生物接触氧化法是生物膜法的一种形式,早在19世纪末就有人试验研究接触氧化法处理废水,并在1912年获得了德国的专利登记。20世纪70年代初,日本在受污染的给水水源处理研究中,采用所谓的“管式接触氧化”净化方法,在填料和供氧方式上有了较大突破。1975年,北京市环境保护科学研究所首先试验研究了生物接触氧化法处理城市污水,取得良好的效果。之后,逐渐在纺织印染、黏胶纤维、造纸、石油化工、食品加工与酿造等工业废水的处理中推广应其中又以在纺织印染废水处理中应用最为广泛,是目前纺织印染废水生物处理的主要技术之用生物接触氧化法的微生物息填料全部浸没在氧化池内,所以亦有人称之为淹没式滤池。氧化池内采用与曝气池相同的曝气方法,所以又称为接触曝气池。实践证明,生物接触氧化法具有BOD负荷高、处理时间短、占地面积小、不需要污泥回流、不产生污泥膨胀、运转比较灵活

米。维护管理方便等优点。

生物接触氧化法的处理工艺流程分为一段法(一次生物接触氧化法)、二段法(两次生物接水触氧化法)、多段法(多次生物接触氧化法)和多格法(多格生物接触氧化法)等。在这种处理流程中,氧化池的流态具有完全混合型的特点。当处理印染废水时,氧化池中剩余营养物质(食料F)与活性微生物质量(M)之比F/M一般为1.2~3.6,微生物(主要是细菌)处于对数生长期和生长率下降期的前期,生物膜增长较快,活

性较大,降解有机物的速率较高。一段法流程简单易行,操作方便,投资较省。

二段法更能适应原水水质的变化,使处理水水质趋于稳定。二段法中的每座氧化池的流态基本上属于完全混合型,可以提高生化效率,缩短生物氧化时间。二段法流程中,一般需控制第一段氧化池的F/M>2.1,使微生物处于生长率上升阶段。第二段氧化除有池的F/M为0.5左右,微生物处于生长率下降阶段后期或者内源呼吸阶段。二段法流程增加了处理装置和维护管理内容,投资比一段法稍高。

多段法是由三级或多于三级的生物接触氧化池组成的系统。由于设置了多级氧化池,可将生化过程中的高、中、低负荷明显分开,能够提高总的生化处理效果。但是,池由于设置了多段接触氧化池,增加了建设费用和管理内容。

多格法是将一座生物接触氧化池内部分格,全池按推流方式运行的一种方式。氧化池分格微生物与负荷条件相适应,利于微生物专性培养驯化,提高处理效率。

一般生物接触氧化的容积负荷为0.4~0.8 kgBODs/(m3填料·d)。当采用二段或多段生物第一段或前段宜取较高的容积负荷,第二段或后段宜取较低的容积负荷。

生物载体（填料)是微生物赖于栖息的场所,是生物接触氧化法的重要组成部分。对载体填度好、比表面积大、易挂(脱)膜、防堵塞、价廉、安装与更换方便、重量轻、便于运输等。目前,在印染废水处理中使用较为普遍的是弹性立体填料和组合填料(纤维填料组合),其中又以弹性立体填料使用最多。弹性立体填料由中心绳和大量塑料细丝条经特殊工艺加工后具有一定的柔性与刚性,回弹性能好,能在水中均匀伸展

使用时,填料在反应器中呈辐射立体状态,避免了堵塞现象。

围绕着提高氧的转移率,节省动力,防止堵塞短路和降低造价等方面。2000年以来,在鉴国外经验的基础上,国內研制了几种类型的微孔曝气器,如固定孔微孔曝气器、可变孔孔)曝气软管、可变孔(微孔)曝气器等。据测定,在通常情况下,微孔曝气器氧的利用率可15%~20%,节能效果较好。这些曝气充氧设备在纺织印染废水处理中都有应用。但是,曝气器一般置于生物填料下方,工程实践中应考虑为曝气器的维护和更换等提供方便。

目前,生物接触氧化池通常采用底部集泥坑排泥,即在池底的侧边设1~2个集泥坑。集坑具有一定的坡度,沉淀污泥借自重沿坡面集中在集泥坑中,然后采用重力或压力排泥方式排污泥。这种排泥方式往往难以将池底部积泥全部排出,排泥不稳定,影响生物处理效果。工践表明,生物接触氧化池池底设置由若干排泥斗、排泥支管、排泥总管组成的底部排泥系统,以避免池底沉泥积聚,稳定生物处理效果。一般每个排泥斗的服务面积为10.0m2左右,可根生物接触氧化池的大小设置合适数量的排泥斗。

五、混凝沉淀

投加铁盐或铝盐进行混凝,并且使用聚电解质增加絮体的稳定性促进沉降分离是印染废水处理的常用方法,混凝沉淀既可以作为生物处理前的一级处理,又可以作为生物处理后的深度处理,混凝沉淀处理具有投资较省、构筑物简单、操作方便等优点,但产生污泥量大,药剂费用相对较高,所以,在国内印染废水处理实践中,往往将混凝沉淀处理置于生物处理之后,作为生物处理的补充,以使处理水达标排放。

在混凝沉淀法中,只要混凝剂选用合适,可以收到较好的处理效果。而混凝处理效果又与印染度水中所含的染料有关,分散染料,还原染料分子结构中不含或较少地含有一SO3HCOOH、OH等亲水基团,在水中以疏水性悬浮微粒形式存在,易被混凝沉淀除去,且混凝效果受PH影响小,在较宽的pH范围内都具有良好的处理效果。直接染料、活性染料中含有较多SO3H、COOH、OH等亲水基团,混凝处理效果则取决于染料分子在水中的缔合程度。

其中,大部分直接染料和小部分活性染料缔合程度较高,以胶体形式存在而被混凝除去。而分子较小的活性染料缔合程度较低,以接近真溶液形式存在,混凝处理效果较差。中性染料和部分活性染料水溶性基团含量高,溶解度好且不易缔合,混凝处理效果较差。

国外研究表明,在印染废水生物处理之后应用氨基阳离子聚合物进行混凝沉淀,效果优于铁盐聚合物,对活性染料进行混凝沉淀也有良好的效果。国内的试验和运用表明,铁盐混凝剂特别是FeSO4对以活性染料为主的印染废水处理效果要优于铝盐混凝剂。主要是FesO4除了一般电中和压缩双电层作用外,还同时具有络合沉淀作用。FeSO4在废水pH较高的情况下有较好的脱色效果,针对生物处理出水pH为7~7.5的情况,采用FeSO4混凝剂时,需要同时投加NaOH或石灰[Ca(OH)2],将废水pH调整至9.0左右。当投加石灰时还具有絮凝和提高处理效果的作用。采用FSO混凝剂时产生的污泥量较大,但投加石灰后所产生的污泥性状有所改善,有利于脱水。因此,采用铁盐进行混凝沉淀是一种较为有效易行的处理技术。

混凝沉淀池的类型与它在处理流程中的功能有关。生物处理前的初次沉淀池可采用竖流式或辐流式,亦可采用斜板(管)沉淀池。而生物处理后的混凝沉淀池可采用竖流式或辐流式。为避免生物污泥在斜板(管)上的沉积或上浮,影响污泥沉降效果,不宜采用斜板(管)沉淀池。混凝沉淀池的表面水力负荷,生物处理前宜为<1.0m3/(m2·h),生物处理后宜为<0.8m3(m2·h)。

六、混凝气浮

20世纪70年代,同济大学等对应用气浮技术处理印染废水进行了试验研究。80年代后,国内对压力溶气气浮的溶气方式、溶气释放器、气浮池类型、刮渣装置、气浮技术的设计计算、浮设备成套化、系列化等进行了大量研究,取得了很多应用成果,使压力溶气混凝气浮技术成为我国印染废水处理的主要物化处理技术之一。2000年以后,随着引进国外先进技术和设备,高效浅层气浮、高效深槽气浮、涡凹气浮在印染废水处理中亦有较多应用同混凝沉淀一样,混凝气浮大多应用在印染废水生物处理的前处理单元,以去除废水中呈悬浮状态的部分污染物质,减轻后续生物处理的负荷,同时可去除废水中的部分色度。混凝气浮亦有应用在生物处理特别是生物接触氧化之后,作为泥水分离和进一步脱色处理单元。根据气浮化废水原理,在印染废水处理中,气浮技术一般应用在含有较多悬浮物,或者含有分散染料、离子染料、酸性染料等印染废水。与混凝沉淀相比较,混凝气浮的表面负荷较大,一般为2m3/(m2·h);停留时间短,一般为0.2~0.3h;容积小,占地面积小。所以,在现有印染废处理达标或提标排放的改造工程中经技术经济比较后,如以混凝气浮代替混凝沉淀池,在一定程度上可缓解原有印染废水处理工程场地紧张的状况。例如,某针织有限公司是一家生产棉针织企业,为了适应市场需要,扩大生产规模,增加产品品种,贯彻节能减排,需对原有的废水处理系统进行扩建提标改造。针对该针织印染废水中含有轻质细毛纤维等杂质,SS和不溶性有机染物对较高的特点,结合原有工程场地狭小的实际情况,将生物处理前的混凝沉淀池改为采用高效深槽混凝气浮处理,并采用了气浮槽架空设置方式,以解决改造工程场地狭小的困扰浮处理后可去除废水中COD30%~35%,比原有的混凝沉淀处理效果提高了10%左右。

混凝气浮处理产生的污泥小于混凝沉淀处理的污泥量。一般生物处理前的混凝沉淀处理排泥量为4%~6%。污泥含水率为99.4%~99.5%,而混凝气浮处理排泥量为废水处理量的1%~2%,含水率为99.5%~9%。

七、脱色处理

①脱色氢氧化

氯氧化脱色是20世纪八九十年代常用的印染废水脱色方法之一,目前在中小型印染废水处

理中仍有采用。

氯氧化脱色是以氯或氯化合物为氧化剂,对印染废水中的显色有机物进行氧化并破坏其氯氧化脱色常用的氯氧化剂有液氯、次氯酸钠和二氧化氯等。

采用液氯氧化剂时,氯溶于水中后迅速水解生成次氯酸,液氯的水解产物次氯酸HOCl中的C1具有强烈的氧化能力,能氧化和破坏印染废水中的集料和其他显色物质的结构,使废水脱色。此外,次氯酸是弱酸,在水中电离后生成OC1-OCl-是含有C1的氧化剂,具有较强的氧化能力,但不如分子态的HOC1氧化能力强。氯在水中形成[HQC和[OCl-]的比例与pH有关,即pH<6时,次氯酸几乎完全呈分子状态pH=6~9时,两种形态所占比例变化较大;pH>9时,次氯酸几乎全部电离为OC1-。所以在pH较低的环境下,氯氧化脱色效果较好。采用次氯酸钠或二氧化氯氧化剂时,它们离解成次氯酸钠离子,接着OCl水解生成HOC,同时[O]+亦具有氧化能力。各种氧化剂的氧化能力一般用有效氯表示,并以C2作为100%进行比较。

②活性炭按形状可分为粉状炭和粒状炭两种。粉状炭一般用木炭、木炭梢或锯末加氯化锌溶液混合成膏料,经活化破碎而成。粉状炭虽具有良好的脱色效能,但因其阻力较大,分离与再生较复杂,所以在印染废水脱水处理中较少应用。粒状炭分为破碎炭和压制炭两种。其中,压制炭是将原料配制成塑性膏料,经模子挤压成条,然后切成均匀的长度再经活化而成。压制炭具有足够的硬度和结合力,在高温、高压和水浸条件下不易破碎,形状均匀、水力阻力小,较易分离和再生,在印染废水处理中得到了广泛应用,如市售的以无烟煤为原料,经破碎后直接炭化和活化制成的不定型颗粒净水炭等。

活性炭对染料脱色具有选择性,其脱色性能依次为碱性染料、直接染料、酸性染料和硫化染料。由于活性炭价格较贵,失效活性炭再生困难,所以一般应用在印染废水生物处理后的深度处理中。为了防止废水中细小悬浮物对活性炭层的填空,宜在活性炭设备之前设置过滤处理单元在印染废水脱色中经常采用的连续式固定床活性炭处理设备。