接触氧化工艺解析：原理、设计与运行控制

创业 2024-10-23 13:09 中国

一、接触氧化工艺原理

接触氧化工艺是一种先进的污水处理技术，其核心在于通过氧气与污水中的污染物直接接触，利用微生物的氧化作用将污染物转化为无害物质，从而达到净化水质的目的。这一工艺结合了生物膜法和活性污泥法的优点，具有高效、稳定、占地面积小等特点。

在接触氧化工艺中，污水首先通过预处理（如初沉池）去除大颗粒悬浮物和部分有机物，然后进入接触氧化池。接触氧化池内填充有特定的填料，这些填料表面附着有大量的微生物群落，形成生物膜。当污水流经填料时，污水中的溶解氧和有机物与生物膜上的微生物充分接触，微生物利用这些有机物作为营养源进行新陈代谢，同时消耗溶解氧，将有机物氧化分解为二氧化碳、水等无害物质。

二、接触氧化工艺设计

接触氧化工艺的设计涉及多个方面，包括主体构筑物、填料选择、曝气装置及进出水装置等。

1.主体构筑物：

a.初沉池，作为污水处理流程中的首道工序，其核心功能在于对进入污水处理厂的污水进行初步的物理净化处理。通过初沉池的处理，可以有效地去除污水中的大颗粒悬浮物和部分有机物，这些物质可能来源于日常生活污水、工业废水以及雨水径流等。这些大颗粒悬浮物和有机物如果没有得到妥善去除，将会极大地增加后续处理环节的负担，可能导致设备堵塞、处理效率下降等一系列问题。

b.接触氧化池：作为生物处理工艺中的核心构件，其核心功能是通过曝气设备向池内持续供应充足的溶解氧，维持微生物在适宜的氧气浓度下进行好氧呼吸作用。池体内填充有微生物载体填料，这些填料表面具有丰富的生物膜，是微生物附着生长的主要场所。在微生物代谢过程中，污水中的有机污染物被吸附并分解，进而达到净化水质的目的。。

c.二沉池：二沉池是活性污泥法处理工艺中的关键构筑物，其功能在于对生物反应池，特别是接触氧化池中的混合液进行固液分离。在生物膜法和活性污泥法等污水处理工艺中，微生物膜附着在载体上形成生物膜，并通过与污水中的有机污染物接触、吸附及生化反应，将污染物转化为无机物或微生物自身成分。随着生物膜的不断生长和代谢，部分老化的生物膜会从载体上自然脱落，这些脱落的生物膜与污水中的悬浮物一起，在混合液中形成了一种易于沉淀的絮体状态。

2.填料选择：

填料的选择对于接触氧化工艺的处理效果具有举足轻重的影响。在实际应用中，理想的填料材料应具备以下几个关键特性：

a.较大的比表面积是衡量填料性能的重要指标之一。比表面积大意味着填料表面可以提供更多的微生物附着位点，从而有利于生物膜的快速形成与稳定发展。这样的生物膜具有更高的活性和处理效率，能够更有效地降解污水中的有机污染物，提高整体工艺的净化能力。

b.良好的亲水性对于填料与污水之间的相互作用至关重要。亲水性好的填料能确保污水迅速浸润并均匀分布在其表面，利于微生物与污水充分接触，进而促进生物化学反应的进行，减少污水在处理过程中的滞留时间，提升系统的处理效能。

c.生物附着性也是评价填料性能的重要参数。优质的填料应有利于微生物的固定化和生长繁殖，形成的生物膜坚固不易脱落，并能耐受一定的水流冲击和剪切应力。这样的生物膜不仅活性强、浓度高，而且稳定性好，能够持续有效地处理污水。

d.适当的孔隙率是保障污水与生物膜充分接触的关键因素。孔隙率适中可以使污水中的污染物顺利渗透到填料内部，并与内部的微生物有效接触，进而发生氧化分解反应。同时，有利于氧气和营养物质向生物膜内部的扩散，维持生物膜的正常代谢活动，提高整体工艺的处理效率和污染物去除能力。

3.曝气装置：

曝气装置在接触氧化法污水处理工艺中扮演着至关重要的角色，它不仅为接触氧化池提供必要的溶解氧，还承担着混合与搅拌的任务，以确保污水与生物膜之间能够实现充分、均匀的接触和反应。

在曝气装置的作用下，污水中的有机污染物得以与生物膜上的好氧微生物有效接触，从而被氧化分解，达到净化水质的目的。常见的曝气方式包括穿孔管曝气和微孔曝气等。其中，穿孔管曝气是通过在管道上安装多个穿孔或喷嘴，使气流通过这些小孔或喷嘴均匀地分散到水中，从而实现曝气和搅拌的效果。这种方式具有结构简单、安装方便的特点，但需要注意防止管道堵塞和维持适当的空气扩散效率。微孔曝气则是一种更为精细的曝气方法，它利用微孔材料制成的曝气盘或膜片，通过控制微孔的大小和分布，实现气体的均匀扩散和高效传递。微孔曝气具有较高的氧气利用率和较好的搅拌效果，但需要定期清洗和维护，以保持其良好的工作状态。

4.进出水装置：

a.进水装置在污水处理流程中扮演着至关重要的角色，其主要任务是确保污水能够以均匀、稳定的方式分布到接触氧化池的各个区域，避免出现短流和死区现象。通过精确的设计和安装，进水装置能够确保污水与生物膜或活性污泥充分接触，提高污染物的去除效率。

b.与之相对应的是出水装置，它负责收集经过接触氧化池处理后的污水，并将其顺利送入后续的处理单元或进行排放。

三、接触氧化工艺运行控制

接触氧化工艺的运行控制是确保处理效果稳定的关键。以下是一些主要的运行控制措施：

1.曝气控制：

a.曝气量控制对于保证水质处理效果至关重要。需要根据水质的具体情况以及微生物的活性来灵活调整曝气量的大小。这是因为，过量的曝气可能会导致能源浪费，同时可能造成溶解氧浓度过高，对微生物的生长和代谢产生不利影响；而曝气不足则可能导致溶解氧浓度过低，无法满足微生物对氧气的需求，进而影响整个生化反应的进程。因此，需要精确地将曝气量控制在合适的范围内，通常要求将接触氧化池内的溶解氧浓度维持在4~6 mg/L之间。这个范围内的溶解氧浓度既能满足好氧微生物进行有氧呼吸的需求，又能避免因过度曝气导致的能耗增加和设备磨损，从而实现经济高效的污水处理。同时，为了防止生物膜过厚和污泥堆积，需要定期进行曝气冲刷。

2.进水量调节：

a.根据出水水质和处理效果调节生化池的进水量，确保处理系统稳定运行。在出水水质波动较大时，应增加检测和调节的频率。

3.污泥管理：

a.定期检查沉淀池污泥情况，确保污泥及时排出，避免污泥沉积和回流。对于生物接触氧化池中的脱落生物膜，应合理控制其排放量，避免对后续处理单元造成负担。

4.微生物监测：

a.定期对接触氧化池中的微生物进行镜检和计数，了解微生物种群结构和活性情况。根据监测结果调整运行参数，确保微生物处于最佳生长状态。

5.设备维护：

a.定期对接触氧化工艺中的设备进行维护和保养，确保设备正常运行和延长使用寿命。对于损坏或老化的设备应及时更换或修复。

综上所述，接触氧化工艺是一种高效、稳定的污水处理技术。通过合理的工艺设计和科学的运行控制，可以确保处理效果稳定达标，为环境保护和可持续发展做出贡献。

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