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(shí)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(yùn)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(yàn)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(yùn)行穩(wěn)定率差。長期連續(xù)的機(jī)械運(yùn)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(yùn)行費(fèi)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(yùn)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(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)了這一缺點(diǎn)。

　　基于以上幾點(diǎn)，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(diǎn)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(diǎn)

　　(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(diǎn)，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(diǎn)，相對于活性污泥法，能夠保持更加穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(bǔ)了活性污泥法的這個缺點(diǎn)，能夠保持系統(tǒng)長效穩(wěn)定運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。

　　(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(fèi)用。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(yùn)行費(fèi)用。

　　(5)對沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，在間歇運(yùn)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(shí)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(shí)際運(yùn)行，一段式的直流接觸氧化池最適合運(yùn)用于制糖企業(yè)末端廢水的治理，容易管理，投資節(jié)省，運(yùn)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?，填料安裝、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(yùn)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(yùn)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(yùn)行中影響因素

　　生物膜培養(yǎng)馴化成熟后，就開始試運(yùn)行。試運(yùn)行的目的使確定最佳的運(yùn)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(yùn)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。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]蔣展鵬.環(huán)境工程學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2003:128-150.

　　[2]張自杰.排水工程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006:241-251.

　　[3]潘濤.廢水處理工程技術(shù)手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010:381-385.