1、生物接觸氧化法的特點(diǎn)
生物接觸氧化法是生物膜法的一種形式。它是在生物濾池法的基礎上發(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，生物接觸氧化法兼有生物濾池法和活性污泥法的特點(diǎn)。
實(shí)踐表明，生物接觸氧化法具有BOD負荷高，處理時(shí)間短，占地面積小，不需污泥回流，不產(chǎn)生污泥膨脹，運轉比較靈活，維護管理方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此，是一種有發(fā)展前途的處理方法。
2、生物膜對廢水的凈化作用
在生物接觸氧化法中，微生物主要以生物膜的狀態(tài)固著(zhù)在填料上，同時(shí)又有部分絮體或碎裂生物膜懸浮于處理水中。生物接觸氧化池中的生物膜重量，比曝氣池內懸浮活性污泥的重量大得多，一般生物膜重量為6000-14000mg/L，而氧化池中呈懸浮狀的微生物（活性污泥）濃度一般為200-1000 mg/L。由此，可粗略地用生物膜重量表示生物接觸氧化法中的微生物重量，用生物膜濃度表示微生物濃度。
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1.5-2.0mm，其中外表面到1.5 mm深處為好氣菌，1.5 mm深處到內表面與填料壁相接的部分為弱厭氣菌。
廢水中的溶解氧和有機物擴散到生物膜內為好氣菌利用。但是，當生物膜長(cháng)到一定厚度時(shí)，溶解氧無(wú)法向生物膜內擴散，好氣菌死亡、溶化，而內層的厭氣菌得以繁殖發(fā)展。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。在生物膜脫落的填料表面上，新的生物膜又重新生長(cháng)發(fā)展。實(shí)際上，新陳代謝過(guò)程在生物接觸氧化池中生物膜發(fā)展的每一個(gè)階段都是同時(shí)存在著(zhù)的，這樣就使其去除有機物的能力保持在一個(gè)水平上。
3、流態(tài)
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式，不僅提供較充分的溶解氧，而且由于曝氣攪動(dòng)加速了生物膜的更新，從而更加提高膜的活力與氧化能力。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。
對于接觸氧化池的單池（或單格）來(lái)說(shuō)，其流態(tài)是一種混合型，各點(diǎn)水質(zhì)比較均勻，各部分的工況基本一致，具有完全混合型的特點(diǎn)。
對于將氧化池分格按照推流式設置的接觸氧化池來(lái)說(shuō)，則全池又具有推流式活性污泥法的特點(diǎn)。由于按推流式設置時(shí)，水在池子內不斷地沿著(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混合和接觸，從而使污水逐漸凈化。全池的水質(zhì)是有變化的，進(jìn)水端COD值最大，以后逐漸減小，出口端最小。
4、生物相及其演化規律
生物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。
（1）細菌類(lèi)
生物相中數量最多的是細菌。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，對被粘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，也有呈蘑菇狀、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。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)在填料表面上的，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。
（2）真菌類(lèi)
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）有一定降解能力。
（3）原生動(dòng)物
在正常運行和生物膜降解能力良好時(shí)，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)也有游泳性纖毛蟲(chóng)，如草履蟲(chóng)、豆形蟲(chóng)、漫游蟲(chóng)等。
運行穩定時(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有價(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)物中的固著(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。
（4）后生動(dòng)物
與活性污泥法不同的是，在生物接觸氧化法中的生物膜上存在著(zhù)大量的后生動(dòng)物如輪蟲(chóng)、線(xiàn)蟲(chóng)、紅斑瓢體蟲(chóng)。這些是以食死肉為主的動(dòng)物，能軟化生物膜，促進(jìn)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)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)處理效果急劇下降。
1、進(jìn)水水質(zhì)
①PH值
環(huán)境條件對生物處理的影響是重要的，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。
對于大多數細菌來(lái)說(shuō)，雖然PH的最廣范圍為4-10，但是由于異常的PH值會(huì )損害細胞表面的滲透功能和細胞內部的酶反應，因此適宜的PH值范圍應為6-8。
在污水處理中，特別是在工業(yè)廢水處理中，污水的PH值往往不能適應微生物的生長(cháng)繁殖。此時(shí)，當在培菌馴化時(shí)考慮到PH值因素，并使PH值逐漸偏于某一側，那么，即使在較高的堿性和酸性條件下，也能夠使整個(gè)經(jīng)過(guò)馴化的微生物群體具有一定的凈化能力。
運行實(shí)踐表明，生物接觸氧化法對PH值的適應性比較強，當污水的PH值為8-9時(shí)，微生物仍然有適應能力，對處理效果沒(méi)有多大影響。因此，生物接觸氧化池進(jìn)水PH值可為6.5-9.0。否則，應考慮預先的PH調整措施。
②水溫
在生物接觸氧化池中接觸停留時(shí)間較短，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。
溫度對生物處理有一定的影響。一般地，溫度高，微生物活力強，新陳代謝旺盛，氧化與呼吸作用強，處理效果較好。但溫度過(guò)高，會(huì )抑制通常的嗜中溫微生物的生長(cháng)。同樣，溫度過(guò)低，微生物的生命活動(dòng)受到抑制，處理效果受到影響。
為了保持基本正常運行，生物接觸氧化池的進(jìn)水水溫宜控制在10-35℃之間。
③硫化物及其它有害物質(zhì)
污水中的大量硫化物對生物接觸氧化法處理是有害的。一是，硫化物是還原劑，要消耗生物接觸氧化池中的大量溶解氧；二是，硫化物在充氧作用下，易產(chǎn)生難聞的硫化氫氣體；三是，硫化物對微生物代謝過(guò)程有抑制作用。為此，生物接觸氧化池進(jìn)水中的硫化物含量應在30mg/L以下。
其它有害物質(zhì)的情況，在此從略。
2、有機負荷
有機負荷是反映生物接觸氧化法凈化效能的主要指標。它通常用單位容積填料的污染物（BOD）負荷量來(lái)表示，即
BOD負荷=單位時(shí)間內供給生物膜的有機物數量（BOD）÷填料總容積單位：Kg BOD/（m3·d）
①BOD負荷同被處理水的污染物質(zhì)有關(guān)
處理對象不同，BOD負荷亦不同。易于生物降解的污水，例如城市污水、酵母廢水等，BOD負荷較高。而可生化性較低的廢水，如印染廢水等，BOD負荷較低。
②BOD容積負荷與處理水水質(zhì)亦有密切關(guān)系
實(shí)踐表明，在一定范圍內，出水BOD愈高，則BOD容積負荷也愈高；出水BOD愈低，則BOD容積負荷也就愈低。在保持相同處理水水質(zhì)的情況下，允許的BOD容積負荷愈高，則證明處理設備效率愈高。
③BOD容積負荷的實(shí)際取值范圍
對于可生化性較高的有機廢水，如城市污水、食品工業(yè)廢水等，BOD容積負荷宜取1.0-3.0Kg BOD/（m3·d）；對于可生化性較差的廢水，如印染廢水等， BOD容積負荷取0.5-1.0Kg BOD/（m3·d）更為穩妥。
3、接觸停留時(shí)間
①接觸停留時(shí)間同處理效果有很大關(guān)系
在相同的進(jìn)水水質(zhì)條件下，若接觸停留時(shí)間愈長(cháng)，則處理水BOD值愈低，處理效果亦就愈好；反之亦然。
這是因為，微生物對有機物的轉化過(guò)程同微生物機體的化學(xué)過(guò)程緊密地聯(lián)系著(zhù)。不論是將復雜的有機物分解氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機物，還是將比較簡(jiǎn)單的無(wú)機物合成復雜的細胞物質(zhì)，都需要一定時(shí)間。特別是被吸附與附著(zhù)在生物膜上的有機物經(jīng)氧化分解和細胞合成作用全部轉化為穩定物質(zhì)（有機物無(wú)機化）所需時(shí)間較長(cháng)，一般為數小時(shí)乃至數十天。因此，處理效果對接觸停留時(shí)間的依賴(lài)性很大。
②接觸停留時(shí)間同所采用的處理工藝流程有關(guān)
在原水水質(zhì)和處理水質(zhì)都相同的條件下，一段法同多段法相比較，所需要的接觸停留時(shí)間是不相同的。一般地，二段法或多段法的總接觸停留時(shí)間短于一段法。
對于BOD濃度較低的城市污水，宜采用二段法工藝流程，總接觸停留時(shí)間1.0-3.0h，一氧池接觸停留時(shí)間約占總接觸停留時(shí)間的2/3，二氧池約占1/3。
對于中等濃度的工業(yè)廢水（如BOD濃度為150-300mg/L），接觸停留時(shí)間宜采用3-6h。
對于高濃度的工業(yè)廢水（BOD濃度為500mg/L以上），接觸停留時(shí)間宜采用8-16h。
（1）填料的作用及要求
填料是生物膜的載體，同時(shí)兼有截留懸浮物質(zhì)的作用。因此載體填料是氧化池的關(guān)鍵，直接影響著(zhù)生物接觸氧化法的效能。同時(shí)，載體填料費用在生物接觸氧化處理系統的基建費用中又占較大比重，所以填料關(guān)系到接觸氧化技術(shù)的經(jīng)濟合理性。
通常，對載體填料的要求是：
①生物膜的附著(zhù)性
表面粗糙度是能否很快形成初期生物膜的主要因素。表面粗糙度大，掛膜快；表面粗糙度小，掛膜慢。
生物膜附著(zhù)還同微生物和載體填料表面的靜電作用有關(guān)。一般微生物常帶負電，若填料表面的電位愈高，則可以推測生物膜附著(zhù)愈易；反之亦然。由于微生物可以視為親水性粒子，所以在親水性填料表面易附著(zhù)微生物。于是，有的塑料填料在使用前先進(jìn)行了提高表面親水性處理。
②水力學(xué)特性
載體填料的水力學(xué)特性包括空隙率、比表面積、形狀尺寸、填充率等�？障堵视绊懰膶�(shí)際停留時(shí)間和生物膜量�？障堵视�，氧化池阻力愈小，同時(shí)需要填料少，降低造價(jià)。但是，空隙率高時(shí)機械強度和比表面積都比較小。比表面積影響氧化池單位容積的生物膜量。
若載體填料的比表面積大，則不僅對溶解性底質(zhì)，而且對懸浮物質(zhì)的去除效果較好。但是，比表面積大的填料帶來(lái)的問(wèn)題是，流經(jīng)填料內的水流阻力增大，能量消耗隨之增大，同時(shí)易于堵塞填料。為了防止堵塞，就要提高反沖洗強度，這樣使原生動(dòng)物、后生動(dòng)物受到?jīng)_刷，微生物的食物鏈變短，產(chǎn)生的剩余污泥量就大。因此，一般固定床氧化法載體填料的比表面積宜在一至數個(gè)100m2/m3之間。
填料的形狀尺寸除了同空隙率和比表面積密切相關(guān)以外，也是影響填料間水流態(tài)的重要因素，一般用雷諾數Re表示。Re小于2000為層流，大于2000為紊流。若填料間紊流愈甚，則水與生物膜接觸效率愈高，生物膜更新愈快，增大了去除污染物質(zhì)的能力。但是，為了提高Re，勢必要增大流速，從而增大能量消耗。若比表面積小，則Re值大，提高單位生物膜表面積的凈化效率。因此，從這一點(diǎn)考慮，則采用比表面積小的填料是有利的。
若空隙率大、比表面積大、形狀尺寸均一，則水流阻力��；反之亦然。從節能觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，填料間的水流阻力愈小愈好，這是一個(gè)方面。但另一方面由于填料自身具有整流作用，阻力愈大，則填料內流速分布比較均一，因此克服氧化池內流速偏差是有效的。
③經(jīng)濟性
影響填料成本的主要因素是材質(zhì)、填料形狀與厚度、加工工藝過(guò)程等。不言而喻，采制價(jià)格低廉、厚度小、加工工藝簡(jiǎn)單，則成本低。
當建設資金充足時(shí)，可以考慮一次性采用性能好、使用壽命長(cháng)而價(jià)格又較貴的填料；若建設資金比較短缺時(shí)，建議可以先使用性能良好、價(jià)格低廉的填料，如軟性纖維填料，以滿(mǎn)足污水處理的需要，而以后再逐漸更換成其它更為理想的填料。
（2）種類(lèi)
載體填料按形狀分，有：蜂窩管狀、束狀、波紋狀、圓環(huán)輻射狀、盾狀、板狀、網(wǎng)狀、筒狀、不規則粒狀等；按性狀分，有：硬性、半軟性、軟性；按材質(zhì)分，有：塑料、玻璃鋼、纖維填料等。
（1）供氣的作用
①充氧
生物接觸氧化法主要是利用好氣性細菌完成生物凈化作用。微生物的氧化、合成和內源呼吸全部需要氧。所以，除了營(yíng)養物質(zhì)外，氧氣是保持微生物正�；顒�(dòng)的一個(gè)重要條件。供氣使氧化池中的溶解氧控制在一個(gè)相當的水平上。
②充分攪拌，形成紊流
供氣使池內水流充分攪動(dòng)，形成紊流。紊流愈甚，被處理水與生物膜的接觸效率愈高，傳質(zhì)效應愈好，從而提高處理效果。
③填料堵塞，促進(jìn)生物膜更新
供氣的攪動(dòng)作用使填料上衰老的生物膜及時(shí)剝落，防止填料堵塞。同時(shí)還促進(jìn)生物膜更新，提高處理效果。
（2）供氣量
為了表面層的好氣菌維持良好的生物相，通過(guò)填料后的溶解氧應是2-3mg/L。
關(guān)于供氣量的確定，一般有以下兩種方法：
①根據生物膜需氧量來(lái)計算供氣量
生物膜的需氧量（R）包括合成用氧量和內源呼吸用氧量?jì)刹糠�。�?/p>
R = a’·ΔBOD+b’·P
式中：
R——生物膜的需氧量（Kg/d）
ΔBOD——單位時(shí)間內去除的BOD量（Kg/d）
P——活性生物膜數量（Kg）
a’、b’——系數（a’≈0.4~0.7、b’≈0.18）
所需的供氣量（Qs）取決于需氧量（R）和曝氣裝置氧的總轉移系數KLa 。
②根據水氣比，確定實(shí)際供氣量
在生物接觸氧化處理廢水實(shí)踐中，往往是根據水氣比確定供氣量。水氣比為處理水量和供氣量體積比，視水質(zhì)、水溫、填料和廢水所需的溶解氧而定。正常運行時(shí)的水氣比為：
城市污水 1：（3-5）
一般工業(yè)廢水 1：（15-20）
高濃度生產(chǎn)廢水 1：（20-25）
但是，在生物接觸氧化中，曝氣不僅提供溶解氧，還形成紊流，促進(jìn)生物膜脫落與更新，防止填料堵塞，還有利于污水中有機物和微生物的代謝產(chǎn)物的擴散與傳遞。所以，在確定供氣量時(shí)還應考慮反沖填料時(shí)須加大供氣量。一般地，反沖填料時(shí)的水氣比為：
城市污水 1：（6-8）
工業(yè)廢水 1：（20-25）
（3）供氣方式
對供氣方式總的要求是：能使水流均勻地流經(jīng)曝氣池和載體填料，充氧效果好，能耗低，維護管理方便。
供氣方式可分為：鼓風(fēng)曝氣、機械曝氣和射流曝氣。
目前國內用得較多的是鼓風(fēng)曝氣。鼓風(fēng)曝氣就是用鼓風(fēng)機（或空壓機）向曝氣池充入一定壓力的空氣（或氧氣）。這種方法動(dòng)力消耗較低，動(dòng)力效率較高，供氣量較易控制，脫落的生物膜沉淀性能較好。但是，氧的利用率較低，噪聲大。
射流曝氣，就是用泵打入混合液，在射流器的喉管處形成高速射流，與吸入（或壓入）的空氣強烈混合攪拌，將氣泡粉碎為100μm左右，使氧迅速轉移至混合液中。其氧的利用率較高，管理方便。但是，動(dòng)力消耗較高，動(dòng)力效率較低，脫落的生物膜易被擊碎，質(zhì)輕上浮。
機械曝氣大多以裝在曝氣池水面的葉輪快速轉動(dòng)，進(jìn)行表面充氧。生物接觸氧化法，很少采用這種曝氣方式。
（4）曝氣充氧設備
各種不同方式對氧化池的供氣是通過(guò)曝氣充氧設備來(lái)實(shí)現的。曝氣充氧設備的性能不僅影響污水生物處理的效果，而且關(guān)系到處理設施的投資、電耗和運行費用。目前，鼓風(fēng)曝氣充氧設備常采用穿孔管、微孔曝氣器、可變孔曝氣軟管等。
穿孔管，簡(jiǎn)單易行，安裝方便，一次投資省。但是，其氧的利用率較低，孔口易于堵塞。
微孔曝氣器、可變孔曝氣軟管等，氧的利用率較高。但是，由于它是采用塑料（或橡膠）制成，很容易老化，使用壽命較低。
