無動力地埋式一體化污水處理系統(tǒng)
生物處理技術(shù)
水源水生物處理技術(shù)的本質(zhì)是水體天然凈化的人工化，通過微生物的降解，去除水源水中包括腐殖酸在內(nèi)的可生物降解的有機物及可能在加氯后致突變物質(zhì)的前驅(qū)物和NH3—N，NO2—等污染物，再通過改進(jìn)的傳統(tǒng)工藝的處理，使水源水水質(zhì)大幅度提高。常用方法有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床，生物接觸氧化池和生物活性炭濾池。這些處理技術(shù)可有效去除有機碳及消毒副產(chǎn)物的前體物，并可大幅度的降低NH3—N，對鐵、錳、酚、濁度、色、嗅、味均有較好的去除效果，費用較低，可*代替預(yù)氯化。
塔式生物濾池
輕質(zhì)濾料的開發(fā)與采用，為塔式生物濾池的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。生物塔濾增加了濾池高度，分層放置填料，通風(fēng)良好克服了普通生物濾池（非曝氣）溶解氧不足的缺陷。國外廣泛采用塑料材質(zhì)大孔徑波紋孔板濾料，我國常采用環(huán)氧樹脂固化玻璃鋼蜂窩填料。塔式生物濾池的凈化作用也是通過填料表面的生物膜的新陳代謝活動來實現(xiàn)的。塔式濾池的優(yōu)點是負(fù)荷高、產(chǎn)水量大、占地面積小，dui沖擊負(fù)荷水量和水質(zhì)的突變適應(yīng)性較強。缺點是動力消耗較大，基建投資高，運行管理不便。
生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器
生物轉(zhuǎn)盤在污水處理中已廣泛采用，目前在給水處理領(lǐng)域，對某些污染程度較為嚴(yán)重的微污染水進(jìn)行了一些研究。
生物轉(zhuǎn)盤的特點表現(xiàn)為，生物膜能夠周期的運行于空氣與水相兩者之中，微生物能直接從大氣中吸收需要的氧氣（減少了溶液中氧傳質(zhì)的困難性），使生物過程更為有利的進(jìn)行。轉(zhuǎn)盤上生物膜生長面積大，生物量豐富，不存在類似于生物濾池的堵塞情況，有較好的耐沖擊負(fù)荷的能力，脫落膜易于清理處置。但存在的不足是生物氧化接觸時間較長，構(gòu)筑物占地面積大，盤片價格較貴，基建投資高。
生物膨脹床與流化床
生物膨脹床是介于固定床和流化床之間的一種過渡狀態(tài)，流化床中的填料隨水、氣流的上升流速的增加而逐漸由固定床經(jīng)膨脹床后成為流化床。生物膨脹床與流化床通過選用適度規(guī)格粒徑（約為0.2~1.0mm）的生物載體，如砂、焦碳、活性炭、陶粒等，采用氣、水同向混合自下而上，使載體保持適度膨脹或流化的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。與固定床相比，從兩個方面強化了生物處理過程：一方面，載體粒徑變小，比表面積增大，單位溶劑的比表面積可達(dá)到2000~3000m2/m3，這大大提高了單位生物池的生物量。另一方面，由于顆粒在反應(yīng)器中處于自由運動（膨脹或流化）狀態(tài)，避免了生物濾池的堵塞現(xiàn)象，提高了水與生物顆粒的接觸機會；同時可采用控制膨脹率的辦法來控制水流紊動對生物顆粒表面的剪力水平，進(jìn)而控制填料上生物膜的厚度，有利于形成均勻、致密、厚度較薄且活性較高的生物膜。這些都大大的強化了水中可生物降解基質(zhì)向生物膜內(nèi)的傳遞過程，使生物膨脹床、流化床的單位容積的基質(zhì)降解速率得到提高。生物膨脹床、流化床含有活性高的較大生物量，處理水力負(fù)荷增大，并保證出水水質(zhì)良好。
采用生物膨脹床與流化床，可解決固定填料床中常出現(xiàn)的堵塞問題，進(jìn)一步提高凈化效率，且占地面積少。但由于保持膨脹或流化狀態(tài)，消耗的動力費用較高，且維護(hù)管理復(fù)雜，尤其是當(dāng)池體比較大的情況，如一旦停止運行，再啟動很困難，運行中水力學(xué)條件難以控制等。在運行過程中還存在流化介質(zhì)跑料現(xiàn)象，其工程應(yīng)用還很少見。
微生物的生長環(huán)境
廢水生物處理的主體是微生物，只有創(chuàng)造良好的環(huán)境條件讓微生物大量繁殖才能獲得令人滿意的處理效果。影響微生物生長的的條件主要有營養(yǎng)、溫度、pH值、溶解氧及有毒物質(zhì)等。
1、營養(yǎng)
營養(yǎng)是微生物生長的物質(zhì)基礎(chǔ)，生命活動所需的能量和物質(zhì)來自于營養(yǎng)。微生物細(xì)胞的組成(不包括H2O和無機物)，可用化學(xué)式C5H7O2N或C60H87O23N12P表示。不同微生物細(xì)胞的組成不盡相同，對碳氮磷比的要求也不*相同。好氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:5:1[或COD:N:P=(200~300):5:1]。厭氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:6:1。其中N以NH3 - N計，P以PO43--P計。微生物種類繁多，所需C、N、P的化學(xué)形式也不相同。如異養(yǎng)菌需要有機物為碳源，而自養(yǎng)菌以CO2和HCO3-為碳源。
幾乎所有的有機物都是微生物的營養(yǎng)源，為達(dá)到預(yù)期的凈化效果，控制合適的C:N:P比顯得十分重要。微生物除需要C、H、O、N、P外，還需要S、Mg、Fe、Ca、K等元素，以及Mn、Zn、Co、Ni、Cu、Mo、V、I、Br、B等微量元素。
2、溫度
微生物的種類不同生長溫度不同，各種微生物的總體溫度范圍是0~80℃。根據(jù)適應(yīng)的溫度范圍，微生物可分為低溫性(好冷性)、中溫性和高溫性(好熱性)三類。低溫性微生物的生長溫度為20℃以下，中溫性微生物的生長溫度為20~45℃，高溫性微生物的生長溫度為45℃以上。好氧生物處理以中溫為主，微生物的適生長溫度為20～37。厭氧生物處理時，中溫微生物的適生長溫度為25~40℃，高溫微生物的適生長溫度為50~60℃。所以厭氧微生物處理常利用33~38℃和52~57℃兩個溫度段，分別叫做中溫消化(發(fā)酵)和高溫消化(發(fā)酵)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，厭氧反應(yīng)已能在20~25℃的常溫下進(jìn)行，這就大大降低了運行費用。
無動力地埋式一體化污水處理系統(tǒng)在適宜的溫度范圍內(nèi)，每升高10℃，生化反應(yīng)速度就提高1~2倍。所以，在較高適溫度條件下生物處理效果較好。人為改變污水溫度將增大處理成本，所以好氧生物處理一般在自然溫度下進(jìn)行，即在常溫下進(jìn)行。好氧生物處理效果受氣候的影響較小。厭氧生物處理受溫度影響較大，需要保持較高的溫度，但考慮到運行成本，應(yīng)盡量采用常溫下運行(20~25℃)。如果原污水的溫度較高，應(yīng)采用中溫發(fā)酵(33~38℃)或高溫發(fā)酵(52~57℃)。如果有足夠的余熱或發(fā)酵過程中產(chǎn)生足夠的沼氣(高濃度有機污水和污泥消化)，則可以利用余熱或沼氣的熱能實現(xiàn)中溫和高溫發(fā)酵。一般情況下，一日內(nèi)溫度的波動不宜超過℃。所以，在生物處理時要控制適宜的水溫并保持穩(wěn)定。
3、pH值
酶是一種兩性電解質(zhì)，pH值的變化影響酶的電離形式，進(jìn)而影響酶的催化性能，所以pH值是影響酶活性的重要因素之一。不同的微生物具有不同的酶系統(tǒng)，就有不同的pH值適應(yīng)范圍。細(xì)菌、放線菌、藻類和原生動物的pH值適應(yīng)范圍是4~10。酵母菌和霉菌的適pH為3.0~6.0。大多數(shù)細(xì)菌適宜pH=6.5~8.5的中性和偏堿性環(huán)境。好氧生物處理的適宜pH為6.5~8.5，厭氧生物處理的適宜pH為6.7~7.4(*pH為6.7~7.2)。在生物處理過程中保持適pH值范圍非常重要。否則，微生物酶的活性降低或喪失，微生物生長緩慢甚至死亡，導(dǎo)致處理失敗。
進(jìn)水pH值的突然變化會對生物處理產(chǎn)生很大的影響，這種影響不可逆轉(zhuǎn)。所以保持pH值的穩(wěn)定非常重要。
4、溶解氧
好氧微生物的代謝過程以分子氧為受體，并參與部分物質(zhì)的合成。沒有分子氧，好氧微生物就不能生長繁殖，所以，進(jìn)行好氧生物處理時，要保持一定濃度的溶解氧(DO)。供氧不足，適合低溶解氧生長的微生物(微量好氧的發(fā)硫菌)和兼性微生物大量繁殖。它們分解有機物不*，處理效果下降，且低溶解氧狀態(tài)下絲狀菌優(yōu)勢生長，引起污泥膨脹。溶解氧濃度過高，不僅浪費能量，而且會因營養(yǎng)相對缺乏而使細(xì)胞氧化和死亡。為取得良好的處理效果，好氧生物處理時應(yīng)控制溶解氧在2~3mg/L(二沉池出水0.5~1mg/L)為宜。
厭氧微生物在有氧的條件下生成H2O2，但沒有分解H2O2的酶而被H2O2殺死。所以，在厭氧生物處理反應(yīng)器中決不能有分子氧存在。其他氧化態(tài)物質(zhì)如SO42-、NO3-、PO43-和Fe3+等也會對厭氧生物處理產(chǎn)生不良影響，也應(yīng)控制它們的濃度。
5有毒物質(zhì)
對微生物有抑制和毒害作用的化學(xué)物質(zhì)叫有毒物質(zhì)。它能破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，使酶變性而失去活性。如重金屬能與酶的-SH基團(tuán)結(jié)和，或與蛋白質(zhì)結(jié)合使之變性或沉淀。有毒物質(zhì)在低濃度時對微生物無害，超過某一數(shù)值則發(fā)生毒害。某些有毒物質(zhì)在低濃度時可以成為微生物的營養(yǎng)。有毒物質(zhì)的毒性受pH值、溫度和有無其他有毒物質(zhì)存在等因素的影響，在不同條件下毒性相差很大，不同的微生物對同一毒物的耐受能力也不同，具體情況應(yīng)根據(jù)實驗而定。
廢水生物處理的目的和重要性
1、廢水生物處理的目的
廢水生物處理的主要目的有以下3點：① 絮凝和去除廢水中不可自然沉淀的膠體狀固體物；② 穩(wěn)定和去除廢水中的有機物；③ 去除營養(yǎng)元素氮和磷。
2、廢水生物處理的重要性
① 城市污水中約有60%以上的有機物只有用生物法去除才；
② 廢水中氮的去除一般來說只有依靠生物法；
③ 目前世界上已建成的城市污水處理廠有90%以上是生物處理法；
④ 大多數(shù)工業(yè)廢水處理廠也是以生物法為主體的。
