20噸/日一體化生活污水處理設(shè)備
生物接觸氧化法
生物接觸氧化工藝是利用填料作為生物載體，微生物在曝氣充氧的條件下生長繁殖，富集在填料表面上形成生物膜，其生物膜上的生物相豐富，有細菌、真菌、絲狀菌、原生動物、后生動物等組成比較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，溶解性的有機污染物與生物膜接觸過程中被吸附、分解和氧化，氨氮被氧化或轉(zhuǎn)化成高價形態(tài)的硝態(tài)氮。反應(yīng)過程如下：
生物接觸氧化法的主要優(yōu)點是處理能力大，dui沖擊負荷有較強的適應(yīng)性，污泥生成量少；缺點是填料間水流緩慢，水力沖刷小，如果不另外采取工程措施，生物膜只能自行脫落，更新速度慢，膜活性受到影響，某些填料，如蜂窩管式填料還易引起堵塞，布水布氣不易達到均勻。另外填料價格較貴，加上填料的支撐結(jié)構(gòu)，投資費用較高。
現(xiàn)有生物接觸氧化法在曝氣充氧方式、生物填料上都有所改進。國內(nèi)填料已從初的蜂窩管式填料，經(jīng)軟性填料、半軟性填料，發(fā)展到近幾年的YDT彈性立體填料；曝氣充氧方式也從初的單一穿孔管式，發(fā)展到現(xiàn)在的微孔曝氣頭直接充氧以及穿孔管中心導(dǎo)流筒曝氣循環(huán)式。在一定程度上，促進了膜的更新，改善了傳質(zhì)效果。
膜生物反應(yīng)器
膜生物反應(yīng)器是指以超濾膜組件作為取代二沉池的泥水分離單元設(shè)備，并與生物反應(yīng)器組合構(gòu)成的一種新型生物處理裝置，英文稱之為Membrane Bioreactor。由于超濾膜能夠很好的截留來自生物反應(yīng)器混合液中的微生物絮體、分子量較大的有機物及其他固體懸浮物質(zhì)，并使之重新返回生化反應(yīng)器中，這就使反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥濃度得以大大提高，從而能夠有效的提高有機物的去除率。用于膜生物反應(yīng)器的膜有微濾膜和超濾膜。
水處理容量小是膜生物反應(yīng)器法經(jīng)濟，水處理容量大時活性污泥法經(jīng)濟。
生物膜法和活性污泥法一樣，同屬好氧生物處理方法。但活性污泥法是依靠曝氣池中懸浮流動著的活性污泥來分解有機物的，而生物膜法則主要依靠固著于載體表面的微生物膜來凈化有機物。
1 與活性污泥法相比，生物膜法具有以下特點：
①固著于固體表面上的生物膜對廢水水質(zhì)、水量的變化有較強的適應(yīng)性，操作穩(wěn)定性好。
②不會發(fā)生污泥膨脹，運轉(zhuǎn)管理較方便。
③由于微生物固著于固體表面，即使增殖速度慢的微生物也能生長繁殖。而在活性污泥法中，世代期比停留時間長的微生物被排出曝氣池，因此，生物膜中的生物相更為豐富，且沿水流方向膜中生物種群具有一定分布。
④因高營養(yǎng)級的微生物存在，有機物代謝時較多的轉(zhuǎn)移為能量，合成熟細胞即剩余污泥量較少。
⑤采用自然通風(fēng)供氧。
⑥活性生物難以人為控制，因而在運行方面靈活性較差。
⑦由于載體材料的比表面積小，故設(shè)備容積負荷有限，空間效率較低。
國外的運行經(jīng)驗表明，在處理城市污水時，生物濾池處理廠的處理效率比活性污泥法處理廠略低。50%的活性污泥法處理廠BOD去除率高于到91%，50％的生物濾池處理廠BOD去除率為83%。
生物膜分類
按生物膜與廢水的接觸方式不同，可分為填充式和浸漬式兩類：
填充式生物膜法中，廢水和空氣沿固定的填料或轉(zhuǎn)動的盤片表面流過，與其上生長的生物膜接觸，典型設(shè)備有生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤。
浸漬式生物膜法中，生物膜載體*浸沒在水中，通過鼓風(fēng)曝氣充氧。如載體固定，稱為接觸氧化法；如載體流化則稱為生物流化床。目前所用的生物膜法多數(shù)是好氧裝置，少數(shù)是厭氧形式，如厭氧濾池和厭氧流化床等。
生物膜的形成及特點
生物膜法處理廢水的原理就是使廢水與生物膜接觸，進行固、液相的物質(zhì)交換，利用膜內(nèi)微生物將有機物氧化，使廢水獲得凈化，同時，生物膜內(nèi)微生物不斷生長與繁殖。
生物膜在載體上的生長過程是這樣的：當(dāng)有機廢水或由活性污泥懸浮液培養(yǎng)而成的接種液流過載體時，水中的懸浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有機底物而生長繁殖，逐漸在載體表面形成一層粘液狀的生物膜，這層生物膜具有生物化學(xué)活性，又進一步吸附、分解廢水中呈懸浮、膠體和溶解狀態(tài)的污染物。
生物膜是高親水物質(zhì)，在污水不斷在其表面更新的條件下，在其外側(cè)總存在著一層附著水層。同時，膜又是微生物高度集中的物質(zhì)，在膜的表面和一定深度的內(nèi)部繁殖著大量的各類微生物和微型動物，并形成：有機物-細菌-原生動物（后生動物）的食物鏈。
為了保持好氧生物膜的活性，除了提供廢水營養(yǎng)物質(zhì)外，還應(yīng)創(chuàng)造一個良好的好氧條件，亦即向生物膜供氧，在填充式生物膜法設(shè)備中，常采用自然通風(fēng)或強制自然通風(fēng)供氧。氧透入生物膜的深度取決于它在膜中的擴散系數(shù)、固液界面處氧的濃度和膜內(nèi)微生物的氧利用率。
活性污泥中復(fù)雜的微生物與廢水中的有機營養(yǎng)物形成了復(fù)雜的食物鏈。zui先擔(dān)當(dāng)凈化任務(wù)的是異氧菌和腐生性真菌，細菌特別是球狀細菌起著關(guān)鍵的作用，優(yōu)良運轉(zhuǎn)的活性污泥，是以絲狀菌為骨架由球狀菌組成的菌膠團。沉降性好，隨著活性污泥的正常運行，細菌大量繁殖，開始生長原生動物，是細菌一次捕食者。活性污泥常見的原生動物有鞭毛蟲、肉毛蟲、纖毛蟲和吸管蟲。活性污泥成熟時固著型的纖毛蟲、種蟲占優(yōu)勢;后生動物是細菌的二次捕食者，如輪蟲、線蟲等只能在溶解氧充足時才出現(xiàn)，所以當(dāng)出現(xiàn)后生動物時說明處理水質(zhì)好轉(zhuǎn)標(biāo)志。其性能指標(biāo)包括：混合液懸浮固體 (MLSS)，污泥沉降比(SV)，污泥指數(shù)[污泥體積指數(shù)(SVI)，污泥密度指數(shù)(SDI)。
曝氣池是由微生物組成的活性污泥與污水中有機污染物物質(zhì)充分混合接觸，并進而降解吸收并分解的場所，它是活性污泥工藝的核心。曝氣系統(tǒng)的作用是向曝氣池供給微生物增長及分解有機物所必須的氧氣，并起混合攪拌作用，使活性污泥與有機物充分接觸。在曝氣池內(nèi)，懸浮的大量肉眼可觀察到的絮狀污泥顆粒這就叫做活性污泥絮體。隨著有機污染物被分解，曝氣池每天都凈增一部分活性污泥，這部分叫做剩余活性污泥。用污泥泵直接排出系統(tǒng)之外---污泥池。
培養(yǎng)
培養(yǎng)初期，每天悶曝22h，靜置2h，排放4L廢水，再加入4L自配水。7天后，污泥顏色呈黑色，沉降性能良好，出水混濁，測量MLSS、SV的值，反應(yīng)過程中pH值、COD、NH3-N濃度沒有較大的變化，說明培養(yǎng)出的細菌量較少。14天后，污泥呈淺黑色，沉淀時泥水界面由開始模糊逐漸變得邊緣清晰，鏡檢時可以觀察到草履蟲、漫游蟲、裂口蟲、吸管蟲等。隨著生物相逐漸變好，預(yù)示菌種培養(yǎng)出來了。測量MLSS、SV的值，COD和NH3-N去除率分別達到43%和10%，污泥活性還不強，需要繼續(xù)培養(yǎng)。此后，每天運行兩周期，每周期曝氣10h，靜置2h。30天后，污泥的絮凝和沉淀性能良好，混合液靜置半小時，上清液清澈透明，泥水界面清晰，污泥呈黃褐色，鏡檢有大量新型菌膠團，較為密實，可以觀察到許多活躍的鐘蟲。測量污泥MLSS、SV的值，COD去除率達到90%以上，NH3-N去除率在30%以上，污泥活性較強,至此認為培養(yǎng)階段結(jié)束。
20噸/日一體化生活污水處理設(shè)備馴化
培養(yǎng)出來的活性污泥含有大量異養(yǎng)菌，而硝化菌是自養(yǎng)菌，污泥中含量非常少，需要進一步進行馴化，使之占優(yōu)。與硝化菌相比，反硝化菌對環(huán)境的適應(yīng)能力強，生長和繁殖快，所以在一般情況下反硝化菌受到廢水物質(zhì)的抑制程度要比硝化菌小。在活性污泥的馴化過程中，每隔兩天提高一次進水COD和NH3-N濃度。污泥馴化初期，COD去除率為85.59%，而NH3-N去除率僅為23.21%。這是因為異養(yǎng)菌占優(yōu)勢，生長速率快，硝化菌世代時間長，生長速率慢，含量較少，與異養(yǎng)菌競爭處于不利地位，硝化反應(yīng)速率低。4天后，NH3-N去除率明顯升高，達到了46.70%，這說明系統(tǒng)中的硝化菌逐漸占優(yōu)勢，但NH3-N處理效果還不很理想，還需要繼續(xù)馴化。使得NH3-N的去除率在90%以上，系統(tǒng)取得了良好的脫氮效果，達到馴化目的。
生物法機理——生物硝化和反硝化機理
在污水的生物脫氮處理過程中，首先在好氧條件下,通過好氧硝化菌的作用 ,將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽 ;然后在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從污水中逸出。因而,污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。
硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程 ,包括兩個基本反應(yīng)步驟 : 由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng);由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。
缺氧條件下,由于兼性脫氮菌(反硝化菌) 的作用,將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物(碳源) 。
生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達70%—95%,二次污染小且比較經(jīng)濟,因此在國內(nèi)外運用多。但缺點是占地面積大,低溫時效率低。
傳統(tǒng)生物法
目前, 國內(nèi)外對氨氮污水實際處理中應(yīng)用較成熟的生物處理方法是傳統(tǒng)的前置反硝化生物脫氮,如A/O、A2/O工藝等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。
生物處理技術(shù)
水源水生物處理技術(shù)的本質(zhì)是水體天然凈化的人工化，通過微生物的降解，去除水源水中包括腐殖酸在內(nèi)的可生物降解的有機物及可能在加氯后致突變物質(zhì)的前驅(qū)物和NH3—N，NO2—等污染物，再通過改進的傳統(tǒng)工藝的處理，使水源水水質(zhì)大幅度提高。常用方法有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床，生物接觸氧化池和生物活性炭濾池。這些處理技術(shù)可有效去除有機碳及消毒副產(chǎn)物的前體物，并可大幅度的降低NH3—N，對鐵、錳、酚、濁度、色、嗅、味均有較好的去除效果，費用較低，可*代替預(yù)氯化。
