美麗鄉村污水處理一體化裝置
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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。
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。
氧化池的日常維護
1) 調節好原污水的水質與水量, 盡量去除原水中的各種懸浮物質, 特別是纖維狀懸浮物, 以防止填料堵塞。
2) 要仔細地觀察氧化池內的顏色、氣泡、臭氣、懸浮物污泥和曝氣狀況。一旦發現不正常, 應立即采取相應措施。
3) 填料反沖洗時, 曝氣量要緩慢增大, 以防止曝氣量瞬時增大使生物膜大量脫離填料。
4) 仔細觀察斜管沉淀池工況, 如發現沉淀池水面的色度大、懸浮物含量多、濁度大等情況, 因立即采取措施調整。
美麗鄉村污水處理一體化裝置曝氣膜-生物反應器采用透氣性致密膜(如硅橡膠膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點情況下，可實現向生物反應器的無泡曝氣。該工藝的特點是提高了接觸時間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統曝氣中氣泡大小和停留時間的因素的影響。
萃取膜-生物反應器
萃取膜-生物反應器又稱為EMBR。因為高酸堿度或對生物有毒物質的存在，某些工業廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理;當廢水中含揮發性有毒物質時，若采用傳統的好氧生物處理過程，污染物容易隨曝氣氣流揮發，發生氣提現象，不僅處理效果很不穩定，還會造成大氣污染。
廢水與活性污泥被膜隔開來，廢水在膜內流動，而含某種專性細菌的活性污泥在膜外流動，廢水與微生物不直接接觸，有機污染物可以選擇性透過膜被另一側的微生物降解。由于萃取膜兩側的生物反應器單元和廢水循環單元是各自獨立，各單元水流相互影響不大，生物反應器中營養物質和微生物生存條件不受廢水水質的影響，使水處理效果穩定。系統的運行條件如 HRT 和 SRT 可分別控制在*的范圍，維持大的污染物降解速率。
固液分離型膜-生物反應器
固液分離型膜-生物反應器是在水處理領域中研究得為廣泛深入的一類膜-生物反應器，是一種用膜分離過程取代傳統活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術。
在傳統的廢水生物處理技術中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運行狀況，改善污泥沉降性必須嚴格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在1.5~3.5g/L 左右，從而限制了生化反應速率。水力停留時間(HRT )與污泥齡(SRT )相互依賴，提高容積負荷與降低污泥負荷往往形成矛盾。系統在運行過程中還產生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠運行費用的25% ～40% 。傳統活性污泥處理系統還容易出現污泥膨脹現象，出水中含有懸浮固體，出水水質惡化。針對上述問題， MBR 將分離工程中的膜分離技術與傳統廢水生物處理技術有機結合，大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中菌 ( 特別是優勢菌群 ) 的出現，提高了生化反應速率。同時，通過降低 F/M 比減少剩余污泥產生量(甚至為零)，從而基本解決了傳統活性污泥法存在的許多突出問題。
根據膜組件和生物反應器的組合方式，又可將膜 - 生物反應器 分為分置式、一體式以及復合式三種基本類型。以下討論的均為固液分離型膜 - 生物反應器。
分置式膜-生物反應器
分置式膜-生物反應器把膜組件和生物反應器分開設置。生物反應器中的混合液經循環泵增壓后打至膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過膜，成為系統處理水;固形物、大分子物質等則被膜截留，隨濃縮液回流到生物反應器內。
分置式膜 - 生物反應器的特點是運行穩定可靠，易于膜的清洗、更換及增設;而且膜通量普遍較大。但一般條件下為減少污染物在膜表面的沉積，延長膜的清洗周期，需要用循環泵提供較高的膜面錯流流速，水流循環量大、動力費用高，并且泵的高速旋轉產生的剪切力會使某些微生物菌體產生失活現象。
