淹沒式生物濾池常被稱之為生物接觸氧化法,于1971年在日本首創(chuàng),近年來該技術(shù)在國內(nèi)外都得到了較為廣泛的研究與應(yīng)用,用于處理生活污水和某些工業(yè)的有機(jī)污水,并取得了良好的處理效果。所謂淹沒式生物濾池,就是在池內(nèi)充填惰性填料,已經(jīng)預(yù)先充氧曝氣的污水浸沒并流經(jīng)全部填料,污水中的有機(jī)物與填料上的生物膜廣泛接觸,在微生物的新陳代謝作用下污染物得到去除。淹沒式生物濾池的另一種形式是在池內(nèi)設(shè)有人工曝氣裝置,向池內(nèi)供氧并起攪拌與混合作用,污水流經(jīng)池內(nèi)填料與生物膜接觸,此技術(shù)相當(dāng)于在活性污泥曝氣池內(nèi)填供微生物附著、棲息的填料,因而又稱為接觸曝氣法。 淹沒式生物濾池主要是由池體、填料床、曝氣裝置、進(jìn)出水裝置等組成。池體在平面上多呈圓形、矩形或方形,用鋼板焊接制成或用鋼筋混凝土澆灌砌成。池體總高度一般約4.5-5.0米,其中填料床高度為3.0-3.5米,底部布?xì)鈱痈叨葹?.6-0.7米,頂部穩(wěn)定水層為0.5-0.6米。填料床是淹沒式生物濾池的重要組成部分,它既直接影響到污水處理效果,又關(guān)系到接觸氧化池的基建費(fèi)用,故填料的選擇應(yīng)從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面加以考慮??紤]到生物膜的生長繁殖、充氧與不堵塞,填料床內(nèi)應(yīng)填充比表面積大、空隙率高的填料。目前淹沒式生物濾池中常采用的填料主要有蜂窩狀填料、波紋板狀填料及軟性與半軟性填料等。此外,有些處理廠中仍沿用砂粒、碎石、無煙煤、焦炭、礦渣及瓷環(huán)等無機(jī)填料。 曝氣裝置多采用穿孔管布?xì)?,孔眼直徑?mm,孔眼中心距為10cm左右。布?xì)夤芸稍O(shè)在填料床下部或其一側(cè),并將孔眼做均勻布置,而空氣則來自鼓風(fēng)機(jī)或射流器。在運(yùn)行中要求布?xì)饩鶆?,并考慮到填料床發(fā)生堵塞時(shí)能適當(dāng)加大氣量及提高沖洗能力。當(dāng)采用表曝機(jī)供氧時(shí),則應(yīng)考慮填料床發(fā)生堵塞時(shí)有加大轉(zhuǎn)速、加快循環(huán)回流提高沖刷能力的可能。 進(jìn)水裝置一般多采用穿孔管進(jìn)水,穿孔管上孔眼直徑為5mm,間距為20cm左右,水流噴出孔眼流速一般為2m/s。穿孔管可直接設(shè)在填料床的上部或下部,使污水均勻布入填料床,污水、空氣和生物膜三者之間相互均勻接觸可提高填料床工作效率,同時(shí)還要考慮到填料床發(fā)生堵塞時(shí)有加大進(jìn)水量的可能。出水裝置可根據(jù)實(shí)際情況選擇堰式出水或穿孔管出水。 根據(jù)進(jìn)水與布?xì)庑问降牟煌?,淹沒式生物濾池的池型一般有底部進(jìn)水、進(jìn)氣式,側(cè)部進(jìn)氣、上部進(jìn)水式,表曝充氧式和射流曝氣充氧式4種。 (1) 接觸氧化法的特征 1) 接觸氧化法與其它生物處理方法比較,具有如下一些特點(diǎn): ①BOD容積負(fù)荷高,污泥生物量大,相對而言處理效率較高,而且對進(jìn)水沖擊負(fù)荷(水力沖擊負(fù)荷及有機(jī)濃度沖擊負(fù)荷)的適應(yīng)力強(qiáng)。 ?、谔幚頃r(shí)間短。因此在處理水量相同的條件下,所需裝置的設(shè)備較小,因而占地面積小。 ?、勰軌蚩朔勰嗯蛎泦栴}。生物接觸氧化法同其他生物膜法一樣,不存在污泥膨脹問題,對于那些用活性污泥法容易產(chǎn)生膨脹的污水,生物接觸氧化法特別顯示出優(yōu)越性。容易在活性污泥法中產(chǎn)生膨脹的菌種(如球衣細(xì)菌等),在接觸氧化法中,不僅不產(chǎn)生膨脹,而且能充分發(fā)揮其分解氧化能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。 ④可以間歇運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)停電或發(fā)生其它突然事故后,生物膜對間歇運(yùn)轉(zhuǎn)有較強(qiáng)的適應(yīng)力。長時(shí)間的停車,細(xì)菌為適應(yīng)環(huán)境的不利條件,它和原生動物都可進(jìn)入休眠狀態(tài),顯示了對不利生長的環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)力;一旦環(huán)境條件好轉(zhuǎn),微生物又重新開始生長、代謝。有人試驗(yàn),即使停止運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)月,再重新開始運(yùn)行,生物膜數(shù)日內(nèi)即可恢復(fù)正常。 ?、菥S護(hù)管理方便,不需要回流污泥。由于微生物是附著在填料上形成生物膜,生物膜的剝落與增長可以自動保持平衡,所以無需回流污泥,運(yùn)轉(zhuǎn)十分方便。 ?、奘S辔勰嗔可?。 2)接觸氧化法具有上述的優(yōu)點(diǎn),不失為一種高效的生化處理法。其高效處理的原理分析如下: ?、偕锘钚愿撸帻g低)。國內(nèi)采用的接觸氧化池中,絕大多數(shù)的曝氣裝置設(shè)在填料之下,不僅供氧充足,而且對生物膜起到了攪動作用,加速了生物膜的更新,使生物的活性提高。如果從“泥齡”來看,活性污泥法的“泥齡”為3~4天,而第一級氧化池的生物膜“平均泥齡”為1~2天。由于平均泥齡低,微生物總是處在很高的活力下工作。經(jīng)耗氧速度測定,同樣濕重的帶有絲狀菌的生物膜,其耗氧速度較活性污泥法的高1.81倍。 ②傳質(zhì)條件好,微生物對有機(jī)物的代謝速度比較快。在接觸氧化法中由于空氣的攪動,整個(gè)氧化池的污水在填料之間流動,使生物膜和水流之間產(chǎn)生較大的相對速度,加快了細(xì)菌表面的介質(zhì)更新,增強(qiáng)了傳質(zhì)效果,加快了生物代謝速度,縮短了處理時(shí)間。 ?、劾诮z狀菌的生長。在有填料的接觸氧化池中,對絲狀菌的生長很有利。絲狀菌的存在,能提高對有機(jī)物的分解能力。 ?、艹溲跣矢?。接觸氧化法的填料有增進(jìn)充氧效果的作用,動力效率在3kgO2/kw?h以上,比無填料的曝氣提高30%。充氧效率高,則有機(jī)物的氧化速度相應(yīng)提高。 ?、萦休^高的生物濃度。一般活性污泥法的污泥濃度為2~3g/L,而接觸氧化法可達(dá)10~20g/L。由于微生物濃度高,故大大提高了BOD5容積負(fù)荷和處理效率。由于生物量大,對低濃度的污水,也能有效地進(jìn)行處理;而且由于填料表面有利于硝化菌的生長,故能適應(yīng)污水中氨氮硝化的要求。 3) 盡管生物接觸氧化法具有許多優(yōu)點(diǎn),是一種高效的生化處理構(gòu)筑物,但也存在著一些缺點(diǎn): ?、偕锬さ暮穸入S負(fù)荷的增高而增大,負(fù)荷過高則生物膜過厚,引起填料堵塞。故負(fù)荷不易過高,同時(shí)要有防堵塞的沖洗措施。 ?、诖罅慨a(chǎn)生后生動物(如輪蟲類)。后生動物容易造成生物膜瞬時(shí)大塊脫落,則易影響出水水質(zhì)。 ?、厶盍霞爸Ъ艿韧鶎?dǎo)致建設(shè)費(fèi)用增加。 ?。?)接觸氧化池的構(gòu)造 圖1 生物接觸氧化池構(gòu)造示意圖 1)池體 池體的作用除了進(jìn)行凈化污水外,還要考慮填料,布水、布?xì)獾仍O(shè)施的安裝。當(dāng)池體容積較小時(shí),可采用圓形鋼結(jié)構(gòu),池體容積較大時(shí)可采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。池體的平面尺寸以滿足布水、布?xì)饩鶆颍盍习惭b、維護(hù)管理方便為準(zhǔn)。池體的底壁須有支承填料的框架和進(jìn)水進(jìn)氣管的支座。池體厚度根據(jù)池的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求來計(jì)算。高度則由填料、布水布?xì)鈱?、穩(wěn)定水層以及超高的高度來計(jì)算。同時(shí),還必須考慮到充氧設(shè)備的供氣壓力或提升高度。一般總池高在3.5~6.0m左右。 2)填料 填料是生物膜賴以棲息的場所,是生物膜的載體,同時(shí)也有截留懸浮物的作用。因此,載體填料是接觸氧化池的關(guān)鍵,直接影響生物接觸氧化法的效能。載體填料的要求是:易于生物膜附著,比表面積大,空隙率大,水流阻力小,強(qiáng)度大,化學(xué)和生物穩(wěn)定性好,經(jīng)久耐用,截留懸浮物質(zhì)能力強(qiáng),不溶出有害物質(zhì),不引起二次污染,與水的比重相差不大,避免氧化池負(fù)荷過重,能使填料間形成均一的流速,價(jià)廉易得,運(yùn)輸和施工方便。 目前,國內(nèi)主要采用合成樹脂類作填料,如硬聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、環(huán)氧玻璃鋼、環(huán)氧紙蜂窩等硬性填料;還開發(fā)出多種新穎的軟性填料、半軟性填料、彈性生物環(huán)填料以及漂浮填料等多種形式的填料。這些填料在生物接觸氧化系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用中約占55~60%。所以載體填料直接關(guān)系到接觸氧化法的經(jīng)濟(jì)效果。 3)布水布?xì)庋b置 接觸氧化池均勻地布水布?xì)夂苤匾?,它對于發(fā)揮填料作用,提高氧化池工作效率有很大關(guān)系。供氣的作用有三:①使生物接觸氧化池溶解氧一般控制在4~5mg/L左右;②充分?jǐn)嚢栊纬晌闪?,有利于均勻布水,紊流愈甚,被處理水與生物膜的接觸效率愈高,傳質(zhì)效率良好,從而處理效果也愈佳;③防止填料堵塞,促進(jìn)生物膜更新。 目前生產(chǎn)上常采用的布?xì)夥绞接袊娚淦鳎ㄋ淦鳎┕┭?、穿孔管布?xì)?、曝氣頭布?xì)獾取2妓绞椒猪樍骱湍媪鲀煞N。順流指進(jìn)水與供氣同向,氧化池中水、氣同向流動,此種工藝中填料不易堵塞,生物膜更新情況較好,較易控制;逆流指進(jìn)水與供氣方向相反,池內(nèi)水、氣逆向相對流動,氣液接觸條件好,增加了氣水與生物膜的接觸面積,故去除效果好,但由于進(jìn)水部分的水力沖刷作用較小,填料上的生物膜不易脫落更新。國內(nèi)通常采用的是順流工藝。 (3)常用流程及其選擇 生物接觸氧化法的處理流程通常有兩種,即一段法(一次生物接觸氧化)和二段法(即兩次接觸生物氧化)。實(shí)踐證明,在不同的條件下,這兩種系統(tǒng)各有其特點(diǎn),其經(jīng)濟(jì)性和適用性范圍簡介如下: 1)一段法亦稱一氧一沉法。原水先經(jīng)調(diào)節(jié)池,再進(jìn)入生物接觸氧化池,爾后流入二次沉淀池進(jìn)行泥水分離。處理后的上層水排放或作進(jìn)一步處理,污泥從二次沉淀池定期排走。 這種流程雖然在氧化池中有時(shí)會引起短路,但全池填料上的生物膜厚度幾乎相等,BOD負(fù)荷大體相同,具有完全混合型的特點(diǎn),營養(yǎng)物(F)與活性微生物的重量(M)之比較低,微生物的生長處于下降階段。此時(shí)微生物的增殖不再受自身生理機(jī)能的限制,而是由污水中營養(yǎng)物質(zhì)的量起主導(dǎo)作用。 2)二段法亦稱二氧二沉法。采用二段法的目的,是為了增加生物氧化時(shí)間,提高生化處理效率,同時(shí)更適應(yīng)原水水質(zhì)的變化,使處理水質(zhì)穩(wěn)定。原水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后,進(jìn)入第一生物接觸氧化池,然后流入中間沉淀池進(jìn)行泥水分離,上層水繼續(xù)進(jìn)入第二接觸氧化池,最后流入二次沉淀池,再次泥水分離,出水排放,沉淀池的污泥定期排出。 在二段法流程中,需控制第一段氧化池內(nèi)微生物處于較高的F/M條件,當(dāng)F/M>2.1時(shí),微生物生長率可處于上升階段。此時(shí)營養(yǎng)物遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過微生物生長所需,微生物生長不受營養(yǎng)因素的影響,只受自身生理機(jī)能的限制。因而微生物繁殖很快,活力很強(qiáng),吸附氧化有機(jī)物的能力較高,可以提高處理效率。為了維持微生物能處于較高的F/M條件下,BOD負(fù)荷隨之提高,處理水中有機(jī)物濃度也就必然要高一些,這樣在第二階段氧化池內(nèi),須根據(jù)需要控制適當(dāng)?shù)腇/M條件,一般在0.5左右,此時(shí)的微生物處于生長率下降階段后的內(nèi)源性呼吸階段。由此可見,二段法流程的微生物工作情況與推流式活性污泥法或活性污泥AB法相似。 上面所述為兩種基本流程。隨著實(shí)踐的變化,這兩種流程可以隨之變化:例如,有將接觸氧化池分格,不設(shè)中間沉淀池,按推流型運(yùn)行。氧化池分格后,可使每格的微生物與負(fù)荷條件更相適應(yīng),利用微生物專性培養(yǎng)馴化,提高總的處理效率。 上述兩法的比較可以看出,一段法流程簡單易行,操作方便,投資較省,但對BOD的降解能力不如二段法。二段法流程處理效果好,可以縮短生物氧化所需的總時(shí)間,但增加了處理裝置和維護(hù)管理工作,投資也比一段法高。一般來說,當(dāng)有機(jī)負(fù)荷較低,水力負(fù)荷較大時(shí),采用一段法為好。當(dāng)有機(jī)負(fù)荷較高時(shí)采用二段法或推流式更為恰當(dāng)。試驗(yàn)表明,二段法中的第一接觸氧化池,與第二接觸氧化池容積比宜選用7:3為好。在推流式流程中,既可按BOD變化的條件分格(第一格最大,以后逐漸減?。?;也可按水力負(fù)荷分格(每格為相等大?。?。 |
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