生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是以附着在載體（俗稱填料）上的生物膜為主，淨化有機廢水的一種高效水處理工藝。是具有活性污泥法特點的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的優點。在可生化條件下，不論應用於工業廢水還是養殖污水、生活污水的處理，都取得了良好的經濟效益。該工藝因具有高效節能、佔地面積小、耐衝擊負荷、運行管理方便等特點而被廣泛應用於各行各業的污水處理系統。

生物處理是經過物化處理後的環節，也是整個污水處理循環流程中的重要環節，在這裏氨氮、亞硝酸、硝酸鹽、硫化氫等有害物質都將得到去除，對以後流程中水質的進一步處理將起到關鍵作用。

19世紀末，德國開始把生物接觸氧化法用於廢水處理，但限於當時的工業水平，沒有適當的填料，未能廣泛應用。到20世紀70年代合成塑料工業迅速發展，輕質蜂窩狀填料問世，日本、美國等開始研究和應用生物接觸氧化法。中國在70年代中期開始研究用此法處理城市污水和工業廢水，並已在生產中應用。

生物接觸氧化法是一種介於活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點是在池內設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，並使池體內污水處於流動狀態，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。其淨化廢水的基本原理與一般生物膜法相同，以生物膜吸附廢水中的有機物，在有氧的條件下，有機物由微生物氧化分解，廢水得到淨化。

該法中微生物所需氧由鼓風曝氣供給，生物膜生長至一定厚度後，填料壁的微生物會因缺氧而進行厭氧代謝，產生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脱落，並促進新生物膜的生長，此時，脱落的生物膜將隨出水流出池外。

生物接觸氧化池內的生物膜由菌膠團、絲狀菌、真菌、原生動物和後生動物組成。在活性污泥法中，絲狀菌常常是影響正常生物淨化作用的因素；而在生物接觸氧化池中，絲狀菌在填料空隙間呈立體結構，大大增加了生物相與廢水的接觸表面，同時因為絲狀菌對多數有機物具有較強的氧化能力，對水質負荷變化有較大的適應性，所以是提高淨化能力的有力因素。

生物接觸氧化法是生物膜法的一種，兼具活性污泥和生物膜兩者的優點。相比於傳統的活性污泥法及生物濾池法，它具有比表面積大、污泥濃度高、污泥齡長、氧利用率高、節省動力消耗、污泥產量少、運行費用低、設備易操作、易維修等工藝優點，在國內外得到廣泛的研究與應用。 ^[2] 

其淨化效率高，處理所需時間短，對進水有機負荷的變動適應性較強，不必進行污泥迴流，同時沒有污泥膨脹問題，運行管理方便。存在的問題主要是池內填料間的生物膜有時會出現堵塞現象，尚待改進。研究的方向是針對不同的進水負荷控制曝氣強度，以消除堵塞；其次是研究合理的氧化池池型和形狀、尺寸和材質合適的填料。

工藝特點：

①用分段法提高淨化能力。生化過程分為兩個階段。首先是有機物被吸附在污泥上或存在細胞內進行生物合成，這個吸附合成速度很快。第二階段的生化過程以氧化為主，速度較慢。

②用加接觸層的辦法來提高沉澱池效率。對沉澱池的生物膜採取沉澱的辦法，而對細小的懸浮物採取濾層截留的辦法，沉澱池取上升流速6.5～7.5m/h；澄清區停留15min。

③接觸氧化工藝只需0.5～1.0h就可以達到活性污泥工藝8h的效果。主要靠生物膜，把氧化池分為兩段，沉澱池加接觸層，接觸氧化池分離下來的污泥含有大量氣泡，宜採用氣浮法分離。

填料是微生物的載體，填料的選擇決定了反應器內可供生物膜生長的比表面積的大小和生物膜量的大小，在一定的水力負荷和曝氣強度下，又決定了反應器內傳質條件和氧的利用率，從而對工藝運行效果影響很大。性能良好的填料應具有以下特點：填料上生物膜分佈均勻，不產生明顯積泥、不產生凝團現象；空隙率較大，不會被生物膜堵塞，不易被水中油污粘住而影響處理效果；要求抗壓強度高，有較高的耐鹽、耐腐蝕性；要有儘可能高的比表面積和良好的親水性能；使盡可能多的生物膜附着在填料上；要求充氧動力效果好, 可降低運行費用；節省能源；水流阻力小、對化學和生物穩定性強；不溶出有害物質產生二次污染；在填料間能形成均一的流速；且便於運輸和安裝。

水温以兩種形式對生物接觸氧化工藝產生影響：一是影響生物酶的催化反應速率，二是影響污染物質向微生物細胞擴散的速率。生物接觸氧化中水温的適宜範圍在10~35 ℃，水温過低，生物膜的活性受到抑制，同時導致反應物質擴散速率的下降，處理效果受到影響。水温過高，將導致出水SS和BOD的增加；温度升高還會使溶解氧降低，氧的傳質速率下降，造成溶解氧不足、污泥缺氧腐化而影響處理效果。因此，對温度高的工業廢水如印染廢水應進行降温處理。

生物接觸氧化法作為一個微生物處理過程，pH值是其重要的環境因素，對大多數微生物來説，最適宜的pH值在 7左右， 對pH值過高或過低的廢水，應考慮調整pH的預處理，控制生物接觸氧化池進水的pH值在6.5~9.5。Villaverde. S等研究了不同pH值對生物接觸氧化中硝化過程的影響，研究表明，在pH值為5.0~9.0範圍內，pH值每增加一個單位，硝化效率將增加13%，硝化生物膜量在pH值為8.2時獲得最大值。 ^[3] 

生物接觸氧化池中曝氣的作用，一是供給生物氧化所需的氧，二是提供反應器內良好的水流紊動程度，以利於污染物、微生物和氧的充分接觸，保證傳質效果，同時還可通過對水體的擾動達到強制脱膜，防止填料積泥，保持生物活性。生物接觸氧化池中溶解氧一般應維持在2.5~ 3.5 mg/L之間，氣水比約為(15~20)：1。溶解氧不足使得生物膜附着力下降而脱落，導致水黏度增加，氧轉移效率下降，進而造成缺氧，形成惡性循環使處理效果惡化；過高的氣水比會造成對生物膜的強烈沖刷，導致生物膜大量脱落，影響處理效果。

懸浮物是生物接觸氧化法處理的重要影響因素。無機懸浮物和泥砂得不到很好的截留和沉澱，會直接影響充氧和微生物生長。一方面，懸浮物沉降或粘附於填料生物膜上，妨礙微生物與水中污染物、溶解氧的傳質過程，降低生物膜的活性；另一方面，懸浮物在填料上的積累，使填料的比表面積減少，導致生物處理效果下降。通常，在污水進入接觸氧化池之前，應對污水中無機懸浮物和泥砂進行預處理。

水力停留時間是生物接觸氧化法至關重要的參數，按合適的水力停留時間運行，不僅可以達到理想的處理效果, 而且可以節省基建投資。對於城市生活污水，停留時間一般選 0.8~1.2 h；對於工業廢水，差別較大，如印染廢水、 含酚廢水等COD常在500 mg/L左右，一般採用停留時間在3.0~4.0 h；對於微污染水源水，同濟大學研究得出停留時間取1.2~ 2.0 h最佳 ^[4]  。

分流式的曝氣裝置在池的一側，填料裝在另一側，依靠泵或空氣的提升作用，使水流在填料層內循環，給填料上的生物膜供氧。此法的優點是廢水在隔間充氧，氧的供應充分，對生物膜生長有利。缺點是氧的利用率較低，動力消耗較大；因為水力沖刷作用較小，老化的生物膜不易脱落，新陳代謝週期較長，生物膜活性較小；同時還會因生物膜不易脱落而引起填料堵塞。

直接式是在氧化池填料底部直接鼓風曝氣。生物膜直接受到上升氣流的強烈擾動，更新較快，保持較高的活性；同時在進水負荷穩定的情況下，生物膜能維持一定的厚度，不易發生堵塞現象。一般生物膜厚度控制在1毫米左右為宜。

選用適當的填料以增加生物膜與廢水的接觸表面積是提高生物膜淨化廢水能力的重要措施。一般採用蜂窩狀填料。蜂窩狀填料孔徑須根據廢水水質（五日生化需氧量BOD5、懸浮物等的濃度）、BOD負荷、充氧條件等因素進行選擇。在一般情況下，BOD₅濃度為100～300mg/L，孔徑可選用32毫米；BOD₅為50～100mg/L，可選用15～20毫米；如在50mg/L以下，可選用10～15毫米孔徑的填料。

填料要質量輕，強度好，抗氧化腐蝕性強，不帶來新的毒害。採用較多的有玻璃布、塑料等蜂窩狀填料，此外，也可採用繩索、合成纖維、沸石、焦炭等作填料。填料型式有蜂窩狀、網狀、斜波紋板等。

生物接觸氧化法的 BOD負荷與廢水的基質濃度有關，對低BOD濃度（50～300mg/L）廢水每日每立方米的填料採用2～5千克(BOD₅)，廢水停留時間為0.5～1.5小時，氧化池內耗氧量約1～3mg/L。由於氧化池內生物量較大，處理負荷高，可控制溶解氧量較高，一般要求氧化池出水中剩餘溶解氧為2～3mg/L。

(1)生物接觸氧化池的個數或分格數應不少於2個，並按同時工作設計。

(2)填料的體積按填料容積負荷和平均日污水量計算。填料的容積負荷一般應通過試驗確定。當無試驗資料時，對於生活污水或以生活污水為主的城市污水，容積負荷一般採用1000～1500g BODs/(m³·d)。

(3)污水在氧化池內的有效接觸時間一般為1.5～3.0h。

(4)填料層總高度一般為3m。當採用蜂窩型填料時，一般應分層裝填，每層高為1m，蜂窩孔徑應不小於25mm。

(5)進水BOD₅濃度應控制在150～300mg/L的範圍內。

(6)接觸氧化池中的溶解氧含量一般應維持在2.5～3.5mg/L之間，氣水比為15～20:1。

(7)為保證布水布氣均勻，每格氧化池面積一般應不大於25m²。

生物接觸氧化法的適合填料為立體彈性填料,立體彈性填料與硬性類蜂窩填料相比，孔隙可變性大，不堵塞；與軟性類填料相比，材質壽命長，不粘連結團；與半軟性填料相比，表面積大、掛膜迅速、造價低廉。

具體數據：比表面積300m²/m³，填料長度1~2.5m，直徑150mm，接觸氧化池水深度可以做到3-8米，立體彈性填料設計容積負荷可達2kg/(m³·d)（一般污水），氣水比一般取15:1，運行時溶解氧含量大於2mg/L。

採用好氧接觸氧化處理時進水BOD小於500mg/L。

（氣水比來源：立方大氣含氧量20%，大氣密度1kg/m³，每立方曝氣含氧約0.1kg，氣水比1.5kg氧氣：水，BOD為150g氧氣/m³，利用效率為10%，可滿足需求，過氣流量不宜過大，否則將對填料上的成膜造成衝擊）。