地埋式生活污水處理一體化裝置
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。
研究認為，相對于大粒徑載體而言，小粒徑載體之間的相互摩擦小，比表面積大，因而更容易生成生物膜。另外，載體濃度對反應器內(nèi)生物膜的掛膜也很重要。Wagner在用氣提式反應器處理難降解物廢水時發(fā)現(xiàn)，在載體質(zhì)量濃度很低情況下，即使生物膜厚達295μm，還是不能達到穩(wěn)定的去除率。但是，在載體濃度為20-30g／L時，即使只有20％的載體上有75μn厚的生物膜，反應器依然能達到穩(wěn)定的(98％)去除率，COD負荷gao可達58kg／(m3·d)。
地埋式生活污水處理一體化裝置懸浮微生物濃度
在給定的系統(tǒng)中，懸浮微生物濃度反映了微生物與載體間的接觸頻度。一般來講，隨著懸浮微生物濃度的增加，微生物與載體間可能接觸的幾率也增加。許多研究結果表明，在微生物附著過程中存在著一個臨界的懸浮微生物濃度；隨著微生物濃度的增加，微生物借助濃度梯度的運送得到加強。
在臨界值以前，微生物從液相傳送、擴散到載體表面是控制步驟，一旦超過此臨界值，微生物在載體表面的附著、固定受到載體有效表面積的限制，不再依賴于懸浮微生物的濃度。但附著固定平衡后，載體表面微生物的量是由微生物及載體表面特性所決定的。
懸浮微生物的活性
微生物的活性通常可用微生物的比增長率(μ)來描述，即單位質(zhì)量微生物的增長繁殖速率。因此，在研究微生物活性對生物膜形成的初階段的影響時，關鍵是如何控制懸浮微生物的比增長率。研究結果表明，硝化細菌在載體表面的附著固定量及初始速率均正比于懸浮硝化細菌的活性。Bryers等人在研究異養(yǎng)生物膜的形成時也得出同樣結果。
影響懸浮微生物活性的因素主要有如下幾種：
(1)當懸浮微生物的生物活性較高時，其分泌胞外多聚物的能力較強。這種粘性的胞外多聚物在細菌與載體之間起到了生物粘合劑的作用，使得細菌易于在載體表面附著、固定；
(2)微生物所處的能量水平直接與它們的增長率相關。當盧增加時，懸浮微生物的動能隨之增加。這些能量有助于克服在固定化過程中微生物載體表面間的能壘，使得細菌初始積累速率與懸浮細菌活性成正比；
(3)微生物的表面結構隨著其活性的不同而相應變化。Herben等人研究發(fā)現(xiàn)，懸浮細菌活性對細菌在載體表面的附著固定過程有影響，而且，細菌表面的化學組成、官能團的量也隨細菌活性的變化有顯著變化。同時，Wastson等人的研究表明，細胞膜等隨懸浮細菌活性的變化而有顯著變化。細菌表面的這些變化將直接影響微生物在載體表面的附著、固定。因此，通常認為，由懸浮微生物活性變化而引起的細菌表面生理狀態(tài)或分子組成的變化是有利于細菌在載體表面附著、固定的；
(4)微生物與載體接觸時間。微生物在載體表面附著、固定是—動態(tài)過程。微生物與載體表面接觸后，需要一個相對穩(wěn)定的環(huán)境條件，因此必須保證微生物在載體表面停留一定時間，完成微生物在載體表面的增長過程；
(5)水力停留時間(HRT)。HeUnen等人認為，HRT對能否形成完整的生物膜起著重要的作用。在其他條件確定的情況下，HRT短則有機容積負荷大，當稀釋率大于大生長率時，反應器內(nèi)載體上能生成完整的生物膜。刊huis等人的試驗證明了這種觀點。在COD負荷為2．5kg／(m3·d)，HRT為4h時，載體上幾乎沒有完整的生物膜，而水力停留時間為1h時，在相同的操作時間內(nèi)幾乎所有的載體上都長有完整的生物膜，且較高的表面COD負荷更易生成較厚的生物膜，即COD負荷越高，生物膜越厚。周平等人也通過試驗證明了較短的水力停留時間有利于載體掛膜；
(6)液相pH值。除了等電點外，細菌表面在不同環(huán)境下帶有不同的電荷；液相環(huán)境中，pH值的變化將直接影響微生物的表面電荷特性。當液相pH值大于細菌等電點時，細菌表面由于氨基酸的電離作用而顯負電性；當液相pH值小于細菌等電點時，細菌表面顯正電性。細菌表面電性將直接影響細菌在載體表面附著、固定；
地埋式生活污水處理一體化裝置水力剪切力。在生物膜形成初期，水力條件是一個非常重要的因素，它直接影響生物膜是否能培養(yǎng)成功。在實際水處理中，水力剪切力的強弱決定了生物膜反應器啟動周期。單從生物膜形成角度分析，弱的水力剪切力有利于細菌在載體表面的附著和固定，但在實際運行中，反應器的運行需要一定強度的水力剪切力以維持反應器中的*混合狀態(tài)。所以在實際設計運行中如何確定生物膜反應器的水力學條件是非常重要的。
污水的生物膜法就是采取一定的人工措施，創(chuàng)造有利于微生物生長、繁殖的環(huán)境，使微生物大量增殖，以提高微生物氧化、分解有機污染物被降解并轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使污水得以凈化。
生物處理法可分為好氧處理法和厭氧處理法兩類。前者處理效率高，效果好，使用廣泛，是生物處理的主要方法。屬于生物處理法的工藝有以下幾種。
⑴活性污泥法是當前應用廣泛的一種生物處理技術。將空氣連續(xù)鼓入含有大量溶解有機污染物的污水中，經(jīng)過一段時間，水中既形成繁殖有大量好氧型微生物的絮凝體—活性污 泥，
活性污泥能夠吸附水中的有機物，生活污水在活性污泥上的微生物以有機物為食料，獲得能量，并不斷省長增殖，有機物被分解、去除，使污水得以凈化。 一般經(jīng)曝氣池處理的出水是含有大量活性污泥的污水—混合液，經(jīng)沉淀分離，水被凈化排放，沉淀分離后的污泥作為種泥，部分回流到曝氣池。活性污泥法自出現(xiàn)以來，經(jīng)過80多年的演變，出現(xiàn)了各種活性污泥法的變法，但其原理和工藝過程沒有根本性的改變。
普通活性污泥法這種方法已被廣泛使用，是許多污水處理廠的常用工藝。傳統(tǒng)活性污泥法是將污水和回流污泥從曝氣池首段引入，呈推流式至曝氣池末端流出，此法適用于處理要求高、水質(zhì)較穩(wěn)定的污水，但對負荷的變動適應性較弱，后來在此基礎上產(chǎn)生了一些改良形式。
⑶多點進水法為了使槽內(nèi)有機負荷接近一定值，把污水從幾個點分開流入，有利于解決超負荷問題。
⑷吸附再生法接觸槽內(nèi)活化的活性污泥吸附污染物質(zhì)，污泥與水分離后，在曝氣槽內(nèi)把吸附的污染物質(zhì)進行氧化。該法有利于增加污水處理量，有一定的抗擊沖擊負荷能力。
⑸延時曝氣法污水在曝氣池內(nèi)延長曝氣時間，有利于*氧化，污泥量少，該法適用于小型污水處理廠。
⑹厭氧-缺氧好氧活性污泥法 在常規(guī)活性污泥法去除有機污染物的同時，為了能有效的去除氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，人們把厭氧、缺氧、好氧狀況組合到活性污泥法中，使厭氧-缺氧-好氧狀況在反應曝氣池內(nèi)同時存在或反復周期實現(xiàn)，形成了厭氧-缺氧-好氧活性污泥法。也有的工藝流程采用厭氧-好氧活性污泥法。
⑺間歇式活性污泥法污水流至單一反應池中，按時間通過程序控制各過程。在反應池的一個工作周期，運行程序依次為進水、反應、沉淀、出水和待機等過程。該法適用于中小水量和出水水質(zhì)較高的場合，有利于自動化控制;通過對運行的調(diào)整，該法也可進行除磷脫氮和化學處理，有利于污水回用。
近年來，SBR工藝發(fā)展很快，尤其隨著儀表和自控技術與裝備的發(fā)展，間歇式活性污泥法新工藝不斷涌現(xiàn)，如CASS工藝、CAST工藝、IDEA工藝、MSBR工藝以及UNITANK工藝等。
