化工職稱論文淺談生物接觸氧化工藝處理

　　摘要：制糖廢水是一種高濃度的有機(jī)廢水,按污染程度可分為低濃度廢水、中濃度廢水、高濃度廢水三種類型。結(jié)合實例分析制糖企業(yè)末端的廢水處理工藝，經(jīng)處理后，廢水達(dá)標(biāo)排放，并且節(jié)約投資。

　　關(guān)鍵詞: 生物接觸氧化,糖廠廢水,膜生物處理方法

　　1 前言

　　一般糖廠廢水處理有幾種方法，如傳統(tǒng)的活性污泥法、生物濾池工藝、SBR 法、氧化溝、AB 生物處理法、生物厭氧法等工藝流程。甘蔗制糖生產(chǎn)廢水，是以碳水化合物為主的溶解體有機(jī)物，是多種微生物的營養(yǎng)源。這些高能位的有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)一系列的生化反應(yīng)，逐步釋放能量，最終以低能位的無機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定下來，達(dá)到無害化處理的要求。

　　2 糖廠廢水處理的生物接觸氧化法

　　廣東對甘蔗制糖生產(chǎn)廢水處理的工藝技術(shù)選擇上，目前大多數(shù)趨向于運用SBR 法和氧化溝工藝流程。SBR 法和氧化溝工藝同屬于好氧活性污泥生物處理技術(shù)的一類工藝，其操作管理簡單，技術(shù)經(jīng)驗成熟，為國內(nèi)城市生活污水處理所普遍使用。但應(yīng)用于甘蔗制糖生產(chǎn)企業(yè)廢水，即突現(xiàn)其不足的缺陷：如對負(fù)荷沖擊敏感，受高濃度廢水沖擊時，出現(xiàn)溶解氧嚴(yán)重下降，活性污泥出現(xiàn)非絲狀菌污泥膨脹或絲狀菌污泥膨脹等，廢水處理系統(tǒng)控制指標(biāo)驟然惡化、處理系統(tǒng)效果下降，嚴(yán)重時導(dǎo)致廢水處理系統(tǒng)癱瘓，甚至崩潰，無法抗衡COD 濃度多變的甘蔗制糖生產(chǎn)廢水，其廢水處理系統(tǒng)運行穩(wěn)定率差。長期連續(xù)的機(jī)械運行使得機(jī)械設(shè)備完好率低，剩余污泥產(chǎn)量大，能耗和運行費用偏高等問題。

　　在一般COD濃度偏低的情況下，廢水處理是可以達(dá)標(biāo)排放的，但廢水在COD 濃度偏高(1000mg/L 左右)的情況下，則難于處理達(dá)標(biāo)排放，也就是說運用SBR 法和氧化溝工藝流程不能完全消化與降解有機(jī)物，在實踐中我們發(fā)現(xiàn)了這一缺點。

　　基于以上幾點，本文對某制糖企業(yè)生產(chǎn)廢水主要采用生物接觸氧化法。是一種介于活性污泥和生物濾池之間的生物處理技術(shù)。它有與其他好氧生物膜共同的特點是：微生物需要在填料表面上附著生長，填料可以是固定的，也可以處于不規(guī)則的浮動或流動之中，而廢水則流動于填料的空隙中，與生物膜接觸并在生物膜上的微生物的新陳代謝功能作用下，廢水中的有機(jī)物得到去除，廢水得到凈化。因其表面積大，可附著的生物量大，同時因其空隙率大，基質(zhì)的進(jìn)入和代謝產(chǎn)物的移出，以及生物膜自身的更新脫落，均較為通暢，使得生物膜能夠保持高的活性和較高的生化反應(yīng)速率。

　　2.1 生物接觸氧化法具有的優(yōu)點

　　(1)處理效率高，節(jié)省占地。作為生物膜法的生物接觸氧化法不僅兼有活性污泥法的特點，而且其單位體積生物的數(shù)量比活性污泥法多，生物活性高;此外，底物和產(chǎn)物的傳質(zhì)速度快。因此，生物接觸氧化法更能適應(yīng)制糖廢水濃度負(fù)荷波動性高的特點，相對于活性污泥法，能夠保持更加穩(wěn)定運行的優(yōu)勢。

　　(2)不需要專門培養(yǎng)菌種，掛膜方便，可以間歇運行。制糖企業(yè)屬季節(jié)性企業(yè)，一個能迅速走上正常處理軌道的污水處理系統(tǒng)更顯示出處理的優(yōu)勢性。

　　(3)操作方便、運行方便、易于維護(hù)管理，無需污泥回流，不產(chǎn)生污泥膨脹的問題。相對于活性污泥法，接觸氧化法不需要回流污泥來維持生化處理系統(tǒng)的污泥濃度，也就省去了污泥回流泵所耗用的動力，節(jié)能明顯。同時，甘蔗制糖污水屬于易生化性污水，營養(yǎng)配比不均衡，以碳水化合物為主，水質(zhì)偏酸，運用活性污泥法處理時，容易產(chǎn)生污泥膨脹的弊端，但是生物接觸氧化法正好彌補了活性污泥法的這個缺點，能夠保持系統(tǒng)長效穩(wěn)定運行的優(yōu)點。

　　(4)污泥生成量少，污泥顆粒較大，易于沉淀。甘蔗制糖廢水屬于高碳水化合物的廢水，產(chǎn)泥量大，同時污泥排入環(huán)境，容易造成較大環(huán)境問題，但是要完全處理活性污泥法產(chǎn)生的剩余污泥，是一筆投資不小的費用。根據(jù)實際運行經(jīng)驗，生物接觸氧化法中，剩余污泥只有活性污泥法的的三分之一左右，大大的節(jié)省了運行費用。

　　(5)對沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，在間歇運行的條件下，仍能夠保持良好的處理效果。對排水不均勻，受天氣影響比較大的制糖企業(yè)，更具有實際意義。

　　2.2 生物接觸氧化法工藝的類型

　　生物接觸氧化法根據(jù)充氧和接觸方式不同，可分為分流式接觸氧化池和直流式接觸氧化池兩種。生物接觸氧化池工藝可分為一段式、兩段式和多段式，一段式為一次氧化，一次沉淀;二段式為二次氧化，二次沉淀(或一次沉淀);多段式，即兩段式以上的氧化和沉淀。

　　經(jīng)實際運行，一段式的直流接觸氧化池最適合運用于制糖企業(yè)末端廢水的治理，容易管理，投資節(jié)省，運行穩(wěn)定。

　　2.3 生物接觸氧化法工藝的結(jié)構(gòu)形式

　　2.3.1 池體

　　池體的作用除了進(jìn)行凈化廢水外，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，可采用圓形鋼結(jié)構(gòu);池體容積較大時，可采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。池體的平面尺寸應(yīng)滿足布水、布?xì)饩鶆颍盍习惭b、維護(hù)管理方便為準(zhǔn)。各部位的尺寸為：池內(nèi)填料高度為3.0 m ~3.5m;底部布?xì)鈱痈叨葹?.6m ~0.7 m;頂部穩(wěn)定水層0.5 m ~0.6 m，總高度約為3.5 m ~6.0m。

　　2.3.2 填料和支架

　　填料是生物膜賴以棲息的場所，是生物膜的載體，同時也有截留懸浮物的作用。支架是支撐和固定填料的部分，為了裝卸方便，可把支架做成拼裝式，或者將支架連同填料做成單元框架式。由于填料在裝滿生物膜后，濕重可達(dá)500kg/m3 左右，因此支架必須牢固。

　　2.3.3 曝氣裝置和布水裝置

　　曝氣裝置是氧化池的重要組成部分，它對于充分發(fā)揮填料上生物膜降解有機(jī)污染物的作用，維持氧化池生物膜更新等正常運行和提高生化處理效率起很大的作用。同時，曝氣裝置的選擇同動力消耗密切相關(guān)。均勻的布水對接觸氧化池很重要，它對發(fā)揮填料的作用，提高氧化池工作效率有很大的關(guān)系。

　　2.3.4 設(shè)計和計算應(yīng)考慮的一些因素

　　(1)按照平均日廢水量進(jìn)行設(shè)計計算。

　　(2)池子座數(shù)一般不應(yīng)少于兩座，并按照同時工作考慮。

　　(3)填料層高度一般在3.5m 左右，當(dāng)采用蜂窩填料時，應(yīng)分層裝填，每層高1.0m，蜂窩內(nèi)孔徑不宜小于250mm。

　　(4)池子中的廢水的DO 含量一般應(yīng)維持在2.5 mg/L~3.5mg/L。

　　2.4 生物接觸氧化法調(diào)試程序及運行中的影響因素

　　2.4.1 生物接觸氧化法的膜生物培養(yǎng)馴化

　　生物接觸氧化法去除有機(jī)物的機(jī)理與其他膜生物處理方法基本相同，主要利用大量附著在填料上繁殖的微生物群體降解污水中的有機(jī)物。

　　生物接觸氧化法處理系統(tǒng)在正式投產(chǎn)之前的首要工作是培養(yǎng)和馴化生物膜。生物膜培養(yǎng)馴化可歸納為異步培馴法、同步培馴法和接種培馴法，異步法為先培養(yǎng)后馴化，同步法則培養(yǎng)和馴化同時進(jìn)行或交替進(jìn)行，接種法是利用其他污水處理廠的剩余污泥，再進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐囫Z。

　　培養(yǎng)膜生物需要有菌種和菌種所需要的營養(yǎng)物。對于城市污水，其中的菌種和營養(yǎng)都具備，可以直接進(jìn)行培養(yǎng)。對于工業(yè)廢水，由于其中缺乏專性菌種和足夠的營養(yǎng)，因此在投產(chǎn)時除了用一般的菌種和所需要營養(yǎng)培養(yǎng)足夠的生物膜外，還應(yīng)對所培養(yǎng)的生物膜進(jìn)行馴化，使填料上的微生物群體逐漸形成具有代謝特定工業(yè)廢水的酶系統(tǒng)，具有某種專性。

　　2.4.2 生物接觸氧化法運行中影響因素

　　生物膜培養(yǎng)馴化成熟后，就開始試運行。試運行的目的使確定最佳的運行條件。最主要的影響因素為：

　　(1)水力負(fù)荷

　　微生物對有機(jī)物的降解需要一定的接觸時間，在保證生物膜處于正常脫落更新的范圍內(nèi)，水力負(fù)荷越小，污水與生物膜接觸時間越長，處理效果越好;水力負(fù)荷越大，污水與生物膜接觸時間越短，處理效果可能越差。同時，水力負(fù)荷對生物膜的厚度和傳質(zhì)改善也有影響，高的水力負(fù)荷對生物膜的厚度的控制及傳質(zhì)改善有利，但是水力負(fù)荷應(yīng)控制在一定的厚度范圍內(nèi)，以免過高的的水力負(fù)荷產(chǎn)生過強(qiáng)的沖刷力，造成生物膜的流失，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

　　(2)生物膜量及其活性

　　生物膜的厚度反映了生物量的多少，但是生物活性并非總是與生物量成正相關(guān)性。生物膜由好氧膜和厭氧膜組成。好氧膜厚度通常范圍為1.5mm~2.0mm，有機(jī)物的降解主要在好氧層內(nèi)完成，在好氧膜厚度范圍內(nèi)，膜的生物降解活性就與生物膜厚度無關(guān)，有時還會出現(xiàn)單位重量生物膜生物活性下降的現(xiàn)象。若厭氧膜厚度繼續(xù)增加，就會發(fā)生生物膜脫落，也就是說，過厚的生物膜并不能提高反應(yīng)器的處理能力，反而會造成脫落的生物膜過多，堵塞載體的空隙。因此對生物接觸氧化法，不能單純最求增加反應(yīng)器的生物量，而應(yīng)保證反應(yīng)器內(nèi)生物膜正常脫落更新而不發(fā)生載體間隙被堵塞的現(xiàn)象。

　　3 結(jié)束語

　　目前制糖廢水要做到穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放, 同時外排廢水的排放量要達(dá)到清潔生產(chǎn)的二級水平以上要求(有些糖廠因設(shè)備陳舊, 清潔生產(chǎn)僅達(dá)到三級水平要求)，從各方面考慮，生物接觸氧化法工藝是極佳的糖廠廢水處理工藝。

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