MBR膜一體化污水處理設施
厭氧生化的三個階段：厭氧生物處理過程是微生物共生體的活動來完成許多細菌和復雜的組成過程中的一些中間步驟。為了便于研究，將復雜的厭氧生化過程大致分為4個階段：水解階段、酸化階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。但到目前為止，三個階段的理論和四個理論被認為是厭氧細菌的過程更全面，更準確的描述。
將厭氧生物技術用于工業(yè)廢水處理過程的可行性：厭氧生物處理可以被具體解釋為以下原理，即厭氧條件下，通過兼性厭氧菌以及厭氧細菌和其他微生物之間的作用，將有機物中的甲烷和二氧化碳進行降解的過程。該過程不需要外界資源的輔助，被還原的有機物可以作為受氫體，同時產(chǎn)生甲烷氣體。相對于好氧生物技術而言，厭氧生物技術的使用將有更廣闊的發(fā)展和應用前景。首先，厭氧技術的成本較低，工業(yè)廢水的排放在厭氧處理技術下經(jīng)濟效益更高。其次，厭氧生物技術將會降低企業(yè)的下排污罰款量。此外，厭氧系統(tǒng)處理污泥的成本相對于好氧生物技術而言是微不足道的。后，好氧活性污泥每去除1kgBOD耗氧量為1.2kg-1.5kg，1000kgCOD耗電量為(1.44—3.6)×108J，而厭氧生物去除1000kgCOD耗電量為(2.52-5.4)×107J。由于以上優(yōu)勢，厭氧生物處理技術已經(jīng)逐步成為工業(yè)處理廢水的主要工具。
MBR膜一體化污水處理設施厭氧生物技術在工業(yè)廢水處理中的發(fā)展前景：厭氧生物處理技術發(fā)展到今天，已在不斷的完善發(fā)展，走向成熟。比較典型的成果有：厭氧濾池(AF)、厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)、升流式厭氧污泥床(UASB)等。但它們?nèi)源嬖谌毕?，需要不斷改進。因此未來對工業(yè)廢水處理應著眼于以厭氧生物處理技術為主，好氧生物處理技術為輔的技術路線。本著這條主線，未來的研究工作可以考慮以下幾個方面：與傳統(tǒng)的好氧生物處理方法相比，厭氧生物處理具有能源消耗小、成本費用低、污泥量少且易處置的特點。對于氣候相對溫暖的地區(qū)，利用厭氧技術是提高城市工業(yè)廢水處理率的有效途徑。但是，厭氧技術對有毒物質(zhì)特別敏感，硫化物、重金屬等能輕易破壞產(chǎn)甲烷菌的繁殖。所以，未來還可以結合其他工業(yè)廢水處理技術共同形成綜合處理循環(huán)系統(tǒng)，如好氧—厭氧—濕地，以提高其效用;因為厭氧生物處理技術對環(huán)境要求較高，其他的制約因素也較多，所以單獨采用厭氧技術治理工業(yè)廢水還未廣泛投入使用。這一問題的解決辦法是對厭氧出水的后續(xù)處理作出改進。例如用厭氧技術+酸化+好氧技術。前半段可除去大多COD，減少循環(huán)過程的能源消耗，后半段可以使出水量滿足不同規(guī)定的排放標準。
膜技術處理的特點:處理廢水的常規(guī)技術方法在一定程度上抑制廢水排放量，提升廢水使用利用量，緩解處理 廢水壓力。但是因存在種種弊端，才逐漸被膜技術代替。膜技術處理廢水較常規(guī)處理方法存在明顯優(yōu)勢，其特點呈現(xiàn)如下：(1)購買設備投資成本低，設備占地面積小，大大節(jié)約購買經(jīng)費，提高企業(yè)的整體經(jīng)濟效益。設備外表堅固，易于運輸，不存在運輸有損設備質(zhì)量的現(xiàn)象，零件維修維護工作簡單，不需要聘用技術含量特高的專家進行設備維修。(2)設備操作環(huán)境優(yōu)良，衛(wèi)生符合標準，膜技術設置在密閉的系統(tǒng)中，沒有面臨污水滲透與臭味散發(fā)的危險。(3)膜技術去除效率高，處理度高，凈化污水能力很強。有相關數(shù)據(jù)分析指出，常規(guī)處理方法廢水效率值不超過70%，而膜技術可以達到90%左右。膜技術在色度去除率方面也比常規(guī)方法處理表現(xiàn)。膜技術處理結果干凈，不存在產(chǎn)生污泥現(xiàn)象，有效節(jié)省二次處理費用。因此，膜技術相比于常規(guī)水處理方法擁有優(yōu)勢。
膜技術處理的優(yōu)點:膜技術是一項全新的高科技技術，通過其中的分離技術將液體中的污垢進行分類分離。將此技術運用到工業(yè)廢水處理中能夠科學處理不同種類的廢水，具有很強的去污染物能力和良好的去色度效果，現(xiàn)如今已廣泛運用到造紙業(yè)廢水處理、印染業(yè)廢水防治等行業(yè)中。除此之外，還可以回收有益物質(zhì)，滿足大限度利用有益物質(zhì)的需求。設備可操作性強，操作方法簡單易懂，操作過程中危險性低，設備安全性能優(yōu)良，有效節(jié)約耗電量的優(yōu)點。總之，膜技術在處理工業(yè)廢水中發(fā)揮著重要作用，是目前不可超越替代的。
MBR膜一體化污水處理設施活性污泥法和生物膜法的區(qū)別不僅僅是微生物的懸浮與附著之分，更重要的是擴散過程在生物膜處理系統(tǒng)中是一個必須考慮的因素。在生物膜反應器中，有機污染物、溶解氧及各種必須的營養(yǎng)物質(zhì)首先要從液相擴散到生物膜表面，進而進到生物膜內(nèi)部，只有擴散到生物膜表面或內(nèi)部的污染物才有可能被生物膜內(nèi)微生物分解與轉(zhuǎn)化，終形成各種代謝產(chǎn)物。另外，在生物膜反應器中，由于微生物被固定在載體上，從而實現(xiàn)了SRT與HRT(水力停留時間)的分離，使得增殖速率慢的微生物也能生長繁殖。因此，生物膜是一穩(wěn)定的、多樣的微生物生態(tài)系統(tǒng)。
1. 生物膜的形成原理
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。由圖可見，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。
地埋式一體化醫(yī)療廢水處理設施經(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。下圖為微生物在載體表面開始生長時的情景，由圖可見到活性很好的鐘蟲和累枝蟲。
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。
生物膜形成的影響因素
生物膜的形成與載體表面性質(zhì)(載體表面親水性、表面電荷、表面化學組成和表面粗糙度)、微生物的性質(zhì)(微生物的種類、培養(yǎng)條件、活性和濃度)及環(huán)境因素(PH值、離子強度、水力剪切力、溫度、營養(yǎng)條件及微生物與載體的接觸時間)等因素有關。
載體表面性質(zhì)
載體表面電荷性、粗糙度、粒徑和載體濃度等直接影響著生物膜在其表面的附著、形成。在正常生長環(huán)境下，微生物表面帶有負電荷。如果能通過一定的改良技術，如化學氧化、低溫等離子體處理等可使載體表面帶有正電荷，從而可使微生物在載體表面的附著、形成過程更易進行。載體表面的粗糙度有利于細菌在其表面附著、固定。
一方面，與光滑表面相比，粗糙的載體表面增加了細菌與載體間的有效接觸面積；另一方面載體表面的粗糙部分，如孔洞、裂縫等對已附著的細菌起著屏蔽保護作用，使它們免受水力剪切力的沖刷。
