采用高效填料的新型生物接觸氧化法

1、采用高效填料的新型生物接觸氧化法目前我國城市污水的處理量僅為排放總量的10%左右1，大量的污水進入自然水體導致了嚴重的水環(huán)境污染，使已十分嚴重的水資源短缺狀況更加嚴峻，尤其是含有病原菌、傳染病菌的污水進入自然水體，更是給病菌的傳播創(chuàng)造了條件。目前采用生物接觸氧化法處理生活污水等有機污水的技術已相當成熟，本文介紹的生物接觸氧化法系甘肅經緯環(huán)境工程技術有限公司多年的研究成果。該生物接觸氧化法的實質之一是在池內充填經特殊加工后充滿微孔、比表面積極大的JW-填料，已經充氧的污水浸沒全部填料，并以一定流速流經填料；在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在微生物的新陳代謝功能的作用下，污水中有機污染物

2、得到去除，污水得到凈化。另一項技術實質是采用與曝氣池相同的曝氣方法，向微生物提供其所需氧的同時氣浮除去水中的油污，并起到攪拌與混合作用。由甘肅經緯公司設計、加工的生物接觸氧化設備為GJW-S型，整套設備包括生物接觸氧化池和生物過濾沉淀池兩部分，在蘭州某生物制品研究所的生產、生活污水處理站都成功的應用了該項高效生物接觸氧化處理技術與設備，并取得了良好的處理效果。2 生物接觸氧化設備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。池體為矩形鋼結構，JW-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。污水處理設備運行1520d后，填料

3、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。接觸氧化池構造示意見圖1。 圖1 接觸氧化池構造示意圖2.2 生物過濾沉淀池該過濾沉淀池的結構下部為沉淀區(qū)，為減小設備整體占地面積并增加沉淀體積，沉淀區(qū)設計為矩形結構，下部設置排泥管，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-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

4、質不斷增加，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。過濾沉淀池構造示意見圖2。圖2  過濾沉淀池構造示意圖 3 處理站規(guī)模、水質及處理效率蘭州某生物制品研究所生活污水處理站設計處理水量150m3/d，主要處理住宅區(qū)生活污水；生產廢水處理站設計處理水量300m3/d，主要處理實驗室與試制車間產生的有機廢水。生活污水水質較簡單，生產廢水與生活污水水質相似，但其中含有大量的病原菌和傳染病菌。處理前后污水水質由蘭州市環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測，水質及處理效率見表1、表2。生活污水污染物處理

5、率表表1            時間：2004年1月5日1月7日            單位：mg/L指標CODcrBOD5SS油類氨氮LAS處理前370.2170.322410.0444.842.967處理后47.417.030.21.406.090.218處理效率（%）87.290.086.686.186.492.7一級標準100207010155.0生產廢水污染物處理率表

6、表2            時間：2004年1月5日1月7日            單位：mg/L指標CODcrBOD5SS油類氨氮LAS處理前455.6130.121428.427.791.285處理后54.118.2354.20.100.149處理效率（%）88.18683.685.288.498.7一級標準1002070105.015從表1、表2看出，六項主要污染物的去除

7、率都在80%以上，處理后平均濃度均未超過污水綜合排放標準（GB5084-1996）中的一級標準限值。處理后的部分生產、生活污水用作該研究所景觀用水，能保證魚類、荷花等在此存活，剩余部分用于所內及周邊綠化，充分實現了水資源的回用，節(jié)省了水資源。2004年11月該工程通過了蘭州市環(huán)保局的竣工驗收。4 處理成本本文提及的生產、生活污水處理站運行成本為1.06元/m3，低于同規(guī)模污水處理站處理成本。運行成本包括電費、人員工資、二氧化氯發(fā)生器運行所需氯酸鈉購買費用、設備維護費用和設備折舊費用。5 工藝流程排放的污水先進入化糞池進行厭氧水解反應，將不溶性有機物降解為溶解性物質，同時在產酸菌的協(xié)同下，將大分

8、子、難于生物降解的物質轉化為易于生物降解的小分子物質，為后續(xù)生化處理創(chuàng)造條件。廢水經格柵去除一些纖維和較大顆粒物后，進入曝氣調節(jié)池氣浮除油，在調節(jié)池停留一定時間勻質勻量后，進入生物接觸氧化池進行生化處理。該池內設置特種填料，填料淹沒在廢水中，長滿生物膜，廢水與生物膜接觸過程中，水中的有機物被微生物吸附，氧化分解和轉化為新的生物膜，從填料上脫落的生物膜隨污水進入過濾沉淀池沉淀去除，污水得到凈化。生化處理后的污水直接進入消毒清水池，加入二氧化氯消毒。經過生化和消毒處理后，pH值、CODcr、BOD5、SS等指標，一般均能達到排放標準。處理過程中產生的污泥區(qū)別對待，生活污水產生的污泥經過堆肥后用于農

9、肥，生產廢水產生的污泥運往危廢處理中心。工藝流程示意見圖3。 圖3 工藝流程示意圖6 曝氣設備采用羅茨風機，池內采用穿孔管進行曝氣，當氣泡上升時向廢水供應氧氣，可以使生物接觸氧化池有足夠的溶解氧，又有適當的曝氣攪拌強度。氣水比不易過大，一般取(0.51.0)：1，若氣水比過大，會有部分老化脫落的生物膜和固體顆粒被沖出生物接觸氧化池而導致出水濁度升高。7 填料生物填料的物理特征、化學穩(wěn)定性有無生物毒害、吸附特征、粒徑、材質、孔隙率等對微生物的吸附生長和接觸氧化設備效能有著重要的影響。生物接觸氧化設備中采用的多為顆粒性硬性填料，可以分為懸浮性（密度1）和沉沒性兩大類（密度1）。研究表明2

10、、3，懸浮填料在截留SS、降解CODcr等方面要優(yōu)于沉沒填料，但懸浮填料需要加固著裝置，增加了接觸氧化設備的復雜程度，也會使反沖洗的水頭損失增加太快。填料的粒徑對處理效果也有很大的影響，粒徑較小可以提高處理效率，但同時也會縮短運行周期，增加反沖洗次數和強度。JW-填料為沉沒性硬性填料，在德國等歐洲國家的污水處理中得到了廣泛的應用。該填料內部貫通微孔，比表面積大（1000m2/g左右），物理化學性質穩(wěn)定，耐酸耐堿性能優(yōu)越，使用壽命長，不易老化。填料比重輕，遠小于全瓷填料和金屬填料的密度和堆比重，從而具有操作重量輕的優(yōu)點。此外本設計填料裝填方法打破傳統(tǒng)裝填方法，分多層裝填，每層留有一定間距，反沖洗

11、時完全靠穿孔管加大曝氣量使填料在一定空間內翻滾，以除去老化生物膜。該填料使用壽命一般為56年，隨著填料的不斷消耗，可以補充新料，老化填料也可進行再生處理。8 生物膜生物膜固著在表面粗糙度極大的JW-填料上，其生物固體平均停留時間（污泥齡）較長，因此在生物膜上能夠生長世代時間較長、比增殖速度很小的微生物。在生物膜上還可能大量出現絲狀菌，而且沒有污泥膨脹的可能。生物膜上生長繁育的生物類型廣泛，種屬繁多，食物鏈長且較為復雜。9 本生物接觸氧化法主要特征9.1 優(yōu)點（1）生物膜上能夠形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)與食物鏈，微生物豐富，除細菌和多種種屬原生動物和后生動物外，還能夠生長氧化能力較強的球衣菌屬的絲狀菌。

12、（2）由于進行曝氣，生物膜表面不斷地接受曝氣吹脫，有利于保持生物膜的活性，抑制厭氧膜的增殖，能夠保持較高濃度的活性生物量。（3）對沖擊負荷有較強的適應能力，在間歇運行條件下，仍能夠保持良好的處理效果。（4）污水在生物接觸氧化法組合池總停留時間一般控制在1.52.0h，比活性污泥法(48h)和氧化溝工藝(1520h)的要短得多。（5）污泥生成量少，污泥顆粒較大，易于沉淀，不會產生污泥膨脹。（6）操作簡單、運行方便、易于維護管理，不需污泥回流，不產生污泥膨脹現象，也不產生濾池蠅。9.2 缺點（1）如設計或運行不當，容易造成填料堵塞。（2）布水、曝氣不易均勻，容易在局部部位出現死角。10 除油生物制

13、品生產過程產生的廢液中含有油類物質，包括乳化油和浮油。生產過程中產生的廢水水量及水質均不穩(wěn)定，據生產廢水處理站運行情況知，污水中油類物質濃度過大時，容易造成填料堵塞，影響處理效果，出水水質不達標。根據實際情況，甘肅經緯公司自主研發(fā)出了除油設備。10.1 油類性質乳化油的油珠粒徑小于10m，一般為0.12m。往往因水中含有表面活性劑使油珠成為穩(wěn)定的乳化液。乳化油油滴表面上有一層由乳化劑形成的穩(wěn)定薄膜，阻礙了油滴的合并，使油滴不易用沉淀法從廢水中分離出來。去除乳化油主要是破乳，消除乳化劑的作用。浮油的油珠粒徑較大，一般大于100m，易浮于水面，形成油膜或油層。10.2 油水分離器工作原理該油水分離

14、器在化學絮凝劑的作用下能有效地去除工業(yè)和生活污水中油脂和固體懸浮物并自動分離出這些物質，大大降低污水因油脂而引起的CODcr和BOD5含量，使污水達到排放標準。該離心式油水分離器采用先進的附壁效應及溶氣氣浮原理，合理的解決去除乳化油的技術。未經處理的污水與化學絮凝劑一起經污水泵混合后進入附壁效應室和擴散反應室旋轉。此時，垂直水流轉化為水平流，在旋轉作用下水流射向分離室壁。由于附壁效應重量較輕的油珠偏轉分離，同時使部分處理后的污水加壓、溶氣、釋放、形成微氣泡，它能粘附憎水性油珠，使之上浮分離。溶氣量可通過調整溶氣罐工作壓力來實現?；瘜W絮凝劑的作用是使含有表面活性劑的乳化油凝聚成較大的油珠。浮渣可

15、通過池表面刮板刮至油渣收集器。該浮渣含水率低、濃度高可供有關部門生產含油副產品或焚燒。水中泥渣沉入分離室罐底，在重力作用下排入泥渣收集器。泥渣可焚燒處理。分離出的水經金屬筒體下邊的出口進入溢流槽，由出水管排出。10.3 油水分離器的組成該離心式油水分離器主要由以下幾部分組成：（1）油水分離器主體：由附壁效應室、擴散反應室、分離室、氣浮釋放器、刮泥機、浮渣排放管、溢流槽和排放出水口等組合焊接制成；（2）溶藥投藥裝置；（3）溶氣發(fā)生裝置；10.4 油水分離器與傳統(tǒng)隔油池優(yōu)缺點比較該油水分離器與傳統(tǒng)的隔油池相比，具有投資少、運行費用低，操作簡單、效率高等優(yōu)點。11 設備安裝運行調試中的問題11.1

16、安裝環(huán)境為了便于設備的運輸和處理過程中污水在設備中的均勻分配，設備體積不能太大，故GJW-S系列污水設備的設計采用模塊式組合。設備運行的最佳水溫要求在1020，最低水溫為04。北方室內冬季采暖，室內溫度一般都保持在15左右，完全滿足該設備的最佳運行溫度。該套設備就是針對北方的氣候條件設計，室內安裝運行，可間歇運轉也可連續(xù)運轉，年運行天數可達360d。設備置于地面建筑物內，易于控制、管理，操作簡單。11.2 運行管理中應注意的問題11.2.1 運行中宜出現的問題及解決對策在調試運行過程中，生物接觸氧化池中生物膜脫落、氣泡直徑變大、出水渾濁、處理效果劣化的現象時有發(fā)生。經分析發(fā)現這是由于負荷波動或

17、操作不當造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧狀態(tài)轉變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)，其附著力下降，在空氣氣泡的攪動下生物膜大量脫落，導致水粘度增加、氣泡直徑增大、氧轉移效率下降，這又進一步造成缺氧，如此形成惡性循環(huán)致使處理效果惡化。在調試運行初期，發(fā)生這種現象時一般是增大供氣量以提高供氧能力來消除缺氧，結果由于氣泡攪動強度增大，造成了更大范圍的生物膜脫落、水粘度更大、氧轉移效率更低，非但沒能提高供氧能力反而使情況更糟。正確的處理措施應是減小曝氣量，待脫落的生物膜隨水流流出后再逐漸增加曝氣量使溶解氧濃度恢復到原有水平，若水溫適宜則23日后生物膜就可恢復正常。11.2.2 運行管理中應注意的事項（1）加

18、強生物相觀察在正常運行和生物膜降解能力良好時，生物膜上的生物相相對穩(wěn)定，細菌和原生動物之間存在著制約關系。在運行過程中，若有機物負荷或營養(yǎng)狀況有較大變化，則原生動物中固著性鐘蟲、枝蟲消失，絲狀菌稀少，菌膠團結構松散，而游泳性草履蟲、鐘蟲大量出現，出水水質變差。反之，若原來出水水質較差，一旦出現鐘蟲、枝蟲、絲狀菌，菌膠團結構緊密，而游泳性草履蟲、鐘蟲減少，則說明環(huán)境條件有了改善，出水水質變好。因此原生動物纖毛蟲，特別是鐘蟲、枝蟲是生物接觸氧化系統(tǒng)運轉良好的有價值的指示性生物。（2）控制進水pH值影響生物接觸氧化池正常運轉的因素主要有溫度、pH值、溶解氧和營養(yǎng)物。pH值較易測定，對于pH值過高或過

19、低的廢水，要進行pH值的調節(jié)處理，控制生物接觸氧化池pH值在6.5-9.5之間。否則，氧化池中微生物易受損害，影響生物相和處理效果。（3）防止填料的堵塞防止填料堵塞除在設計過程中選擇適宜的填料外，在運行過程應定時加大氣量對填料進行反沖洗，通常是1520d反沖洗一次，每次反沖洗30分鐘左右。這對于填料上衰老生物膜的脫落，促進生物膜的新陳代謝，防止填料堵塞很有效。12 環(huán)境經濟效益分析本文提及的蘭州某生物制藥研究所生產、生活污水處理后，用作景觀用水及所內及周邊綠化，不僅實現了水資源的循環(huán)利用、節(jié)省了水資源，也產生了一定的經濟效益。環(huán)境經濟效益估算如下：工程總投資=101（生活污水處理站）+125.75（生產廢水處理站）=226.75萬元運行成