20噸/日一體化生活污水處理設(shè)備
生物接觸氧化法
生物接觸氧化工藝是利用填料作為生物載體，微生物在曝氣充氧的條件下生長(zhǎng)繁殖，富集在填料表面上形成生物膜，其生物膜上的生物相豐富，有細(xì)菌、真菌、絲狀菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等組成比較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，溶解性的有機(jī)污染物與生物膜接觸過程中被吸附、分解和氧化，氨氮被氧化或轉(zhuǎn)化成高價(jià)形態(tài)的硝態(tài)氮。反應(yīng)過程如下：
生物接觸氧化法的主要優(yōu)點(diǎn)是處理能力大，dui沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性，污泥生成量少；缺點(diǎn)是填料間水流緩慢，水力沖刷小，如果不另外采取工程措施，生物膜只能自行脫落，更新速度慢，膜活性受到影響，某些填料，如蜂窩管式填料還易引起堵塞，布水布?xì)獠灰走_(dá)到均勻。另外填料價(jià)格較貴，加上填料的支撐結(jié)構(gòu)，投資費(fèi)用較高。
現(xiàn)有生物接觸氧化法在曝氣充氧方式、生物填料上都有所改進(jìn)。國(guó)內(nèi)填料已從初的蜂窩管式填料，經(jīng)軟性填料、半軟性填料，發(fā)展到近幾年的YDT彈性立體填料；曝氣充氧方式也從初的單一穿孔管式，發(fā)展到現(xiàn)在的微孔曝氣頭直接充氧以及穿孔管中心導(dǎo)流筒曝氣循環(huán)式。在一定程度上，促進(jìn)了膜的更新，改善了傳質(zhì)效果。
膜生物反應(yīng)器
膜生物反應(yīng)器是指以超濾膜組件作為取代二沉池的泥水分離單元設(shè)備，并與生物反應(yīng)器組合構(gòu)成的一種新型生物處理裝置，英文稱之為Membrane Bioreactor。由于超濾膜能夠很好的截留來自生物反應(yīng)器混合液中的微生物絮體、分子量較大的有機(jī)物及其他固體懸浮物質(zhì)，并使之重新返回生化反應(yīng)器中，這就使反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥濃度得以大大提高，從而能夠有效的提高有機(jī)物的去除率。用于膜生物反應(yīng)器的膜有微濾膜和超濾膜。
水處理容量小是膜生物反應(yīng)器法經(jīng)濟(jì)，水處理容量大時(shí)活性污泥法經(jīng)濟(jì)。
生物膜法和活性污泥法一樣，同屬好氧生物處理方法。但活性污泥法是依靠曝氣池中懸浮流動(dòng)著的活性污泥來分解有機(jī)物的，而生物膜法則主要依靠固著于載體表面的微生物膜來凈化有機(jī)物。
1 與活性污泥法相比，生物膜法具有以下特點(diǎn)：
①固著于固體表面上的生物膜對(duì)廢水水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，操作穩(wěn)定性好。
②不會(huì)發(fā)生污泥膨脹，運(yùn)轉(zhuǎn)管理較方便。
③由于微生物固著于固體表面，即使增殖速度慢的微生物也能生長(zhǎng)繁殖。而在活性污泥法中，世代期比停留時(shí)間長(zhǎng)的微生物被排出曝氣池，因此，生物膜中的生物相更為豐富，且沿水流方向膜中生物種群具有一定分布。
④因高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的微生物存在，有機(jī)物代謝時(shí)較多的轉(zhuǎn)移為能量，合成熟細(xì)胞即剩余污泥量較少。
⑤采用自然通風(fēng)供氧。
⑥活性生物難以人為控制，因而在運(yùn)行方面靈活性較差。
⑦由于載體材料的比表面積小，故設(shè)備容積負(fù)荷有限，空間效率較低。
國(guó)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在處理城市污水時(shí)，生物濾池處理廠的處理效率比活性污泥法處理廠略低。50%的活性污泥法處理廠BOD去除率高于到91%，50％的生物濾池處理廠BOD去除率為83%。
生物膜分類
按生物膜與廢水的接觸方式不同，可分為填充式和浸漬式兩類：
填充式生物膜法中，廢水和空氣沿固定的填料或轉(zhuǎn)動(dòng)的盤片表面流過，與其上生長(zhǎng)的生物膜接觸，典型設(shè)備有生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤。
浸漬式生物膜法中，生物膜載體*浸沒在水中，通過鼓風(fēng)曝氣充氧。如載體固定，稱為接觸氧化法；如載體流化則稱為生物流化床。目前所用的生物膜法多數(shù)是好氧裝置，少數(shù)是厭氧形式，如厭氧濾池和厭氧流化床等。
生物膜的形成及特點(diǎn)
生物膜法處理廢水的原理就是使廢水與生物膜接觸，進(jìn)行固、液相的物質(zhì)交換，利用膜內(nèi)微生物將有機(jī)物氧化，使廢水獲得凈化，同時(shí)，生物膜內(nèi)微生物不斷生長(zhǎng)與繁殖。
生物膜在載體上的生長(zhǎng)過程是這樣的：當(dāng)有機(jī)廢水或由活性污泥懸浮液培養(yǎng)而成的接種液流過載體時(shí)，水中的懸浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有機(jī)底物而生長(zhǎng)繁殖，逐漸在載體表面形成一層粘液狀的生物膜，這層生物膜具有生物化學(xué)活性，又進(jìn)一步吸附、分解廢水中呈懸浮、膠體和溶解狀態(tài)的污染物。
生物膜是高親水物質(zhì)，在污水不斷在其表面更新的條件下，在其外側(cè)總存在著一層附著水層。同時(shí)，膜又是微生物高度集中的物質(zhì)，在膜的表面和一定深度的內(nèi)部繁殖著大量的各類微生物和微型動(dòng)物，并形成：有機(jī)物-細(xì)菌-原生動(dòng)物（后生動(dòng)物）的食物鏈。
為了保持好氧生物膜的活性，除了提供廢水營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還應(yīng)創(chuàng)造一個(gè)良好的好氧條件，亦即向生物膜供氧，在填充式生物膜法設(shè)備中，常采用自然通風(fēng)或強(qiáng)制自然通風(fēng)供氧。氧透入生物膜的深度取決于它在膜中的擴(kuò)散系數(shù)、固液界面處氧的濃度和膜內(nèi)微生物的氧利用率。
活性污泥中復(fù)雜的微生物與廢水中的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物形成了復(fù)雜的食物鏈。zui先擔(dān)當(dāng)凈化任務(wù)的是異氧菌和腐生性真菌，細(xì)菌特別是球狀細(xì)菌起著關(guān)鍵的作用，優(yōu)良運(yùn)轉(zhuǎn)的活性污泥，是以絲狀菌為骨架由球狀菌組成的菌膠團(tuán)。沉降性好，隨著活性污泥的正常運(yùn)行，細(xì)菌大量繁殖，開始生長(zhǎng)原生動(dòng)物，是細(xì)菌一次捕食者?；钚晕勰喑Ｒ姷脑鷦?dòng)物有鞭毛蟲、肉毛蟲、纖毛蟲和吸管蟲?；钚晕勰喑墒鞎r(shí)固著型的纖毛蟲、種蟲占優(yōu)勢(shì);后生動(dòng)物是細(xì)菌的二次捕食者，如輪蟲、線蟲等只能在溶解氧充足時(shí)才出現(xiàn)，所以當(dāng)出現(xiàn)后生動(dòng)物時(shí)說明處理水質(zhì)好轉(zhuǎn)標(biāo)志。其性能指標(biāo)包括：混合液懸浮固體 (MLSS)，污泥沉降比(SV)，污泥指數(shù)[污泥體積指數(shù)(SVI)，污泥密度指數(shù)(SDI)。
曝氣池是由微生物組成的活性污泥與污水中有機(jī)污染物物質(zhì)充分混合接觸，并進(jìn)而降解吸收并分解的場(chǎng)所，它是活性污泥工藝的核心。曝氣系統(tǒng)的作用是向曝氣池供給微生物增長(zhǎng)及分解有機(jī)物所必須的氧氣，并起混合攪拌作用，使活性污泥與有機(jī)物充分接觸。在曝氣池內(nèi)，懸浮的大量肉眼可觀察到的絮狀污泥顆粒這就叫做活性污泥絮體。隨著有機(jī)污染物被分解，曝氣池每天都凈增一部分活性污泥，這部分叫做剩余活性污泥。用污泥泵直接排出系統(tǒng)之外---污泥池。
培養(yǎng)
培養(yǎng)初期，每天悶曝22h，靜置2h，排放4L廢水，再加入4L自配水。7天后，污泥顏色呈黑色，沉降性能良好，出水混濁，測(cè)量MLSS、SV的值，反應(yīng)過程中pH值、COD、NH3-N濃度沒有較大的變化，說明培養(yǎng)出的細(xì)菌量較少。14天后，污泥呈淺黑色，沉淀時(shí)泥水界面由開始模糊逐漸變得邊緣清晰，鏡檢時(shí)可以觀察到草履蟲、漫游蟲、裂口蟲、吸管蟲等。隨著生物相逐漸變好，預(yù)示菌種培養(yǎng)出來了。測(cè)量MLSS、SV的值，COD和NH3-N去除率分別達(dá)到43%和10%，污泥活性還不強(qiáng)，需要繼續(xù)培養(yǎng)。此后，每天運(yùn)行兩周期，每周期曝氣10h，靜置2h。30天后，污泥的絮凝和沉淀性能良好，混合液靜置半小時(shí)，上清液清澈透明，泥水界面清晰，污泥呈黃褐色，鏡檢有大量新型菌膠團(tuán)，較為密實(shí)，可以觀察到許多活躍的鐘蟲。測(cè)量污泥MLSS、SV的值，COD去除率達(dá)到90%以上，NH3-N去除率在30%以上，污泥活性較強(qiáng),至此認(rèn)為培養(yǎng)階段結(jié)束。
20噸/日一體化生活污水處理設(shè)備馴化
培養(yǎng)出來的活性污泥含有大量異養(yǎng)菌，而硝化菌是自養(yǎng)菌，污泥中含量非常少，需要進(jìn)一步進(jìn)行馴化，使之占優(yōu)。與硝化菌相比，反硝化菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，生長(zhǎng)和繁殖快，所以在一般情況下反硝化菌受到廢水物質(zhì)的抑制程度要比硝化菌小。在活性污泥的馴化過程中，每隔兩天提高一次進(jìn)水COD和NH3-N濃度。污泥馴化初期，COD去除率為85.59%，而NH3-N去除率僅為23.21%。這是因?yàn)楫愷B(yǎng)菌占優(yōu)勢(shì)，生長(zhǎng)速率快，硝化菌世代時(shí)間長(zhǎng)，生長(zhǎng)速率慢，含量較少，與異養(yǎng)菌競(jìng)爭(zhēng)處于不利地位，硝化反應(yīng)速率低。4天后，NH3-N去除率明顯升高，達(dá)到了46.70%，這說明系統(tǒng)中的硝化菌逐漸占優(yōu)勢(shì)，但NH3-N處理效果還不很理想，還需要繼續(xù)馴化。使得NH3-N的去除率在90%以上，系統(tǒng)取得了良好的脫氮效果，達(dá)到馴化目的。
生物法機(jī)理——生物硝化和反硝化機(jī)理
在污水的生物脫氮處理過程中，首先在好氧條件下,通過好氧硝化菌的作用 ,將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽 ;然后在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)舛鴱奈鬯幸莩?。因?污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個(gè)階段。
硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程 ,包括兩個(gè)基本反應(yīng)步驟 : 由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng);由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。
缺氧條件下,由于兼性脫氮菌(反硝化菌) 的作用,將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機(jī)底物(碳源) 。
生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達(dá)70%—95%,二次污染小且比較經(jīng)濟(jì),因此在國(guó)內(nèi)外運(yùn)用多。但缺點(diǎn)是占地面積大,低溫時(shí)效率低。
傳統(tǒng)生物法
目前, 國(guó)內(nèi)外對(duì)氨氮污水實(shí)際處理中應(yīng)用較成熟的生物處理方法是傳統(tǒng)的前置反硝化生物脫氮,如A/O、A2/O工藝等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。
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(jī)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(jī)碳及消毒副產(chǎn)物的前體物，并可大幅度的降低NH3—N，對(duì)鐵、錳、酚、濁度、色、嗅、味均有較好的去除效果，費(fèi)用較低，可*代替預(yù)氯化。
