30立方米/天一體化生活污水處理設(shè)備
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懸浮微生物的活性
微生物的活性通?？捎梦⑸锏谋仍鲩L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(duì)生物膜形成的初階段的影響時(shí)，關(guān)鍵是如何控制懸浮微生物的比增長率。研究結(jié)果表明，硝化細(xì)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(xì)菌的活性。異養(yǎng)生物膜的形成時(shí)也得出同樣結(jié)果。影響懸浮微生物活性的因素主要有如下幾種。
(1)當(dāng)懸浮微生物的生物活性較高時(shí)，其分泌胞外多聚物的能力較強(qiáng)。這種粘性的胞外多聚物在細(xì)菌與載體之間起到了生物粘合劑的作用，使得細(xì)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(guān)。當(dāng)盧增加時(shí)，懸浮微生物的動(dòng)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(xì)菌初始積累速率與懸浮細(xì)菌活性成正比。
(3)微生物的表面結(jié)構(gòu)隨著其活性的不同而相應(yīng)變化。懸浮細(xì)菌活性對(duì)細(xì)菌在載體表面的附著固定過程有影響，而且，細(xì)菌表面的化學(xué)組成、官能團(tuán)的量也隨細(xì)菌活性的變化有顯著變化。細(xì)胞膜等隨懸浮細(xì)菌活性的變化而有顯著變化。細(xì)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(rèn)為，由懸浮微生物活性變化而引起的細(xì)菌表面生理狀態(tài)或分子組成的變化是有利于細(xì)菌在載體表面附著、固定的。
溫度
水溫是微生物的重要生存因子,在適宜的水溫范圍內(nèi)微生物可大量生長繁殖。每一種微生物都有一個(gè)zui適生長溫度，在一定溫度范圍內(nèi)大多數(shù)微生物的新陳代謝活動(dòng)都會(huì)隨著溫度的升高而增強(qiáng)，隨著溫度的下降而減弱。好氧微生物的適宜溫度范圍是10—35℃。水溫對(duì)硝化菌的生長和硝化速率有較大的影響。大多數(shù)硝化菌合適的生長溫度是25—30℃之間，當(dāng)溫度低于25℃或者高于30℃硝化菌生長減慢，10℃以下硝化菌的生長及硝化作用顯著減慢。
溫度是影響生物活性和代謝能力的關(guān)鍵因素，其對(duì)硝化反應(yīng)過程的影響主要在于硝化細(xì)菌的生長規(guī)律及生物活性上。
溫度對(duì)生物活性的影響表現(xiàn)為：一是對(duì)生化反應(yīng)速率的影響；二是對(duì)氧的傳質(zhì)速率的影響。
進(jìn)水水質(zhì)
（1）營養(yǎng)物質(zhì)
參與活性污泥處理的微生物，在其生命活動(dòng)過程中，需要不斷從周圍環(huán)境的污水中吸取其所必須的營養(yǎng)物質(zhì)，包括：碳源、氮源、無機(jī)鹽類以及某些生長素等。待處理的污水中必須充分含有這些物質(zhì)。碳是構(gòu)成微生物細(xì)胞的重要物質(zhì)，參與活性污泥處理的微生物對(duì)碳源需求量較大，一般以BOD5計(jì)，不應(yīng)低于100mg/L。生活污水碳源比較充足，對(duì)于一些碳源不足的工業(yè)廢水則應(yīng)補(bǔ)充碳源，如生活污水或是淀粉等。
氮是組成微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的重要元素，氮源可來自N2、NH3、NO3等無機(jī)氮化合物，也可以來自蛋白質(zhì)、胨（音dong）以及氨基酸等有機(jī)含氮化合物。生活污水中氮源充足，不需要另行投加；工業(yè)廢水則應(yīng)考慮含氮是否充足，必要時(shí)可投加尿素、硫酸銨等。
磷是合成核蛋白、卵磷脂以及其他磷化合物的重要元素，在微生物的代謝和物質(zhì)轉(zhuǎn)化中起重要作用。輔酶I、輔酶II、磷酸腺苷等都含有磷。微生物主要從無機(jī)磷化合物中獲取磷。磷源不足將影響酶的活性，從而使微生物的生理功能受到影響。
（2）有毒物質(zhì)
“有毒物質(zhì)”是指對(duì)微生物生理活動(dòng)具有抑制作用的某些無機(jī)質(zhì)及有機(jī)質(zhì)，主要有重金屬離子（如鋅，銅，鎳，鉛，鉻等）和一些非金屬化合物（如酚，醛，qing化物，硫化物等）。有毒物質(zhì)對(duì)微生物毒害作用，有一個(gè)量的概念，只有在有毒物質(zhì)在環(huán)境中達(dá)到某一濃度時(shí)，毒害和抑制作用才顯現(xiàn)出來。污水中的各種有毒物質(zhì)只要低于這一濃度，微生物的生理功能不受影響。有毒物質(zhì)的作用還與pH值、水溫、溶解氧、有無其他有毒物質(zhì)及微生物的數(shù)量以及是否經(jīng)過馴化等因素有關(guān)。
生物膜法中生物膜的形成與那些因素有關(guān)？
微生物與載體接觸時(shí)間
微生物在載體表面附著、固定是—動(dòng)態(tài)過程。微生物與載體表面接觸后，需要一個(gè)相對(duì)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(shí)間，完成微生物在載體表面的增長過程。
水力停留時(shí)間(HRT)
HRT對(duì)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(jī)容積負(fù)荷大，當(dāng)稀釋率大于大生長率時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)載體上能生成完整的生物膜?？痟uis等人的試驗(yàn)證明了這種觀點(diǎn)。在COD負(fù)荷為2．5kg／(m3·d)，HRT為4h時(shí)，載體上幾乎沒有完整的生物膜，而水力停留時(shí)間為1h時(shí)，在相同的操作時(shí)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(fù)荷更易生成較厚的生物膜，即COD負(fù)荷越高，生物膜越厚。周平等人也通過試驗(yàn)證明了較短的水力停留時(shí)間有利于載體掛膜。
污水的pH值
除了等電點(diǎn)外，細(xì)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(dāng)液相pH值大于細(xì)菌等電點(diǎn)時(shí)，細(xì)菌表面由于氨基酸的電離作用而顯負(fù)電性；當(dāng)液相pH值小于細(xì)菌等電點(diǎn)時(shí)，細(xì)菌表面顯正電性。細(xì)菌表面電性將直接影響細(xì)菌在載體表面附著、固定。
溶解氧（DO）
在活性污泥法中，曝氣池中溶解氧濃度以不低于2mg/L為宜（以出口處為準(zhǔn)）。局部區(qū)域有機(jī)污染物濃度高、耗氧速率高，溶解氧濃度不易保持2mg/L，可以有所降低，但不宜低于1mg/L。
而對(duì)于生物膜法，掛膜初期為了防止過量代謝及攪拌力度，可適當(dāng)控制低的溶解氧1~2ppm。保證細(xì)菌的正常代謝的同時(shí)，還保證剪切力不會(huì)強(qiáng)！
水力剪切力
在生物膜形成初期，水力條件是一個(gè)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(shí)際水處理中，水力剪切力的強(qiáng)弱決定了生物膜反應(yīng)器啟動(dòng)周期。單從生物膜形成角度分析，弱的水力剪切力有利于細(xì)菌在載體表面的附著和固定，但在實(shí)際運(yùn)行中，反應(yīng)器的運(yùn)行需要一定強(qiáng)度的水力剪切力以維持反應(yīng)器中的*混合狀態(tài)。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行中如何確定生物膜反應(yīng)器的水力學(xué)條件是非常重要的。
傳統(tǒng)A²/O 法
A²/O是在厭氧- 缺氧工藝上開發(fā)出來的同步除磷脫氮工藝，傳統(tǒng)A²/O法即厭氧→缺氧→好氧活性污泥法。污水在流經(jīng)三個(gè)不同功能分區(qū)的過程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有機(jī)物、氮和磷得到去除。其流程簡圖見圖1。原污水的碳源物質(zhì)(BOD)首先進(jìn)入?yún)捬醭鼐哿拙鷥?yōu)先利用污水中易生物降解有機(jī)物成為優(yōu)勢(shì)菌種，為除磷創(chuàng)造了條件，然后污水進(jìn)入缺氧池，反硝化菌利用其它可利用的碳源將回流到缺氧池的硝態(tài)氮還原成氮?dú)馀湃氲酱髿庵校?達(dá)到脫氮的目的。
改良型A²/O 法
為了克服傳統(tǒng)A²/O工藝的一個(gè)缺點(diǎn)，即由于厭氧區(qū)居前， 回流污泥中的硝酸鹽對(duì)厭氧區(qū)產(chǎn)生不利影響，改良A/O工藝在厭氧池之前增設(shè)厭氧/ 缺氧調(diào)節(jié)池， 來自二沉池的回流污泥10%左右的進(jìn)水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，停留時(shí)間20～30min，微生物利用約10%進(jìn)水中有機(jī)物去除回流污泥中的硝態(tài)氮，消除硝態(tài)氮對(duì)厭氧池的不利影響，從而保證厭氧池的穩(wěn)定性改良A/O 工藝雖然解決了傳統(tǒng)A/O工藝中厭氧段回流硝酸鹽對(duì)放磷的影響，但增加調(diào)節(jié)池，占地面積及土建費(fèi)用需相應(yīng)增加。
氧化溝法
氧化溝工藝因其構(gòu)造簡單、易于維護(hù)管理，很快得到廣泛應(yīng)用。主要 有Passveer單溝型、Orbal同心圓型、Carrousel循環(huán)折流型、D型雙溝式和T 型三溝式等。傳統(tǒng)Passveer單溝型和Carrousel型氧化溝不具備脫氮除磷功能，但是在Carrousel氧化溝前增設(shè)厭氧池，在溝體內(nèi)通過曝氣裝置的合理設(shè)置形成缺氧區(qū)和好氧區(qū)，形成改良型氧化溝，便具備生物脫氮除磷功能。
但Carrousel氧化溝缺氧區(qū)要求的充足碳源和缺氧區(qū)條件不能很好的滿足，因此，脫氮除磷效果不是很好。為了提高脫氮效果，在溝內(nèi)增加了一個(gè)預(yù)反硝化區(qū)，就成了Carrouse2000型氧化溝工藝。氧化溝池型具有*之處，兼有*混合和推流的特性，且不需要混合液回流系統(tǒng)，但氧化溝采用機(jī)械表面曝氣，水深不易過大，充氧動(dòng)力效率低，能耗較高，占地面積較大。
SBR法
SBR法是間歇式活性污泥法，降解有機(jī)物，屬循環(huán)式活性污泥法范圍，主要是好氧活性污泥，回流到反應(yīng)池前部的污泥吸附區(qū)，回流污泥中硝酸鹽得以反硝化在充分條件下可大量吸附進(jìn)水中的有機(jī)物達(dá)到脫氮除磷的效果。
其去除機(jī)理如下：
a.脫氮是在適當(dāng)條件下進(jìn)行的和自然界中氮循環(huán)過程相同的過程，即含氮化合物在氨化菌作用下首先進(jìn)行氨化，然后在硝化菌作用下進(jìn)行硝化，后經(jīng)反硝化菌進(jìn)行反硝化，將NO3- N、NO2- N還原為N2 進(jìn)入大氣中。
b.除磷是利用聚磷菌能過量地從外部攝取磷并以聚合物形式貯藏于菌體內(nèi)形成高磷污泥，從而通過定期除泥而去除磷。SBR工藝在去除有機(jī)物的同時(shí)，可以完成脫氮除磷。從常規(guī)測(cè)定數(shù)據(jù)可以得到很好的證實(shí)，只要掌握合理的SBR 運(yùn)行參數(shù)，就會(huì)收到更理想的脫氮除磷效果。
CAST工藝(循環(huán)活性污泥法)
CAST工藝實(shí)質(zhì)上是可變?nèi)莘e活性污泥法過程和生物選擇器原理的有機(jī)結(jié)合， 整個(gè)工藝為一間歇式反應(yīng)器， 主反應(yīng)器前端有一個(gè)生物選擇器， 在主反應(yīng)器中活性污泥法過程按曝氣和非曝氣階段不斷重復(fù)。 將生物反應(yīng)過程和泥水分離過程結(jié)合在一個(gè)池子中進(jìn)行. CAST方法是一種“充水和排水”活性污泥法系統(tǒng)， 廢水按一定的周期和階段得到處理，是SBR工藝的一種變型。
OCO工藝
OCO是集BOD、N、P去除于一池的活性污泥法。原水經(jīng)過格柵、沉砂池的物理處理后，進(jìn)入OCO反應(yīng)池的1區(qū)，在厭氧區(qū)污水與活性污泥混合，混合液流入缺氧區(qū)2，并在缺氧區(qū)和好氧區(qū)3之間循環(huán)一定時(shí)間后流入沉淀池，澄清液排入處理廠出口，污泥一部分回流到OCO反應(yīng)池，另外一部分作為剩余污泥予以處理。
OCO工藝的特點(diǎn)在于：集厭氧-缺氧-好氧環(huán)境于一池，占地少，土建投資低;利用水解作用和反硝化作用，降解有機(jī)物時(shí)對(duì)充氧量要求低，使運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用降低;污泥濃度高，有機(jī)負(fù)荷低，污泥絮凝沉降好，且沉降污泥穩(wěn)定，剩余污泥少。
