農(nóng)村一體化污水處理設備
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生物膜與活性污泥的培養(yǎng)和馴化
1、生物膜的培養(yǎng)
    生物膜的培養(yǎng)采用接種培養(yǎng)法，即采取污水處理廠曝氣池內活性污泥與水樣混合液，由旋轉布水器連續(xù)由塔濾上部向塔內噴灑的方法，大約經(jīng)15d左右，載體上就可出現(xiàn)透明生物膜，若無此條件，也可用生活污水由塔濾上部向塔內連續(xù)噴灑，單相比之下時間較長，20℃大約30d左右。當生物膜成熟后，即沿水流方向，膜上細菌和微型動物組成的生態(tài)系統(tǒng)和對有機物降解能力達到平衡后，便可進行實驗應用。
BAF生物曝氣濾池，主要由顆粒生物填料床、曝氣系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)三部分組成。
顆粒狀生物濾料（陶粒），表面粗糙，比表面積大，并滲入活性酶在濾料上附著生長高濃度的專性微生物膜，這些專性微生物以污水中的有機物作為氮源、碳源及能量來源而生長繁殖，通過其新陳代謝降解水中的污染物。

污水自上而下進入生物曝氣濾池，空氣從填料床下端進入，在濾料空隙間曲折上升，與污水及濾料上附著的生物膜充分接觸，在好氧條件下發(fā)生氣、液、固三相反應。由于生物膜附著在濾料上，不受泥齡限制，因而種類豐富，對于污染物的降解十分有利。污染物被吸附、攔截在濾料表面，作為降解菌的營養(yǎng)基質，加速降解菌形成生物膜，生物膜又進一步“俘獲”基質，將其同化、代謝、降解。在碳氧化／硝化合并處理時，靠近濾池進水口的濾層段內有機污染濃度高，異養(yǎng)菌群占優(yōu)勢，大部分BOD5在此得以降解，濃度逐漸降低。粒狀濾料及生物膜除了吸附攔截等作用外，兼起過濾的作用。隨著處理過程的進行，存濾料空隙間蓄積了大量的活性污泥。這些懸浮狀活性污泥在濾料縫隙間形成了污泥濾層，在氧化降解污水中有機物的同時，還起到了很好的吸附過濾作用，從而能使有機物及懸浮物均能得到比較*的清除。
在濾池運行過程中，隨著生物膜的新陳代謝，脫落的生物膜及濾料上截留的雜質不斷增加，濾料中水頭損失增大，水位上升，到一定時期，需對濾料進行反沖洗。BAF生物曝氣濾池以其儲存在加氯消毒池中清澈的出水作為反沖用水，不另設反沖水池，反沖洗廢水通過排水管回流到一級處理設施。

CANON工藝具有脫氮途徑短、節(jié)省曝氣量、無需外加碳源、溫室氣體產(chǎn)量少等優(yōu)點, 成為了目前具前景的污水脫氮工藝.

CANON工藝適合處理高溫、高氨氮污水, 而生活污水是常溫、低氨氮水質.如何將CANON工藝推廣到市政污水處理廠中是長久以來的難點.目前, 國外CANON工藝的研究主要以高氨氮廢水處理為主, 國內雖然有常溫低氨氮環(huán)境中運行CANON工藝的報道, 也僅局限于人工配水和短期運行, 實際污水處理廠中長期運行CANON工藝的研究極少.

常溫低氨氮環(huán)境中, CANON工藝的難點在于硝化細菌的抑制.如果硝化細菌過量增殖, 將會出現(xiàn)總氮去除率下降、出水總氮超標的現(xiàn)象.在常溫、低氨氮條件下, 只調節(jié)DO從而抑制NOB活性已被證明難以實現(xiàn).因此, 在工程應用中, 需要通過其他策略抑制硝化細菌的活性.有研究表明, 在CANON生物膜反應器中, NOB主要分布在生物膜的外層.對生物膜進行沖洗, 理論上洗脫生物膜表面的NOB。

活性生物濾池在進水時由于采用了較多的活性污泥回流，濾床中具有大量的活性微生物，濾池中就發(fā)生了較高的微生物的同化作用，也就是說活性生物濾池猶如高效的微生物合成器，進水中大量的有機物首先在此被活性污泥所吸附和氧化，并進行微生物的大量合成。但由于污水與活性污泥在此濾池中的停留時間較短，微生物對吸附在活性污泥上的有機物還未*氧化，故濾池出水尚需在曝氣池中進一步曝氣處理以達到良好的出水水質。也正是由于活性生物濾池的這種作用，使得后續(xù)曝氣池的負荷大為減輕且波動減小。

設備構造
活性生物濾池的構造基本上同塔式生物濾池,只是濾床高度較低而已,采用的濾料一般有水平安放的木板條(20mm×15mm~20mm×20mm),這些板條再濾床中逐層交錯排列，板條凈間距為20mm。此外，還可以采用塑料蜂窩填料、空心多面球等。
    活性生物濾池的工藝設計與計算也主要是確定其容積，一般多采用容積負荷率法?；钚陨餅V池的負荷率按總處理效率90%考慮，一般情況下對有機物的去除率為65%~70%時，容積負荷率為3~5kgBOD5/(m3d)，相應水力負荷率為120~200m3/(m2d)；曝氣池有機負荷率為0.5~0.6kgBOD5(kgd)相應曝氣時間為1.5~2.0h。

與傳統(tǒng)脫氮工藝相比, 厭氧氨氧化工藝節(jié)省了62.5%曝氣量、脫氮途徑短、無需外加碳源、溫室氣體產(chǎn)量低, 成為目前具前景的污水脫氮工藝.
厭氧氨氧化菌適合處理高溫、高氨氮污水, 而城市生活污水是典型的低溫、低氨氮水質, 如何將厭氧氨氧化工藝應用于市政污水處理廠是長久以來的難點.在國外, 厭氧氨氧化工藝已成功應用于污水處理廠中, 以處理垃圾滲濾液、消化上清液、養(yǎng)殖業(yè)廢水等高氨氮廢水, 而市政污水處理廠厭氧氨氧化工藝的研究仍處于小試階段.國內, 厭氧氨氧化工藝主要局限于實驗室研究, 在實際污水處理廠中長期運行厭氧氨氧化工藝的報道鮮見.

常溫低氨氮環(huán)境中, 厭氧氨氧化工藝處理負荷低.通常認為, 常溫馴化可以使厭氧氨氧化菌逐步適應低溫環(huán)境.前人的研究在實驗室內進行, 以人工配水為基質, 氨氮濃度為100~350 mg ·L-1, 運行溫度為18~25℃, 且馴化時間較短.而實際生活污水成分復雜, 亞硝化后的生活污水氨氮濃度為10~25 mg ·L-1, 水溫為10~24℃.因此, 在市政污水處理廠中, 研究長期常低溫馴化對厭氧氨氧化菌的影響有著重大的意義.

A/O及A²/O工藝A/O是Anoxic/Oxic的縮寫它的*性是除了使有機污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能，是將厭氧水解技術用為活性污泥的前處理。所以A/O法是改進的活性污泥法。
A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=24mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸使大分子有機物分解為小分子有機物不溶性的有機物轉化成可溶性有機物當這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時，可提高污水的可生化性及氧的效率在缺氧段異養(yǎng)菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化，有機鏈上的N或氨基酸中的氨基游離出氨NH3、NH4+在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N、NH4+氧化為NO3-通過回流控制返回至A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N2完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)實現(xiàn)污水無害化處理。

根據(jù)以上對生物脫氮基本流程的敘述可以知道(A/O)生物脫氮流程具有以下優(yōu)點
（1）效率高。該工藝對廢水中的有機物氨氮等均有較高的去除效果。當總停留時間大于54h經(jīng)生物脫氮后的出水再經(jīng)過混凝沉淀可將COD值降至100mg/L以下其他指標也達到排放標準總氮去除率在70%以上。
（2）流程簡單投資省操作費用低。該工藝是以廢水中的有機物作為反硝化的碳源故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其在蒸氨塔設置有脫固定氨的裝置后碳氮比有所提高在反硝化過程中產(chǎn)生的堿度相應地降低了硝化過程需要的堿耗。
（3）缺氧反硝化過程對污染物具有較高的降解效率。如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%酚和有機物的去除率分別為62%和36%故反硝化反應是最為經(jīng)濟的節(jié)能型降解過程。

預氧化技術其實質就是將污水中二價的鐵離子轉變成三價離子，通過一定的化學反應令其沉淀，進而有效保證水質的穩(wěn)定，盡量避免后期處理期間出現(xiàn)較為嚴重的結垢問題。同時通過一定藥劑及工藝對污水進行處理，保證水質能夠達到注入地層的標準。

預氧化技術主要有化學與電化學預氧化技術兩種類型?；瘜W預氧化技術就是向污水中加入一定量的次氯酸鈉、過氧化氫等氧化劑，進而令二價鐵離子被氧化成三價鐵離子，保持水質的穩(wěn)定性;電化學預氧化技術則是對油田污水中富含氯化鈉的特性加以利用，使污水在電化學的裝置中完成氧化，生成氧氣、等氧化性的物質，污水中的二價鐵離子進而被氧化成三價鐵離子，待pH值達到3.7時，氫氧化鐵開始沉淀，再進行大罐沉淀以及采用石英砂進行過濾，便可去除掉鐵離子，有效保證水質的穩(wěn)定。

用于污水處理的微生物的固定化方法主要有吸附法、包埋法和交聯(lián)法等。吸附法是將微生物細胞附著于固體載體上,微生物細胞與載體之間不起化學反應。該方法操作簡單,固定化條件溫和,細胞活性損失小,載體可以反復使用。其缺點是微生物與載體結合不牢,易脫落。載體對微生物的吸附,主要是載體與微生物之間的靜電相互作用的結果,也就是微生物細胞表面與載體材料表面間的范德華力和離子型氫鍵的靜電相互作用的結果,兩者間的ζ電位,在細胞與載體的相互作用中起重要作用。

SBR污水處理工藝
SBR是序列間歇式活性污泥SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess的簡稱是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術又稱序批式活性污泥法。
與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式非穩(wěn)定生化反應替代穩(wěn)態(tài)生化反應靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作SBR技術的核心是SBR反應池該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池無污泥回流系統(tǒng)。

正是SBR工藝這些特殊性使其具有以下優(yōu)點：
1、理想的推流過程使生化反應推動力增大效率提高池內厭氧、好氧處于交替狀態(tài)凈化效果好。
2、運行效果穩(wěn)定污水在理想的靜止狀態(tài)下沉淀需要時間短、效率高、出水水質好。
3、耐沖擊負荷池內有滯留的處理水對污水有稀釋、緩沖作用有效抵抗水量和有
機污物的沖擊。
4、工藝過程中的各工序可根據(jù)水質、水量進行調整、運行靈活。
5、處理設備少構造簡單便于操作和維護管理。
6、反應池內存在DO、BOD5濃度梯度有效控制活性污泥膨脹。
7、SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構造方法利于廢水處理廠的擴建和改造。

MBR工藝原理:膜—生物反應器(MembraneBioreactor)簡稱MBR是生物處理與膜分離處理相結合而成的一種高效污水處理新工藝，它最初應用于生物化工行業(yè)中的連續(xù)發(fā)酵工藝的廢水處理，逐漸發(fā)展被應用于水處理工藝中。其工作原理是利用反應器內的硝化細菌轉化污水中的氨氮，以除去污水中產(chǎn)生的異味(污水中產(chǎn)生的異味主要由氨氮產(chǎn)生)，最后，通過中空纖維膜進行高效的固液分離出水。MBR工藝通過膜分離技術大大強化了生物反應器的功能，與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，具有出水水質穩(wěn)定、占地面積小、排泥周期長、易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點，是目前較有前途的污水回用技術。

農(nóng)村一體化污水處理設備MBR工藝的特點
MBR工藝與普通的活性污泥法相比具有以下特點：
(1)傳統(tǒng)的活性污泥法都是以二級沉淀池分離泥水，二級沉淀池沉淀效果不好，出水中有很多懸浮污泥，出水水質不佳;而MBR工藝采用中空纖維膜進行高效的固液分離，分離效果遠比傳統(tǒng)的二級沉淀池好，出水懸浮物接近于零，可直接回用，實現(xiàn)了污水的資源化。
(2)由于MBR將傳統(tǒng)污水處理的曝氣池與二次沉淀池合二為一，并取代了三級處理的全部工藝設施，因此可大幅度減少占地面積，節(jié)省土建投資。
3)膜的高效截流作用使微生物*截留在膜—生物反應器內，實現(xiàn)反應器水力停留時間和污泥齡的*分離，運行控制更加靈活穩(wěn)定。反應器內的微生物濃度高，傳氧效率高，節(jié)省能耗，耐沖擊負荷，處理裝置容積負荷大，減少了占地。
4)利用硝化細菌的截留和繁殖，系統(tǒng)硝化效率高，通過運行方式的改變亦可有脫氮除磷功能。而且較長的污泥齡大大提高了消除難降解有機物的功能。
(5)反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長污泥齡下運行，剩余活性污泥產(chǎn)量極低，比常規(guī)活性污泥法少50%~80%，可以大大減少污泥處置費用。