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第六节 生物接触氧化法
篇一:a/o生物接触氧化法
第六节 生物接触氧化法
一、概述
生物接触氧化法的处理构筑物是浸没曝气式生物滤鸺，也称生物接触氧化池。其基本流程包括:初次沉淀池→生物接触氧化池→二次沉淀池。
生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在废水中，填料上长满生物膜，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，随水流到二沉池后被去除，废水得到净化。在接触氧化池中，微生物所需要的氧气来自水中，而废水则自鼓人的空气不断补充失去的溶解氧。空气是通过设在池底的布气系统供给。
图13-33集中布气式浸没曝气生物滤池示意图
生物接触氧化法具有下列特点：
(1) 由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及普通生物滤池，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；
(2) 生物接触氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；
(3) 由于生物固体量多，水流又属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；
(4) 生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产量较低。
二、生物接触氧化池的构造
图13—34为接触氧化池构造示意图。
图13-34接触氧化池构造示意图
接触氧化池的主要组成部分有池体、填料和布水布气装置。
板状填料蜂窝状填料
图13-35填料
1) 池体
反应器池体的作用是接受被处理废水，在池内的固定部位充填填料，设置曝气系统；为微生物创造适宜的环境条件；强化有机污染物的降解反应，排放处理水及污泥。
反应器的结构形状，在表面上可为圆形，方形和矩形，表面尺寸以满足配水布气均匀，便于填料充填和便于维护管理等要求确定，并应尽量考虑与前处理构筑物及二沉池的表面形式相协调，以降低水头损失。 反应器的高度则由填料层、配水层、布气层、填料层上的稳定水层高度及保护高度而定。同时也要考虑曝气系统的压力以及水泵的提升高度等因素。在一般情况下。填料层高度介于2.0～3.5m之间，多采用
3．Om，池底部曝气布气层高度取值0．6～0.7m，填料上稳定水层高0.5～0.6m，反应器总高度介于
4.5～5.Om左右。
2) 进水系统
废水在接触氧化反应器内的流态，基本上为完全混合式，因此，对进水系统无特殊构造要求，可以考虑用管道直接进水，可从底部进水与空气同向流动，也可以从上部进水与空气流向相对，即逆向流系统。
3）出水系统
接触氧化反应器装置的处理水出流系统也比较简单，当采用同向流系统时，在池顶四周设集水堰与出水槽排放处理水，而当采用逆向流系统时，则在反应器外壁设集水环廊，并在其顶部设溢流堰与出水槽。
4） 填料充填支架
填料充填支架安设在反应器内的固定位置，用以安装、固定填料，安设的部位与方式则根据采用的填料类型与安装方式确定。材料可用钢材或塑料，当采用钢材时应考虑防腐措施。
2．接触氧化反应器的分类
一般按曝气充氧和与填料接触的方式分类，就此，可分为分流式与直流式接触氧化反应器。
1）分流式式接触氧化反应器
对废水的充氧曝气和与填料的接触反应，分别在两个不同的隔间内进行。
分流式接触氧化反应器，废水在曝气充氧隔间内进行曝气，在这里进行氧的转移过程，充氧后的废水再流经充填着填料的另一隔间，与生物膜充分接触，这种方式使废水多次反复地通过充氧与接触反应两个过程，溶解氧充足，而在接触区非常有利于微生物的生长。但这种方式在接触区水流缓慢，冲刷力小，生物膜更新缓慢，逐渐增厚易于形成厌氧层，可能产生堵塞现象，对此，在填料下部设反冲洗空气管，定期进行鼓风，对生物膜进行吹脱。
日本多采用分流式接触氧化反应器。
2） 直流式接触氧化反应器
又称全面曝气式接触氧化反应器，在装置和填料底部均匀地配设空气扩散装置，空气接进入填料区与生物膜接触，并对其冲刷，生物膜更新频率高，活性强并且稳定。
我国一般多采用直流式接触氧化反应器。
3) 接触氧化的一体化工艺系统a/o生物接触氧化法。
3． 填料
(1) 有关填料的论述
填料是生物膜的载体，是接触氧化处理工艺的核心部位，直接影响接触氧化工艺的净化功能，因此，对填料在各方面有着一定的要求，归纳起来，主要有以下各项。
(a) 必须具有良好的生物膜固着性能
废水通人后，填料表面能否较快地，而且是全面地为生物膜所固着、覆盖，这是选定填料的一项重要的因素。a/o生物接触氧化法。
首先，填料表面粗糙度的大小是使生物膜生成与固着的重要因素之一，粗糙度大，有机污染物易于在表面滞留，微生物易于繁衍，生物膜易于形成与固着。日本专家北尾高岭曾进行过试验，他用砂纸将聚氯乙烯和聚乙烯膜片表面打磨，以增大其粗糙度，并与未打磨的膜片进行对比试验，结果判明，经打磨的表面上，生物膜的固着量明显增高。
其次，生物膜主要是由作为亲水粒子的微生物所组成，因此，填料表面应是亲水的。
第三，填料表面的静电作用也是生物膜形成与固着的因素。在一般情况下，微生物带有负电，对此，填料表面以带有正电为宜，而且电位越高，生物膜也越易于生成与固着。
(b) 反应器内的微生物量是以单位容积上固着的生物膜量表示的，单位容积填料的表面积越大，固着的生物膜量也越多，因此，比表面积大也是选定填料的一项重要因素。
(c) 充填填料后接触氧化池内的水力特性
废水在接触氧化反应器内的流动必须是通畅的，阻力低，并能够比较均匀地与填料表面上的生物膜充分接触，而且不存在滞水区和死水区。
影响水力特性的主要因素是填料的充填率、空隙率、比表面积及填料的形状与尺寸。
填料在接触氧化池内的充填率，一般在70％～80％左右，不宜过高和过低，过高可能影响水流的水力特性，过低则将影响生物膜量，从而使反应器的降解功能降低。
空隙率与比表面积是互为影响的两项因素，从提高生物量的要求考虑，以采用比表面积较大的填料为宜，但是，这样将使空隙率降低。并带来一系列问题，空隙率降低将使水流阻力增大，这样既提高了能耗，也增加了填料堵塞的可能性；为了避免堵塞，有时需要进行反冲洗，提高反冲洗强度，能够使微型动物受到冲刷，破坏或缩短了生物膜上固有咄食物链，使污泥的产量提高，增大污泥处理的工作量，因此，填料的比表面积不宜过大。
填料的形状与尺寸是影响废水在填料间流动流态的重要因素。
(2) 填料应具有的条件
根据前面所述，用于接触氧化反应器的填料应具备的条件，可归纳为下列各项。
(a) 生物膜生成、固着性能良好；
(b) 比表面积较大；
(c) n空隙率高；
(d) 具有一定的强度，坚固耐用；
生物接触氧化工艺设计及计算
篇二:a/o生物接触氧化法
1 前言
随着我国社会和经济的高速发展环境问题日益突出，尤其是城市水环境的恶化加剧了水资源的短缺，影响着人民群众的身心健康已经成为城市可持续发展的严重制约因素。近年来国家和地方政府非常重视污水处理事业工程的建设，而决定城市污水处理厂投资和运行成本的很重要因素是污水处理工艺的选择。一座城市污水厂处理工艺的选择虽然应由污水水质、水量、排放标准来确定但是忽略污水处理厂投资和运行成本过分强调污水处理工艺的先进是不足取的。生物膜法是与活性污泥法并列的一种污水生物处理技术，而生物接触氧化工艺便是其中一种。
通过生物接触氧化工艺的课程设计，来巩固水污染学习成果，加深对《水污染控制工程》的认识与理解，规范、手册与文献资料的使用，进一步掌握设计原则、方法等。锻炼独立工作能力，对污水厂的主体构筑物、辅助设施、计量设备及污水厂总体规划、管道系统做到一般的技术设计深度，培养和提高计算能力、设计和CAD绘图水平，锻炼和提高分析及解决工程问题的能力。
2 生物接触氧化法在水处理中的作用 生物接触氧化工艺（Biological Contact Oxidation）又称“淹没式生物滤池”、“接触曝气法”、“固着式活性污泥法”，是一种于20世纪70年代初开创的污水处理技术，其技术实质是在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。
生物接触氧化法是一种浸没生物膜法，是生物滤池和曝气池的综合体，兼有活性污泥法和生物膜法的特点，在水处理过程中有很好的效果。其特点有如下几点：第一，由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体含量高于活性污泥法曝气池及生物滤池,所以生物接触氧化法有较高的容积负荷，对冲击负荷有较强的适应能力；第二，生物接触氧化法不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，污泥生成量少，且污泥颗粒较大，易于沉淀，运行管理简便，操作简单，易于维护管理，设备一体化程度高，耗电少。第三，由于生物固体量多，水流又属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的 骤变有较强的适应能力。第四，生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产率较低。第五，具有活性污泥法的优点，并且机械设备供氧，生物活性高，泥龄短，净化效果好，处理效率高，处理时间短，出水水质好而稳定，池容小，占地面积少。第六，能分解其它生物处理难分解的物质，具有脱氧除磷的作用，可作为三级处理技术。因此，生物接触氧化污水处理技术是一种适应范围广、处理效率高、运行操作简单的水处理技术。而工业污废水水量
变化大、水质不均匀、污染物成分复杂，对于工业污水中这些难度比较大、处理要求比较高的物质，可以用生物接触氧化法进行处理。
2.1 生物接触氧化法原理
生物接触氧化池内存在填料，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、氧化分解并转化为新的生物膜。和其它生物膜一样，该法的生物膜也经历挂膜、生长、增厚、脱落等更替过程。一部分生物膜脱落后变成活性污泥，在循环流动过程中，吸附和氧化分解废水中的有机物，多余的脱落生物膜随水流到二次沉淀池中除去，达到净化废水的目的。氧化池中的氧来自于废水中的溶解氧，在流料支承下部设置曝气管，用压缩空气鼓泡向废水供氧。
2.2 生物接触氧化法的工艺
生物接触氧化法的主体构筑物是生物接触氧化池，如图一所示，其一级处理流程包括初沉池、接触氧化池、二沉池(平流沉淀池)。
图2-1 生物接触氧化法基本流程示意图 原污水经初次沉淀池预处理后进入接触氧化池，再进入二次沉淀池泥水分离后作为处理水排放。接触氧化池的流态为完全混合型，微生物处于对数增殖期和衰减增殖期的前段。生物膜增长较快，有机物降解速率也较高。
2.3 生物接触氧化法的设计
接触氧化池主要由池体、填料床、曝气装置及进出水装置等构成，具体结构如图所示。
图2-2 生物接触氧化池的构造示意图a/o生物接触氧化法。
（1）生物接触氧化系统中各处理构筑物不应少于两个（格），且按并联系列设计；
（2）设计时采用的BOD5负荷最好通过实际确定。也可以采用经验数据，一般处理城市污水可用1.0～1.8kgBOD5/(m3·d)，处理BOD5≤500mg/L的污水时可用1.0～3.0 kgBOD5/(m3·d)；
（3）污水在池中的停留时间不应小于1～2h（按有效容积计）；
（4）进水BOD5浓度过高时，应考虑设出水回流系统；
（5）填料层高度一般大于3.0 m，当采用蜂窝填料时，应分层装填，每层高度为1 m，蜂窝孔径不小于25 mm；当采用小孔径填料时，应加大曝气强度，增加生物膜脱落速度；
（6）每单元接触氧化池面积不宜大于25m，以保证布水、布气均匀；
（7）气水比控制在(10～15):1；
（8）生物接触氧化池每个（格）平面形状宜采用矩形，沿水流方向池长不宜大于10m。其长宽比宜采用1:1～1:2，
（9）当采用穿孔管曝气时，每根穿孔管的水平长度不宜大于5m；水平误差每根不宜大于±2mm，全池不宜大于±3mm，且应有调节气量和方便维修的设施；
（10）生物接触氧化池由下至上应包括构造层、填料层、稳水层和超高。其中，构造层层高宜采用0.6～1.2m，填料层高宜采用2.5～3.5m，稳水层高宜采用0.4～0.5m，超高不宜小于0.5m。
（11）生物接触氧化池进水端宜设导流槽，其宽度不宜小于0.8m。导流槽与生物接触氧化池应采用导流墙分隔。导流墙下缘至填料底面的距离宜为0.3～0.5m，至池底的距离宜不小于0.4m。
（12）生物接触氧化池曝气强度宜采用10～20m3/(m2·h)。
（14）生物接触氧化池应在填料下方满平面均匀曝气
（15）生物接触氧化池底部应有放空设施。
3 总体设计
3.1 初沉池的设计计算
3.1.1沉淀区尺寸计算
初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。初沉池是经济上最为节省的净化步骤，对于生活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理。初沉池的主要作用如下。
1） 去除可沉物和漂浮物，减轻后续处理设施的负荷。
2） 使细小的固体絮凝成较大的颗粒，强化了固液分离效果。
3） 对胶体物质具有一定的吸附去除作用。
4） 一定程度上初沉池可起到调节池的作用，对水质起到一定程度的均质效果。
设表面负荷q?2.0m3m2?h，沉淀时间t?1.5h，最大设计流量时水平流 v?3mm/s,每座沉淀池宽度b'?5m ??
沉淀池总面积qvmax?A?qvmax
qqv?2500?104.17m3/h得 ?1042.17?52.35m2
沉淀区有效水深????=????=??×??.??=????
沉淀区有效容积V1?Ah2?52.35?3?157.05m3
沉淀区长度L?3.6vt?3.6?3.5?2?25.2?25m 沉淀池总宽度b?L?25?2.1m 沉淀池座数 n?b'?0.42?1座 校核长宽比
校核长深比 b'L
2??525?5?4，合格 ?8.33?8，合格
3.1.2 污泥区计算
设人均干污泥量为25g/d，污泥含水率95%
S=(10025×100=0.5??/?? ?95)×1000
取两次排泥时间间隔T=2d,设人口总数20000人。则每日产生的污泥量为
SNTV?1000?20000?0.5?21000?20m3 20
每个池子产生的污泥量V??V?
3.1.3 污泥斗尺寸及容积计算 ?20m3
采用泥斗；泥斗倾角采用60°，泥斗斗底尺寸为：500mm×500mm 上口为5000mm×5000mm ''0.5泥斗高度h4?5?
2tan60??3.8m
泥斗容积
′′??斗=4 ??1+??2+ 12=×3.8×(52+0.52+ 52×0.52)=34??3
'梯形部分高度h4??25?5??0.01?0.2m 11污泥斗上梯形部分污泥容积V梯?l1?l2
'h4?b??25?5
?0.2?5?15m3
泥斗与梯形部分实际存泥容积??实=??斗+??梯=34+15=49??3>20??3 可容纳2d的污泥量，所以只用设一个污泥斗。
3.1.4 沉淀池总高度计算
取保护高度h1=0.3m, 缓冲层高度h3=0.5m
′′′污泥层高度?4=?4+?4=0.2+3.8=4??
总高度 H=?1+?2+?3+?4=0.3+3+0.5+4=7.8??
3.2 生物接触氧化池的设计计算
3.2.1 有效容积(填料体积)计算
平均时污水量：qv=2500m3/d，进水BOD5浓度：??????=150????/??，出水BOD5浓度：??????=25????/??，填料容积负荷：Nv=1500g BOD5/(m3·d) 可得:
???)2500×(150?25)2??=??(??=208.4?? ????
3.2.2接触氧化池的总面积和单座池面积计算
取填料高度h0=3.0 m ，分三层每层高1m，
单座氧化池面积，设氧化池座数n=4 由A＝Vho??69.5m2