生物接觸氧化法及曝氣生物氧化池的異同點以及應用

..生物接觸氧化法與曝氣生物氧化池的異同點以及應用1.生物接觸氧化法特點生物接觸氧化法是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點的一種新的廢水生化處理法。這種方法的主要設(shè)備是生物接觸氧化濾地。在不透氣的曝氣地中裝有焦炭、礫石、塑料蜂窩等填料,填料被水浸沒,用鼓風機在填料底部曝氣充氧；空氣能自下而上,夾帶待處理的廢水,自由通過濾料部分到達地面,空氣逸走后,廢水則在濾料間格自上向下返回池底?；钚晕勰喔皆谔盍媳砻?不隨水流動,因生物膜直接受到上升氣流的強烈攪動,不斷更新,從而提高了凈化效果。生物接觸氧化法具有處理時間短、體積小、凈化效果好、出水水質(zhì)好而穩(wěn)定、污泥不需回流也不膨脹、耗電小等優(yōu)點。1、進水采用進水堰的方式,進水與進氣逆向,增加水與生物膜的接觸面積。具有活性污泥法的優(yōu)點,輔以機械設(shè)備供氧,生物活性高,泥齡短；2、載體生物填料采用新式生物浮球,球內(nèi)能固定和包藏生物膜。不用填料固定支架,可以解決修理更換的困難。采用新式羅茨鼓風機供氣,充氧設(shè)備采用微孔曝氣器。3、由于填料比表面積大,池內(nèi)充氧條件良好,池內(nèi)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,耐沖擊負荷能力強；4、由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多,水流完全混合,故對水質(zhì)水量的驟變有較強的適應能力,能分解其它生物處理難分解的物質(zhì)；5、剩余污泥量少,不存在污泥膨脹問題,運行管理簡便。6。生物膜只能自行脫落,剩余污泥不易排走,滯留在濾料之間易引起水質(zhì)惡化,影響處理效果。2.1生物接觸氧化池接觸氧化池由池體、填料、支架、曝氣裝置、布水裝置及排泥管道等部件所組成。池體為矩形鋼結(jié)構(gòu),JW-Ⅰ填料均勻分層裝填,下部中心進水、PPR穿孔管布氣,水、氣同向流動。污水處理設(shè)備運行15~20d后,填料微孔發(fā)生堵塞造成接觸氧化池涌水,加大曝氣量,定期進行反沖洗。接觸氧化池構(gòu)造示意見圖1。圖1接觸氧化池構(gòu)造示意圖2.2生物過濾沉淀池該過濾沉淀池的結(jié)構(gòu)下部為沉淀區(qū),為減小設(shè)備整體占地面積并增加沉淀體積,沉淀區(qū)設(shè)計為矩形結(jié)構(gòu),下部設(shè)置排泥管,將沉淀區(qū)污泥排出。在濾池上部裝填一定量粒徑較小的JW-Ⅰ濾料,濾料表面生長著高活性的生物膜,使濾池系統(tǒng)具有較好的抗沖擊負荷能力,污水流經(jīng)時,利用濾料的高比表面積帶來的高濃度生物膜的氧化降解能力對污水進行快速凈化。最上部裝填一定量的石英砂,截留污水中的懸浮物,且保證脫落的生物膜不會隨水流漂出。運行一定時間后,隨著生物膜的新陳代謝,脫落的生物膜及濾料上截留的雜質(zhì)不斷增加,濾料水頭損失增大,需對濾池進行反沖洗,以釋放截留的懸浮物以及更新生物膜,此為反沖洗過程。生物過濾沉淀池特點為需定量曝氣、高過濾速度、截留懸浮物、定期反沖洗。過濾沉淀池構(gòu)造示意見圖2。圖2

過濾沉淀池構(gòu)造示意圖制漿造紙廢水含有大量的纖維素及其分解產(chǎn)物〔低分子量的半纖維素,甲醛、乙酸、糖類等易生物降解的有機物、多量的腐植酸、木素、蠟質(zhì)、無機鹽等有機污染物,這些有機污染物占化纖行業(yè)總污水CODcr的50～60％,是制漿造紙廢水治理的關(guān)鍵。由于這類廢水有機物污染負荷高,

CODcr高達10000-20000mg/l,應首先通過物化方法將CODcr降到3000以下,再通過兼、好氧的方法將廢水處理達到國家排放標準。

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工藝流程根據(jù)制漿造紙廢水具有CODcr濃度高、色度大的水質(zhì)特點,確定的處理工藝流程如下：車間廢水首先進入調(diào)節(jié)池進行均質(zhì)均量,經(jīng)調(diào)節(jié)后的廢水由泵提升至兼氧池。由于廢水中含有諸多難生物降解的物質(zhì),而廢水色度的去除首先應破壞有機物的帶色基團,本工藝采用兼氧、好氧生物處理工藝,就是利用兼氧菌將廢水中的大分子有機物分解為低分子有機物,同時利用兼氧菌的水解作用破壞大分子有機物的有色基團,提高廢水的可生化性,然后在好氧池中利用好氧菌的同化和異化作用將兼氧菌所分解的產(chǎn)物進行降解,從而達到脫色、去除COD的目的。由于生化處理出水中夾帶諸如脫落的生物膜等難以沉降的懸浮物,故采用二次沉淀的方法以進一步提高處理效果。

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構(gòu)筑物及設(shè)備處理構(gòu)筑物及其主要設(shè)備有調(diào)節(jié)池、兼氧池、好氧池和二沉池。

2.1兼氧、好氧池兼氧、好氧生物處理工藝采用生物膜法,中心處理構(gòu)筑物是接觸氧化池,該池由池體、填料、布水和布氣裝置等組成。池體形式本處理系統(tǒng)采用直流式接觸氧化池,這是一種底部同時進水與進氣的接觸氧化池,在填料上產(chǎn)生液流,生物膜受上升的水流、氣流的強烈攪拌而加速更新,使其保持較高生物活性,同時又能克服填料的堵塞現(xiàn)象。另外上升氣流撞擊填料使氣泡破裂,增加了接觸面積,提高了氧的轉(zhuǎn)移效率。填料填料是生物膜生長的載體,是接觸氧化的核心部位,它直接影響生物接觸氧化處理的效能。本系統(tǒng)的接觸氧化池采用的是新型纖維組合填料。布水生物接觸氧化池的進水必須均布填料層,使廢水、空氣、生物膜三者之間相互接觸。布水管采用穿孔管,孔徑為5

mm,間距為20cm。布氣生物接觸氧化池的布氣主要有三個作用,即充氧、攪拌,防止填料層的堵塞和促進生物膜更新。本處理系統(tǒng)供氣選用新型三葉羅茨風機,曝氣設(shè)備采用微孔曝氣軟管以保證并提高氧的轉(zhuǎn)移率。

2.2

二沉池對于生化處理后出水中難以沉降等脫落生物膜,采用二次沉淀的處理方法加以去除,可以進一步提高出水水質(zhì)。

3

細菌的培養(yǎng)與馴化

3.1接種污泥接種污泥取用某污水處理廠二沉池后經(jīng)脫水的剩余污泥,兼氧和好氧兩池所接種的活性污泥量共計8

噸。

3.2溫度和pH值對于生化處理過程,一般認為水溫在23

℃～30

℃時最好?？紤]到企業(yè)所排放污水的實際水溫,調(diào)試過程中盡量使得污泥菌種在實際水溫下生長。排放的廢水PH值在6.5左右,調(diào)試中發(fā)現(xiàn)生化系統(tǒng)出水pH值在7以上,說明生化系統(tǒng)對廢水的pH值調(diào)節(jié)性能良好。

3.3

微生物的營養(yǎng)微生物的新陳代謝需要一定比例的營養(yǎng)物質(zhì),除了BOD5表示的碳源外,還需要氮、磷和其他微量元素。制漿廢水則往往缺乏某些關(guān)鍵的元素如氮和磷。在調(diào)試過程中,可補充尿素和磷酸二氫鉀來補充細菌需要的氮和磷。一般對氮、磷的需要量可根據(jù)BOD5:N:P=100：5：1加以控制。

3.4溶解氧生化系統(tǒng)采用兼氧和好氧兩個系統(tǒng)。所謂兼氧系統(tǒng)采用間歇曝氣方法,一般每日曝氣8h以維持兼氧池DO為0.5mg/L,曝氣的同時起到水力攪拌和兼氧生物膜的強制剝落更新作用。好氧系統(tǒng)則采用連續(xù)曝氣方式,溶解氧濃度控制在2mg/L左右。

3.5進料方式調(diào)試初期,生化系統(tǒng)所承受的有機負荷應低一些,采用間歇悶曝和連續(xù)進水兩種方式交替進行調(diào)試。進入兼氧池和好氧池的污水按比例逐步增加,同時啟動好氧池的回流泵進行回流處理,直至整個系統(tǒng)CODcr去除率基本穩(wěn)定。

3.6水力負荷和沖擊負荷啟動時水力負荷宜低,否則可能造成污泥流失,影響填料生物膜的生長。調(diào)試過程中既不宜突然提高負荷,也不宜長期穩(wěn)定在低負荷下進行,應在出水污泥濃度及去除率都較高的條件下逐漸提高負荷。當兼氧池填料CODcr負荷達到1.6

kg/m3*d；好氧池填料CODcr負荷達到1.18

kg/m3*

d時,系統(tǒng)處理效果較好,運行穩(wěn)定。

3.7微生物的組成在調(diào)試運行穩(wěn)定后,在好氧池內(nèi)可以明顯看到水中存在大量的固著型纖毛類原生動物,如鐘蟲、蓋纖蟲等枝蟲和菌膠團。在一般情況下,這幾種原生動物多,說明游離細菌少,出水中有機物濃度較低。菌膠團較多,還可以說明污泥吸附、氧化有機物的能力大,填料掛膜已經(jīng)達到預期效果。一旦填料掛膜成功,微生物培養(yǎng)馴化完成,系統(tǒng)處于連續(xù)實運轉(zhuǎn)。

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工藝運行本工藝系統(tǒng)主要為生化處理部分,調(diào)試的難點是兼氧池、好氧池中填料的生物掛膜及微生物的培養(yǎng)馴化。結(jié)合當?shù)貧夂蛱攸c,每天同步監(jiān)測調(diào)節(jié)池、兼氧池、好氧池、氣浮池出水中的pH值、色度、SS、CODcr等水質(zhì)指標,每四小時取樣化驗,取一天6個水樣化驗的平均值。調(diào)試工作為期4月余,處理出水水質(zhì)穩(wěn)定。在微生物掛膜及培養(yǎng)、馴化期間,隨著微生物的增長和逐漸適應,處理出水中CODcr及色度的去除率逐漸提高,第四個月基本調(diào)試正常。穩(wěn)定運行后經(jīng)過兼氧、好氧工藝處理,pH值從調(diào)節(jié)池出水的5.2達到二沉池出水的7.3；色度從252倍降到62倍,去除率在75%；SS從180mg/L降到38mg/L,去除率在79%；CODcr從3834mg/L降到106mg/L,去除率在97%。兼氧、好氧生物接觸氧化法處理制漿造紙廢水COD、SS、色度去除效果良好,各項主要出水水質(zhì)指標達到國家的排放標準,2.曝氣生物濾池的特點曝氣生物濾池充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計思路,集曝氣、高濾速、截留懸浮物、定期反沖洗等特點于一體四。其主要工藝特點為：<1>用比表面積較大粒狀濾料作為生物載體．如陶粒、瓷粒、焦炭、石英砂、活性炭、聚苯乙烯濾料等,可在濾料表面保持較高的生物量．易于掛膜且穩(wěn)定運行,但濾料密度的選擇不慎或運行時參數(shù)不合適會造成濾料隨出水或反沖洗出水流失：<2>生物相復雜,菌群結(jié)構(gòu)合理,反應器內(nèi)具有明顯的空間梯度特征．能耐受較高的有機和水力沖擊負荷．不同的污染物可以在同一反應器被漸次去除．同步發(fā)揮生物氧化作用、生物吸附絮凝和物理截留作用,出水水質(zhì)好?？蓾M足回用要求。由于大量的微生物附著生長在粗糙多孔的粒狀濾料內(nèi)部和表面．可以保持一定的微生物活性．處理設(shè)施可間歇啟動運行．有利于系統(tǒng)的恢復啟動：<3>區(qū)別于一般生物濾池及生物濾塔,在去除BOD、氨氮時需進行曝氣．由于粒狀濾料層具有較高的氧轉(zhuǎn)移效率,曝氣量低．運行能耗較低．硝化和反硝化效率高：<4>高的生物膜活性,具有生物氧化降解和截留懸浮固體的雙重功能．生物處理單元之后不需再設(shè)二次沉淀池：<5>預處理要求較高,一般要對原水進行預處理以降低進水的SS,需要如隔柵、沉砂池、初沉池這樣的設(shè)施。尤其濾池在二級處理的情況下,往往要投加藥劑才能達到降低SS的要求．不僅增加了運行費用,而且降低水的堿度,影響反硝化效果；<6>需定期進行反沖洗,清洗濾池中截留的懸浮固體,同時更新生物膜。國內(nèi)外發(fā)展情況世界上首座曝氣生物濾池于1981年在法國投產(chǎn),隨后在歐洲各國得到廣泛應用。美國和加拿大等美洲國家在20世紀80年代末引進此工藝,日本、韓國和中國XX也先后引進了此項技術(shù)。目前世界上較大的環(huán)保公司如法國得利滿公司、德國菲力普穆勒公司、法國VEOLIA公司均把它作為拳頭產(chǎn)品在全世界推廣。在中國內(nèi)地,曝氣生物濾池正處于推廣階段。XX市馬欄河污水處理廠是我國第一個采用曝氣生物濾池工藝的城市污水處理廠〔由東北市政院設(shè)計,XX新會東郊污水處理廠采用了水解——曝氣生物濾池污水處理工藝〔由中冶馬院設(shè)計。我國一部分工業(yè)廢水的處理也采用了此項技術(shù)。國內(nèi)許多科研設(shè)計單位對曝氣生物濾池也進行了試驗研究。隨著曝氣生物濾池在世界范圍內(nèi)不斷推廣和普及,很多學者在其結(jié)構(gòu)形式、功能、啟動和濾料等方面進行了具體的研究,取得了很多成果。BIOSTYR工藝BIOSTYR是法國OTV公司的注冊水處理工藝技術(shù),由于采用新型輕質(zhì)懸浮填料--BIOSTYRENE〔主要成分是聚苯乙烯,且比重小于1g/cm3而得名。下面以去除BOD、SS并具有硝化脫氮功能的反應器為例說明其工藝結(jié)構(gòu)與基本原理。BIOSTYR工藝是一種上流生物濾池,是一種運行可靠、自動化程度高、出水水質(zhì)好、抗沖擊能力強和節(jié)約能耗的新一代污水處理革新工藝,工藝成熟高效。污水通過濾料層,水體含有的污染物被濾料層截留,并被濾料上附著的生物降解轉(zhuǎn)化,同時,溶解狀態(tài)的有機物和特定物質(zhì)也被去除,所產(chǎn)生的污泥保留在過濾層中,而只讓凈化的水通過,這樣可在一個密閉反應器中達到完全的生物處理而不需在下游設(shè)置二沉池進行污泥沉降。濾池底部設(shè)有進水和排泥管,中上部是填料層,厚度一般為2.5～3.5m,為防止濾料流失,濾床上方設(shè)置裝有濾頭的混凝土擋板,濾頭可從板面拆下,不用排空濾床,方便維修。擋板上部空間用作反沖洗水的儲水區(qū),其高度根據(jù)反沖洗水頭而定。該區(qū)內(nèi)設(shè)有回流泵用于將濾池出水泵至配水廊道,繼而回流到濾池底部實現(xiàn)反硝化,在不需要反硝化的工藝中沒有該回流系統(tǒng)。填料層底部與濾池底部的空間留作反沖洗再生時填料膨脹之用。濾池供氣系統(tǒng)分兩套管路,置于填料層內(nèi)的工藝空氣管用于工藝曝氣<主要由曝氣風機提供增氧曝氣>,并將填料層分為上下兩個區(qū)：上部為好氧區(qū),下部為缺氧區(qū)。根據(jù)不同的原水水質(zhì)、處理目的和要求,填料層的高度不同,好氧區(qū)、厭氧區(qū)所占比例也相應變化；濾池底部的空氣管路是反沖洗空氣管。該工藝具有如下特點：上流濾池,底部渠道進配水,頂部出水；濾料比重小于1；穿孔管曝氣,節(jié)省設(shè)備投資和維護費；濾頭在濾池的頂部,與處理后水接觸,易于維護；重力反沖洗,無須反沖洗水泵；工藝空氣和反沖洗用氣共用鼓風機；曝氣管可布置在濾層中部或底部,在同一池中可完成硝化、反硝化功能。Biofor工藝Biofor〔生物過濾氧化反應池是得利滿水務(wù)繼滴濾池、Biodrof干式過濾系統(tǒng)之后的專為污水處理廠設(shè)計的第三代生物膜反應池。與其它類型的生物過濾工藝相比,Biofor主要具有下列特性：①向上流生物過濾進水自濾池底部流向頂部,上流過濾在濾池的整個高度上持續(xù)提供正壓條件,與下向流過濾相比提供了許多優(yōu)勢。②使用特制的過濾及生物膜支持煤介：Biolite生物濾料確保獲得較高的生物膜濃度和較大的截留能力,并加長了運行周期。③高性能曝氣Biofor采用了特制的曝氣頭：它不僅能高效的供氧,而且節(jié)約能源、使用安全、易于操作和維護。④流體完全均勻的分布空氣和水流為同向流。Biofor生物濾池的濾板配有25UB33e濾頭,該濾頭的防阻塞設(shè)計通過均勻的配水使過濾效果優(yōu)化。BIOSMEDI工藝上海市政院鄒偉國等開發(fā)了一種名為BIOSMEDI的曝氣生物濾池,它采用脈沖反沖洗、氣水同向流的形式,可用于微污染源水預處理或污水深度處理。BIOSMEDI生物濾池是上海市政工程設(shè)計研究院針對微污染原水開發(fā)的一種新型生物濾池,該濾池以輕質(zhì)顆粒濾料為過濾介質(zhì),濾料比重較小,一般約在0.1左右,粒徑的大小為4～5mm左右,比重及粒徑的大小可根據(jù)實際需要選擇確定,這種濾料具有來源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長、價格便宜〔300～500元/立方米、化學穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點。BIOSMEDI生物濾池原理：濾池上部采用鋼筋混凝土板〔板上采用倒濾頭出氣和水抵制濾料的浮力及運行的阻力。在濾層下部,用混凝土板或鋼板分隔在濾層下部形成氣囊,在反沖洗時下部形成空氣室。原水從進水閥進入氣室,通過中空管進入濾層,在濾料阻力的作用下使濾池進水均勻,空氣布氣管安裝在濾層下部,空氣通過穿孔布氣管進行布氣,經(jīng)過濾層去除水中的有機物、氨氮后,出水經(jīng)倒濾頭進入上部清水區(qū)域排出。濾池反沖洗采用脈沖沖洗的方法,首先關(guān)閉進水閥及曝氣管,打開濾池下部的反沖洗氣管,在濾層下部形成一段氣墊層,當氣墊層達到一定高度后,此時瞬時把氣墊層中的空氣通過閥門或虹吸的方法迅速排空,此時濾層中從上到下沖洗的水流量瞬時忽然加大,導致濾料層忽然向下膨脹,脈沖幾次后,可以把附著在濾料上的懸浮物質(zhì)脫落,再打開排泥閥,利用生物濾池的出水進行水漂洗,可有效地達到清潔濾料的目的。具有以下優(yōu)點：①、較小的濾層阻力；采用氣水同向流,避免了氣水逆向流時水流速度和氣流速度的相對抵消而造成能量的浪費,另外,濾料粒徑較均勻,大大增加濾層的孔隙率,減少濾池運行時的水頭損失。②、價格低、性能優(yōu)的濾料；濾料具有來源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長、價格便宜〔一般價格低于500元/立方米、化學穩(wěn)定性好；濾料比表面積大,有利于氧氣的傳質(zhì),大大提高了充氧效率,布氣可采用穿孔管布氣即可,節(jié)省工程投資。③、獨特的脈沖反沖洗形式；傳統(tǒng)的水反沖、氣水反沖均難以奏效,該濾池采用獨特的脈沖反沖洗方式,不需要專門的反沖洗水泵及鼓風機,是一種高效、低能耗的反沖洗形式。曝氣生物濾池的應用范圍較為廣泛,其在水深度處理、微污染源水處理、難降解有機物處理、低溫污水的硝化、低溫微污染水處理中都有很好的、甚至不可替代的功能。在低溫