接觸氧化池維修
生物接觸氧化法處理技術(shù)
生物接觸氧化技術(shù)是生物膜法的一種形式,是在生物濾池的基礎上,從接觸曝氣法改良演化而來(lái)的,因此有人稱(chēng)為“浸沒(méi)式濾池法”、“接觸曝氣法”等。
一、生物接觸氧化法與其他方法比較,具有如下特點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn)
1、BOD負荷高,MLSS量大,相對地說(shuō)效率較高,并且對負荷的急劇變動(dòng)適應性強。
2、處理時(shí)間短。在處理水量相同的條件下,所需裝置設備小,因而占地面積小。
3、維護管理方便,無(wú)污泥回流,沒(méi)有活性污泥法中所容易產(chǎn)生的污泥膨脹。
4、易于培菌馴化,較長(cháng)時(shí)期停運后,若再運轉時(shí)生物膜恢復快。
5、 剩余污泥量少。
缺點(diǎn)
1、填料上的生物膜的量需視BOD負荷而異。BOD負荷高,則生物膜數量多;反之亦然。因此不能借助于運轉條件的變化任意地調節生物量和裝置的效能。
2、生物膜量隨負荷增加而增加,負荷過(guò)高,則生物膜過(guò)厚,易于堵塞填料。所以,必須要有負荷界限和必要的防堵塞沖洗措施。
3、大量產(chǎn)生后生動(dòng)物(如輪蟲(chóng)類(lèi)等)。若生物膜瞬時(shí)大塊地脫落,則易影響處理水水質(zhì)。
4、組合狀的接觸填料會(huì )影響均勻地曝氣與攪拌。
二、處理機理
1、主要起作用的是生物膜
好氣性污水處理有兩種方法,一種是活性污泥法,一種是生物膜法。從生物處理的基點(diǎn)——微生物轉化有機物的功能來(lái)看,這兩種方法的區別在于微生物存在狀態(tài)的不同。在活性污泥法中,微生物以絮狀結構懸浮在所需凈化的污水中,經(jīng)充分混合而成為混合液;在生物膜法中,微生物以生物膜的形態(tài)附著(zhù)在固體填料表面上與所需凈化的污水接觸。生物接觸氧化法是在生物濾池的基礎上發(fā)展起來(lái)的,從生物膜固定和污水流動(dòng)來(lái)說(shuō),相似于生物濾池法。從污水充滿(mǎn)曝氣池和采用人工曝氣看,它又相似于活性污泥法。所以生物接觸氧化法的特點(diǎn)介于生物濾池法和活性污泥法。
在生物接觸氧化法中,微生物主要以生物膜狀態(tài)固著(zhù)在填料上,同時(shí)又有部分絮體或破碎生物膜懸浮于處理水中。氧化池中生物膜的重量一般在6.2-14克/升之間,而活性污泥法中活性污泥重量一般在2-3克/升之間。從微生物活性來(lái)看,生物膜的活性大于懸浮狀微生物。生物接觸氧化法生物膜的耗氧率比活性污泥法高。因此,生物接觸氧化法中,承擔有機物轉化功能的微生物主要集中在生物膜上。
附著(zhù)在填料表面的生物膜對廢水的凈化作用:最初稀疏的細菌附著(zhù)于填料表面,隨著(zhù)細菌的繁殖逐漸形成很薄的生物膜。在溶解氧和食料(有機物)都充足的條件下,微生物的繁殖十分迅速,生物膜逐漸加厚。生物膜的厚度通常為1.5——2.0毫米,其中從表面到1.5毫米深處為好氣菌。1.5毫米深處到內表面與填料壁相連接的部分為弱厭氣菌。廢水中溶解氧和有機物擴散到生物膜為好氣菌利用。但是,當生物膜長(cháng)到一定厚度時(shí),溶解氧無(wú)法像生物膜內擴散,好氣菌死亡、溶化,而內層的厭氣菌得以繁殖。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,厭氣菌在數量上亦開(kāi)始下降,加上新陳代謝氣體的逸出,使內層生物膜出現許多空隙,附著(zhù)力減弱,終于大塊脫落。在脫落的填料表面上,新的生物膜又重新生長(cháng)發(fā)展。實(shí)際上新陳代謝過(guò)程在氧化池生物膜發(fā)展的每一個(gè)階段都是同時(shí)存在的,這樣就保證了處理構筑物去除有機物的能力,使之穩定在一個(gè)水平上。
2、兼有活性污泥法的特點(diǎn)
生物接觸氧化法的固定生物膜與一般的生物膜不同,在氧化池中采用曝氣方法,不僅提較充分的溶解氧,而且由于曝氣攪動(dòng)加速了生物膜的更新,從而更加提高生物膜的活力和氧化能力。另外,曝氣會(huì )形成水的紊流,使固著(zhù)在填料上的生物膜可以連續地、均勻地與污水相接觸,避免生物濾池中存在的接觸不良的缺陷。
我廠(chǎng)氧化池按采用推流式設置,則兼有推流式活性污泥法的特點(diǎn)。水在池子內不斷地延著(zhù)池的縱向逐步推流至出口,使生物膜上的微生物與污水中的有機物得到充分的混合和接觸,從而使污水逐漸凈化,即進(jìn)口端cod值最大,以后逐漸減少,出口端為最小。
氧化池不同高度的生物相情況
層次 |
生物相 |
1 |
較多的游仆蟲(chóng),少量楯纖充、漫游蟲(chóng),較多的游泳期鐘蟲(chóng) |
2 |
少量鐘蟲(chóng),大量游仆蟲(chóng),少量漫游蟲(chóng) |
3 |
少量鐘蟲(chóng),大量游仆蟲(chóng),個(gè)別楯纖蟲(chóng) |
4 |
少量鐘蟲(chóng),大量游泳期鐘蟲(chóng) |
5 |
大量游仆蟲(chóng)和游泳期鐘蟲(chóng) |
6 |
大量游泳期鐘蟲(chóng),少量游仆蟲(chóng) |
7 |
大量游泳期鐘蟲(chóng),少量游仆蟲(chóng) |
8 |
大量游泳期鐘蟲(chóng),少量游仆蟲(chóng) |
9 |
大量游泳期鐘蟲(chóng),少量游仆蟲(chóng)、絲狀菌、等枝蟲(chóng)、固著(zhù)型鐘蟲(chóng) |
注:第一層為最底層,每層厚度20厘米,諸層都有菌膠團。
3、生物降解有機污染物的動(dòng)力學(xué)
在污水的生物處理中凈化反應是相當復雜的,但把它作為一個(gè)微生物反應來(lái)考慮,用數學(xué)公式加以模式化的話(huà),則一般地可以分為bod基質(zhì)高濃度和低濃度兩種情況。當bod(有機物)基質(zhì)高濃度時(shí),與微生物數量相比,微生物的營(yíng)養物質(zhì)遠遠超過(guò)微生物生長(cháng)所需。也就是說(shuō)微生物的生長(cháng)不受營(yíng)養物質(zhì)的限制,而受自身生理機制的限制,與微生物活度呈一次反應式。此時(shí),微生物是對數增殖狀態(tài),處于生長(cháng)率上升階段。
當bod(有機物)基質(zhì)低濃度時(shí),微生物的增殖已經(jīng)不再受自身生理機制的限制,而是由于bod基質(zhì)濃度低,營(yíng)養不足,處于生長(cháng)率下降階段。所以,微生物的增殖速度(伴隨著(zhù)bod降解速度)由有機物濃度所左右,并服從一次反應式。
所以,生物接觸氧化法兼有活性污泥法的特點(diǎn)。實(shí)際中,往往根據具體情況使微生物處于生長(cháng)率上升階段后期或內原呼吸階段。
4、生物相及其演變規律
接觸氧化法生物膜上的生物相是豐富的,起作用的微生物包括許多門(mén)類(lèi),由細菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物組成比較穩定的生態(tài)系。生物相中數量最多的生物是細菌。它們的形態(tài)有:①游離菌。大多為體形較小的桿狀菌,有時(shí)也可能是比較大型而自身又能運動(dòng)的螺旋菌。細菌的種屬因處理的污水種類(lèi)不同而異,一般生長(cháng)繁殖的細菌有無(wú)色桿菌屬、假單孢菌屬、芽孢桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬等。它們多數在掛膜培菌初期出現,然后消失。②菌膠團。它是低等細菌建立的膠粘物,有良好的吸附能力,對被吸附的有機物加以分解利用,使有機物無(wú)機化。菌膠團多半呈垂絲狀,也有蘑菇狀、分枝狀。③絲狀菌。這是由低等細菌密切結合的高等細菌。絲狀菌多數是真菌球衣細菌,是生物膜中起重要作用的微生物。它們的菌絲體較長(cháng),常呈亂發(fā)狀。球衣菌絲體粗細一致,固著(zhù)不運動(dòng),用結晶紫染色可見(jiàn)衣鞘和衣鞘內的圓柱形細胞,有時(shí)還可見(jiàn)有假分枝。絲狀菌的繁殖和廢水的硝化有著(zhù)密切聯(lián)系。在生物接觸氧化法中,絲狀菌是固著(zhù)在填料表面它的繁殖不僅不會(huì )引起活性污泥法中的那種污泥膨脹,反而使出水水質(zhì)變好。
生物膜中的真菌主要是鐮刀霉菌、地霉菌和各類(lèi)酵母菌等。真菌對某些人工合成的有機物(如丙烯腈等)有一定的降解能力。在正常運行和生物膜降解能力良好是,生物相中占優(yōu)勢的原生動(dòng)物以固著(zhù)性的纖毛蟲(chóng)為主,如鐘蟲(chóng)、小口鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、蓋纖蟲(chóng)、無(wú)柄鐘蟲(chóng)等。有時(shí)有游泳性纖毛蟲(chóng),如草履蟲(chóng)、豆形蟲(chóng)、漫游蟲(chóng)等。此外還有匍匐性的楯纖蟲(chóng)、游仆蟲(chóng),以及鐘蟲(chóng)游泳體等。運轉穩定時(shí),生物膜上的生物相也是相對穩定的,細菌和原生動(dòng)物之間存在著(zhù)制約關(guān)系。一方面原生動(dòng)物纖毛蟲(chóng)吞噬細菌,抑制細菌群體的蔓延;另一方面細菌被破壞后,又不斷地繁殖生長(cháng),這就需要以廢水中的大量有機物作為食料,從而凈化了廢水。所以,原生動(dòng)物纖毛蟲(chóng)特別是鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、蓋纖蟲(chóng)是生物接觸氧化系統運轉良好的又價(jià)值的指示性生物。在運行時(shí),若有機物負荷或營(yíng)養狀況有較大變化,則原生動(dòng)物的固著(zhù)性鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)突然消失,絲狀菌稀少,菌膠團結構松散,而游泳性草履蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)游泳體大量出現,出水水質(zhì)變差;反之,若原來(lái)出水水質(zhì)較差,一旦出現鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng),絲狀菌叢生,菌膠團結構緊密,而游泳性纖毛蟲(chóng)減少,則說(shuō)明環(huán)境條件有了改善,出水水質(zhì)變好。
與活性污泥法不同的是,在生物接觸氧化法中生物膜上出現了數量較多的后生動(dòng)物如輪蟲(chóng)、線(xiàn)蟲(chóng)、紅斑瓢體蟲(chóng)。這些是食死肉為主的動(dòng)物,能軟化生物膜,促使生物膜脫落,從而經(jīng)常保持活性和良好的凈化功能。當輪蟲(chóng)類(lèi)等后生動(dòng)物數量多且活躍,個(gè)體肥大,則處理后出水水質(zhì)好;反之,則處理效果差。一旦發(fā)現生物呆滯,個(gè)體死亡,則預示著(zhù)處理效果即將急劇下降。
三、運轉和管理
主要是從影響處理效果的幾個(gè)主要因素進(jìn)行管理
① 機負荷
有機負荷是反應生物接觸氧化法凈化效能的重要指標。由于各種廢水的濃度、組成不同,因此從廣義上說(shuō),有機負荷應當包括具有抑制作用并足以影響處理效果的一切物質(zhì)。能被微生物分解的污染物質(zhì)數量用bod表示,這一數值近似地等于各種物質(zhì)所能生成能量的總和,所以有機負荷是指生物接觸氧化處理中單位數量微生物所能處理的bod數量(投加的、接受的)。
有機負荷有三種不同的表示方法:?jiǎn)挝惶盍先莘e的污染物質(zhì)負荷量(填料容積負荷);單位填料面積的污染物質(zhì)負荷量(填料表面積負荷);接觸氧化池單位容積的污染物負荷量(氧化池容積負荷)。常用的是填料容積負荷。即bod容積負荷=
單位時(shí)間內供給生物膜的有機物數量(bod)i
填料總體積
②ph值
生物接觸氧化法作為一種生物處理方法來(lái)說(shuō),環(huán)境條件對生物膜的影響是重要的,有時(shí)甚至是決定性的。其中ph值是重要的環(huán)境因素之一。適合于微生物生長(cháng)的ph值范圍如下:
ph值 |
適合于生長(cháng)繁殖的微生物和污泥性能 |
2.0 |
大部分霉菌,污泥的沉淀性不良 |
3—5 |
霉菌及細菌,污泥呈白褐色 |
7 |
污泥呈黃褐色,沉淀性與透明度都很好 |
8—10 |
污泥呈黃褐色,但透明度惡化 |
9—11 |
污泥呈粉紅色,微生物增殖減少 |
雖然ph值的最廣范圍為4—10,但由于異常的ph值能夠損害細胞表面的滲透功能和細胞內的酶反應,因此適宜的ph值范圍應為6—8。
生物接觸氧化法對ph值的適應性比較強。當污水的ph值為8—10時(shí),微生物任然有適應能力,對處理效果影響不大。ph值為10—10.5時(shí),則對處理效果有影響。當受到ph值沖擊時(shí)(如ph值>11),微生物是不能適應的,在這種情況下反應最敏感的是生物相。鐘蟲(chóng)呈呆滯狀態(tài)或消失,菌膠團解體,松散模糊,游離菌、豆形蟲(chóng)、草履蟲(chóng)增多。cod和bod去除率下降。但是,當受到高ph值沖擊后,若能及時(shí)采取措施(如加酸中和)將污水ph值調整至10以下,則生物相的恢復比活性污泥法快。一般只需5—5天氧化池的工況即可恢復。同樣,當污水ph值為5—6時(shí),生物接觸氧化池仍然有一定的適應能力。
ph值不僅影響細菌的生長(cháng)繁殖,而且影響有毒物質(zhì)的含量。如重金屬離子的溶解度因ph值的不同變化很大。此外,氨在堿性條件下形成的nh3,毒性較nh4+為強。氰在酸性條件下形成hcn,在堿性條件下形成氰酸鹽,毒性作用減弱。
總的來(lái)說(shuō),無(wú)機質(zhì)由ph值左右其離子化,從而影響其毒害作用。
③接觸停留時(shí)間
在生物接觸氧化處理條件下,氧化分解速度或硝化速度對接觸時(shí)間的依賴(lài)性很大。微生物對有機物的轉化過(guò)程與微生物機體的化學(xué)過(guò)程緊密地聯(lián)系著(zhù),所以,無(wú)論是將復雜的有機物分解氧化為簡(jiǎn)單的無(wú)機物,或者是比較簡(jiǎn)單的分解氧化產(chǎn)物合成復雜的細胞物質(zhì),都需要一定的時(shí)間。從降低廢水有機物含量這一角度來(lái)說(shuō),有機物轉移到生物膜所需的時(shí)間是重要的。這個(gè)轉移實(shí)質(zhì)上是將微生物對廢水中的有機物吸著(zhù)吸附過(guò)程。這個(gè)轉移一般能夠在廢水同生物膜接觸后數分鐘內完成。但是,生物處理對廢水中有機物的凈化作用,不僅是由于生物吸附與吸著(zhù)作用,更重要的是吸附吸著(zhù)后的氧化分解和細胞合成作用,使有機物無(wú)機化。被吸附在生物膜上的有機物,經(jīng)氧化分解與合成全部轉化為穩定物質(zhì)所需時(shí)間較長(cháng)(數小時(shí)乃至數十天)。因此,處理時(shí)間愈長(cháng),微生物對有機物的吸著(zhù)、吸附、降解作用愈徹底,處理水bod殘留愈小,處理效果愈好;反之亦然。
④溫度
溫度對生物處理有一定的影響。溫度高,微生物活力強,新陳代謝旺盛,氧化愈呼吸作用強,處理效果較好;反之,溫度較低,微生物的生命活動(dòng)受到抑制,處理效率受到影響。在生物接觸氧化法處理廢水時(shí),由于接觸停留時(shí)間比活性污泥法短,因此,處理過(guò)程中污水受氣溫的影響不大,主要起作用的是水溫。
水溫對處理效果的影響主要是對氨氮的去除。因為當硝化或完全硝化時(shí),廢水中的氨氮被氧化呈亞硝酸鹽或硝酸鹽。而硝化細菌的繁殖常常受許多因素(水質(zhì)、溫度、ph值)的影響,其中與溫度的關(guān)系最大。
不同溫度時(shí)生活污水的氨氮去除速度
⑤供氧
一般供氧多有利于有機物的降解。當進(jìn)水溶解氧較高時(shí),則生物降解速度快,溶解氧迅速減少,是出水溶解氧不會(huì )很多。當進(jìn)水溶解氧較低時(shí),則生物降解速度慢,溶解氧消耗少,出水仍有少量溶解氧。
溶解氧與處理水質(zhì)有關(guān)。
溶解氧與水溫有關(guān)。
溶解氧一般在3—6毫克/升。
三、維護管理要點(diǎn)
與活性污泥法相比較,生物接觸氧化法的運轉管理有其特殊性。在活性污泥法處理中,整個(gè)處理系統的工作狀態(tài)可通過(guò)曝氣池、二次沉淀池和處理水水質(zhì)來(lái)檢測判斷。當曝氣池效能降低時(shí),處理水質(zhì)急劇地惡化,因而在變化初期就可以發(fā)現異常情況。但在生物接觸氧化法處理中,即使氧化池污泥蓄積,填料局部發(fā)生堵塞,經(jīng)沉淀池處理的處理水水質(zhì)變化仍然是緩慢的,而不是簡(jiǎn)單地惡化。生物接觸氧化系統的工況變化首先表現在氧化池出水中懸浮物質(zhì)增加,水質(zhì)混濁。同時(shí)由于流經(jīng)填料的水流阻力增大,氧化池水位上升。
生物接觸氧化池比活性污泥法維護管理方便,其要點(diǎn)是防止剩余生物膜堵塞填料。為此,在運轉管理上應注意如下幾點(diǎn)。
1、原水
①生物接觸氧化法對沖擊負荷的適應能力是強的,但仍需調節好原水水質(zhì)與水量。
②盡量除去原水中的各種懸浮物,特別是纖維狀懸浮物,以防填料堵塞。
③測定氮、磷等營(yíng)養物質(zhì)含量,特別是處理生產(chǎn)廢水時(shí),要充分調查生產(chǎn)狀況,掌握排水量和濃度的變化幅度。
2、氧化池
①要仔細地觀(guān)察氧化池內的顏色、氣泡、臭氣、懸浮污泥和曝氣等狀況。一旦發(fā)現不正常,應立即采取相應措施。
②通風(fēng)量瞬時(shí)增大易引起生物膜脫落,因此,通風(fēng)量宜徐徐增加。
③氧化池反沖洗排泥時(shí),特別是氧化池幾乎排空的時(shí)候如反沖洗不充分,會(huì )使填料支架上附著(zhù)污泥增加荷重,因此必須在排水的同時(shí),用壓力水沖洗填料支架,使附著(zhù)污泥完全沖掉。
3、沉淀池
①與曝氣池相同,要仔細地觀(guān)察工況,及早發(fā)現狀態(tài)變化。
②實(shí)施活性污泥法的維護管理辦法,如堅持少排泥、勤排泥和定期排泥等。
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