MBR膜地埋式生活污水處理系統(tǒng)
生物膜法基本特征
在污水處理構(gòu)筑物內(nèi)設(shè)置微生物生長(zhǎng)聚集的載體（一般稱填料），在充氧的條件下，微生物在填料表面聚附著形成生物膜，經(jīng)過(guò)充氧(充氧裝置由水處理曝氣風(fēng)機(jī)及曝氣器組成)的污水以一定的流速流過(guò)填料時(shí)，生物膜中的微生物吸收分解水中的有機(jī)物，使污水得到凈化，同時(shí)微生物也得到增殖，生物膜隨之增厚。當(dāng)生物膜增長(zhǎng)到一定厚度時(shí)，向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散的氧受到限制，其表面仍是好氧狀態(tài)，而內(nèi)層則會(huì)呈缺氧甚至厭氧狀態(tài)，并終導(dǎo)致生物膜的脫落。隨后，填料表面還會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)新的生物膜，周而復(fù)始，使生物膜法污水得到凈化。
微生物在填料表面聚附著形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一層薄薄的水層，水層中的有機(jī)物已經(jīng)被生物膜氧化分解，故水層中的有機(jī)物濃度濃度比進(jìn)水要低得多，當(dāng)廢水從生物膜表面流過(guò)時(shí)，有機(jī)物就會(huì)從運(yùn)動(dòng)著的廢水中轉(zhuǎn)移到附著在生物膜表面的水層中去，并進(jìn)一步被生物膜所吸附，同時(shí)，空氣中的氧也經(jīng)過(guò)廢水而進(jìn)入生物膜水層并向內(nèi)部轉(zhuǎn)移。
生物膜上的微生物在有溶解氧的條件下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解和機(jī)體本身進(jìn)行新陳代謝，因此產(chǎn)生的二氧化碳等無(wú)機(jī)物又沿著相反的方向，即從生物膜經(jīng)過(guò)附著水層轉(zhuǎn)移到流動(dòng)的廢水中或空氣中去。這樣一來(lái)，出水的有機(jī)物含量減少，廢水得到了凈化。
在小規(guī)模分散型污水處理中大量使用生物膜污水處理工藝，比使用活性污泥工藝更有優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在：①微生物相方面，各種生物膜工藝中參與凈化反應(yīng)的微生物多樣化，微生物的食物鏈較長(zhǎng)，世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物易于存活，在分段運(yùn)行中每段都能夠形成優(yōu)勢(shì)菌種;②在處理工藝上，各種生物膜工藝對(duì)水質(zhì)水量變化均有較強(qiáng)的適應(yīng)性，污泥沉降性能良好、易于固液分離，能夠處理低濃度的污水，易于維護(hù)、節(jié)能。
初期的吸附去除階段
在該階段,污水和污泥在剛開始接觸的5～10min內(nèi)就出現(xiàn)了很高的BOD去除率,通常30min內(nèi)完成污水中的有機(jī)物被大量去除,這主要是由于活性污泥的物理吸附和生物吸附作用共同作用的結(jié)果.
活性污泥法初期的吸附去除的主要特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn):
a.初期的吸附去除完成時(shí)間短,去除量大;
b.去除的有機(jī)物對(duì)象主要是膠體和懸浮性有機(jī)物;
c.活性污泥的性質(zhì)與初期的吸附去除關(guān)系密切,一般處于內(nèi)源呼吸期的活性污泥微生物吸附能力強(qiáng),而氧化過(guò)度的活性污泥微生物初期吸附的效果不好;
d.初期吸附有機(jī)物的效果與生物反應(yīng)池的混合及傳質(zhì)效果密切相關(guān);e.被吸附的有機(jī)物沒有從根本上被礦化,通過(guò)數(shù)小時(shí)的曝氣后,在胞外酶的作用下,被分解為小分子有機(jī)物后才可能被微生物酶轉(zhuǎn)化.
②代謝階段
活性污泥吸附了污水中呈非溶解狀態(tài)的大分子有機(jī)物后,被微生物的胞外酶分解成小分子的溶解性有機(jī)物,與污水中溶解性的有機(jī)物一起進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)被降解和轉(zhuǎn)化,一部分有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解代謝,氧化為二氧化碳和水,并獲得合成新細(xì)胞所需的能量,另一部分物質(zhì)進(jìn)行合成代謝,形成新的細(xì)胞物質(zhì).
③活性污泥絮體的分離沉淀
無(wú)分解還是代謝,都能去除有機(jī)污染物,但是產(chǎn)物卻不同,分解代謝的產(chǎn)物是二氧化碳和水,而合成代謝的產(chǎn)物則是新的細(xì)胞,并以剩余污泥的方式排出活性污泥系統(tǒng).
沉淀是混合液中固相活性污泥顆粒同廢水分離的過(guò)程.固液分離的好壞,直接影響出水水質(zhì).如果處理水挾帶生物體,出水BOD和SS將增大.所以,活性污泥法的處理效率,同其他生物處理方法一樣,應(yīng)包括二次沉淀池的效率,即用曝氣池及二沉池的總效率表示,除了重力沉淀外,也可用氣浮法進(jìn)行固液分離。
AAO工藝介紹
AA/O工藝是將厭/好氧除磷系統(tǒng)和缺氧/好氧脫氮系統(tǒng)相結(jié)合而成，是生物脫氮除磷的基礎(chǔ)工藝，常規(guī)工藝在去除有機(jī)污染物的同時(shí)，具有一定脫氮除磷效果，可同時(shí)去除水中的BOD5、氮和磷。
污水與從沉淀池回流的污泥首先進(jìn)入?yún)捬醭?，在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解態(tài)有機(jī)物進(jìn)行厭氧釋磷；然后與好氧末端回流的混合液一起進(jìn)入缺氧池，在此污泥中的反硝化菌利用剩余的有機(jī)物和回流的硝酸鹽進(jìn)行反硝化作用脫氮；脫氮反應(yīng)完成后，進(jìn)入好氧池，在此污泥中的硝化菌進(jìn)行硝化作用將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽,同時(shí)聚磷菌進(jìn)行好氧吸磷，剩余的有機(jī)物也在此被好氧細(xì)菌氧化，后經(jīng)沉淀池進(jìn)行泥水分離，出水排放，沉淀的污泥部分返回厭氧池，部分以富磷剩余污泥排出。
AAO法的特點(diǎn)：
MBR膜地埋式生活污水處理系統(tǒng)1）AAO法在去除有機(jī)碳污染物的同時(shí)，還能去除污水中的氮和磷，與普通活性污泥法二級(jí)處理后再進(jìn)行深度處理相比，不僅投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，而且沒有大量的化學(xué)污泥，具有良好的環(huán)境效益。
2）在厭氧段，污水中的BOD5或COD有一定程度的下降，氨氮濃度由于細(xì)胞的合成也有一些降低，但硝酸鹽氮沒有變化，磷的含量卻由于聚磷菌的釋放而上升在缺氧段，污水中有機(jī)物被反硝化菌利用為碳源，因此BOD5或COD繼續(xù)降低，磷和氨氮濃度變化較小，硝酸鹽則因?yàn)榉聪趸饔帽贿€原成N2，濃度大幅度下降在好氧段，有機(jī)物由于好氧降解會(huì)繼續(xù)減少，磷和氨氮的濃度會(huì)因硝化和聚磷菌攝磷作用，以較快的速率下降，硝酸鹽氮含量卻因消化作用而上升。
3AAO法是厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行，可以達(dá)到同時(shí)去除有機(jī)物、脫氮和除磷多重目的，而且這種運(yùn)行條件使絲狀菌不易生長(zhǎng)繁殖，避免了常規(guī)活性污泥法經(jīng)常出現(xiàn)的污泥膨脹問題。AAO工藝流程簡(jiǎn)單，總水力停留時(shí)間少于其他同樣功能的工藝，并且不用外加碳源，厭氧和缺氧段只進(jìn)行緩速攪拌，運(yùn)行費(fèi)用較低
AAO法的缺點(diǎn)：
受到泥齡、回流污泥中溶解氧和硝酸鹽氮的限制，除磷效果不是十分理想，同時(shí)，由于脫氮效果取決于混合液回流比，而AAO法的回流比不宜過(guò)高（一般不超過(guò)200%），因此脫氮效果不能滿足較高要求。
混凝沉淀原理：在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體和細(xì)微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離除去的水處理法。
混凝法的基本原理是在廢水中投入混凝劑，因混凝劑為電解質(zhì)，在廢水里形成膠團(tuán)，與廢水中的膠體物質(zhì)發(fā)生電中和，形成絨粒沉降。
混凝沉淀不但可以去除廢水中的粒徑為10-3~10-6 mm的細(xì)小懸浮顆粒，而且還能夠去除色度、油分、微生物、氮和磷等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、重金屬以及有機(jī)物等。
廢水在未加混凝劑之前，水中的膠體和細(xì)小懸浮顆粒的本身質(zhì)量很輕，受水的分子熱運(yùn)動(dòng)的碰撞而作無(wú)規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)。顆粒都帶有同性電荷，它們之間的靜電斥力阻止微粒間彼此接近而聚合成較大的顆粒;其次，帶電荷的膠粒和反離子都能與周圍的水分子發(fā)生水化作用，形成一層水化殼，有阻礙各膠體的聚合。一種膠體的膠粒帶電越多，其電位就越大;擴(kuò)散層中反離子越多，水化作用也越大，水化層也越厚，因此擴(kuò)散層也越厚，穩(wěn)定性越強(qiáng)。
廢水中投入混凝劑后，膠體因電位降低或消除，破壞了顆粒的穩(wěn)定狀態(tài)(稱脫穩(wěn))。脫穩(wěn)的顆粒相互聚集為較大顆粒的過(guò)程稱為凝聚。未經(jīng)脫穩(wěn)的膠體也可形成大得顆粒，這種現(xiàn)象稱為絮凝。不同的化學(xué)藥劑能使膠體以不同的方式脫穩(wěn)、凝聚或絮凝。按機(jī)理，混凝可分為壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網(wǎng)鋪四種。
在廢水的混凝沉淀處理過(guò)程中，影響混凝效果的因素比較多。
其中有水樣的影響：對(duì)不同水樣，由子廢水中的成分不同，同一種混凝劑的處理效果可能會(huì)相差很大。
還有水溫的影響，其影響主要表現(xiàn)在：a影響藥劑在水中堿度起化學(xué)反應(yīng)的速度，對(duì)金屬鹽類混凝影響很大，因其水解是吸熱反應(yīng);b影響礬花地形成和質(zhì)量。水溫較低時(shí)，絮凝體型成緩慢，結(jié)構(gòu)松散，顆粒細(xì)小;c水溫低時(shí)水的粘度大，布朗運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度減弱，不利于脫穩(wěn)膠粒相互凝聚，水流剪力也增大，影響絮凝體的成長(zhǎng)。該因素主要影響金屬鹽類的混凝，對(duì)高分子混凝劑影響較小。
AO工藝即缺氧好氧工藝(Anoxic Oxic)，是一種改進(jìn)型的采用活性污泥法(有時(shí)候也會(huì)采取添加填料的生物膜法的方式組合使用，例如：接觸氧化工藝)的污水處理工藝，不僅可以降解有機(jī)物，還具有一定的除磷脫氮效果。
*生物池，在*生物池段異養(yǎng)菌將污水中可溶性有機(jī)物水解為有機(jī)酸，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物，將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化。在O級(jí)生物池段存在好氧微生物及消化菌，其中好氧微生物將有機(jī)物分解成CO2和H2O;在充足供氧條件下，硝化菌的硝化作用將NH3-N氧化為NO3-，通過(guò)回流控制返回至*生物池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮。
A/O法脫氮工藝的特點(diǎn)：
(a) 流程簡(jiǎn)單，勿需外加碳源與后曝氣池，以原污水為碳源，建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用較低;
(b) 反硝化在前，硝化在后，設(shè)內(nèi)循環(huán)，以原污水中的有機(jī)底物作為碳源，效果好，反硝化反應(yīng)充分;
(c) 曝氣池在后，使反硝化殘留物得以進(jìn)一步去除，提高了處理水水質(zhì);
(d) A段攪拌，只起使污泥懸浮，而避免DO的增加。O段的前段采用強(qiáng)曝氣，后段減少氣量，使內(nèi)循環(huán)液的DO含量降低，以保證A段的缺氧狀態(tài)。
厭氧生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造與好氧生物轉(zhuǎn)盤相似、不同之處在于上部加蓋密封，為收集沼氣和防止液面上的空間有氧存在。厭氧生物轉(zhuǎn)盤由盤片、密封的反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸及驅(qū)動(dòng)裝置等組成。盤片分為固定盤片(擋板)和轉(zhuǎn)動(dòng)盤片，相間排列，以防止盤片間生物膜粘連堵塞，固定盤片一般設(shè)在起端。轉(zhuǎn)動(dòng)盤片串聯(lián)，中心穿以轉(zhuǎn)軸，軸安裝在反應(yīng)器兩端的支架上，其構(gòu)造如下圖所示。廢水處理靠盤片表面生物膜和懸浮在反應(yīng)槽中的厭氧活性污泥共同完成。盤片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作用在生物膜上的剪切力將老化的生物膜剩下，在水中星懸浮狀態(tài)，隨水流出槽外。沼氣則從槽頂排出。
厭氧生物轉(zhuǎn)盤的特點(diǎn)
(1)微生物濃度高，可承受的有機(jī)物負(fù)荷高，一般在中溫發(fā)酵條件下，有機(jī)物面積負(fù)可達(dá)0.04 kgcod/[m2(盤片)?d左右，相應(yīng)的COD去除率可達(dá)90%左右。
(2)廢水在反應(yīng)器內(nèi)按水平方向流動(dòng)，無(wú)需提升廢水，從這個(gè)意義來(lái)說(shuō)是節(jié)能的。
(3)無(wú)需處理水回流，與厭氧膨脹床和流化床相比較既節(jié)能又便于操作。
(4)可處理含懸浮固體較高的廢水，不存在堵塞問題。
(5)由于轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷使老化生物膜脫落，使生物膜經(jīng)常保持較高的活性。
(6)具有承受沖擊負(fù)荷的能力，處理過(guò)程穩(wěn)定性較強(qiáng)。
(7)可采用多種串聯(lián)，各級(jí)微生物處于*的條件。
(8)便于運(yùn)行管理。
(9)主要缺點(diǎn)是盤片成本較高，使整個(gè)裝置造價(jià)很高。
