[0001] 本公开涉及水污染控制与处理技术领域，更具体地，涉及一种生物接触氧化方法及系统。

[0002] 向污水中投加各种药剂或填料来降低污水中污染物浓度，是目前常用的水处理技术。常见的水处理填料的包括陶粒、软性填料、半软性填料、弹性立体填料等，其目的均在于提升微生物挂膜量，通过增加单位面积上微生物量来达到提升水处理效率的目的。

[0003] 已有研究发现铁碳可以通过微电解技术进行污水处理，具有较好的污水处理效果。但是，由于铁碳对处理环境的PH值要求较高，在利用铁碳填料进行污水处理时，需要加酸/加碱，处理过程较为复杂且存在一定的安全隐患，因此，目前铁碳常以物化反应器型式用于高浓度或高难度废水的预处理，并未应用于常规污水处理。

[0026] 为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

[0027] 在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

[0028] 在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

[0029] 在本公开的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“长度”、“周向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的子系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

[0030] 贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。可能导致本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状、尺寸、位置关系不反映真实大小、比例和实际位置关系。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

[0031] 类似地，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分到单个实施例、图或者对其描述中。参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0032] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

[0033] 本公开实施例提供的生物接触氧化方法，包括：将污水传入生物接触氧化系统的反应池中，基于反应池中的铁碳填料和活性污泥处理污水；其中，铁碳填料和活性污泥中的微生物发生耦合反应，共同对污水进行处理。

[0034] 具体地，在污水处理过程中，基于曝气器向反应池中持续曝气。基于曝气器进行曝气，可以向活性污泥中的微生物提供氧气，以供其进行呼吸代谢。此外，在曝气器进行持续曝气的过程中，会带动污水和活性污泥的流动，起到搅拌作用，使活性污泥中的微生物保持悬浮状态，增加微生物与污水之间的接触面积，同时减少污水中的死区，提高处理效果。

[0035] 在污水处理过程中，活性污泥中的微生物附着于铁碳填料上，产生酸性中间代谢产物，为铁碳填料提供酸性环境。铁碳填料则在酸性环境下发生微电解，分解成铁离子和活性炭，基于铁离子和活性炭对待处理污水进行处理。

[0036] 具体地，附着在铁碳填料上的微生物会自然代谢出厌氧的硫酸盐还原菌和好氧的铁氧化菌，或其他厌氧菌或兼性菌的酸性中间代谢产物，导致胞外环境酸化，进行形成铁碳‑微生物耦合效应，有效处理难降解有机物，促进微生物的生化处理效果。

[0037] 在曝气和微电解反应中，铁碳填料会向污水中释放铁离子和活性炭。其中，铁离子能够将生物降解过程中产生的溶解性蛋白质和碳水化合物保持在活性污泥絮体内，从而降低出水的有机物浓度，可以有效减少活性污泥中丝状菌膨胀，使得活性污泥絮体更加密实，加强活性污泥沉降性能，同时也可以强化污水除磷效果。活性炭则具有多孔结构、丰富表面活性基团以及含有多种矿物盐等理化特性，可以对污水中的污染物进行吸附，提升污水净化效果。

[0038] 基于上述生物接触氧化方法，本公开还提供了一种生物接触氧化系统。以下将结合图1对该系统进行详细描述。

[0039] 图1示意性示出了根据本公开实施例的生物接触氧化系统的结构图。

[0040] 如图1所示，本公开提供的生物接触氧化系统主要包括铁碳接触氧化模块、附属处理模块和曝气器。

[0041] 铁碳接触氧化模块，包括至少一组铁碳填料组，该铁碳填料组由填料网架5和铁碳填料6构成，相邻的铁碳填料组之间存在间隙。其中，铁碳接触氧化模块为分体式结构，铁碳填料组的数量以及各铁碳填料组中铁碳填料的体积，可以根据污水水质进行调整。

[0042] 附属处理模块包括、进水管1、出水管2、活性污泥3。具体地，活性污泥会与铁碳发生耦合反应，共同对污水进行处理。

[0043] 曝气器4均匀的排列于铁碳填料组之间，用于进行充氧和搅拌混合。一方面，曝气器将空气中的氧转移到混合液中，以供活性污泥中微生物呼吸之需，另一方面，曝气器使混合液处于剧烈的混合状态，使活性污泥、溶解氧、有机物三者充分接触的同时阻止污泥沉积。

[0044] 本公开实施例提供的生物接触氧化系统的污水处理过程包括：处理污水由进水管1进入铁碳接触氧化体系，通过曝气器4进行曝气，铁碳填料6与活性污泥3共同作用降解有机物，完成污水处理，并将处理后的污水由出水管2排出。

[0045] 在一些实施例中，相邻的铁碳填料组之间存在间隔，有助于污水和填料之间的充分接触，提高污水处理效率，且在相邻的铁碳填料组之间设置间隔，可以确保水流能够顺畅的通过填料层，避免出现堵塞问题，保证污水处理效率。

[0046] 在一些实施例中，曝气器4选用可提升管式曝气器，与曝气主管由法兰连接。当曝气器需要更换时，可以将需要更换的曝气器旋转出填料区域再从填料之间取出，方便检修。

[0047] 在一些实施例中，铁碳填料比的表面积为1.2 m2/g、物理强度为800 kg/m2、堆积密度为1200 g/L、孔隙率 ≥ 65%、铁碳比75%   85%、催化剂含量5%。~

[0048] 在一些实施例中，活性污泥3的沉降比SV30为5%   15%。~

[0049] 在一些实施例中，铁碳填料的填充高度不超过1 m，铁碳填料的体积占反应系统体积的10% 20%，以避免填料的堵塞以及给填料网架造成过大负担。~

[0050] 在一些实施例中，铁碳填料组设置于填料网架支撑梁7上，铁碳填料组的底部与反应池底部间的高度差为40 50 cm。保持一定的高度差可以防止铁碳填料直接接触到反应池~的底部，从而避免由于填料颗粒过大或底部沉积物过多导致的堵塞问题，这有助于确保污水的顺畅流动以及污水处理过程的连续进行。并且，适当的高度差可以确保曝气更加均匀，避免由于填料堆积过高导致的曝气压力不够或曝气不均匀的情况，从而提高污水处理效果。

[0051] 在一些实施例中，铁碳接触氧化模块的气水比为2:1  12：1，溶解氧浓度为1 2 ~ ~mg/L。相较于与传统接触氧化法相比，本公开实施例采用的铁碳填料生物膜内部形成良好的厌氧和兼氧环境，无需过高的溶解氧破坏反应环境，且剧烈曝气易使生物膜脱落，同时，较低的溶解氧有利于亚硝酸菌的积累，促进短程硝化反硝化作用。因此整个工艺所需曝气量更低，有利于节能降耗。

[0052] 在传统的污水处理过程中，铁碳填料与环境的pH值具有较高关联度，因此，需要通过加酸和/或加碱调节处理环境的pH值，以完成污水处理。

[0053] 本公开实施例则将铁碳作为填料，与活性污泥中的微生物共同进行污水处理，从而有效提高污水处理效率。微生物附着于铁碳填料上后，会产生酸性的中间代谢产物，使铁碳填料表面形成酸性生物膜，为污水处理提供酸性环境，促进微电解的发生，进而对有机物进行降解。在这一过程中，无需添加酸碱药剂调节pH值，可以避免酸碱药剂对污水的二次污染和出水反色问题，在简化污水净化流程的同时提高污水净化效果。

[0054] 相较于传统的铁碳处理，本公开通过在生物接触氧化系统中设置活性污泥，为铁碳填料提供了酸性环境，避免传统工艺中需要通过工业酸、工业碱进行调节的过程，有效简化了铁碳填料处理污水的步骤，提高了污水处理效率和安全性。

[0055] 此外，本公开实施例提供的生物接触氧化系统结构简单、易于安装、规模灵活可调整。相较于生物滤池工艺，本公开的反应体系无需反冲洗，铁碳填料在体系中体积占比20%以下即可满足工艺需要，填料便于更换补充，可根据工程情况灵活调整。

[0056] 为了验证本公开的体系处理污水能力优于传统填料污水生化反应体系，同时使用本公开的体系和传统填料污水生化反应体系对同一批待处理污水进行处理。污水分批次进入两种体系，在体系中停留6小时后排出两种体系，重复进行多个批次的实验，试验两种体系的处理稳定性，对比两种体系下的出水污染物浓度和沉淀效率。

[0057] 需要说明的是，本公开的体系和传统填料污水生化反应体系除所用填料材质不同外，两种体系的构造均相同，填料粒径均为5 8 mm，两种填料的填充体积占比同为20%。~

[0058] 表1 同一批污水经两种体系处理后的污染物浓度

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[0060] 表2 两种体系下的活性污泥平均沉淀速度

[0061]

[0062] 由表1、表2所示，本公开的生物接触氧化系统的处理效果稳定的优于传统填料污水生化反应体系的处理效果。本公开提供的具有更高的处理效率、更短的污泥沉降时间，节省了占地面积和能源消耗。

[0063] 以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应包含在本公开的保护范围之内。