80噸/日地埋式一體化污水處理設備
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MBR工藝的特點
與許多傳統的生物水處理工藝相比， MBR 具有以下主要特點：
1 出水水質穩定
由于膜的分離作用，分離效果遠好于傳統沉淀池，處理出水極其清澈， 懸浮物和濁度接近于零，細菌和病毒被大幅去除 ，出水水質優于建設部頒發的生活雜用水水質標準( CJ25.1-89 )，可以直接作為非飲用市政雜用水進行回用。
同時，膜分離也使 微生物被*被截流在生物反應器內， 使得系統內能夠維持較高的微生物濃度，不但 提高了反應裝置對污染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質，同時反應器 對進水負荷(水質及水量)的各種變化具有很好的適應性，耐沖擊負荷，能夠穩定獲得的出水水質。
2 剩余污泥產量少
該工藝可以在高容積負荷、低污泥負荷下運行，剩余污泥產量低(理論上可以實現零污泥排放)，降低了污泥處理費用。
3 占地面積小，不受設置場合限制
生物反應器內能維持高濃度的微生物量，處理裝置容積負荷高，占地面積大大節省; 該工藝流程簡單、結構緊湊、占地面積省，不受設置場所限制，適合于任何場合，可做成地面式、半地下式和地下式。
4 可去除氨氮及難降解有機物
由于微生物被*截流在生物反應器內，從而有利于增殖緩慢的微生物如硝化細菌的截留生長，系統硝化效率得以提高。同時，可增長一些難降解的有機物在系統中的水力停留時間，有利于難降解有機物降解效率的提高。
5 操作管理方便，易于實現自動控制
該工藝實現了水力停留時間( HRT )與污泥停留時間( SRT )的*分離，運行控制更加靈活穩定，是污水處理中容易實現裝備化的新技術，可實現微機自動控制，從而使操作管理更為方便。
6 易于從傳統工藝進行改造
該工藝可以作為傳統污水處理工藝的深度處理單元，在城市二級污水處理廠出水深度處理(從而實現城市污水的大量回用)等領域有著廣闊的應用前景。
7 膜-生物反應器的不足
膜-生物反應器也存在一些不足。主要表現在以下幾個方面：
1膜造價高，使膜 - 生物反應器的基建投資高于傳統污水處理工藝;
2 膜污染容易出現，給操作管理帶來不便;
3 能耗高：首先 MBR 泥水分離過程必須保持一定的膜驅動壓力，其次是 MBR 池中 MLSS 濃度非常高，要保持足夠的傳氧速率，必須加大曝氣強度，還有為了加大膜通量、減輕膜污染，必須增大流速，沖刷膜表面，造成 MBR 的能耗要比傳統的生物處理工藝高。
影響MBR應用的關鍵因素研究
由于膜通量的提高、膜壽命的延長會大幅度降低MBR的運行費用，因此，在保證出水水質的前提下，膜通量應盡可能大，這樣可減少膜的使用面積，降低基建費用與運行費用。因此控制膜污染，保持較高的膜通量，是MBR研究的重要內容。而膜通量與膜材料、操作方式、水力條件等因素密切相關。
膜的選擇
現有膜可分為有機膜和無機膜兩種。
(1)高分子有機膜材料： 聚烯烴類、聚乙烯類、聚丙烯腈、聚砜類、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。
有機膜成本相對較低，造價便宜，膜的制造工藝較為成熟，膜孔徑和形式也較為多樣，應用廣泛，但運行過程易污染、強度低、使用壽命短。
(2)無機膜 ：是固態膜的一種，是由無機材料，如金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、無機高分子材料等制成的半透膜。
目前在MBR中使用的無機膜多為陶瓷膜，優點是：它可以在pH=0~14 、壓力P<10MPa 、溫度<350 ℃的環境中使用，其通量高、能耗相對較低，在高濃度工業廢水處理中具有很大競爭力;缺點是：造價昂貴、不耐堿、彈性小、膜的加工制備有一定困難。
由于較高的投資成本限制了無機膜生物反應器在我國的廣泛應用，國內MBR系統普遍采用有機膜。常用的膜材料為聚乙烯、聚丙烯等。分離式MBR通常采用超濾膜組件，截留分子量一般在2～30萬。截留分子量越大，初始膜通量越大，但長期運行膜通量未必越大。張洪宇進行無機膜的通量衰減試驗表明：孔徑0.2μm的膜比0.8μm的膜更適合于MBR。何義亮用PES平板膜組件進行膜通量衰減規律的研究發現：在該試驗條件下，膜初始通量衰減主要是由于濃差極化引起，膜截留分子量愈小，通量衰減率愈大;膜長期運行的通量衰減主要是由于膜污染引起，膜截留分子量愈大，通量衰減幅度愈大，化學清洗恢復率愈低。
對于淹沒式MBR，既可用超濾膜，也可使用微濾膜。由于膜表面的凝膠層也起到了過濾作用，在處理生活污水時，微濾膜與超濾膜的出水水質沒有明顯差別，因此淹沒式MBR多采用0.1～0.4 μm微濾膜。
為了便于工業化生產和安裝，提高膜的工作效率，在單位體積內實現大的膜面積，通常將膜以某種形式組裝在一個基本單元設備內，在一定的驅動力下，完成混合液中各組分的分離，這類裝置稱為膜組件。工業上常用的膜組件形式有五種：板框式、螺旋卷式、圓管式、中空纖維式和毛細管式。前兩種使用平板膜，后三者使用管式膜。圓管式膜直徑 >10mm; 毛細管式- 0.5~10.0mm ;中空纖維式 <0.5mm> 。
生物膜的培養及馴化
生物氧化池中采用自然培菌法培養生物膜。培菌時, 先向氧化池內注入生活污水至填料上表面, 再向氧化池內加入10m3 過濾后的糞便水, 開啟羅茨鼓風機對氧化池進行悶曝。經過一個星期的悶曝氣后, 填料上開始出現黏稠狀的生物膜。接下來打開氧化池的進水閥門, 連續向氧化池內進水, 進水量由2m3、4 m3、6 m3 逐步增大。連續進水時經常觀察氧化池內水面的顏色、懸浮物含量、曝氣及氣泡等情況。水溫在20 ~ 25# 時, 經過30~ 50 d 左右的培養, 可完成氧化池內的生物膜培養, 此時氧化池處理水量可達到設計處理量( 1#、2#生物氧化池單池設計處理量為30 m3 /h, 3#、4#、5#生物氧化池單池設計處理量為40 m3 /h)。
如果要縮短生物膜的培養時間, 可用本站其他生物氧化池底的沉積污泥作為菌種進行接種培菌。培菌時先向氧化池內注入10~ 20 m3 其他氧化池內的沉積污泥作為菌種, 再向氧化池內注入10~ 15 m3 過濾后的糞便水, 使氧化池在高BOD5 負荷下掛膜。繼續向氧化池內添加生活污水至填料以上 20 cm 左右, 進行悶曝, 悶曝時間為2 d。悶曝2后開始小水量進水, 進水量從小逐步加大到設計處理量。采用接種培菌, 一般在14~ 20 d 左右就能完成氧化池內生物膜的培養。
水力停留時間對運行效果的影響
生物接觸氧化法處理污水時, 氧化分解速度或硝化速度對接觸時間的依賴性很大。微生物對有機物的轉化過程與微生物機體的化學過程緊密聯系。所以, 無論是將復雜的有機物分解氧化為簡單的無機物, 或者是比較簡單的分解氧化產物合成復雜的細胞物質, 都需要一定的時間。從降低廢水有機物質含量這一角度來說, 有機物轉移到生物膜所需的時間是重要的。這個轉移實質上是微生物對廢水中的有機物吸著吸附過程。這個轉移一般能夠在廢水同生物膜接觸后數分鐘內完成。但是, 生物處理對廢水中有機物的凈化作用, 不僅是由于生物吸附與吸著作用, 更重要的是吸附吸著后的氧化分解和細胞合成作用, 使有機物無機化。被吸附在生物膜上的有機物, 經氧化分解與合成全部轉化為穩定物質所需時間較長(數小時乃至數十天)。因此, 處理時間越長, 微生物對有機物的吸著、吸附、降解作用越*, 處理水BOD 殘留率愈小, 處理效果較好; 反之亦然。
80噸/日地埋式一體化污水處理設備污水處理站1#、2# 生物接觸氧化池處理量為 20~ 30m3 /h時, 污水與生物膜的接觸時間為3~ 5 h; 3#、4#、5#生物接觸氧化池處理水量為30 ~ 40 m3 /h時, 污水與生物膜的接觸時間為3~ 4 h。生物氧化池在運行過程中遇到天氣變化, 水溫較低時, 通常采用降低氧化池的處理量, 延長污水與生物膜的接觸時間來確保氧化池對有機污染物的分解效率。
生物氧化池內的曝氣設備及曝氣的作用
生物氧化池內曝氣設備有羅茨鼓風機、曝氣管和曝氣頭。其曝氣頭采用充氧效率高、經久耐用的微孔橡膠模曝氣頭。氧化池內曝氣作用主要有以下3個方面的作用:
1) 充氧: 生物接觸氧化法主要是利用好氧性細菌完成生物凈化作用的方法。微生物的氧化、合成內源呼吸需要氧。所以除了營養物質外, 氧是保證微生物正常生長的一個重要條件。供氧使氧化池內的溶解氧控制在一個相當的水平上。
2) 充分攪拌, 形成紊流: 從流體力學的觀點來看, 供氧使池內水流充分攪動, 形成紊流, 紊流越甚, 被處理水與生物膜的接觸效率越高, 傳質效率越好, 從而提高處理效果。
3) 防止填料發生堵塞, 促進生物膜更新: 供氣的攪動作用使填料上衰老的生物膜及時剝落, 防止填料堵塞。同時還促進生物膜更新, 提高處理效果。氧化池在運行過程中池內溶解氧的含量通過調節羅茨鼓風機供風量來實現, 池內的溶解氧含量控制在2.5~ 3.5 mg /L。
進水SS對運行效果的影響
生物接觸氧化法比其他好氧生物法維護管理方便, 其要點就是要防止氧化池內的填料發生堵塞。進入氧化池內懸浮物(SS) 多, 池內填料就越容易發生堵塞。污水處理站生物氧化池在運行過程中曾出現因進入氧化池內的懸浮物含量高, 池內填料發生堵塞, 填料發生堵塞后生物膜的面積大大減少, 造成氧化池水面的色度較大、懸浮物含量較高、氧化池出水水質較差等情況, 這一情況出現后, 通過采取了加大填料反沖洗強度和縮短反沖洗周期后得到解決。因此, 在氧化池時要加強一級的預處理, 盡量去除原污水中的懸浮物質以防止填料發生堵塞和降低氧化池的處理負荷。
填 料
填料是生物膜賴以棲息的場所, 是生物膜的載體。因此, 載體填料是氧化池的關鍵, 直接影響著生物接觸氧化法的效能。對于載體填料通常的要求是: 有一定的生物膜附著能力; 比表面積大; 空隙率大, 水流阻力小; 強度大, 化學和生物穩定性好, 經久耐用; 截留懸浮物質能力強; 不溶出有害物質, 不引起二次污染; 與水的比重相差不大, 以免過分地增大氧化池荷重; 形狀規則, 尺寸均一, 使之在填料間形成均一的流速; 貨源充足, 價格便宜, 運輸和施工安裝方便等。污水處理站氧化池內選用生物膜附著能力強、水力學特性好和價格便宜的尼龍纖維填料, 填料層高度為3米, 填料成立體狀上下固定在填料支架上。
填料的反沖洗及氧化池的排泥
污水處理站氧化池在日常的運行管理中, 一方面, 加強氧化池內填料的反沖洗: 氧化池每運行8 h就對池內填料進行一次反沖洗。反沖洗時開大羅茨鼓風機的供風量反沖洗填料, 使填料上沉積的懸浮顆粒物質和衰老的生物膜脫離填料。反沖洗曝氣量為正常曝氣量的兩倍, 即水汽比為1: 20, 反沖洗時間為10~ 15m in。通過填料的反沖洗不但有效地防止了填料發生堵塞, 還促進了生物膜的更新, 確保了氧化池的正常運行。另一方面, 每天早班對氧化池進行排泥, 防止污泥在斗底長時間沉積會發生厭氧分解產生硫化氫等有毒害氣體影響生物膜的活性和懸浮顆粒堵塞填料。
