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(chǔ)上，從接觸曝氣法改良演化而來(lái)的，因此有人稱為“浸沒(méi)式濾池法”、“接觸曝氣法”等。
一、生物接觸氧化法的特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
1、bod負(fù)荷高，mlss量大，相對(duì)地說(shuō)效率較高，并且對(duì)負(fù)荷的急劇變動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)。
2、處理時(shí)間短。在處理水量相同的條件下，所需裝置設(shè)備小，因而占地面積小。
3、維護(hù)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(zhǎng)時(shí)期停運(yùn)后，若再運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)生物膜恢復(fù)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(fù)荷而異。bod負(fù)荷高，則生物膜數(shù)量多;反之亦然。因此不能借助于運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化任意地調(diào)節(jié)生物量和裝置的效能。
2、生物膜量隨負(fù)荷增加而增加，負(fù)荷過(guò)高，則生物膜過(guò)厚，易于堵塞填料。所以，必須要有負(fù)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(jī)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(zhuǎn)化有機(jī)物的功能來(lái)看，這兩種方法的區(qū)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(jié)構(gòu)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(chǔ)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(dān)有機(jī)物轉(zhuǎn)化功能的微生物主要集中在生物膜上。
附著在填料表面的生物膜對(duì)廢水的凈化作用：zui初稀疏的細(xì)菌附著于填料表面，隨著細(xì)菌的繁殖逐漸形成很薄的生物膜。在溶解氧和食料(有機(jī)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(nèi)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(jī)物擴(kuò)散到生物膜為好氣菌利用。但是，當(dāng)生物膜長(zhǎng)到一定厚度時(shí)，溶解氧無(wú)法像生物膜內(nèi)擴(kuò)散，好氣菌死亡、溶化，而內(nèi)層的厭氣菌得以繁殖。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，厭氣菌在數(shù)量上亦開(kāi)始下降，加上新陳代謝氣體的逸出，使內(nèi)層生物膜出現(xiàn)許多空隙，附著力減弱，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(zhǎng)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(gòu)筑物去除有機(jī)物的能力，使之穩(wěn)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，使固著在填料上的生物膜可以連續(xù)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。
我廠氧化池按采用推流式設(shè)置，則兼有推流式活性污泥法的特點(diǎn)。水在池子內(nèi)不斷地延著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(jī)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z(mì)uida，以后逐漸減少，出口端為zui小。
3、生物降解有機(jī)污染物的動(dòng)力學(xué)
在污水的生物處理中凈化反應(yīng)是相當(dāng)復(fù)雜的，但把它作為一個(gè)微生物反應(yīng)來(lái)考慮，用數(shù)學(xué)公式加以模式化的話，則一般地可以分為bod基質(zhì)高濃度和低濃度兩種情況。當(dāng)bod(有機(jī)物)基質(zhì)高濃度時(shí)，與微生物數(shù)量相比，微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)微生物生長(zhǎng)所需。也就是說(shuō)微生物的生長(zhǎng)不受營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的限制，而受自身生理機(jī)制的限制，與微生物活度呈一次反應(yīng)式。此時(shí)，微生物是對(duì)數(shù)增殖狀態(tài)，處于生長(zhǎng)率上升階段。
當(dāng)bod(有機(jī)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(jī)制的限制，而是由于bod基質(zhì)濃度低，營(yíng)養(yǎng)不足，處于生長(zhǎng)率下降階段。所以，微生物的增殖速度(伴隨著bod降解速度)由有機(jī)物濃度所左右，并服從一次反應(yīng)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(jù)具體情況使微生物處于生長(zhǎng)率上升階段后期或內(nèi)原呼吸階段。
4、生物相及其演變規(guī)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類，由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物組成比較穩(wěn)定的生態(tài)系。生物相中數(shù)量zui多的生物是細(xì)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(yùn)動(dòng)的螺旋菌。細(xì)菌的種屬因處理的污水種類不同而異，一般生長(zhǎng)繁殖的細(xì)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(shù)在掛膜培菌初期出現(xiàn)，然后消失。②菌膠團(tuán)。它是低等細(xì)菌建立的膠粘物，有良好的吸附能力，對(duì)被吸附的有機(jī)物加以分解利用，使有機(jī)物無(wú)機(jī)化。菌膠團(tuán)多半呈垂絲狀，也有蘑菇狀、分枝狀。③絲狀菌。這是由低等細(xì)菌密切結(jié)合的高等細(xì)菌。絲狀菌多數(shù)是真菌球衣細(xì)菌，是生物膜中起重要作用的微生物。它們的菌絲體較長(zhǎng)，常呈亂發(fā)狀。球衣菌絲體粗細(xì)一致，固著不運(yùn)動(dòng)，用結(jié)晶紫染色可見(jiàn)衣鞘和衣鞘內(nèi)的圓柱形細(xì)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密切聯(lián)系。在生物接觸氧化法中，絲狀菌是固著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、地霉菌和各類酵母菌等。真菌對(duì)某些人工合成的有機(jī)物(如丙烯腈等)有一定的降解能力。在正常運(yùn)行和生物膜降解能力良好是，生物相中占優(yōu)勢(shì)的原生動(dòng)物以固著性的纖毛蟲(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(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定時(shí)，生物膜上的生物相也是相對(duì)穩(wěn)定的，細(xì)菌和原生動(dòng)物之間存在著制約關(guān)系。一方面原生動(dòng)物纖毛蟲(chóng)吞噬細(xì)菌，抑制細(xì)菌群體的蔓延;另一方面細(xì)菌被破壞后，又不斷地繁殖生長(zhǎng)，這就需要以廢水中的大量有機(jī)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(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好的又價(jià)值的指示性生物。在運(yùn)行時(shí)，若有機(jī)物負(fù)荷或營(yíng)養(yǎng)狀況有較大變化，則原生動(dòng)物的固著性鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)突然消失，絲狀菌稀少，菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)松散，而游泳性草履蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)游泳體大量出現(xiàn)，出水水質(zhì)變差;反之，若原來(lái)出水水質(zhì)較差，一旦出現(xiàn)鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)，絲狀菌叢生，菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)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(xiàn)了數(shù)量較多的后生動(dòng)物如輪蟲(chóng)、線蟲(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(dāng)輪蟲(chóng)類等后生動(dòng)物數(shù)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(xiàn)生物呆滯，個(gè)體死亡，則預(yù)示著處理效果即將急劇下降。
三、運(yùn)轉(zhuǎn)和管理
①有機(jī)負(fù)荷
有機(jī)負(fù)荷是反應(yīng)生物接觸氧化法凈化效能的重要指標(biāo)。由于各種廢水的濃度、組成不同，因此從廣義上說(shuō)，有機(jī)負(fù)荷應(yīng)當(dāng)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(shù)量用bod表示，這一數(shù)值近似地等于各種物質(zhì)所能生成能量的總和，所以有機(jī)負(fù)荷是指生物接觸氧化處理中單位數(shù)量微生物所能處理的bod數(shù)量(投加的、接受的)。
有機(jī)負(fù)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(fù)荷量(填料容積負(fù)荷);單位填料面積的污染物質(zhì)負(fù)荷量(填料表面積負(fù)荷);接觸氧化池單位容積的污染物負(fù)荷量(氧化池容積負(fù)荷)。常用的是填料容積負(fù)荷。即bod容積負(fù)荷=
單位時(shí)間內(nèi)供給生物膜的有機(jī)物數(shù)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(duì)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。
雖然ph值的zuiguang范圍為4—10，但由于異常的ph值能夠損害細(xì)胞表面的滲透功能和細(xì)胞內(nèi)的酶反應(yīng)，因此適宜的ph值范圍應(yīng)為6—8。
生物接觸氧化法對(duì)ph值的適應(yīng)性比較強(qiáng)。當(dāng)污水的ph值為8—10時(shí)，微生物任然有適應(yīng)能力，對(duì)處理效果影響不大。ph值為10—10.5時(shí)，則對(duì)處理效果有影響。當(dāng)受到ph值沖擊時(shí)(如ph值>11)，微生物是不能適應(yīng)的，在這種情況下反應(yīng)zui敏感的是生物相。鐘蟲(chóng)呈呆滯狀態(tài)或消失，菌膠團(tuán)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(dāng)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(diào)整至10以下，則生物相的恢復(fù)比活性污泥法快。一般只需5—5天氧化池的工況即可恢復(fù)。同樣，當(dāng)污水ph值為5—6時(shí)，生物接觸氧化池仍然有一定的適應(yīng)能力。
ph值不僅影響細(xì)菌的生長(zhǎng)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(qiáng)。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(jī)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?xiàng)l件下，氧化分解速度或硝化速度對(duì)接觸時(shí)間的依賴性很大。微生物對(duì)有機(jī)物的轉(zhuǎn)化過(guò)程與微生物機(jī)體的化學(xué)過(guò)程緊密地聯(lián)系著，所以，無(wú)論是將復(fù)雜的有機(jī)物分解氧化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，或者是比較簡(jiǎn)單的分解氧化產(chǎn)物合成復(fù)雜的細(xì)胞物質(zhì)，都需要一定的時(shí)間。從降低廢水有機(jī)物含量這一角度來(lái)說(shuō)，有機(jī)物轉(zhuǎn)移到生物膜所需的時(shí)間是重要的。這個(gè)轉(zhuǎn)移實(shí)質(zhì)上是將微生物對(duì)廢水中的有機(jī)物吸著吸附過(guò)程。這個(gè)轉(zhuǎn)移一般能夠在廢水同生物膜接觸后數(shù)分鐘內(nèi)完成。但是，生物處理對(duì)廢水中有機(jī)物的凈化作用，不僅是由于生物吸附與吸著作用，更重要的是吸附吸著后的氧化分解和細(xì)胞合成作用，使有機(jī)物無(wú)機(jī)化。被吸附在生物膜上的有機(jī)物，經(jīng)氧化分解與合成全部轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定物質(zhì)所需時(shí)間較長(zhǎng)(數(shù)小時(shí)乃至數(shù)十天)。因此，處理時(shí)間愈長(zhǎng)，微生物對(duì)有機(jī)物的吸著、吸附、降解作用愈*，處理水bod殘留愈小，處理效果愈好;反之亦然。
④溫度
溫度對(duì)生物處理有一定的影響。溫度高，微生物活力強(qiáng)，新陳代謝旺盛，氧化愈呼吸作用強(qiáng)，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(duì)處理效果的影響主要是對(duì)氨氮的去除。因?yàn)楫?dāng)硝化或*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(xì)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z(mì)uida。
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(jī)物的降解。當(dāng)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(dāng)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。
四、維護(hù)管理要點(diǎn)
與活性污泥法相比較，生物接觸氧化法的運(yùn)轉(zhuǎn)管理有其特殊性。在活性污泥法處理中，整個(gè)處理系統(tǒng)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(cè)判斷。當(dāng)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(xiàn)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(tǒng)的工況變化首先表現(xiàn)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(hù)管理方便，其要點(diǎn)是防止剩余生物膜堵塞填料。為此，在運(yùn)轉(zhuǎn)管理上應(yīng)注意如下幾點(diǎn)。
1、原水
①生物接觸氧化法對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力是強(qiáng)的，但仍需調(diào)節(jié)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(cè)定氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，特別是處理生產(chǎn)廢水時(shí)，要充分調(diào)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(xì)地觀察氧化池內(nèi)的顏色、氣泡、臭氣、懸浮污泥和曝氣等狀況。一旦發(fā)現(xiàn)不正常，應(yīng)立即采取相應(yīng)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，使附著污泥*沖掉。
3、沉淀池
①與曝氣池相同，要仔細(xì)地觀察工況，及早發(fā)現(xiàn)狀態(tài)變化。
②實(shí)施活性污泥法的維護(hù)管理辦法，如堅(jiān)持少排泥、勤排泥和定期排泥等。