美麗鄉(xiāng)村一體化生活污水處理設(shè)施
生物膜法是與活性污泥法并列的一類廢水好氧生物處理技術(shù)，是一種固定膜法，是生物凈化過程的人工化和強化，主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機污染物。
生物膜法污水處理技術(shù)主要是利用附著生長于某些固體物表面的微生物(即生物膜)進行有機污水處理。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態(tài)系統(tǒng)，其附著的固體介質(zhì)稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氣層、好氣層、附著水層、運動水層。
技術(shù)原理
生物膜法凈化污水機理是：
(1)依靠固定于載體表面上的微生物膜來降解有機物，由于微生物細胞幾乎能在水環(huán)境中的任何適宜的載體表面牢固地附著、生長和繁殖，由細胞內(nèi)向外伸展的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維狀的纏結(jié)結(jié)構(gòu)，因此生物膜通常具有孔狀結(jié)構(gòu)，并具有很強的吸附性能。
(2)生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質(zhì)，在污水不斷流動的條件下，其外側(cè)總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質(zhì)，在膜的表面上和一側(cè)深度的內(nèi)部生長繁殖著大量的微生物及微型動物，形成由有機污染物→細菌→原生動物(后生動物)組成的食物鏈。生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物和其他一些肉眼可見的生物群落組成。其中細菌一般有：假單苞菌屬、芽苞菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬和動膠菌屬以及球衣菌屬，原生動物多為鐘蟲、獨縮蟲、等枝蟲、蓋纖蟲等。后生動物只有在溶解氧非常充足的條件下才出現(xiàn)，且主要為線蟲。污水在流過載體表面時，污水中的有機污染物被生物膜中的微生物吸附，并通過氧向生物膜內(nèi)部擴散，在膜中發(fā)生生物氧化等作用，從而完成對有機物的降解。生物膜表層生長的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內(nèi)層微生物則往往處于厭氧狀態(tài)，當生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時，會導致生物膜的脫落，而新的生物膜又會在載體表面重新生成，通過生物膜的周期更新，以維持生物膜反應(yīng)器的正常運行。
(3)生物膜法通過將微生物細胞固定于反應(yīng)器內(nèi)的載體上，實現(xiàn)了微生物停留時間和水力停留時間的分離，載體填料的存在，對水流起到強制紊動的作用，同時可促進水中污染物質(zhì)與微生物細胞的充分接觸，從實質(zhì)上強化了傳質(zhì)過程。生物膜法克服了活性污泥法中易出現(xiàn)的污泥膨脹和污泥上浮等問題，在許多情況下不僅能代替活性污泥法用于城市污水的二級生物處理，而且還具有運行穩(wěn)定、抗沖擊負荷強、更為經(jīng)濟節(jié)能、具有一定的硝化反硝化功能、可實現(xiàn)封閉運轉(zhuǎn)防止臭味等優(yōu)點。
技術(shù)特點
生物膜法具有以下特點：
(1)對水量、水質(zhì)、水溫變動適應(yīng)性強；
(2)處理效果好并具良好硝化功能；
(3)污泥量小(約為活性污泥法的3/4)且易于固液分離；
(4)處理效率高、耐沖擊負荷性能好；
(5)占地面積少、動力費用省、便于運行管理等優(yōu)點。
常規(guī)處理技術(shù)包括一級處理、二級處理和二級強化處理。
1、一級處理
是以去除水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)為主的處理過程，一般采用物理處理方法，主要處理單元包含格柵、沉砂池、初沉池。
（1）（適用范圍）一級處理宜作為二級處理的預處理步驟。
（2）（技術(shù)特點）去除SS為主，可部分去除生化需氧量（BOD5）。
（3）（運行參數(shù)）格柵：過柵流速宜采用0.6-1.0m/s；平流沉砂池：流速宜為0.15-0.3m/s，zui高時流量時停留時間不小于30s；曝氣沉砂池：水平流速宜為0.1m/s，zui高流量時停留時間應(yīng)大于2min，處理每立方米污水的曝氣量宜為0.1-0.2m3；旋流沉砂池：zui高流量時停留時間不應(yīng)小于30s，水力表面負荷宜為150-200m3/(m2•h)；初沉池：水力表面負荷宜為1.5-4.5m3/(m2•h)。
（4）（處理效果）正常運行條件下，以生活污水為主的城鎮(zhèn)污水經(jīng)過一級處理后，BOD5可去除30%左右，SS可去除50%左右。
二級處理
以去除懸浮態(tài)和溶解態(tài)有機污染物為主要目的生物處理技術(shù)，包括普通活性污泥法、吸附再生法、生物接觸氧化法等。
（1）（適用范圍）適用于對營養(yǎng)鹽去除要求不高的城鎮(zhèn)污水再生處理。
（2）（技術(shù)特點）可有效去除BOD5、SS和氨氮。
（3）（運行參數(shù)）BOD5污泥負荷（Ls）宜為0.2-0.5kgBOD5/(kgMLSS•d)，污泥回流比宜為25-100%。
（4）（處理效果）正常運行條件下，城鎮(zhèn)污水經(jīng)過二級處理后出水水質(zhì)可達到：CODCr<60mg/L，BOD5<20mg/L，SS<20mg/L，氨氮<15mg/L，總氮<50mg/L，總磷<5mg/L。
美麗鄉(xiāng)村一體化生活污水處理設(shè)施活性污泥法是利用好氧微生物與污水混合并曝氣，利用微生物將污水中的有機污染物分解，利用生物絮凝體膠團對無機、有機污染物進行吸附，從而將污染物從被處理水體中分離，達到進行污水凈化處理的目的。傳統(tǒng)活性污泥法凈化水體，主要建立沉淀池、曝氣池、濃縮池等構(gòu)筑物組成污水處理工藝流程，生活污水進入處理廠區(qū)后經(jīng)過格柵截留大部分漂浮物和懸浮物；在沉淀池中分離可沉淀的無機物和部分有機物；污水進入活性污泥池后經(jīng)過曝氣裝置與污泥充分混合，利用微生物分解有機物、利用膠團吸附懸浮物和有機物，從而形成新的活性污泥；處理后的混合液經(jīng)過二次沉淀池進行固液分離，凈化后的水體經(jīng)過消毒基本達到排放水體的保證，可以進行外排。
活性污泥法在高原生活污水處理中的應(yīng)用
活性污泥法是目前大多數(shù)城市進行污水處理的重要工藝，但由于高原地區(qū)的低氧和低溫環(huán)境，活性污泥法在高原地區(qū)適應(yīng)情況不佳，存在能耗高、污泥產(chǎn)量多、冬季抗沖擊能力弱的現(xiàn)象，且在低溫環(huán)境下運行容易出現(xiàn)凈化后水體質(zhì)量不達標的現(xiàn)象，這種水體進行外排同樣會對高原地區(qū)地表和地下水系造成污染和破壞，且增加了高原生活污水處理的成本，對可持續(xù)發(fā)展無益。活性污泥法雖然單獨使用的效果有所欠缺，但其不失為一種良好的污水處理技術(shù)，可以通過與其他對溫度、氧氣量依賴性不強的水處理技術(shù)進度搭配，提高高原地區(qū)生活污水處理工藝的效果和抗沖擊能力。
低溶解氧（DO）活性污泥技術(shù)
降低污泥量
活性污泥的低氧工藝是一種較為新型的水處理技術(shù)，尚未能夠得到嚴格的定義，低氧工藝將好氧、厭氧、兼氧環(huán)境合為一體，利用低溶解氧環(huán)境下活性污泥出現(xiàn)絲狀菌導致污泥膨脹的特性，建立絲狀菌的生物濾網(wǎng)，利用濾網(wǎng)的過濾作用和生物降解作用去除水中細小的懸浮物和有機物，有效改善處理后水體的質(zhì)量，且絲狀菌不會持續(xù)增殖，降低了爆發(fā)惡性污泥膨脹的幾率，對維持活性污泥污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性有很大作用。
去除有機物量
在低氧環(huán)境下，當溶解氧濃度在1mg/L時，污泥產(chǎn)量有大幅度降低，因為在不同溶解氧濃度條件下，微生物對有機物降解的特性有較大差異，例如溶解氧濃度大于2mg/L時，微生物以溶解氧作為電子受體，被處理水體中大部分有機物被氧化為無機物，微生物從中獲取能量用于增殖；厭氧條件下，作為電子受體的不再是微生物自身，而是以碳氮硫等有機物為電子受體，進行不*的氧化反應(yīng)；當溶解氧濃度在1mg/L時，囊括了好氧、厭氧兩種氧化反應(yīng)，兩種反應(yīng)同時進行，不僅污泥產(chǎn)量有所降低，有機物去除效果也穩(wěn)定在94%左右。
脫氮除磷
活性污泥法過程中溶解氧濃度低會影響硝化反應(yīng)的進行，但會促進硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)同步的狀態(tài)生成，節(jié)省了對氧氣量的消耗，又不會影響處理工藝中脫氮的效果。在常規(guī)活性污泥法中硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)是兩個不同的步驟，但當溶解氧濃度在1mg/L時，硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)可以在同一個反應(yīng)空間內(nèi)同時存在，因為溶解氧濃度從微生物與污水混合絮狀物中心到邊緣逐漸升高，氨氮由絮狀物外向內(nèi)的過程是硝化反應(yīng)到反硝化反應(yīng)的過程，且這個過程較短，形成硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)同步的狀態(tài)，溶解氧濃度上升或下降都會打破這個平衡。除磷的原理與脫氮原理相似，在絮狀物邊緣進行吸磷，在絮狀物中心進行釋磷。
與生物轉(zhuǎn)盤相結(jié)合
菌種與生物膜
高原地區(qū)冬季低溫環(huán)境下，活性污泥活性弱，對水處理的效果波動性大，因此單獨設(shè)置活性污泥法不能良好的dui沖擊進行抵御，采用生物轉(zhuǎn)盤與活性污泥進行搭配的工藝可以提高水處理技術(shù)的適應(yīng)性和抗沖擊能力，因為生物轉(zhuǎn)盤中菌種bacillus（芽孢桿菌）能夠適應(yīng)低溫環(huán)境，在高原地區(qū)低溫環(huán)境中具有優(yōu)勢。生物轉(zhuǎn)盤的孔隙率在97%以上，比表面積較大，但因采用密度較小的材料制成且不吸水，因此生物轉(zhuǎn)盤運行過程中對電能的消耗較?。簧镛D(zhuǎn)盤通過bacillus菌種和其他微生物共同生長發(fā)育在表面形成一層膜狀生物污泥，也就是被稱為生物膜的物質(zhì)。
生物轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速
在生物轉(zhuǎn)盤與活性污泥相結(jié)合的水處理工藝中，生物轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速對于處理后水體質(zhì)量有較大影響，轉(zhuǎn)速決定了生物轉(zhuǎn)盤中微生物污水的接觸時間和溶解氧量，當轉(zhuǎn)速過慢時，生物轉(zhuǎn)盤的厭氧環(huán)境大于有氧環(huán)境，不利于有機物的去除；當轉(zhuǎn)速過快時又容易引起生物膜的脫落，消耗大量能量。經(jīng)過試驗可知，當生物轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速在每分鐘4～8r之間時，能夠滿足對氨氮的去除，又不過早脫落生物膜；當生物轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速超過每分鐘6r時會使總氮的去除效率下降；而對于磷的去除效率則是在轉(zhuǎn)速為每分鐘3～4r時zui高，因此生物轉(zhuǎn)盤應(yīng)當設(shè)置為每分鐘4r。
結(jié)束語：囿于高原地區(qū)的低氧、低壓、低溫環(huán)境，活性污泥法在高原生活污水處理中作用受限，因此不能直接使用，且能耗量上升，需要前置處理技術(shù)，與多種處理技術(shù)進行配合，提高污泥活性、提高能源利用率，為我國高原地區(qū)水資源保護和污染水體治理提供技術(shù)支持。
