生化系統是污水處理的關鍵單元，目前國內外成熟的污水生化處理工藝包括傳統活性污泥法、氧化溝、SBR(序批式活性污泥法）、生物轉盤、MBBR(移動床生物膜反應法)等。某煉油廠生化池采用的是接觸氧化工藝，裝置運行初期還有一定的氨氮處理能力，但運行到后期氨氮處理能力逐漸降低，導致降解氨氮的任務落在了BAF單元，由于BAF是生物濾池，屬于深度處理單元，其降解氨氮的效率比較低，要達到排放標準，只能在低負荷下運行，隨著環保標準的不斷提升，現有污水處理工藝很難達到污水水質排放標準，需要綜合考慮采用既合理又高效經濟的處理工藝。

本文對接觸氧化工藝處理能力低的原因進行分析，并對改造后的高效低氧一體化生物反應工藝運行情況進行淺析，為同行業污水處理提供參考依據。

1、接觸氧化池工藝原理

接觸氧化工藝主要是通過附著在載體填料上的微生物的生長繁殖，形成膜狀活性生物污泥——生物膜，利用生物膜降解污水中的COD、氨氮、總氮等有機污染物質，生物膜外部為好氧層，內部為厭氧層（見圖1)，降解氨氮的硝化菌生長在好氧層中。

由于流動水層比附著水層中的有機物濃度高，有機物的濃度梯度和水流的紊動擴散作用可使有機物、營養物和溶解氧進入附著水層，并進一步擴散到生物膜中，有機物被生物膜吸附、吸收和降解。微生物在分解有機物的過程中，自身也進行合成，不斷增殖，使生物膜的厚度增加。傳遞進入生物膜的溶解氧很快被生物膜表層的好氧微生物所消耗，使得生物膜內層形成以厭氧微生物為主的厭氧膜。當生物膜厚度不大時，好氧膜與厭氧膜之間可以維持平衡關系，厭氧膜產生的代謝產物通過好氧膜，可被進一步降解去除。但當厭氧膜的厚度不斷加大，厭氧的代謝產物增多，氣態物質不斷逸出，使得生物膜老化脫落，在脫落的位置上隨后又長出新的生物膜。生物膜的更新與脫落過程不斷循環進行。

2、接觸氧化池氨氮處理能力低的原因分析

接觸氧化池生物膜上附著生長的生物量少，適用于處理負荷較低的污水，一般設置在污水處理工藝后端，作為水質達標的保障。而某煉油廠將其作為主要的生物處理單元，承擔的水質處理負荷大，但其生物膜更新度達不到高負荷的水質要求，生物膜結球無法脫落(見圖2)，膜內部形成了厭氧區，而好氧的硝化菌附著空間小，不斷流失，最終導致生化池硝化反應差、氨氮處理能力低。經過分析判斷，接觸氧化工藝不能滿足現有污水處理要求。

3、實施工藝改造

在分析了接觸氧化工藝不適用于某煉油廠污水生化處理的原因后，為了盡快解決污水氨氮降解問題，經過考察以及邀請污水處理專家現場調研，決定將接觸氧化工藝改為高效低氧一體化生物反應工藝。

3.1 高效低氧一體化生物反應工藝原理

生化缺氧池廢水自流進入空氣推流區前端,空氣推流區設置有高效的空氣推流器，利用空氣作為推動力，結合水力循環，在生化池內控制幾十倍甚至上百倍的混合液內循環,進水與大比倍回流的混合液(已處理的廢水，回流動力源為鼓風機提供的空氣)迅速混合均勻，進入低氧曝氣區進行處理(見圖3.1)。通過控制生化池中的溶解氧，使系統可控的污泥濃度增高,微生物數量增大,利用微生物完成對COD、氨氮、總氮等有機污染物的降解，生物反應處理之后的污水進入二沉池進行泥水分離。

3.2 高效低氧一體化生物反應工藝特點

高效低氧一體化生物反應工藝主要有四個基本特點:

(1)在較高濃度的活性污泥中，培養盡可能多、生長速度慢的特殊菌種，來降解污水中難降解的有機污染物。

(2)進行大比倍循環稀釋，并在每個循環過程中處理盡可能少的有機污染物,同時使進水與出水的濃度梯度盡可能達到最小，處理難度最低。

(3)通過控制生化池在低氧(≤0.5mg/L)環境下運行，在去除COD的同時，在單一池體內實現同步脫氮，簡化系統運行，既實現良好的脫氮效果，又能降低鼓風能耗，實現節能降耗和良好處理效果的雙贏。

(4)由于微生物菌群和特性的改變，以及水力結構和快速澄清系統的特性,使得生化池中活性污泥濃度均勻穩定在較高水平上。

3.3 改造內容

利用原有生化池池體，拆除接觸氧化池生物膜、載體及池底曝氣頭，將其改為兩間高效低氧一體化生物反應池。每間高效低氧一體化生物反應池尺寸為37.5m×9.4m×6.1m，有效水深5m，分為生物選擇區、空氣推流區、低氧曝氣區三個區域。

3.4 改造過程

本次改造是邊生產邊改造，為了不影響污水處理裝置的正常運行，采用單間運行單間改造，分兩個階段進行，第一階段改造2#池，運行1#池。第二階段改造1#池，運行改造后的2#池。

每階段改造完成后，利用運行生化池剩余活性污泥進行調試。調試期間(見圖3.2)，每天對生化池微生物進行取樣鏡檢，觀察微生物生長情況，做污泥沉降比，并結合污泥濃度的化驗分析數據，控制生化池的排泥量及系統溶解氧，各間池調試一個月后，均達到全負荷運行，且大大改觀了氨氮和總氮的處理效果。

4、生化池改造前后效果比對

污水場生化池實施了高效低氧一體化生物反應工藝改造后,裝置降解氨氮和總氮的能力大大提高,效果非常顯著。生化池出水氨氮由改造前的16.24mg/L(平均值)降低到改造后的0.49mg/L(平均值),降解能力提高了97%(見圖4.1),總氮由改造前的27.15mg/L(平均值)降低到改造后的16.23mg/L(平均值)，降解能力提高了40%(見圖4.2)。

5、效益情況

5.1 直接經濟效益

高效低氧一體化生物反應工藝平穩運行后，將生化系統的溶解氧控制在0.5mg/L以下，同時恢復硝化液回流，停止給反硝化濾池投加碳源。

（1）藥劑費

原污水裝置反硝化濾池每月平均投加乙酸鈉約3t，用以去除總氮，現在停止投加，乙酸鈉單價按照5500元/t計算，每年可節約藥劑費用為：5500*3*12=19.8萬元；

(2)鼓風機電費

使用高效低氧一體化生物反應池前，鼓風機電流為210A，使用后控制低溶解氧，鼓風量降低，鼓風機電流為160A，每度電單價按0.5元計算，每年鼓風機可節約電費為：

（210-160）*380=1000*24*30*0.5*12=8.2萬元；

實施改造后，污水處理裝置每年可節約費用為：19.8+8.2=28萬元

5.2 環保效益

污水處理裝置實施高效低氧一體化生物反應工藝后，大大提高了氨氮、總氮等有機污染物的降解能力，減少了污染物的排放量，改善了職工和群眾的工作、生活環境，為周邊生態環境的保護作出了應有的貢獻。

6、結束語

(1)通過實施高效低氧一體化生物反應工藝，有效提高了污水裝置的整體處理能力，確保了污水裝置穩定運行，使外排水質穩定滿足污水排放標準。

(2)該工藝可控制生化池在低氧環境下運行，降低鼓風機能耗，同時硝化液回流穩定，降低了碳源(乙酸鈉)的補充，達到節能降耗的目的。

(3)該工藝可在污水處理裝置高負荷狀態下運行，實現在單一池體內同步脫氮，既滿足良好的脫氮效果，同時又簡化系統運行，在同行業污水處理工藝中，具有很好的推廣意義。