形、球形和波纹板型多种，一般用玻璃钢或塑料制成。其优点是比面积要大，空隙率大（一般都在98%左右），质轻高强，管壁光滑无死角，生物膜易于脱落等。其缺点是价格较高，当设计或运行不当时，填料易于堵塞，尤其是在两层填料的接合处。因此，一般应采取分层填充，上下两层间留有200～300mm间隙，使水流在层间再次分配，形成横流和紊流，有助于避免填料堵塞。早期的接触氧化池多采用蜂窝型填料。
弹性填料是近年来发展起来的一种新型填料，它由弹性丝和中心绳组成。弹性丝由聚丙烯和助剂组成，具有强度高、耐腐蚀、耐老化和寿命长等优点。由弹性丝组成的弹性填料分柱状型和平板串型两种，该填料具有比面积要大、空隙率高、充氧性能好、价格低等特点。目前国内接触氧化池采用较多。
软性填料由化学纤维，如维纶、腈纶、涤纶和锦纶纤维与中心绳制作而成。纤维丝在水中处于自由飘动状态。具有不易堵塞和价格低廉的优点。但此种填料容易产生断丝和结球而影响处理效果。
采用较多的有玻璃布、塑料等蜂窝状填料，此外，也可采用绳索、合成纤维、沸石、焦炭等作填料。
二、工艺原理
生物接触氧化池中微生物种类及其作用：
活性污泥微生物是由细菌类、真菌类、原生动物、后生动物等异种群体所组成的混合培养体。这些微生物群体在活性污泥上形成了食物链和相对稳定的小小生态系。
活性污泥微生物中的细菌以异养型的原核细菌为主，在正常成熟的活性污泥上的细菌数量大致介于107～108个/mL活性污泥之间。这些细菌具有较高的增殖速率，在环境适宜的条件下，它们的世代时间仅为20~30min。它们也具有较强的分解有机物并将其转化为无机物的功能。
真菌的细胞构造较为复杂，而种类繁多，与活性污泥处理系统有关的真菌是微小的腐生或寄生的丝状菌，这种真菌具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的功能，但若大量异常的增殖会引发污泥膨胀现象。丝状菌的异常增殖是活性污泥膨胀的主要诱因之一。
在活性污泥中存活的原生动物有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫等3类。原生动物的主要摄食对象是细菌，因此，出现在活性污泥中的原生动物，在种属上和数量上是随处理水的水质和细菌的状态变化而改变的。
在活性污泥系统启动的初期，活性污泥尚未得到良好的培育，混合液中游离细菌居多，处理水水质欠佳，此时出现的原生动物，最初为肉足虫类（如变形虫）占优势，继之出现的则是游泳型的纤毛虫，如豆形虫、肾形虫、草履虫等。而当活性污泥菌胶团培育成熟，结构良好，活性较强，混合液中的细菌多已“聚居”在活性污泥上，处理水水质良好，此时出现的原生动物则以带柄固着（着生）型的纤毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩虫和盖纤虫等为主。
通过显微镜的镜检，能够观察到出现在活性污泥中的原生动物，并辨别认定其种属，据此能够判断处理水质的优劣，因此，将原生动物称之为活性污泥系统中的指示性生物。
此外，原生动物还不断地摄食水中的游离细菌，起到了进一步净化水质的作用。后生动物（主要指轮虫）在活性污泥系统中是不经常出现的，仅在处理水质优异的完全氧化型的活性污泥系统，如延时曝气活性污泥系统中出现，因此，轮虫出现是水质非常稳定的标志。
活性污泥净化特点
活性污泥絮凝体，也称为生物絮凝体，其骨干部分是由千万个细菌为主体结合形成的通称为“菌胶团”的团粒。菌胶团对活性污泥的形成及其各项功能的发挥，起着十分重要的作用，只有在它发育正常的条件下，活性污泥絮凝体才能很好的形成，其对周围的有机污染物的吸附功能以及絮凝、沉降性能，才能够得到正常的发挥。
在活性污泥处理系统中，有机污染物从污水中去除过程的实质就是有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，也就是所谓“活性污泥反应”的过程。这一过程的结果是污水得到净化，微生物获得能量合成新的细胞，使活性污泥得到增长。
这一过程是比较复杂的，它是由物理、化学、物理化学以及生物化学等反应过程所组成。
这一过程大致上是由下列几个净化阶段所组成。
初期吸附去除
在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间（5~10min）内，污水中的有机污染物即被大量去除，出现很高的BOD去除率。这种初期高速去除现象是由物理吸附和生物吸附交织在一起的吸附作用所导致产生的。活性污泥具有很强的吸附能力。
活性污泥有着很大的表面积（介于2000~10000m2/m3混合液)，在表面富集着大量的微生物，在其外部覆盖着多糖类的粘质层。当其与污水接触时，污水中呈悬浮和胶体状态的有机污染物即被活性污泥所凝聚和吸附而得到去除，这一现象就是“初期吸附去除”作用。
这一过程进行较快，能够在30min内完成，污水BOD的去除率可达70%，它的速度取决于：①微生物的活性程度；②反应器内水力扩散程度与水动力学的规律。前者决定活性污泥微生物的吸附、凝聚功能。后者则决定活性污泥絮凝体与有机污染物的接触程度。活性强的活性污泥，除应具有较大的表面积外，活性污泥微生物所处在增殖期也起着作用，一般处在“饥饿”状态的内源呼吸期的微生物，其“活性最强”，吸附能力也强。
被吸附在微生物细胞表面的有机物，在经过数小时的曝气后，才能够相继地被摄入微生物体内，因此，被“初期吸附去除”去除的有机污染物的数量是有一定限度的。对此，回流污泥应进行足够的曝气，将贮存在微生物细胞表面和体内的有机污染物充分地加以代谢，使活性污泥微生物进入内源呼吸期，使其再生，提高活性。但如曝气过分，活性污泥微生物自身氧化过分，也会使初期吸附去除的效果降低。
微生物的代谢
存活在曝气池内的活性污泥微生物，不断地从其周围的环境中摄取污水中的有机污染物作为营养加以摄取、吸收。
污水中的有机污染物，首先被吸附在有大量微生物栖息的活性污泥表面，并与微生物细胞表面接触，在微生物透膜的催化作用下，透过细胞壁进入微生物细胞体内，小分子的有机物能够直接透过细胞壁进入微生物体内，而如淀粉、蛋白质等大分子有机物，则必须在细胞外酶——水解酶的作用下，被水解为小分子后再为微生物摄入细胞体内。被摄入细胞体内的有机污染物，在各种胞内酶，如脱氢酶、氧化酶等的催化作用下，微生物对其进行代谢反应。
微生物对一部分有机物进行氧化分解，最终形成CO2和H2O等稳定无机物质，并从中获取合成新细胞物质所需要的能量。另一部分有机污染物为微生物用于合成新细胞，即合成代谢，所需能量取自分解代谢。
三、工艺设计
（一）设计参数
（1）生物接触氧化池的个数或分格数应不少于2个，并按同时工作设计。
（2）填料的体积按填料容积负荷和平均日污水量计算。填料的容积负荷一般应通过试验确定。当无试验资料时，对于生活污水或以生活污水为主的城市污水，容积负荷一般采用1000～1500g
。
（3）污水在氧化池内的有效接触时间一般为1.5～3.0h。
（4）填料层总高度一般为3m。当采用蜂窝型填料时，一般应分层装填，每层高位1m，蜂窝孔径应不小于DN25mm。
（5）进水
浓度应控制在150～300mg/L范围内。
（6）接触氧化池中溶解氧含量一般应维持在2.5～3.5mg/L之间，气水比为15～20:1。
（7）为保证布水布气均匀，每格氧化池面积一般应不大于25
。
（二）设计计算
1）兼氧池
2）一级接触氧化池
3）二级接触氧化池
一、工艺简介
（一）工艺发展简介
生物接触氧化法(biological contact oxidation process)又称淹没式生物滤池，是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，达到净化目的。
生物接触氧化法是以附着在载体(俗称填料)上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。
生物处理是经过物化处理后的环节，也是整个循环流程中的重要环节，在这里氨氮、亚硝酸、硝酸盐、硫化氢等有害物质都将得到去除，对以后流程中水质的进一步处理将起到关键作用。
如果能配合JBM新型组合式生物填料使用，可加速生物分解过程，具有运行管理简便、投资省、处理效果高、最大限度地减少占地等优点。
（二）设备结构简介
生物接触氧化池常有下列几种形式。1、鼓风曝气式生物接触氧化池（见图1-1）
此种类型的滤池鼓风曝气装置安装在填料层下面。调料表面上的生物膜直接受上升汽水混合体的强烈搅动，加速生物膜的更新速度，使生物膜经常保持较高的活性，同时防止填料堵塞。此种形式的滤池多作为污水二级处理设施，进水
浓度一般控制在100～300mg/L之间。当进水浓度较高时，可采用处理水回流稀释或采用二级或多级滤池系统。 图1-12、表面曝气式生物接触氧化池（见图1-2）
此种类型的滤池由充氧间和滤料间两部分组成。污水在池内循环流动，气、水和生物膜可以得到充分的接触，水中的溶解氧含量较高，处理效 果较好。但因通过填料孔隙的气水合体的流速较小，对填料表面上的生物膜冲刷作用较弱，生物膜一般靠自身脱落，更新速度较慢，活性较差。对于
浓度较高的污水，往往容易产生填料堵塞。因此，一般仅适用于处＜100mg/L的低浓度有机污水。主要作为污水三级处理和水源有机微污染的预处理。 图1-23、
鼓风曝气式生物接触氧化池（见图1-3）该池将氧化池和沉淀池合建。用循环泵进行循环洒水充氧，其特点与表面曝气式接触氧化池一样，仅适用于低
浓度污水处理。图1-3
生物接触氧化池结构。
生物接触氧化池结构包括池体，填料，布水装置，曝气装置。结构图如下图所示；
其中，生物接触氧化池常用的填料有硬性填料、弹性填料和软性材料等三种类型。且填料选择要质量轻，强度好，抗氧化腐蚀性强，不带来新的毒害。
硬性填料有蜂窝形、球形和波纹板型多种，一般用玻璃钢或塑料制成。其优点是比面积要大，空隙率大（一般都在98%左右），质轻高强，管壁光滑无死角，生物膜易于脱落等。其缺点是价格较高，当设计或运行不当时，填料易于堵塞，尤其是在两层填料的接合处。因此，一般应采取分层填充，上下两层间留有200～300mm间隙，使水流在层间再次分配，形成横流和紊流，有助于避免填料堵塞。早期的接触氧化池多采用蜂窝型填料。
弹性填料是近年来发展起来的一种新型填料，它由弹性丝和中心绳组成。弹性丝由聚丙烯和助剂组成，具有强度高、耐腐蚀、耐老化和寿命长等优点。由弹性丝组成的弹性填料分柱状型和平板串型两种，该填料具有比面积要大、空隙率高、充氧性能好、价格低等特点。目前国内接触氧化池采用较多。
软性填料由化学纤维，如维纶、腈纶、涤纶和锦纶纤维与中心绳制作而成。纤维丝在水中处于自由飘动状态。具有不易堵塞和价格低廉的优点。但此种填料容易产生断丝和结球而影响处理效果。
采用较多的有玻璃布、塑料等蜂窝状填料，此外，也可采用绳索、合成纤维、沸石、焦炭等作填料。
二、工艺原理
生物接触氧化池中微生物种类及其作用：
活性污泥微生物是由细菌类、真菌类、原生动物、后生动物等异种群体所组成的混合培养体。这些微生物群体在活性污泥上形成了食物链和相对稳定的小小生态系。
活性污泥微生物中的细菌以异养型的原核细菌为主，在正常成熟的活性污泥上的细菌数量大致介于107～108个/mL活性污泥之间。这些细菌具有较高的增殖速率，在环境适宜的条件下，它们的世代时间仅为20~30min。它们也具有较强的分解有机物并将其转化为无机物的功能。
真菌的细胞构造较为复杂，而种类繁多，与活性污泥处理系统有关的真菌是微小的腐生或寄生的丝状菌，这种真菌具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的功能，但若大量异常的增殖会引发污泥膨胀现象。丝状菌的异常增殖是活性污泥膨胀的主要诱因之一。
在活性污泥中存活的原生动物有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫等3类。原生动物的主要摄食对象是细菌，因此，出现在活性污泥中的原生动物，在种属上和数量上是随处理水的水质和细菌的状态变化而改变的。
在活性污泥系统启动的初期，活性污泥尚未得到良好的培育，混合液中游离细菌居多，处理水水质欠佳，此时出现的原生动物，最初为肉足虫类（如变形虫）占优势，继之出现的则是游泳型的纤毛虫，如豆形虫、肾形虫、草履虫等。而当活性污泥菌胶团培育成熟，结构良好，活性较强，混合液中的细菌多已“聚居”在活性污泥上，处理水水质良好，此时出现的原生动物则以带柄固着（着生）型的纤毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩虫和盖纤虫等为主。
通过显微镜的镜检，能够观察到出现在活性污泥中的原生动物，并辨别认定其种属，据此能够判断处理水质的优劣，因此，将原生动物称之为活性污泥系统中的指示性生物。
此外，原生动物还不断地摄食水中的游离细菌，起到了进一步净化水质的作用。后生动物（主要指轮虫）在活性污泥系统中是不经常出现的，仅在处理水质优异的完全氧化型的活性污泥系统，如延时曝气活性污泥系统中出现，因此，轮虫出现是水质非常稳定的标志。
活性污泥净化特点
活性污泥絮凝体，也称为生物絮凝体，其骨干部分是由千万个细菌为主体结合形成的通称为“菌胶团”的团粒。菌胶团对活性污泥的形成及其各项功能的发挥，起着十分重要的作用，只有在它发育正常的条件下，活性污泥絮凝体才能很好的形成，其对周围的有机污染物的吸附功能以及絮凝、沉降性能，才能够得到正常的发挥。
在活性污泥处理系统中，有机污染物从污水中去除过程的实质就是有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，也就是所谓“活性污泥反应”的过程。这一过程的结果是污水得到净化，微生物获得能量合成新的细胞，使活性污泥得到增长。
这一过程是比较复杂的，它是由物理、化学、物理化学以及生物化学等反应过程所组成。
这一过程大致上是由下列几个净化阶段所组成。
初期吸附去除
在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间（5~10min）内，污水中的有机污染物即被大量去除，出现很高的BOD去除率。这种初期高速去除现象是由物理吸附和生物吸附交织在一起的吸附作用所导致产生的。活性污泥具有很强的吸附能力。
活性污泥有着很大的表面积（介于2000~10000m2/m3混合液)，在表面富集着大量的微生物，在其外部覆盖着多糖类的粘质层。当其与污水接触时，污水中呈悬浮和胶体状态的有机污染物即被活性污泥所凝聚和吸附而得到去除，这一现象就是“初期吸附去除”作用。
这一过程进行较快，能够在30min内完成，污水BOD的去除率可达70%，它的速度取决于：①微生物的活性程度；②反应器内水力扩散程度与水动力学的规律。前者决定活性污泥微生物的吸附、凝聚功能。后者则决定活性污泥絮凝体与有机污染物的接触程度。活性强的活性污泥，除应具有较大的表面积外，活性污泥微生物所处在增殖期也起着作用，一般处在“饥饿”状态的内源呼吸期的微生物，其“活性最强”，吸附能力也强。
被吸附在微生物细胞表面的有机物，在经过数小时的曝气后，才能够相继地被摄入微生物体内，因此，被“初期吸附去除”去除的有机污染物的数量是有一定限度的。对此，回流污泥应进行足够的曝气，将贮存在微生物细胞表面和体内的有机污染物充分地加以代谢，使活性污泥微生物进入内源呼吸期，使其再生，提高活性。但如曝气过分，活性污泥微生物自身氧化过分，也会使初期吸附去除的效果降低。
微生物的代谢
存活在曝气池内的活性污泥微生物，不断地从其周围的环境中摄取污水中的有机污染物作为营养加以摄取、吸收。
污水中的有机污染物，首先被吸附在有大量微生物栖息的活性污泥表面，并与微生物细胞表面接触，在微生物透膜的催化作用下，透过细胞壁进入微生物细胞体内，小分子的有机物能够直接透过细胞壁进入微生物体内，而如淀粉、蛋白质等大分子有机物，则必须在细胞外酶——水解酶的作用下，被水解为小分子后再为微生物摄入细胞体内。被摄入细胞体内的有机污染物，在各种胞内酶，如脱氢酶、氧化酶等的催化作用下，微生物对其进行代谢反应。
微生物对一部分有机物进行氧化分解，最终形成CO2和H2O等稳定无机物质，并从中获取合成新细胞物质所需要的能量。另一部分有机污染物为微生物用于合成新细胞，即合成代谢，所需能量取自分解代谢。
三、工艺设计
（一）设计参数
（1）生物接触氧化池的个数或分格数应不少于2个，并按同时工作设计。
（2）填料的体积按填料容积负荷和平均日污水量计算。填料的容积负荷一般应通过试验确定。当无试验资料时，对于生活污水或以生活污水为主的城市污水，容积负荷一般采用1000～1500g
。（3）污水在氧化池内的有效接触时间一般为1.5～3.0h。
（4）填料层总高度一般为3m。当采用蜂窝型填料时，一般应分层装填，每层高位1m，蜂窝孔径应不小于DN25mm。
（5）进水
浓度应控制在150～300mg/L范围内。（6）接触氧化池中溶解氧含量一般应维持在2.5～3.5mg/L之间，气水比为15～20:1。
（7）为保证布水布气均匀，每格氧化池面积一般应不大于25
。（二）设计计算
1）兼氧池
| 构筑物名称 | 兼氧池 |
| 设计参数 | 5kgCOD/m3.d |
| 建筑形式 | 半地上式 |
| 构筑物材料 | 钢筋混凝土 |
| 建筑尺寸（净空） |
L× B ×H |
| 池壁防水防腐 | 要求防渗、防漏 |
| 泥渣斗尺寸/角度/数量/容积 | 无 |
| 有效水深（或保护超高） | 5.0m (0.5m) |
2）一级接触氧化池
| 构筑物名称 | 一级接触氧化池 |
| 设计参数 | 1kgCOD/m3.d |
| 建筑形式 | 半地上式 |
| 构筑物材料 | 钢筋混凝土 |
| 建筑尺寸（净空） |
L× B ×H |
| 池壁防水防腐 | 要求防渗，防漏 |
| 泥渣斗尺寸/角度/数量/容积 | 无 |
| 有效水深（或保护超高） | 5.0m (0.5m) |
3）二级接触氧化池
| 构筑物名称 | 二级接触氧化池 |
| 设计参数 | 1kgCOD/m3.d |
| 建筑形式 | 半地上式 |
| 构筑物材料 | 钢筋混凝土 |
| 建筑尺寸（净空） |
L× B ×H |
| 池壁防水防腐 | 要求防渗，防漏 |
| 泥渣斗尺寸/角度/数量/容积 | 无 |
| 有效水深（或保护超高） | 5.0m (0.6m) |