采用高效填料的新型生物接触氧化法

采用高效填料的新型生物接触氧化法

1 概述

目前我国城市污水的处理量仅为排放总量的10%左右[1]，大量的污水进入自然水体导致了严重的水环境污染，使已十分严重的水资源短缺状况更加严峻，尤其是含有病原菌、传染病菌的污水进入自然水体，更是给病菌的传播创造了条件。

目前采用生物接触氧化法处理生活污水等有机污水的技术已相当成熟，本文介绍的生物接触氧化法系经纬环境工程技术多年的研究成果。该生物接触氧化法的实质之一是在池充填经特殊加工后充满微孔、比表面积极大的JW-Ⅰ填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定流速流经填料；在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在微生物的新代功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需氧的同时气浮除去水中的油污，并起到搅拌与混合作用。

由经纬公司设计、加工的生物接触氧化设备为GJW-ⅡS型，整套设备包括生物接触氧化池和生物过滤沉淀池两部分，在某生物制品研究所的生产、生活污水处理站都成功的应用了该项高效生物接触氧化处理技术与设备，并取得了良好的处理效果。

2 生物接触氧化设备

2.1 生物接触氧化池

接触氧化池由池体、填料、支架、曝气装置、布水装置及排泥管道等部件所组成。池体为矩形钢结构，JW-Ⅰ填料均匀分层装填，下部中心进水、PPR穿孔管布气，水、气同向流动。污水处理设备运行15~20d后，填料微孔发生堵塞造成接触氧化池涌水，加大曝气量，定期进行反冲洗。接触氧化池构造示意见图1。

图1 接触氧化池构造示意图

2.2生物过滤沉淀池

该过滤沉淀池的结构下部为沉淀区，为减小设备整体占地面积并增加沉淀体积，沉淀区设计为矩形结构，下部设置排泥管，将沉淀区污泥排出。在滤池上部装填一定量粒径较小的JW-Ⅰ滤料，滤料表面生长着高活性的生物膜，使滤池系统具有较好的抗冲击负荷能力，污水流经时，利用滤料的高比表面积带来的高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化。最上部装填一定量的石英砂，截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水流漂出。运行一定时间后，随着生物膜的新代，脱落的生物膜及滤料上截留的杂质不断增加，滤料水头损失增大，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物以及更新生物膜，此为反冲洗过程。生物过滤沉淀池特点为需定量曝气、高过滤速度、截留悬浮物、定期反冲洗。过滤沉淀池构造示意见图2。

图2 过滤沉淀池构造示意图

3 处理站规模、水质及处理效率

某生物制品研究所生活污水处理站设计处理水量150m3/d，主要处理住宅区生活污水；生产废水处理站设计处理水量300m3/d，主要处理实验室与试制车间产生的有机废水。生活污水水质较简单，生产废水与生活污水水质相似，但其中含有大量的病原菌和传染病菌。处理前后污水水质由市环境监测站监测，水质及处理效率见表1、表2。

生活污水污染物处理率表

表1 时间：2004年1月5日~1月7日单位：mg/L 指标COD cr BOD5SS油类氨氮LAS

处理前370.2 170.3 224 10.04 44.84 2.967

处理后47.4 17.0 30.2 1.40 6.09 0.218 处理效率（%）87.2 90.0 86.6 86.1 86.4 92.7

生产废水污染物处理率表

表2 时间：2004年1月5日~1月7日单位：mg/L

从表1、表2看出，六项主要污染物的去除率都在80%以上，处理后平均浓度均未超过《污水综合排放标准》（GB5084-1996）中的一级标准限值。处理后的部分生产、生活污水用作该研究所景观用水，能保证鱼类、荷花等在此存活，剩余部分用于所及周边绿化，充分实现了水资源的回用，节省了水资源。2004年11月该工程通过了市环保局的竣工验收。

4 处理成本

本文提及的生产、生活污水处理站运行成本为1.06元/m3，低于同规模污水处理站处理成本。运行成本包括电费、人员工资、二氧化氯发生器运行所需氯酸钠购买费用、设备维护费用和设备折旧费用。

5 工艺流程

排放的污水先进入化粪池进行厌氧水解反应，将不溶性有机物降解为溶解性物质，同时在产酸菌的协同下，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质，为后续生化处理创造条件。废水经格栅去除一些纤维和较大颗粒物后，进入曝气调节池气浮除油，在调节池停留一定时间匀质匀量后，进入生物接触氧化池进行生化处理。该池设置特种填料，填料淹没在废水中，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污水进入过滤沉淀池沉淀去除，污水得到净化。生化处理后的污水直接进入消毒清水池，加入二氧化氯消毒。经过生化和消毒处理后，pH值、CODcr、BOD5、SS等指标，一般均能达到排放标准。处理过程中产生的污泥区别对待，生活污水产生的污泥经过堆肥后用于农肥，生产废水产生的污泥运往危废处理中心。工艺流程示意见图3。

6 曝气

设备采用罗茨风机，池采用穿孔管进行曝气，当气泡上升时向废水供应氧气，可以使生物接触氧化池有足够的溶解氧，又有适当的曝气搅拌强度。气水比不易过大，一般取(0.5～1.0)：1，若气水比过大，会有部分老化脱落的生物膜和固体颗粒被冲出生物接触氧化池而导致出水浊度升高。

7填料

生物填料的物理特征、化学稳定性有无生物毒害、吸附特征、粒径、材质、孔隙率等对微生物的吸附生长和接触氧化设备效能有着重要的影响。生物接触氧化设备中采用的多为颗粒性硬性填料，可以分为悬浮性（密度＜1）和沉没性两大类（密度＞1）。研究表明[2、3]，悬浮填料在截留SS、降解COD cr等方面要优于沉没填料，但悬浮填料需要加固着装置，增加了接触氧化设备的复杂程度，也会使反冲洗的水头损失增加太快。填料的粒径对处理效果也有很大的影响，粒径较小可以提高处理效率，但同时也会缩短运行周期，增加反冲洗次数和强度。

JW-Ⅰ填料为沉没性硬性填料，在德国等欧洲国家的污水处理中得到了广泛的应用。该填料部贯通微孔，比表面积大（1000m2/g左右），物理化学性质稳定，耐酸耐碱性能优越，使用寿命长，不易老化。填料比重轻，远小于全瓷填料和金属填料的密度和堆比重，从而具有操作重量轻的优点。此外本设计填料装填方法打破传统装填方法，分多层装填，每层留有一定间距，反冲洗时完全靠穿孔管加大曝气量使填料在一定空间翻滚，以除去老化生物膜。

该填料使用寿命一般为5~6年，随着填料的不断消耗，可以补充新料，老化填料也可进行再生处理。

8 生物膜

生物膜固着在表面粗糙度极大的JW-Ⅰ填料上，其生物固体平均停留时间（污泥龄）较长，因此在生物膜上能够生长世代时间较长、比增殖速度很小的微生物。在生物膜上还可能大量出现丝状菌，而且没有污泥膨胀的可能。生物膜上生长繁育的生物类型广泛，种属繁多，食物链长且较为复杂。

9 本生物接触氧化法主要特征

9.1 优点

（1）生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链，微生物丰富，除细菌和多种种属原生动物和后生动物外，还能够生长氧化能力较强的球衣菌属的丝状菌。

（2）由于进行曝气，生物膜表面不断地接受曝气吹脱，有利于保持生物膜的活性，抑制厌氧膜的增殖，能够保持较高浓度的活性生物量。

（3）对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍能够保持良好的处理效果。

（4）污水在生物接触氧化法组合池总停留时间一般控制在1.5～2.0h，

比活性污泥法(4～8h)和氧化沟工艺(15～20h)的要短得多。

（5）污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀，不会产生污泥膨胀。

（6）操作简单、运行方便、易于维护管理，不需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇。

9.2 缺点

（1）如设计或运行不当，容易造成填料堵塞。

（2）布水、曝气不易均匀，容易在局部部位出现死角。