生活廢水處理一體化設(shè)備MBR工藝原理:膜—生物反應(yīng)器（MembraneBioreactor）簡稱MBR是生物處理與膜分離處理相結(jié)合而成的一種高效污水處理新工藝，它初應(yīng)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(yīng)用于水處理工藝中。

生活廢水處理一體化設(shè)備
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曝氣生物濾池工藝（Biological Aerated Filter，簡稱BAF），是一種采用顆粒濾料固定生物膜的好氧或缺氧生物反應(yīng)器，該工藝集生物接觸氧化與懸浮物濾床截留功能于一體，可有效去除水中的SS，COD，BOD，NH3-N，TN，TP，AOX（有害物質(zhì))及濁度、色度等，適用于市政污水、工業(yè)污水、再生回用水深度處理及給水污染水源的預(yù)處理等。由于BAF具有其他工藝無法比擬的諸多特點(diǎn)，近年來已在國內(nèi)外取得廣泛應(yīng)用。

工藝特點(diǎn)
BAF屬第三代生物膜反應(yīng)器，不僅具有生物膜工藝技術(shù)的優(yōu)勢，同時也起著有效的空間過濾作用，通過使用特殊的濾料和正確的配氣設(shè)計，BAF具有以下工藝特點(diǎn)：
采用氣水平行上向流，使得氣水進(jìn)行*均分，防止了氣泡在濾料層中凝結(jié)和氣堵現(xiàn)象，氧的利用率高，能耗低。
與下向流過濾相反，上向流過濾維持在整個濾池高度上提供正壓條件，可以更好的避免形成溝流或短流，從而避免通過形成溝流來影響過濾工藝而形成的氣阱。
上向流形成了對工藝有好處的半柱推條件，即使采用高過濾速度和負(fù)荷，仍能保證BAF工藝的持久穩(wěn)定性和有效性。
采用氣水平行上向流，使空間過濾能被更好的運(yùn)用，空氣能將固態(tài)物質(zhì)帶人濾床深處，在濾池中能得到高負(fù)荷、均勻的固體物質(zhì)，從而延長了反沖洗周期，減少清洗時間和清洗時用的氣水量。

濾料層對氣泡的切割作用使氣泡在濾池中的停留時間延長，提高了氧的利用率。由于濾池*的截污能力，使得BAF后面不需要再設(shè)二次沉淀池。
整套系統(tǒng)采用PLC控制，自動化程度高。

序批式活性污泥法(SBR)工藝由于具有生化反應(yīng)推動力大, 脫氮除磷效果好, 耐沖擊負(fù)荷強(qiáng), 工藝簡單, 運(yùn)行方式靈活和防止污泥膨脹等優(yōu)點(diǎn), 已成為污水生物脫氮的主流工藝之一.胞外聚合物(extracellular polymeric substance, EPS)是在一定環(huán)境條件下由微生物(主要是細(xì)菌), 分泌于體外的一些高分子聚合物.主要成分與微生物的胞內(nèi)成分相似, 是一些高分子物質(zhì), 如蛋白質(zhì)(PN)、多糖(PS)和核酸(DNA)等聚合物. EPS普遍存在于活性污泥絮體內(nèi)部及表面, 具有重要的生理功能, 可將環(huán)境中的營養(yǎng)成分富集, 通過胞外酶降解成小分子后吸收到細(xì)胞內(nèi), 還可以抵御殺菌劑和有毒物質(zhì)對細(xì)胞的危害.根據(jù)EPS空間位置不同, 分為緊密附著在細(xì)胞壁上的孢囊聚合物——緊密型EPS(TB-EPS)和以膠體和溶解狀態(tài)松散于液相主體中的黏性聚合物——松散型EPS(LB-EPS).

溫度對生物脫氮效果和EPS產(chǎn)量均有重要影響, 該方面研究總結(jié)為以下3個方面：① 單一研究溫度對生物脫氮效果的影響.汪志龍以合成廢水為研究對象, 以丙酸鈉作為單一碳源, 分別設(shè)置溫度為5、15、25、35℃的4組序批式反應(yīng)器考察了溫度對單級好氧工藝生物脫氮除磷性能的影響. Guo等在5~30℃條件下, 研究了同時氮化和脫硝(SBR-SND)順序間歇反應(yīng)器的性能. Hendrickx等采用UASB, 以實(shí)際生活污水為研究對象, 探究了10℃和20℃條件下氮的去除. ② 單一考察了溫度對EPS產(chǎn)量及組分的影響.張寶良等研究了3種溫度(-20℃, 室溫, 4℃)條件下, 市政污水污泥、可樂廢水好氧污泥和可樂廢水厭氧污泥3種污泥的EPS產(chǎn)量. Song等研究了常溫(28℃)和低溫(10℃)條件下EPS產(chǎn)量對活性污泥脫水性能的研究. Gao等研究了在30、20和10℃條件下, EPS在膜污染中的作用. ③ 同步研究了溫度對生物脫氮效能及EPS的影響.張?zhí)m河等考察了4種溫度(10±2)、(17±2)、(22±2)、(30±2)℃對A2O工藝脫氮速率及胞外聚合物的影響, 隨著溫度的升高, 總氮(TN)和COD去除速率逐漸上升, EPS質(zhì)量濃度先降低后升高.宋成康等研究了溫度降低對厭氧氨氧化脫氮效能及污泥EPS的影響, 在溫度33℃→25℃→20℃→15℃范圍內(nèi), EPS總含量及各組分均與溫度成負(fù)相關(guān).在生物脫氮過程中, 活性污泥是實(shí)現(xiàn)氮去除的功能主體, EPS是活性污泥的重要組成部分.因此, 同步考察溫度對生物脫氮效能和EPS的影響, 可深入解析基于微生物EPS變化角度揭示生物脫氮本質(zhì).此外, 相關(guān)報道大多基于短期實(shí)驗(yàn)獲得研究結(jié)果, 因此較難反映溫度對EPS變化長期影響規(guī)律, 難以獲得準(zhǔn)確的EPS與生物脫氮相關(guān)性.

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(nèi)活性污泥與水樣混合液，由旋轉(zhuǎn)布水器連續(xù)由塔濾上部向塔內(nèi)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(nèi)連續(xù)噴灑，單相比之下時間較長，20℃大約30d左右。當(dāng)生物膜成熟后，即沿水流方向，膜上細(xì)菌和微型動物組成的生態(tài)系統(tǒng)和對有機(jī)物降解能力達(dá)到平衡后，便可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)應(yīng)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(jī)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(jìn)入生物曝氣濾池，空氣從填料床下端進(jìn)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(yīng)。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(zhì)，加速降解菌形成生物膜，生物膜又進(jìn)一步“俘獲”基質(zhì)，將其同化、代謝、降解。在碳氧化／硝化合并處理時，靠近濾池進(jìn)水口的濾層段內(nèi)有機(jī)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(jìn)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(jī)物的同時，還起到了很好的吸附過濾作用，從而能使有機(jī)物及懸浮物均能得到比較*的清除。
在濾池運(yùn)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(zhì)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(jìn)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(shè)反沖水池，反沖洗廢水通過排水管回流到一級處理設(shè)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(diǎn), 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(zhì).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(diǎn).目前, 國外CANON工藝的研究主要以高氨氮廢水處理為主, 國內(nèi)雖然有常溫低氨氮環(huán)境中運(yùn)行CANON工藝的報道, 也僅局限于人工配水和短期運(yùn)行, 實(shí)際污水處理廠中長期運(yùn)行CANON工藝的研究極少.

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

活性生物濾池在進(jìn)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(jìn)水中大量的有機(jī)物首先在此被活性污泥所吸附和氧化，并進(jìn)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(jī)物還未*氧化，故濾池出水尚需在曝氣池中進(jìn)一步曝氣處理以達(dá)到良好的出水水質(zhì)。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(fù)荷大為減輕且波動減小。

設(shè)備構(gòu)造
活性生物濾池的構(gòu)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。

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(zhì), 如何將厭氧氨氧化工藝應(yīng)用于市政污水處理廠是長久以來的難點(diǎn).在國外, 厭氧氨氧化工藝已成功應(yīng)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(nèi), 厭氧氨氧化工藝主要局限于實(shí)驗(yàn)室研究, 在實(shí)際污水處理廠中長期運(yùn)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(fù)荷低.通常認(rèn)為, 常溫馴化可以使厭氧氨氧化菌逐步適應(yīng)低溫環(huán)境.前人的研究在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行, 以人工配水為基質(zhì), 氨氮濃度為100~350 mg ·L-1, 運(yùn)行溫度為18~25℃, 且馴化時間較短.而實(shí)際生活污水成分復(fù)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(jī)物水解為有機(jī)酸使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)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(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化，有機(jī)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(shí)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(diǎn)
（1）效率高。該工藝對廢水中的有機(jī)物氨氮等均有較高的去除效果。當(dāng)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(biāo)也達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)總氮去除率在70%以上。
（2）流程簡單投資省操作費(fèi)用低。該工藝是以廢水中的有機(jī)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(shè)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(yīng)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(jī)物的去除率分別為62%和36%故反硝化反應(yīng)是最為經(jīng)濟(jì)的節(jié)能型降解過程。

預(yù)氧化技術(shù)其實(shí)質(zhì)就是將污水中二價的鐵離子轉(zhuǎn)變成三價離子，通過一定的化學(xué)反應(yīng)令其沉淀，進(jìn)而有效保證水質(zhì)的穩(wěn)定，盡量避免后期處理期間出現(xiàn)較為嚴(yán)重的結(jié)垢問題。同時通過一定藥劑及工藝對污水進(jìn)行處理，保證水質(zhì)能夠達(dá)到注入地層的標(biāo)準(zhǔn)。

預(yù)氧化技術(shù)主要有化學(xué)與電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)兩種類型?；瘜W(xué)預(yù)氧化技術(shù)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(jìn)而令二價鐵離子被氧化成三價鐵離子，保持水質(zhì)的穩(wěn)定性;電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)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(xué)的裝置中完成氧化，生成氧氣、等氧化性的物質(zhì)，污水中的二價鐵離子進(jìn)而被氧化成三價鐵離子，待pH值達(dá)到3.7時，氫氧化鐵開始沉淀，再進(jìn)行大罐沉淀以及采用石英砂進(jìn)行過濾，便可去除掉鐵離子，有效保證水質(zhì)的穩(wěn)定。

生活廢水處理一體化設(shè)備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(xì)胞附著于固體載體上,微生物細(xì)胞與載體之間不起化學(xué)反應(yīng)。該方法操作簡單,固定化條件溫和,細(xì)胞活性損失小,載體可以反復(fù)使用。其缺點(diǎn)是微生物與載體結(jié)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(jié)果,也就是微生物細(xì)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(jié)果,兩者間的ζ電位,在細(xì)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(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)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(shù)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(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)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(yùn)行上的有序和間歇操作SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池?zé)o污泥回流系統(tǒng)。