你想知道的生物接觸氧化法的知識(shí)點(diǎn)都在這里了！
一、生物接觸氧化法的基本原理
1,、生物接觸氧化法的特點(diǎn)
生物接觸氧化法是生物膜法的一種形式,。它是在生物濾池法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，從生物膜固定和污水流動(dòng)來說,，相似于生物濾池法,。從污水充滿曝氣池和采用人工曝氣看，它又相似于活性污泥法,。所以,，生物接觸氧化法兼有生物濾池法和活性污泥法的特點(diǎn)。
實(shí)踐表明,，生物接觸氧化法具有BOD負(fù)荷高,，處理時(shí)間短，占地面積小,，不需污泥回流,，不產(chǎn)生污泥膨脹，運(yùn)轉(zhuǎn)比較靈活,，維護(hù)管理方便等一系列優(yōu)點(diǎn),，因此，是一種有發(fā)展前途的處理方法,。
2,、生物膜對(duì)廢水的凈化作用
在生物接觸氧化法中，微生物主要以生物膜的狀態(tài)固著在填料上,，同時(shí)又有部分絮體或碎裂生物膜懸浮于處理水中,。生物接觸氧化池中的生物膜重量，比曝氣池內(nèi)懸浮活性污泥的重量大得多,，一般生物膜重量為6000-14000mg/L,，而氧化池中呈懸浮狀的微生物（活性污泥）濃度一般為200-1000 mg/L。由此,，可粗略地用生物膜重量表示生物接觸氧化法中的微生物重量,，用生物膜濃度表示微生物濃度。
附著在填料表面的生物膜對(duì)廢水的凈化作用：
最初,，稀疏的細(xì)菌附著于填料表面,，隨著細(xì)菌的繁殖逐漸形成很薄的生物膜,。在溶解氧和食料（有機(jī)物）都充足的條件下，微生物的繁殖十分迅速,，生物膜逐漸加厚,。生物膜的厚度通常為1.5-2.0mm，其中外表面到1.5 mm深處為好氣菌,，1.5 mm深處到內(nèi)表面與填料壁相接的部分為弱厭氣菌,。廢水中的溶解氧和有機(jī)物擴(kuò)散到生物膜內(nèi)為好氣菌利用。但是,，當(dāng)生物膜長到一定厚度時(shí),，溶解氧無法向生物膜內(nèi)擴(kuò)散，好氣菌死亡,、溶化,，而內(nèi)層的厭氣菌得以繁殖發(fā)展。經(jīng)過一段時(shí)間后,，厭氣菌在數(shù)量上亦開始下降,，加上代謝氣體的逸出，使內(nèi)層生物膜出現(xiàn)許多空隙,，附著力減弱,，終于大塊脫落。在生物膜脫落的填料表面上,，新的生物膜又重新生長發(fā)展,。實(shí)際上，新陳代謝過程在生物接觸氧化池中生物膜發(fā)展的每一個(gè)階段都是同時(shí)存在著的,，這樣就使其去除有機(jī)物的能力保持在一個(gè)水平上,。
3、流態(tài)
生物接觸氧化法的固定生物膜與一般的生物膜不同,。在氧化池中采用曝氣方式,，不僅提供較充分的溶解氧，而且由于曝氣攪動(dòng)加速了生物膜的更新,，從而更加提高膜的活力與氧化能力,。另外，曝氣會(huì)形成水的紊流,，使固著在填料上的生物膜可以連續(xù)地,、均勻地與污水相接觸，避免生物濾池中存在的接觸不良的缺陷,。
對(duì)于接觸氧化池的單池（或單格）來說,，其流態(tài)是一種混合型，各點(diǎn)水質(zhì)比較均勻，各部分的工況基本一致,，具有完全混合型的特點(diǎn),。
對(duì)于將氧化池分格按照推流式設(shè)置的接觸氧化池來說，則全池又具有推流式活性污泥法的特點(diǎn),。由于按推流式設(shè)置時(shí),，水在池子內(nèi)不斷地沿著池的縱向逐步推流至出口，使生物膜上的微生物與污水中的有機(jī)物得到充分混合和接觸,，從而使污水逐漸凈化,。全池的水質(zhì)是有變化的，進(jìn)水端COD值最大,，以后逐漸減小,，出口端最小,。
4,、生物相及其演化規(guī)律
生物接觸氧化法生物膜上的生物相是豐富的，起作用的微生物包括許多門類,，由細(xì)菌,、真菌、原生動(dòng)物,、后生動(dòng)物組成比較穩(wěn)定的生態(tài)系,。
（1）細(xì)菌類
生物相中數(shù)量最多的是細(xì)菌。它們的形態(tài)有：
①游離菌
大多為體形較小的桿狀菌,，有時(shí)也可能是比較大型而自身又能運(yùn)動(dòng)的螺旋菌,。細(xì)菌的種屬因處理的污水種類不同而異，一般生長繁殖的細(xì)菌有無色桿菌屬,、假單孢菌屬,、芽孢桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬等,。它們多數(shù)在掛膜培菌初期出現(xiàn),，然后消失。
②菌膠團(tuán)
它是低等細(xì)菌建立的膠粘物,，有良好的吸附能力,，對(duì)被粘附的有機(jī)物加以分解利用，使有機(jī)物無機(jī)化,。菌膠團(tuán)多半呈垂絲狀,，也有呈蘑菇狀、分枝狀,。
③絲狀菌
這是由低等細(xì)菌密切結(jié)合的高等細(xì)菌,。絲狀菌多數(shù)是真菌球衣細(xì)菌，是生物膜中起重要作用的微生物。它們的菌絲體較長,，常呈亂發(fā)狀,。絲狀菌的繁殖和廢水的硝化有著密切聯(lián)系。在生物接觸氧化法中,，絲狀菌是固著在填料表面上的,，它的繁殖不僅不會(huì)引起活性污泥法中的那種污泥膨脹，反而使出水水質(zhì)變好,。
（2）真菌類
生物膜中的真菌主要是鐮刀霉菌,、地霉菌和各類酵母菌等。真菌對(duì)某些人工合成的有機(jī)物（如丙烯腈等）有一定降解能力,。
（3）原生動(dòng)物
在正常運(yùn)行和生物膜降解能力良好時(shí),，生物相中占優(yōu)勢(shì)的原生動(dòng)物以固著性的纖毛蟲為主，如鐘蟲,、小口鐘蟲,、等枝蟲、蓋纖蟲,、無柄鐘蟲等,。有時(shí)也有游泳性纖毛蟲，如草履蟲,、豆形蟲,、漫游蟲等。
運(yùn)行穩(wěn)定時(shí),，生物膜上的生物相也是相對(duì)穩(wěn)定的,，細(xì)菌和原生動(dòng)物之間存在著制約關(guān)系。一方面,，原生動(dòng)物纖毛蟲吞噬細(xì)菌,，抑制細(xì)菌群體的蔓延；另一方面,，細(xì)菌被破壞后,，又不斷繁殖生長，這就需要以廢水中的大量有機(jī)物作為食料,，從而凈化了廢水,。所以，原生動(dòng)物纖毛蟲特別是鐘蟲,、等枝蟲,、蓋纖蟲是生物接觸氧化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好的有價(jià)值的指示性生物。
在運(yùn)行時(shí),，若有機(jī)物負(fù)荷或營養(yǎng)狀況有較大變化,，則原生動(dòng)物中的固著性鐘蟲,、等枝蟲突然消失，絲狀菌稀少,，菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)松散,，而游泳性草履蟲、鐘蟲游泳體大量出現(xiàn),，出水水質(zhì)變差,；反之，若原來出水水質(zhì)較差,，一旦出現(xiàn)鐘蟲,、等枝蟲、絲狀菌叢生,，菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊密,，而游泳性纖毛蟲減少，則說明環(huán)境條件有了改善,，出水水質(zhì)變好,。
（4）后生動(dòng)物
與活性污泥法不同的是，在生物接觸氧化法中的生物膜上存在著大量的后生動(dòng)物如輪蟲,、線蟲,、紅斑瓢體蟲。這些是以食死肉為主的動(dòng)物,，能軟化生物膜，促進(jìn)生物膜脫落,，從而經(jīng)常保持活性和良好的凈化功能,。當(dāng)輪蟲等后生動(dòng)物數(shù)量多且活躍，個(gè)體肥大,，則處理后出水水質(zhì)好,；反之，則處理效果差,。一旦發(fā)現(xiàn)生物呆滯,，個(gè)體死亡，則預(yù)示著處理效果急劇下降,。
二,、影響處理效果的因素
1、進(jìn)水水質(zhì)
①PH值
環(huán)境條件對(duì)生物處理的影響是重要的,，有時(shí)甚至是決定性的,。其中PH值是重要的環(huán)境因素之一。
對(duì)于大多數(shù)細(xì)菌來說,，雖然PH的最廣范圍為4-10,，但是由于異常的PH值會(huì)損害細(xì)胞表面的滲透功能和細(xì)胞內(nèi)部的酶反應(yīng),，因此適宜的PH值范圍應(yīng)為6-8。
在污水處理中,，特別是在工業(yè)廢水處理中,，污水的PH值往往不能適應(yīng)微生物的生長繁殖。此時(shí),，當(dāng)在培菌馴化時(shí)考慮到PH值因素,，并使PH值逐漸偏于某一側(cè)，那么,，即使在較高的堿性和酸性條件下,，也能夠使整個(gè)經(jīng)過馴化的微生物群體具有一定的凈化能力。
運(yùn)行實(shí)踐表明,，生物接觸氧化法對(duì)PH值的適應(yīng)性比較強(qiáng),，當(dāng)污水的PH值為8-9時(shí)，微生物仍然有適應(yīng)能力,，對(duì)處理效果沒有多大影響,。因此，生物接觸氧化池進(jìn)水PH值可為6.5-9.0,。否則,，應(yīng)考慮預(yù)先的PH調(diào)整措施。
②水溫
在生物接觸氧化池中接觸停留時(shí)間較短,，因此處理過程中污水受氣溫的影響不大,，主要起作用的是水溫。
溫度對(duì)生物處理有一定的影響,。一般地,，溫度高，微生物活力強(qiáng),，新陳代謝旺盛,，氧化與呼吸作用強(qiáng)，處理效果較好,。但溫度過高,，會(huì)抑制通常的嗜中溫微生物的生長。同樣,，溫度過低,，微生物的生命活動(dòng)受到抑制，處理效果受到影響,。
為了保持基本正常運(yùn)行,，生物接觸氧化池的進(jìn)水水溫宜控制在10-35℃之間。
③硫化物及其它有害物質(zhì)
污水中的大量硫化物對(duì)生物接觸氧化法處理是有害的,。一是,，硫化物是還原劑,，要消耗生物接觸氧化池中的大量溶解氧；二是,，硫化物在充氧作用下,，易產(chǎn)生難聞的硫化氫氣體；三是,，硫化物對(duì)微生物代謝過程有抑制作用,。為此，生物接觸氧化池進(jìn)水中的硫化物含量應(yīng)在30mg/L以下,。
其它有害物質(zhì)的情況,，在此從略。
2,、有機(jī)負(fù)荷
有機(jī)負(fù)荷是反映生物接觸氧化法凈化效能的主要指標(biāo),。它通常用單位容積填料的污染物（BOD）負(fù)荷量來表示，即
BOD負(fù)荷=單位時(shí)間內(nèi)供給生物膜的有機(jī)物數(shù)量（BOD）÷填料總?cè)莘e單位：Kg BOD/（m3·d）
①BOD負(fù)荷同被處理水的污染物質(zhì)有關(guān)
處理對(duì)象不同,，BOD負(fù)荷亦不同,。易于生物降解的污水，例如城市污水,、酵母廢水等,，BOD負(fù)荷較高。而可生化性較低的廢水,，如印染廢水等,，BOD負(fù)荷較低。
②BOD容積負(fù)荷與處理水水質(zhì)亦有密切關(guān)系
實(shí)踐表明,，在一定范圍內(nèi),，出水BOD愈高，則BOD容積負(fù)荷也愈高,；出水BOD愈低，則BOD容積負(fù)荷也就愈低,。在保持相同處理水水質(zhì)的情況下,，允許的BOD容積負(fù)荷愈高，則證明處理設(shè)備效率愈高,。
③BOD容積負(fù)荷的實(shí)際取值范圍
對(duì)于可生化性較高的有機(jī)廢水,，如城市污水、食品工業(yè)廢水等,，BOD容積負(fù)荷宜取1.0-3.0Kg BOD/（m3·d）,；對(duì)于可生化性較差的廢水，如印染廢水等,， BOD容積負(fù)荷取0.5-1.0Kg BOD/（m3·d）更為穩(wěn)妥,。
3,、接觸停留時(shí)間
①接觸停留時(shí)間同處理效果有很大關(guān)系
在相同的進(jìn)水水質(zhì)條件下，若接觸停留時(shí)間愈長,，則處理水BOD值愈低,，處理效果亦就愈好；反之亦然,。
這是因?yàn)?，微生物?duì)有機(jī)物的轉(zhuǎn)化過程同微生物機(jī)體的化學(xué)過程緊密地聯(lián)系著。不論是將復(fù)雜的有機(jī)物分解氧化成簡單的無機(jī)物,，還是將比較簡單的無機(jī)物合成復(fù)雜的細(xì)胞物質(zhì),，都需要一定時(shí)間。特別是被吸附與附著在生物膜上的有機(jī)物經(jīng)氧化分解和細(xì)胞合成作用全部轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定物質(zhì)（有機(jī)物無機(jī)化）所需時(shí)間較長,，一般為數(shù)小時(shí)乃至數(shù)十天,。因此，處理效果對(duì)接觸停留時(shí)間的依賴性很大,。
②接觸停留時(shí)間同所采用的處理工藝流程有關(guān)
在原水水質(zhì)和處理水質(zhì)都相同的條件下,，一段法同多段法相比較，所需要的接觸停留時(shí)間是不相同的,。一般地,，二段法或多段法的總接觸停留時(shí)間短于一段法。
對(duì)于BOD濃度較低的城市污水,，宜采用二段法工藝流程,，總接觸停留時(shí)間1.0-3.0h，一氧池接觸停留時(shí)間約占總接觸停留時(shí)間的2/3,，二氧池約占1/3,。
對(duì)于中等濃度的工業(yè)廢水（如BOD濃度為150-300mg/L），接觸停留時(shí)間宜采用3-6h,。
對(duì)于高濃度的工業(yè)廢水（BOD濃度為500mg/L以上）,，接觸停留時(shí)間宜采用8-16h。
三,、填料選擇
（1）填料的作用及要求
填料是生物膜的載體,，同時(shí)兼有截留懸浮物質(zhì)的作用。因此載體填料是氧化池的關(guān)鍵,，直接影響著生物接觸氧化法的效能,。同時(shí)，載體填料費(fèi)用在生物接觸氧化處理系統(tǒng)的基建費(fèi)用中又占較大比重,，所以填料關(guān)系到接觸氧化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)合理性,。
通常，對(duì)載體填料的要求是：
①生物膜的附著性
表面粗糙度是能否很快形成初期生物膜的主要因素,。表面粗糙度大,，掛膜快,；表面粗糙度小，掛膜慢,。
生物膜附著還同微生物和載體填料表面的靜電作用有關(guān),。一般微生物常帶負(fù)電，若填料表面的電位愈高,，則可以推測生物膜附著愈易,；反之亦然。由于微生物可以視為親水性粒子,，所以在親水性填料表面易附著微生物,。于是，有的塑料填料在使用前先進(jìn)行了提高表面親水性處理,。
②水力學(xué)特性
載體填料的水力學(xué)特性包括空隙率,、比表面積、形狀尺寸,、填充率等,。空隙率影響水的實(shí)際停留時(shí)間和生物膜量,?？障堵视撸趸刈枇τ?，同時(shí)需要填料少,，降低造價(jià)。但是,，空隙率高時(shí)機(jī)械強(qiáng)度和比表面積都比較小,。比表面積影響氧化池單位容積的生物膜量。
若載體填料的比表面積大,，則不僅對(duì)溶解性底質(zhì),，而且對(duì)懸浮物質(zhì)的去除效果較好。但是,，比表面積大的填料帶來的問題是,，流經(jīng)填料內(nèi)的水流阻力增大，能量消耗隨之增大,，同時(shí)易于堵塞填料。為了防止堵塞,，就要提高反沖洗強(qiáng)度,，這樣使原生動(dòng)物、后生動(dòng)物受到?jīng)_刷,，微生物的食物鏈變短,，產(chǎn)生的剩余污泥量就大,。因此，一般固定床氧化法載體填料的比表面積宜在一至數(shù)個(gè)100m2/m3之間,。
填料的形狀尺寸除了同空隙率和比表面積密切相關(guān)以外,，也是影響填料間水流態(tài)的重要因素，一般用雷諾數(shù)Re表示,。Re小于2000為層流,，大于2000為紊流。若填料間紊流愈甚,，則水與生物膜接觸效率愈高,，生物膜更新愈快，增大了去除污染物質(zhì)的能力,。但是,，為了提高Re，勢(shì)必要增大流速,，從而增大能量消耗,。若比表面積小，則Re值大,，提高單位生物膜表面積的凈化效率,。因此，從這一點(diǎn)考慮,，則采用比表面積小的填料是有利的,。
若空隙率大、比表面積大,、形狀尺寸均一,，則水流阻力小,；反之亦然,。從節(jié)能觀點(diǎn)來看，填料間的水流阻力愈小愈好,，這是一個(gè)方面,。但另一方面由于填料自身具有整流作用，阻力愈大,，則填料內(nèi)流速分布比較均一,，因此克服氧化池內(nèi)流速偏差是有效的。
③經(jīng)濟(jì)性
影響填料成本的主要因素是材質(zhì),、填料形狀與厚度,、加工工藝過程等。不言而喻，采制價(jià)格低廉,、厚度小,、加工工藝簡單，則成本低,。
當(dāng)建設(shè)資金充足時(shí),，可以考慮一次性采用性能好、使用壽命長而價(jià)格又較貴的填料,；若建設(shè)資金比較短缺時(shí),，建議可以先使用性能良好、價(jià)格低廉的填料,，如軟性纖維填料,，以滿足污水處理的需要，而以后再逐漸更換成其它更為理想的填料,。
（2）種類
載體填料按形狀分,，有：蜂窩管狀、束狀,、波紋狀,、圓環(huán)輻射狀、盾狀,、板狀,、網(wǎng)狀、筒狀,、不規(guī)則粒狀等,；按性狀分，有：硬性,、半軟性,、軟性；按材質(zhì)分,，有：塑料,、玻璃鋼、纖維填料等,。
四,、供氣量和曝氣充氧設(shè)備
（1）供氣的作用
①充氧
生物接觸氧化法主要是利用好氣性細(xì)菌完成生物凈化作用。微生物的氧化,、合成和內(nèi)源呼吸全部需要氧,。所以，除了營養(yǎng)物質(zhì)外,，氧氣是保持微生物正?；顒?dòng)的一個(gè)重要條件。供氣使氧化池中的溶解氧控制在一個(gè)相當(dāng)?shù)乃缴稀?/p>
②充分?jǐn)嚢瑁纬晌闪?/p>
供氣使池內(nèi)水流充分?jǐn)噭?dòng),，形成紊流。紊流愈甚,，被處理水與生物膜的接觸效率愈高,，傳質(zhì)效應(yīng)愈好，從而提高處理效果,。
③填料堵塞,，促進(jìn)生物膜更新
供氣的攪動(dòng)作用使填料上衰老的生物膜及時(shí)剝落，防止填料堵塞,。同時(shí)還促進(jìn)生物膜更新,，提高處理效果。
（2）供氣量
為了表面層的好氣菌維持良好的生物相,，通過填料后的溶解氧應(yīng)是2-3mg/L,。
關(guān)于供氣量的確定，一般有以下兩種方法：
①根據(jù)生物膜需氧量來計(jì)算供氣量
生物膜的需氧量（R）包括合成用氧量和內(nèi)源呼吸用氧量兩部分,。即
R = a’·ΔBOD+b’·P
式中：
R——生物膜的需氧量（Kg/d）ΔBOD——單位時(shí)間內(nèi)去除的BOD量（Kg/d）P——活性生物膜數(shù)量（Kg）a’,、b’——系數(shù)（a’≈0.4~0.7、b’≈0.18）
所需的供氣量（Qs）取決于需氧量（R）和曝氣裝置氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa ,。
②根據(jù)水氣比,，確定實(shí)際供氣量
在生物接觸氧化處理廢水實(shí)踐中，往往是根據(jù)水氣比確定供氣量,。水氣比為處理水量和供氣量體積比,，視水質(zhì)、水溫,、填料和廢水所需的溶解氧而定,。正常運(yùn)行時(shí)的水氣比為：
城市污水 1：（3-5）一般工業(yè)廢水 1：（15-20）高濃度生產(chǎn)廢水 1：（20-25）
但是，在生物接觸氧化中,，曝氣不僅提供溶解氧,，還形成紊流，促進(jìn)生物膜脫落與更新,，防止填料堵塞,，還有利于污水中有機(jī)物和微生物的代謝產(chǎn)物的擴(kuò)散與傳遞。所以,，在確定供氣量時(shí)還應(yīng)考慮反沖填料時(shí)須加大供氣量,。一般地，反沖填料時(shí)的水氣比為：
城市污水 1：（6-8）工業(yè)廢水 1：（20-25）
（3）供氣方式
對(duì)供氣方式總的要求是：能使水流均勻地流經(jīng)曝氣池和載體填料,，充氧效果好,，能耗低，維護(hù)管理方便。
供氣方式可分為：鼓風(fēng)曝氣,、機(jī)械曝氣和射流曝氣,。
目前國內(nèi)用得較多的是鼓風(fēng)曝氣。鼓風(fēng)曝氣就是用鼓風(fēng)機(jī)（或空壓機(jī)）向曝氣池充入一定壓力的空氣（或氧氣）,。這種方法動(dòng)力消耗較低,，動(dòng)力效率較高，供氣量較易控制,，脫落的生物膜沉淀性能較好,。但是，氧的利用率較低,，噪聲大,。
射流曝氣，就是用泵打入混合液,，在射流器的喉管處形成高速射流,，與吸入（或壓入）的空氣強(qiáng)烈混合攪拌，將氣泡粉碎為100μm左右,，使氧迅速轉(zhuǎn)移至混合液中,。其氧的利用率較高，管理方便,。但是,，動(dòng)力消耗較高，動(dòng)力效率較低,，脫落的生物膜易被擊碎,，質(zhì)輕上浮。
機(jī)械曝氣大多以裝在曝氣池水面的葉輪快速轉(zhuǎn)動(dòng),，進(jìn)行表面充氧,。生物接觸氧化法，很少采用這種曝氣方式,。
（4）曝氣充氧設(shè)備
各種不同方式對(duì)氧化池的供氣是通過曝氣充氧設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的,。曝氣充氧設(shè)備的性能不僅影響污水生物處理的效果，而且關(guān)系到處理設(shè)施的投資,、電耗和運(yùn)行費(fèi)用,。目前，鼓風(fēng)曝氣充氧設(shè)備常采用穿孔管,、微孔曝氣器,、可變孔曝氣軟管等。
穿孔管,，簡單易行,，安裝方便,，一次投資省。但是,，其氧的利用率較低,，孔口易于堵塞。
微孔曝氣器,、可變孔曝氣軟管等,，氧的利用率較高。但是,，由于它是采用塑料（或橡膠）制成，很容易老化,，使用壽命較低,。
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