MBR污水處理一體化系統(tǒng)
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污水整個過程為通過粗格柵的原污水通過污水提升泵提升后，流經(jīng)格柵或者砂濾器，之后進入沉砂池，經(jīng)過砂水分離的污水進入初次沉淀池，以上為一級處理，初沉池的出水進入生物處理設備，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反應器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法和生物流化床)，生物處理設備的出水進入二次沉淀池，二沉池的出水經(jīng)過消毒排放或者進入三級處理，一級處理結(jié)束到此為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設備，一部分進入污泥濃縮池，之后進入污泥消化池，經(jīng)過脫水和干燥設備后，污泥被后利用。
典型的五種工藝
(1)間歇活性污泥法(SBR)
間歇活性污泥法也稱序批式活性污泥法(SequencingBatchreactor-SBR)，它由個或多個SBR池組成，運行時，廢水分批進入池中，依次經(jīng)歷5個獨立階段，即進水、反應、沉淀、排水和閑置。進水及排水用水位控制，反應及沉淀用時間控制，一個運行周期的時間依負荷及出水要求而異，一般為4～12h，其中反應占40%，有效池容積為周期內(nèi)進水量與所需污泥體積之和。比連續(xù)流法反應速度快，處理效率高，耐負荷沖擊的能力強;由于底物濃度高，濃度梯度也大，交替出現(xiàn)缺氧、好氧狀態(tài)，能抑制專性好氧菌的過量繁殖，有利于生物脫氮除磷，又由于泥齡較短，絲狀菌不可能成為優(yōu)勢，因此，污泥不易膨脹;與連續(xù)流方法相比，SBR法流程短、裝置結(jié)構簡單，當水量較小時，只需一個間歇反應器，不需要設專門沉淀池和調(diào)節(jié)池，不需要污泥回流，運行費用低。
(2)吸附再生(接觸穩(wěn)定)法
這種方式充分利用活性污泥的初期去除能力，在較短的時間里(10～40min)，通過吸附去除廢水中懸浮的和膠態(tài)的有機物，再通過液固分離，廢水即獲得凈化，BOD5可去除85%～90%左右。吸附飽和的活性污泥中，一部分需要回流的，引入再生池進一步氧化分解，恢復其活性;另一部分剩余污泥不經(jīng)氧化分解即排入污泥處理系統(tǒng)。分別在兩池(吸附池和再生他)或在同一池的兩段進行。它適應負荷沖擊的能力強，還可省去初次沉淀池。主要優(yōu)點是可以大大節(jié)省基建投資，適于處理含懸浮和膠體物質(zhì)較多的廢水，如制革廢水、焦化廢水等，工藝靈活。但由于吸附時間較短，處理效率不及傳統(tǒng)法的高。
(3)氧化溝氧化溝是延時曝氣法的一種特殊型式。
氧化溝氧化溝是延時曝氣法的一種特殊型式。它的平面象跑道，溝槽中設置兩個曝氣轉(zhuǎn)刷(盤)，也有用表面曝氣機、射流器或提升管式曝氣裝置的。曝氣設備工作時，推動溝液迅速流動，實現(xiàn)供氧和攪拌作用。與普通曝氣法相比，氧化溝具有基建投資省，維護管理容易，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，污泥產(chǎn)量少，還有較好的脫N、P作用，適應負荷沖擊能力強等優(yōu)點。
(4)連續(xù)進水周期循環(huán)延時曝氣活性污泥法(ICEAS)
ICEAS反應器前部設有預反應區(qū)(占池容積的10%)。反應池由預反應區(qū)和主反應區(qū)組成，并實現(xiàn)連續(xù)進水，間歇排水。預反應區(qū)一般處在厭氧和缺氧狀態(tài)，有機物在此被活性污泥吸附，該區(qū)還具有生物選擇作用，抑制絲狀菌生長，防止污泥膨脹。被吸附的有機物在主反應區(qū)內(nèi)被活性污泥氧化分解。反應連續(xù)進水，解決了來水與間歇進水不匹配的矛盾。但該工藝沉淀效果較差、凈化效果變差，易發(fā)生污泥膨脹，污泥負荷較低，反應時間長，設備容積增大，投資較大。
(5)生物脫氮除磷工藝(A/A/O)
污水首先進入?yún)捬醭嘏c回流污泥混合，在兼性厭氧發(fā)酵菌的作用下，廢水中易生物降解的大分子有機物轉(zhuǎn)化為聚磷菌可以吸收小分子有機物(如VFA)，并以PHB的形式貯存在體內(nèi)，其所需的能量來自聚磷鏈的分解。隨后，廢水進入缺氧區(qū)，反硝化細菌利用廢水中的有機基質(zhì)對隨回流混合液帶入的NO3-進行反硝化。廢水進入好氧池時，廢水中有機物的濃度較低，聚磷菌主要是通過分解體內(nèi)的PHB而獲得能量，供細菌增殖，同時將周圍環(huán)境中的溶解性磷吸收到體內(nèi)，并以聚磷鏈的形式貯存起來，隨后以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)。系統(tǒng)中好氧區(qū)的有機物濃度較低，正有利于該區(qū)中自養(yǎng)硝化菌的生長。厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能;工藝簡單，水力停留時間較短;SVI一般小于100，不會發(fā)生污泥膨脹;污泥中磷含量高，一般為2.5%以上;厭氧-缺氧池只需輕緩攪拌，使之混合，而以不增加溶解氧為度;沉淀池要避免發(fā)生厭氧-缺氧狀態(tài)，以避免聚磷菌釋放磷而降低出水水質(zhì)和反硝化產(chǎn)生N2而干擾沉淀;脫氮效果受混合液回流比大小的影響，除磷效果則受回流污泥中挾帶DO和硝酸態(tài)氧的影響，因而脫氮除磷效果不可能提高。
物化法主要用于對廢水進行預處理，該方法包括:混凝沉淀法、吸附法、離子交換法、萃取法、擴散滲析法、電滲析法等。
厭氧生物法
廢水的厭氧處理在有機物含量較高時很適用。由于厭氧處理時，污泥產(chǎn)生量少，對營養(yǎng)元素要求低，同時產(chǎn)生的甲烷可作潛在的能源，可消除氣體排放的污染，投資成本一般較低，運行管理費用也大大低于好氧工藝。在制糖工業(yè)廢水處理中得到了廣泛的應用。
好氧生物法
好氧生物法主要有活性污泥法和生物膜法。
序批式活性污泥法，主要構筑物是SBR反應池，在該池中依次完成進水、反應、沉淀、潷水、排泥等過程。該工藝相對于連續(xù)式活性污泥法有處理構筑物少、污泥好氧穩(wěn)定、抗沖擊負荷強、氧利用率高、污泥膨脹的概率低、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點。
厭氧—好氧處理工藝
厭氧生物處理法適用于高濃度有機廢水的處理，且具有能耗小、去除負荷高、并可回收沼氣做能源等優(yōu)點，但其出水難以達到排放標準；而好氧生物處理法適用于處理濃度較低的廢水，具有凈化后出水水質(zhì)好等優(yōu)點。
因此目前在高濃度有機廢水的處理工程中，常集厭氧、好氧處理的優(yōu)點于一身，構成厭氧—好氧組合工藝，即高濃度有機廢水首先經(jīng)厭氧法處理，出水再經(jīng)好氧法進行進一步凈化，在實際應用中取得良好效果。
膜生物反應器（MBR）是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)臺的新型水處理技術，以膜組件取代二沉池（或潷水器）在生物反應器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設施占地，并通過保持低污泥負荷減少污泥量。屬于活性污泥法+膜分離。
載體流動床移動床生物膜反應器（MBBR），其原理是通過向反應器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應器中的生物量及生物種類，從而提高反應器的處理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝氣的時候，與水呈*混合狀態(tài)，另外，每個載體內(nèi)外均具有不同的生物種類，內(nèi)部生長一些厭氧菌或兼氧菌，微生物生長的環(huán)境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細小，增加了氧氣的利用率外部為好養(yǎng)菌，這樣每個載體都為一個微型反應器，使硝化反應和反硝化反應同時存在，從而提高了處理效果。
MBBR的核心就是增加填料，*設計的填料在鼓風曝氣的擾動下在反應池中隨水流浮動，帶動附著生長的生物菌群與水體中的污染物和氧氣充分接觸，污染物通過吸附和擴散作用進入生物膜內(nèi)，被微生物降解。附著生長的微生物可以達到很高的生物量，因此反應池內(nèi)生物濃度是懸浮生長活性污泥工藝的數(shù)倍，降解效率也因此成倍提高。屬于生物膜法。
處理效率方面比較
MBR污水處理一體化系統(tǒng)從有機物的去除方面：
兩種工藝對COD、BOD、氨氮都有較高的去除率。MBR工藝依靠的是其較高的污泥負荷，MBBR工藝依靠的是其填料上的生物膜。
TN、TP去除率：
MBBR工藝對TN去除效果較好，TP去除需要依靠加藥化學除磷MBR工藝對TN的去除需要依靠前端生物法的去除，MBR膜本身對TN并沒有去除效果。對TP去除也需要依靠前端加藥化學除磷。
SS的去除：
MBBR對SS沒有去除效果，需要依靠后端的超濾膜工藝來去除SS；MBR膜能夠較好的去除SS。
成本處理的對比
MBBR工藝中的填料一次投加即可，后續(xù)運行中只需要加強填料上的生物膜管理即可。建設期投入較大，運營維護簡單。
MBR工藝：膜組器使用壽命一般在4-5年，更換周期較短。日常運行管理時需對膜組器進行化學清洗、離線清洗等維護工作，運行管理難度較大。并且費用較高，每年在膜組器的維護及更換費用上平均費用在百萬以上。
生物膜的形成原理(掛膜過程)
生物膜的形成過程是微生物吸附、生長、脫落等綜合作用的動態(tài)過程。
首先，懸浮于液相中的有機污染物及微生物移動并附著在載體表面上;然后，附著在載體上的微生物對有機污染物進行降解，并發(fā)生代謝、生長、繁殖等過程，并逐漸在載體的局部區(qū)域形成薄的生物膜，這層生物膜具有生化活性，又可進一步吸附、分解廢水中有機污染物，直至后形成一層將載體*包裹的成熟的生物膜。
微生物膜的形成通常經(jīng)歷載體表面改良、可逆附著、不可逆附著、生物膜形成四個階段，具體描述如下：
微生物在載體上的掛膜可分為微生物吸附和固著生長兩個階段。載體加入水體以后，首先進入吸附期。有部分微生物和絲狀物質(zhì)已經(jīng)附著在載體表面，附著了較多物質(zhì)的位置往往是載體的凹處，不容易被水流剪切的地方。此時懸浮液中的微生物大量增長，出現(xiàn)較明顯的一個污泥層。
經(jīng)過不可逆附著以后，微生物在載體表面獲得一個比較穩(wěn)定的生長環(huán)境，在供氧和底物充足的情況下，吸附在載體上的污泥中的微生物很快就開始生長。
隨著培養(yǎng)馴化時間的增長，在載體表面生長的生物膜也迅速增長，逐漸覆蓋整個載體表面，并開始增厚。但生物膜的生長并不均勻，在載體比較突出的地方，生物膜比較薄，而凹處則會長出相當繁盛的菌落，可見水力剪切對生物膜的生長具有重要的影響。在載體表面附著生長的微生物種類也很繁多，除了累枝蟲、鐘蟲外，還可觀察到絲狀菌、球菌、桿菌等，還有一些游泳性的細菌在活動。隨著載體上附著了越來越多的生物膜，載體的表觀密度逐漸會下降，變得更輕，更容易流態(tài)化，同時在下降區(qū)的載體下降速度有所變慢。
