美麗鄉(xiāng)村一體化生活污水處理設施
生物膜法是與活性污泥法并列的一類廢水好氧生物處理技術(shù)，是一種固定膜法，是生物凈化過程的人工化和強化，主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機污染物。
生物膜法污水處理技術(shù)主要是利用附著生長于某些固體物表面的微生物(即生物膜)進行有機污水處理。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態(tài)系統(tǒng)，其附著的固體介質(zhì)稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氣層、好氣層、附著水層、運動水層。
技術(shù)原理
生物膜法凈化污水機理是：
(1)依靠固定于載體表面上的微生物膜來降解有機物，由于微生物細胞幾乎能在水環(huán)境中的任何適宜的載體表面牢固地附著、生長和繁殖，由細胞內(nèi)向外伸展的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維狀的纏結(jié)結(jié)構(gòu)，因此生物膜通常具有孔狀結(jié)構(gòu)，并具有很強的吸附性能。
(2)生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質(zhì)，在污水不斷流動的條件下，其外側(cè)總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質(zhì)，在膜的表面上和一側(cè)深度的內(nèi)部生長繁殖著大量的微生物及微型動物，形成由有機污染物→細菌→原生動物(后生動物)組成的食物鏈。生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物和其他一些肉眼可見的生物群落組成。其中細菌一般有：假單苞菌屬、芽苞菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬和動膠菌屬以及球衣菌屬，原生動物多為鐘蟲、獨縮蟲、等枝蟲、蓋纖蟲等。后生動物只有在溶解氧非常充足的條件下才出現(xiàn)，且主要為線蟲。污水在流過載體表面時，污水中的有機污染物被生物膜中的微生物吸附，并通過氧向生物膜內(nèi)部擴散，在膜中發(fā)生生物氧化等作用，從而完成對有機物的降解。生物膜表層生長的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內(nèi)層微生物則往往處于厭氧狀態(tài)，當生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時，會導致生物膜的脫落，而新的生物膜又會在載體表面重新生成，通過生物膜的周期更新，以維持生物膜反應器的正常運行。
(3)生物膜法通過將微生物細胞固定于反應器內(nèi)的載體上，實現(xiàn)了微生物停留時間和水力停留時間的分離，載體填料的存在，對水流起到強制紊動的作用，同時可促進水中污染物質(zhì)與微生物細胞的充分接觸，從實質(zhì)上強化了傳質(zhì)過程。生物膜法克服了活性污泥法中易出現(xiàn)的污泥膨脹和污泥上浮等問題，在許多情況下不僅能代替活性污泥法用于城市污水的二級生物處理，而且還具有運行穩(wěn)定、抗沖擊負荷強、更為經(jīng)濟節(jié)能、具有一定的硝化反硝化功能、可實現(xiàn)封閉運轉(zhuǎn)防止臭味等優(yōu)點。
技術(shù)特點
生物膜法具有以下特點：
(1)對水量、水質(zhì)、水溫變動適應性強；
(2)處理效果好并具良好硝化功能；
(3)污泥量小(約為活性污泥法的3/4)且易于固液分離；
(4)處理效率高、耐沖擊負荷性能好；
(5)占地面積少、動力費用省、便于運行管理等優(yōu)點。
常規(guī)處理技術(shù)包括一級處理、二級處理和二級強化處理。
1、一級處理
是以去除水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)為主的處理過程，一般采用物理處理方法，主要處理單元包含格柵、沉砂池、初沉池。
（1）（適用范圍）一級處理宜作為二級處理的預處理步驟。
（2）（技術(shù)特點）去除SS為主，可部分去除生化需氧量（BOD5）。
（3）（運行參數(shù)）格柵：過柵流速宜采用0.6-1.0m/s；平流沉砂池：流速宜為0.15-0.3m/s，zui高時流量時停留時間不小于30s；曝氣沉砂池：水平流速宜為0.1m/s，zui高流量時停留時間應大于2min，處理每立方米污水的曝氣量宜為0.1-0.2m3；旋流沉砂池：zui高流量時停留時間不應小于30s，水力表面負荷宜為150-200m3/(m2•h)；初沉池：水力表面負荷宜為1.5-4.5m3/(m2•h)。
（4）（處理效果）正常運行條件下，以生活污水為主的城鎮(zhèn)污水經(jīng)過一級處理后，BOD5可去除30%左右，SS可去除50%左右。
二級處理
以去除懸浮態(tài)和溶解態(tài)有機污染物為主要目的生物處理技術(shù)，包括普通活性污泥法、吸附再生法、生物接觸氧化法等。
（1）（適用范圍）適用于對營養(yǎng)鹽去除要求不高的城鎮(zhèn)污水再生處理。
（2）（技術(shù)特點）可有效去除BOD5、SS和氨氮。
（3）（運行參數(shù)）BOD5污泥負荷（Ls）宜為0.2-0.5kgBOD5/(kgMLSS•d)，污泥回流比宜為25-100%。
（4）（處理效果）正常運行條件下，城鎮(zhèn)污水經(jīng)過二級處理后出水水質(zhì)可達到：CODCr<60mg/L，BOD5<20mg/L，SS<20mg/L，氨氮<15mg/L，總氮<50mg/L，總磷<5mg/L。
美麗鄉(xiāng)村一體化生活污水處理設施活性污泥法是利用好氧微生物與污水混合并曝氣，利用微生物將污水中的有機污染物分解，利用生物絮凝體膠團對無機、有機污染物進行吸附，從而將污染物從被處理水體中分離，達到進行污水凈化處理的目的。傳統(tǒng)活性污泥法凈化水體，主要建立沉淀池、曝氣池、濃縮池等構(gòu)筑物組成污水處理工藝流程，生活污水進入處理廠區(qū)后經(jīng)過格柵截留大部分漂浮物和懸浮物；在沉淀池中分離可沉淀的無機物和部分有機物；污水進入活性污泥池后經(jīng)過曝氣裝置與污泥充分混合，利用微生物分解有機物、利用膠團吸附懸浮物和有機物，從而形成新的活性污泥；處理后的混合液經(jīng)過二次沉淀池進行固液分離，凈化后的水體經(jīng)過消毒基本達到排放水體的保證，可以進行外排。
活性污泥法在高原生活污水處理中的應用
活性污泥法是目前大多數(shù)城市進行污水處理的重要工藝，但由于高原地區(qū)的低氧和低溫環(huán)境，活性污泥法在高原地區(qū)適應情況不佳，存在能耗高、污泥產(chǎn)量多、冬季抗沖擊能力弱的現(xiàn)象，且在低溫環(huán)境下運行容易出現(xiàn)凈化后水體質(zhì)量不達標的現(xiàn)象，這種水體進行外排同樣會對高原地區(qū)地表和地下水系造成污染和破壞，且增加了高原生活污水處理的成本，對可持續(xù)發(fā)展無益?；钚晕勰喾m然單獨使用的效果有所欠缺，但其不失為一種良好的污水處理技術(shù)，可以通過與其他對溫度、氧氣量依賴性不強的水處理技術(shù)進度搭配，提高高原地區(qū)生活污水處理工藝的效果和抗沖擊能力。
低溶解氧（DO）活性污泥技術(shù)
降低污泥量
活性污泥的低氧工藝是一種較為新型的水處理技術(shù)，尚未能夠得到嚴格的定義，低氧工藝將好氧、厭氧、兼氧環(huán)境合為一體，利用低溶解氧環(huán)境下活性污泥出現(xiàn)絲狀菌導致污泥膨脹的特性，建立絲狀菌的生物濾網(wǎng)，利用濾網(wǎng)的過濾作用和生物降解作用去除水中細小的懸浮物和有機物，有效改善處理后水體的質(zhì)量，且絲狀菌不會持續(xù)增殖，降低了爆發(fā)惡性污泥膨脹的幾率，對維持活性污泥污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性有很大作用。
去除有機物量
在低氧環(huán)境下，當溶解氧濃度在1mg/L時，污泥產(chǎn)量有大幅度降低，因為在不同溶解氧濃度條件下，微生物對有機物降解的特性有較大差異，例如溶解氧濃度大于2mg/L時，微生物以溶解氧作為電子受體，被處理水體中大部分有機物被氧化為無機物，微生物從中獲取能量用于增殖；厭氧條件下，作為電子受體的不再是微生物自身，而是以碳氮硫等有機物為電子受體，進行不*的氧化反應；當溶解氧濃度在1mg/L時，囊括了好氧、厭氧兩種氧化反應，兩種反應同時進行，不僅污泥產(chǎn)量有所降低，有機物去除效果也穩(wěn)定在94%左右。
脫氮除磷
活性污泥法過程中溶解氧濃度低會影響硝化反應的進行，但會促進硝化反應與反硝化反應同步的狀態(tài)生成，節(jié)省了對氧氣量的消耗，又不會影響處理工藝中脫氮的效果。在常規(guī)活性污泥法中硝化反應和反硝化反應是兩個不同的步驟，但當溶解氧濃度在1mg/L時，硝化反應與反硝化反應可以在同一個反應空間內(nèi)同時存在，因為溶解氧濃度從微生物與污水混合絮狀物中心到邊緣逐漸升高，氨氮由絮狀物外向內(nèi)的過程是硝化反應到反硝化反應的過程，且這個過程較短，形成硝化反應與反硝化反應同步的狀態(tài)，溶解氧濃度上升或下降都會打破這個平衡。除磷的原理與脫氮原理相似，在絮狀物邊緣進行吸磷，在絮狀物中心進行釋磷。
與生物轉(zhuǎn)盤相結(jié)合
菌種與生物膜
高原地區(qū)冬季低溫環(huán)境下，活性污泥活性弱，對水處理的效果波動性大，因此單獨設置活性污泥法不能良好的dui沖擊進行抵御，采用生物轉(zhuǎn)盤與活性污泥進行搭配的工藝可以提高水處理技術(shù)的適應性和抗沖擊能力，因為生物轉(zhuǎn)盤中菌種bacillus（芽孢桿菌）能夠適應低溫環(huán)境，在高原地區(qū)低溫環(huán)境中具有優(yōu)勢。生物轉(zhuǎn)盤的孔隙率在97%以上，比表面積較大，但因采用密度較小的材料制成且不吸水，因此生物轉(zhuǎn)盤運行過程中對電能的消耗較??；生物轉(zhuǎn)盤通過bacillus菌種和其他微生物共同生長發(fā)育在表面形成一層膜狀生物污泥，也就是被稱為生物膜的物質(zhì)。
生物轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速
在生物轉(zhuǎn)盤與活性污泥相結(jié)合的水處理工藝中，生物轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速對于處理后水體質(zhì)量有較大影響，轉(zhuǎn)速決定了生物轉(zhuǎn)盤中微生物污水的接觸時間和溶解氧量，當轉(zhuǎn)速過慢時，生物轉(zhuǎn)盤的厭氧環(huán)境大于有氧環(huán)境，不利于有機物的去除；當轉(zhuǎn)速過快時又容易引起生物膜的脫落，消耗大量能量。經(jīng)過試驗可知，當生物轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速在每分鐘4～8r之間時，能夠滿足對氨氮的去除，又不過早脫落生物膜；當生物轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速超過每分鐘6r時會使總氮的去除效率下降；而對于磷的去除效率則是在轉(zhuǎn)速為每分鐘3～4r時zui高，因此生物轉(zhuǎn)盤應當設置為每分鐘4r。
結(jié)束語：囿于高原地區(qū)的低氧、低壓、低溫環(huán)境，活性污泥法在高原生活污水處理中作用受限，因此不能直接使用，且能耗量上升，需要前置處理技術(shù)，與多種處理技術(shù)進行配合，提高污泥活性、提高能源利用率，為我國高原地區(qū)水資源保護和污染水體治理提供技術(shù)支持。
