2008年環保工程師知識講座一講義精選(二十二)
發布時間：2010-01-14 共1頁
2.1.9活性污泥系統的運行管理
⑴活性污泥處理系統運轉前的準備
①驗收
活性污泥系統在工程完工后，除了一般的驗收外，還應該用清水進行試運行，以便及時發現工程施工和設計中的問題，予以修整。同時，還可作一次脫氧清水的曝氣設備性能測定，為運行提供資料。
②活性污泥的培養和馴化
⑵活性污泥法運行中常發生的一些現象及其防止的方法
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在二次沉淀池中，有時會產生污泥不沉淀，隨水流凝聚或成塊從下面浮起，隨水漂走，影響出水水質的現象，這種現象的產生有管理上的原因，也有設計考慮不周的原因。
從操作管理方面考慮，二次沉淀池污泥上浮的原因主要有污泥膨脹、污泥脫氮和污泥腐化。
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第八講
2.2生物膜法
生物膜法和活性污泥法一樣，都是利用微生物來去除廢水中有機物的方法，為生物膜提供附著生長固定表面的材料稱為填料，是影響生物膜法的發展和性能的重要因素。
2.2.1生物膜法的基本原理
1.生物膜的形成及特點
生物膜法是通過附著在載體或介質表面上的細菌等微生物生長繁殖，形成膜狀活性生物污泥――生物膜，利用生物膜降解污水中的有機物的生物處理方法。生物膜中的微生物以污水中的有機污染物為營養物質，在新陳代謝過程中將有機物降解，同時微生物自身也得到增殖。
隨著微生物的不斷繁殖增長，以及廢水中懸浮物和微生物的不斷沉積，使生物膜的厚度不斷增加，其結果是使生物膜的結構發生變化。
在生物處理過程中，生物膜總是在不斷地生長、更新和脫落的，造成生物膜不斷脫落的原因有：水力沖刷、由于膜增厚造成重的增大、原生動物的松動、厭氧層和介質的粘結力較弱等。
生物膜法適用于中小規模污水生物處理，污水處理系統可以獨立建立，也可以與其他污水處理工藝組合應用。污水進行生物膜法處理前，宜經沉淀處理，當進水水質或水量波動大時，應設置調節池。
2.生物膜的結構及其凈化廢水的機理
生物膜是蓬松的絮狀結構，微孔多，表面積大，具有很強的吸附能力。生物膜微生物以吸附和沉積于膜上的有機物為營養物質，將一部分物質轉化為細胞物質，進行繁殖生長，成為生物膜中新的活性物質，另一部分物質轉化為排泄物，在轉化過程中放出能量，供應微生物生長的需要。增殖的生物膜脫落后進入廢水，在二次沉淀池中被截留下來，成為污泥。如果有機物負荷比較高，生物膜對吸附的有機物來不及氧化分解時，能形成不穩定的污泥，這類污泥需要進行再處理。
由于生物膜法中的微生物以附著的狀態存在，所以泥齡長，使生物膜中既有世代時間短、比增長速率大的微生物，雙有世代時間長、比增長速率小的微生物，這使生物膜法中參與代謝的微生物種類多于活性污泥法。
3.生物膜法的主要特征
與活性污泥法相比，生物膜法具有以下特征：
⑴生物相特征：
①參與凈化反應微生物多樣化
②生物的食物鏈長
③能夠存活世代時間較長的微生物
④分段運行與優占種屬
⑵工藝特征
①抗沖擊負荷能力強
②污泥沉降性能良好，宜于固液分離
③能夠處理低濃度的廢水
④運行簡單、節能，易于維護管理，動力費用低
⑤產生的污泥量少
⑥在低水溫條件下，也能保持一定的凈化功能
⑦具有較好的硝化與脫氮功能
2.2.2生物膜法的主要影響因素
影響生物膜法的因素很多，例如水質、溫度、pH值、溶解氧、營養平衡、有毒有害物質濃度等，這些因素也是影響活性污泥法等的因素，前面已講過，下面介紹一下生物膜法所特有的影響因素。
1.水力負荷
水力負荷對生物膜法的處理效果以及生物膜厚度和傳質改善等方面都有一定的影響。生物膜法有多種處理工藝，應該選擇合適的水力負荷。
2.載體表面結構和性質
載體對污水處理效果的影響主要反映在載體的表面性質，包括載體的比表面積大小、載體表面親水性及表面電荷、表面粗糙度、載體的密度、孔隙率和材料強度等。載體的選擇不僅決定了可供生物膜生長的面積大小和生物量的多少，還影響反應器中的水動力學狀態。
3.生物膜量及其活性
生物膜的厚度反映了生物量的大小，但是生物活性并非總是與生物量成正相關性。生物膜由好氧膜和厭氧膜組成，好氧膜的厚度通常為1.5～2.0mm，有機物的降解主要在好氧層內完成。不能單純追求增加反應器的生物量，應保證反應器內生物膜正常脫落更新而不發生載體間隙被堵塞的現象。
2.2.3生物膜法的類型及工藝流程
生物膜法有多種分類，按照微生物附著的載體存在狀態可分為固定床生物膜法和流動床生物膜法。固定床生物膜分為生物濾池和生物接觸氧化法等，流動床生物膜法包括生物流化床和移動床等。
按照生物膜被污水浸沒的程度生物膜法又可分為浸沒式生物膜法、半浸沒式生物膜法和非浸沒式生物膜法。常見的浸沒式生物膜法包括生物接觸氧化池、曝氣生物濾池等，常見的半浸沒式生物膜法有生物轉盤，常見的非浸沒式生物膜法有生物濾池，生物濾池又分為普通生物濾池、高負荷生物濾池和塔式生物濾池三種類型。
1.普通生物濾池
⑴工藝流程
普通生物濾池又名滴濾池，是生物濾池早期出現的類型，即第一代的生物濾池。污水先進入初沉池，去除可沉的懸浮物，接著進入生物濾池。經過濾池處理的污水和生物濾料上脫落的老化生物膜流入二沉池，經過固液分離后，排出凈化水。
⑵構造
普通生物濾池由池體、濾料、布水裝置和排水系統等四部分組成。
①池體
其平面形式多呈方形、矩形或圓形，池壁一般用磚石或鋼筋混凝土筑造而成。
②濾料
濾料表面有生物膜附著，是凈化污水的主體，濾料對生物濾池的工作效能影響較大。生物濾池一般采用實心拳狀無機濾料，如碎石、卵石和爐渣等。近年來，生物濾池多采用塑料濾料，主要由聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等加工成波紋板、蜂窩管、環狀以及空圓柱等復合式濾料，其特點是質輕、強度高、耐腐蝕、比表面積大、孔隙率高，從而大大改善了膜生長及通風條件，使處理能力大大提高。
③布水裝置
普通生物濾池多采用固定式噴嘴布水系統，主要由虹吸裝置、配水池、布水管道和噴嘴等部分組成。
④排水系統
普通生物濾池底部的排水系統，位于濾料層的下面，主要起收集及排出處理后的廢水，保證通風和支撐濾料的作用。排水系統通常分為兩層，即包括濾料下的滲水裝置和底板處的集水溝和排水溝。
⑶工藝特點
①普通生物濾池一般適用于處理每日污水量不大于1000m3的小城鎮污水和有機工業廢水，凈化效率高，處理效果好，出水水質穩定。
②基建投資省，運行穩定，易于管理，動力消耗低，節省能源。
③剩余污泥量小。
④負荷較低，占地面積大，不適用于處理水量較大的廢水，且其沖刷能力不足，易引起濾料內生物膜積累和堵塞，從而影響濾池內的通風，運行過程中會產生濾池蠅，且衛生條件較差，因此，使用受到限制。
2.高負荷生物濾池
⑴特征
高負荷生物濾池是繼普通生物濾池之后為解決普通生物濾池在凈化功能和運行中存在的實際弊端而開發出來的的第二代工藝。與普通生物濾池相比，其負荷能力大大提高，BOD5容積負荷一般為普通生物濾池6～8倍，水力負荷則為普通生物濾池的10倍，因此，它的池體較小，占地面積較少，衛生條件較好，比較適合于濃度和流量變化較大的廢水處理
⑵構造
其構造與普通生物濾池的構造基本相同，常用的高負荷生物濾池一般由鋼筋或磚石砌筑而成，池平面有矩形、圓形或多邊形，其中以圓形為多，主要組成部分是濾料、池壁、排水系統和布水系統。與普通生物濾池的不同之處有：
①濾池表面多呈圓形，濾料一般采用表面光滑的卵石或石英石，濾料總厚度為2～4m。濾料直徑增大，一般采用40～100mm的濾料，因而孔隙率較高，濾料層亦由底部的承托層和其上的工作層組成。
②高負荷生物濾池多采用連續工作的旋轉式布水器，由進水豎管和可旋轉的布水橫管組成。
③生物膜經常剝落、更新，并連續地隨廢水排出池外。
④池內不易出現硝化反應，出水中沒有或少有硝酸鹽，BOD5常大于30mg/L。
⑤二次沉淀池的污泥呈褐色，沒有完全氧化，容易腐化。
⑶典型工藝流程
高負荷生物濾池采取處理水回流的措施后，具有多種多樣的流程系統。教材167頁圖2-2-23所示為一級高負荷濾池的典型工藝流程。流程a中將生物濾池出水直接回流至濾池，并且二次沉淀池向初次沉淀池回流生物污泥。該系統有助于生物膜的接種，促進生物膜的更新，同時對初次沉淀池的沉淀效果將有所提高，但回流的生物膜易堵塞濾料。流程b中處理水回流至濾池前，可避免加大初次沉淀池的容積。流程c中處理水和生物污泥均回流至初次沉淀池，提高了初沉池的效果，加大了濾池的水力負荷。流程d中不設二沉池，濾池出水(含生物污泥)直接回流至初次沉淀池，從而使初次沉淀池的效果得到提高，并兼作二次沉淀池的功能，具有提高初沉池的沉淀效率和節省二沉池的優點，該流程適用于含懸浮固體量較高而溶解性有機物濃度較低的廢水。流程e中濾池出水回流至初次沉淀前，生物污泥也由二次沉淀池回流至初次沉淀池。
當原水有機物濃度較高時，為了避免單個生物濾池的深度過大或者當處理后的廢水水質要求較高時，可以將兩個高負荷生物濾池串聯起來使用，形成二級生物濾池系統。二級生物濾池具有多種流程系統，例如教材168頁三種典型的流程，流程a中，一級濾池產生的生物膜和出水一部分進入第二級生物濾池，另一部分回流至初沉池前增加沉淀效果，提高一級濾池的水力負荷;流程b中，一部分初沉池出水超越到二級生物濾池，提高了有機物負荷，一級濾池產生的生物膜和出水一部分進入二級生物濾池，另一部分回流至初沉池前增加沉淀效果，提高一級濾池的水力負荷;流程c中，采用二級生物濾池出水進行循環稀釋進水和增加水力負荷。在這幾個流程中均不設中間沉淀池，目的是保持二級生物濾池的生物量。
⑷高負荷生物濾池的特點
①高負荷生物濾池克服了普通生物濾池的缺陷，例如，高負荷生物濾池的表面水力負荷與BOD容積負荷較高，運行簡單，滋生的濾池蠅較少等;②運行比較穩定;③剩余污泥量小;④占地面積大;⑤工藝中需要較大的水頭跌落，一般超過3m;⑥需二次提升。
