生物接触氧化法的研究与应用进展

生物接触氧化法的研究与应用进展

牛天新󰀁郑洁敏󰀁宋󰀁亮

(杭州市农业科学研究院农作物研究所,浙江杭州󰀁310024)

摘󰀁要󰀁生物接触氧化工艺具有出水水质好,成本低,性能稳定等优点,在水处理领域得到大量应用,长久以来受到国内外学者的广泛关注。本文在参考了大量有关资料的基础上,介绍了生物接触氧化法的原理及发展、生物接触氧化法的典型特征、运行工艺参数的选定、接触氧化法的工艺以及在工程上的应用,提出了发展方向。关键词󰀁生物接触氧化法;生物膜法

适应性较强,尤其是采用多级或多段的工艺流程,可保障有稳定的出水水质。同时,在间歇运行的条件下,仍有一定的处理效果。2.4󰀁节省成本

生物接触氧化所需动力消耗比活性污泥低得多,气水比一般为5~6!1,而一般活性污泥的比值为10~20!1,除此之外,生物接触氧化法无需污泥回流、污泥处置,节省资金。在城市污水处理中,废水处理电耗是常规活性污泥法的1/5。因此,生物接触氧化法更加经济、合理。2.5󰀁挂膜快、启动迅速

一般地,配置好的氧化池混合液只需经2~3d曝气就可以挂膜,再经20d左右培养驯化即可正常运行,即使在运行中断后,只需很短几天就能恢复到正常处理效果。如采用污水处理长的种泥进行挂膜则培养驯化速度更快。

1󰀁生物接触氧化法的原理及发展

生物接触氧化法最早始于20世纪60年代,是生物滤池与活性污泥的组合工艺。在传统活性污泥的基础上增加填料载体,使水质得到净化。生物接触氧化法属于好氧生物膜法的一种,是在生物滤池基础上,从接触曝气法改良而来,因此又称为󰀂淹没式滤池法 、󰀂接触曝气法 和󰀂淹没式生物膜法 等。1965年日本东京用浸没式生物膜接触氧化装置来净化河水取得了良好的效果。现今生物接触氧化法已发展为一种新型生物膜法,它的特点是:微生物需在填料表面生长,填料可以是固定或流动之中。去除污染物的原理是污水从填料表面流过,在填料表面会逐渐生长生物膜,这种生物膜对于污水中的污染物质具有吸附、代谢的功能,从而使出水得到净化。

2󰀁生物接触氧化法的典型特征

2.1󰀁处理效率较高

生物接触氧化法具有传统活性污泥的特点,但生物量比活性污泥多,在有限的动力供给条件下生物活性高,底物的传质速度快。同时,由于填料表面全为生物膜布满,可形成一个呈立体的密集的生物网,微生物种类非常丰富,除细菌和原生动物、后生动物外,还能够生长氧化能力很强的球衣菌属的丝状菌。

2.2󰀁工艺适用范围广

无论污染物浓度高、低,工艺负荷大或者小,生物接触氧化法都能应用,尤其是对微污染水源水,能有效去除水中的氨氮和微量有机物。而且已经广泛应用于工业废水的处理,效果很好。2.3󰀁耐冲击,适应性较强

由于填料上生长着大量生物膜,对负荷的变化

3󰀁生物接触氧化法运行的工艺参数选定

生物接触氧化法的运行参数包括温度、供氧量、池体选型、水力停留时间、生物固体平均停留时间、填料选型等。根据待处理废水的性质,选择所需控制的工艺条件,但部分参数基本维持恒定。生物接触氧化的温度一般控制在30∀左右,曝气量的大小则有很多影响因素,曝气除供氧外,还起着混合和搅拌的作用。使混合液和生物膜充分接触,一般应满足反应器中的溶解氧浓度大于2.0的原则,否则会由于供氧不足而影响微生物的处理效率;曝气量不可太大,池体按不同的划分方法可分为不同的类型,按曝气方式可分为直流式和分流式两种,国内多应用直流式接触氧化池。其它一些参数则一般遵循以下原则:水力停留时间为2~3h,处理效果好时可适

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当减小停留时间,对于工业废水则可使HRT适当延长,以保障出水水质。对于硝化作用,由于硝化菌的世代时间很长,所以应维持比较长的生物固体平均停留时间,以有效脱除水中的氮。填料的性能直接关系到系统运行的稳定性、经济性及出水水质,因此,质轻、高效的填料是目前研究重点,当前在我国常用的填料有以下几种:蜂窝状填料、波纹板状填料、软性填料。

氧化法净化微污染原水的机理进行了研究。在原水的几种污染物中,COD比较容易去除,难点是去除

原水中的NH3-N。NH3-N会引起水体富营养化,对水生生物及人体健康危害极大。孙治容曾对此作过实验研究,实验用水为北京某水库的原水,NH3-N浓度在未检出至0.234mg/L范围内,去除率在25.7%~97.4%之间,平均去除率71.2%。另据杜茂安[5]的实验研究,生物接触氧化法具有很好的硝化性能,接触时间对硝化性能存在很大影响,也就是说水力负荷对硝化的结果影响很大。5.3󰀁生物接触氧化法处理制药废水

制药废水历来是废水处理的难点,因为制药废水中往往含有很多病原微生物或是难降解物质,有些甚至对微生物有毒害性,应用生物接触氧化法处理制药废水,效果良好。南昌大学环境科学与工程学院万金保[6]设计了一套组合工艺处理制药废水。废水由从生产车间直接排出的废水和生活污水两部分组成,生活污水占小部分。采用两级生物接触氧化池,有效水力停留时间为8.29h,填料的填充率为81.6%,各项指标均达到国家一级排放标准。该工艺每年可减少COD排放量约197t,合计处理成本约为0.5元/t。

5.4󰀁生物接触氧化法处理印染废水

印染业、造纸业都是污染大户,这两个行业排放的废水不仅COD很高、废水量大,而且含有有毒物质,像氰化物,对微生物有很大的毒害性,所以处理起来很棘手。

马春强[7]曾经设计工艺处理过一家印染厂的废水,废水中含各种助剂、固色剂、整理剂等十几种,主要污染因子为BOD和色度。处理后的水的SS、色度、COD、S2-、Cr6+、Cu2+达到排放标准。接触氧化

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池有效容积210m,HRT=10h,池深4.6m,处理成本约为1元/t,与其它废水的处理成本相比较发现偏高很多,这从一定程度上也可说明处理印染废水的难度。

4󰀁接触氧化法的工艺

同济大学采用生物接触氧化池作为预处理工艺,处理黄浦江支流某河的原水,实验数据证实,生化池对氨氮的去除率为60%~80%,CODMn的去除率为0.5%~25%,对UV254的去除率在1%~15%,平均约8%,较高浊度的冲击不会明显影响其去除污染的效果[1]。

接触氧化池可以和其它许多工艺组合使用,当前应用的接触氧化法有好氧型和厌氧型两种,好氧型接触氧化法应用得比较多、研究得比较早。而厌氧接触氧化法系统的突出特点是容积负荷高,最大的特点是形成颗粒污泥,其污泥浓度可达40g/L;UASB法为了增大SRT(生物停留时间),在反应塔内利用碳氢化合物为中心,借助厌氧细菌本身固化能力而得到球状生物体。

5󰀁生物接触氧化工艺在工程上的应用

5.1󰀁生物接触氧化工艺处理生活污水

随着城市的人口化进程,城市的污水量剧增,使得市政污水处理厂面临莫大的压力。实验证实,生物接触氧化法在此方面具有很大的市场潜力。韩治成[2]等应用生物接触氧化池-斜管沉淀-过滤法处理城市污水并回用,在气水比为12!1的条件下,半软性填料上生物膜的浓度为5~6g/L,COD去除率为85%,BOD去除率为90%,SS去除率为85%,处理的成本为0.86元/m3。王存海[3]等应用生物接触氧化工艺处理校园生活污水并回用以冲洗厕所及作为灌溉用水,处理效率高,占地面积小,工程投资低,处理后的出水各项指标均达国家标准。

5.2󰀁生物接触氧化工艺预处理微污染水源水

近年来,由于供水水源受到的污染日益严重,而人们对饮用水的质量要求越来越高,传统的常规水处理工艺很难满足要求。生物接触氧化工艺预处理微污染水源水作为一种新的净水方法倍受关注,在国内已有生产上应用的实例。肖羽堂#28#[4]

6󰀁生物接触氧化法的发展方向

6.1󰀁应用领域日益拓宽

生物接触氧化技术除了应用于生活污水处理外,更多的是应用在工业废水处理中。目前,生物接触氧化技术广泛地应用于石油化工、农药、中药、抗生素和制药、印染、丝绸、造纸、皮革、屠宰和肉类加工中,对这些废水的去除率相对其它方法都比较高。6.2󰀁填料的开发

不管开发的是何种类型的填料,(下转第32页)

对生物接触

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方施用的原则。当父本发育进程过快时,在幼穗分化3期每667m2用7.5~10kg尿素单施父本;反之则每667m2用15~20kg尿素单施母本。5.4󰀁多效唑调节

对父母本幼穗分化偏差较大的田块,在幼穗分化3~5期内,可用200~300mg/kg浓度多效唑喷施偏早方,以延缓其生育进程。每667m2用量控制在200g以内。本调节方法对稻穗小枝梗分化有一定促进作用。

5.5󰀁喷施󰀂九二∃ 调节

若父本早,在母本8期初,每667m2用0.5g󰀂九二∃ 连续喷2~3次微调;若母本早,则在父本8期初,每667m2用0.1~0.2g󰀂九二∃ 连续喷施2~3次。

层情况,用1~2g󰀂九二∃ 调节穗层高度,以父本穗层略高母本为宜。󰀂九二∃ 按常规喷施后,连续3~4d,每天下午4时左右,每667m2用1g󰀂九二∃ 对母本进行养花,以提高母本柱头外露率和结实率。

7󰀁防治病虫害

本田主要做好白叶枯病、稻瘟病、纹枯病、稻蓟马、二化螟、稻纵卷叶螟、褐稻虱等病虫防治。在母本破口期和盛花期可用󰀂多菌灵 或󰀂粉锈宁

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150g/667m防治稻粒黑粉病。灌浆成熟阶段,重点做好稻虱的防治,实现丰产丰收。

8󰀁防杂保纯,确保种子质量

制种田四周500m范围内不能种植花期相近水稻品种,以防串粉。父母本自秧田至抽穗扬花结束都必须严格去杂,以确保种子纯度。父本授粉结束后提前割除,防止父本收割时混入杂交种。抢晴天及时收获,防止穗上发芽。收割和翻晒时严防机械混杂,在水泥晒场翻晒种子时应注意掌握时间和厚度,防止暴晒,避免种子发芽率下降。

6󰀁科学施用󰀂九二∃ ,提高异交结实率

研优1号制种󰀂九二∃ 用量以16g/667m为宜,喷施时掌握󰀂前轻、中重、后补 的原则。在母本

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见穗达5%~10%时,每667m用3g󰀂九二∃ 单喷母本;母本抽穗达20%左右再喷󰀂九二∃ 6~8g;第

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三次在母本抽穗35%左右时喷施,每667m用4g左右,后两次父母本同喷。此后,视父母本解苞及穗(上接第28页)

都应满以下基本要求,即经济上合理、技术上为微生物提供良好的生存空间(有大的比表面积,易于挂膜等)、质量轻、强度高、耐腐蚀性等。6.3󰀁开发新曝气设备

目前曝气池存在着两大问题,一是曝气头之间存在曝气不足的地方或死区,另一大难题是氧的利用率低,使得动力消耗大。

6.4󰀁应用研究进入脱氮除磷等深度处理领域

由实验得知,生物膜与活性污泥组合工艺将常规生物脱氮除磷工艺中存在的相互影响因素分解,能够同时有效地从废水中去除氮、磷和有机物,氨氮去除率达99%以上,总氮、总磷、COD的去除分别为85%、95%、95%。

6.5󰀁大量应用于小型中水回用中

由于接触氧化法的管理方便,在中小型生活污水处理中被大量应用,尤其是在中水回用处理工艺中已作为主选工艺。

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用,以及大规模城市污水处理的设计、施工、运行经验的积累,生物接触氧化法必将在我国给排水事业中获得进一步发展,对我国的环境保护工作做出更大的贡献。

参考文献:

[1]󰀁张东,许建华,等,微污染原水的生物接触氧化预处理

研究,中国给水排水,2000,16(12):6-8[2]󰀁韩治成,陈艳华,生物接触氧化法处理生活污水,环境

卫生工程,2004,12(3):162-164[3]󰀁王存海,王怀宁,生物接触氧化法处理生活污水及回用的

研究与设计,邢台职业技术学院学报,2003,20(3):54-56[4]󰀁肖羽堂,许建华,生物接触氧化法净化微污染原水的机

理研究,1995,20(3):85-88[5]󰀁杜茂安,韩洪军,生物接触氧化法的硝化性能,哈尔滨

建筑大学学报,1998,31(1):68-71[6]󰀁万金保,万兴,生物接触氧化法处理制药废水,江西化

工,2000(4):189-191[7]󰀁汲传军,马春强,用生物接触氧化法处理印染废水,工

业水处理,2005,25(6):59-60

7󰀁结语

可以肯定,随着更为理想的新型填料的开发应

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