MBR膜地埋式生活污水处理系统

生物膜法基本特征
在污水处理构筑物内设置微生物生长聚集的载体（一般称填料），在充氧的条件下，微生物在填料表面聚附着形成生物膜，经过充氧(充氧装置由水处理曝气风机及曝气器组成)的污水以一定的流速流过填料时，生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物，使污水得到净化，同时微生物也得到增殖，生物膜随之增厚。当生物膜增长到一定厚度时，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状态，而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，并终导致生物膜的脱落。随后，填料表面还会继续生长新的生物膜，周而复始，使生物膜法污水得到净化。
微生物在填料表面聚附着形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一层薄薄的水层，水层中的有机物已经被生物膜氧化分解，故水层中的有机物浓度浓度比进水要低得多，当废水从生物膜表面流过时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水层中去，并进一步被生物膜所吸附，同时，空气中的氧也经过废水而进入生物膜水层并向内部转移。
生物膜上的微生物在有溶解氧的条件下对有机物进行分解和机体本身进行新陈代谢，因此产生的二氧化碳等无机物又沿着相反的方向，即从生物膜经过附着水层转移到流动的废水中或空气中去。这样一来，出水的有机物含量减少，废水得到了净化。

在小规模分散型污水处理中大量使用生物膜污水处理工艺，比使用活性污泥工艺更有优势，具体体现在：①微生物相方面，各种生物膜工艺中参与净化反应的微生物多样化，微生物的食物链较长，世代时间较长的微生物易于存活，在分段运行中每段都能够形成优势菌种;②在处理工艺上，各种生物膜工艺对水质水量变化均有较强的适应性，污泥沉降性能良好、易于固液分离，能够处理低浓度的污水，易于维护、节能。
初期的吸附去除阶段
在该阶段,污水和污泥在刚开始接触的5～10min内就出现了很高的BOD去除率,通常30min内完成污水中的有机物被大量去除,这主要是由于活性污泥的物理吸附和生物吸附作用共同作用的结果.
活性污泥法初期的吸附去除的主要特点包括以下几点:
a.初期的吸附去除完成时间短,去除量大;
b.去除的有机物对象主要是胶体和悬浮性有机物;
c.活性污泥的性质与初期的吸附去除关系密切,一般处于内源呼吸期的活性污泥微生物吸附能力强,而氧化过度的活性污泥微生物初期吸附的效果不好;
d.初期吸附有机物的效果与生物反应池的混合及传质效果密切相关;e.被吸附的有机物没有从根本上被矿化,通过数小时的曝气后,在胞外酶的作用下,被分解为小分子有机物后才可能被微生物酶转化.
②代谢阶段
活性污泥吸附了污水中呈非溶解状态的大分子有机物后,被微生物的胞外酶分解成小分子的溶解性有机物,与污水中溶解性的有机物一起进入微生物细胞内被降解和转化,一部分有机物质进行分解代谢,氧化为二氧化碳和水,并获得合成新细胞所需的能量,另一部分物质进行合成代谢,形成新的细胞物质.
③活性污泥絮体的分离沉淀
无分解还是代谢,都能去除有机污染物,但是产物却不同,分解代谢的产物是二氧化碳和水,而合成代谢的产物则是新的细胞,并以剩余污泥的方式排出活性污泥系统.
沉淀是混合液中固相活性污泥颗粒同废水分离的过程.固液分离的好坏,直接影响出水水质.如果处理水挟带生物体,出水BOD和SS将增大.所以,活性污泥法的处理效率,同其他生物处理方法一样,应包括二次沉淀池的效率,即用曝气池及二沉池的总效率表示,除了重力沉淀外,也可用气浮法进行固液分离。
AAO工艺介绍
AA/O工艺是将厌/好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统相结合而成，是生物脱氮除磷的基础工艺，常规工艺在去除有机污染物的同时，具有一定脱氮除磷效果，可同时去除水中的BOD5、氮和磷。

污水与从沉淀池回流的污泥首先进入厌氧池，在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷；然后与好氧末端回流的混合液一起进入缺氧池，在此污泥中的反硝化菌利用剩余的有机物和回流的硝酸盐进行反硝化作用脱氮；脱氮反应完成后，进入好氧池，在此污泥中的硝化菌进行硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐,同时聚磷菌进行好氧吸磷，剩余的有机物也在此被好氧细菌氧化，后经沉淀池进行泥水分离，出水排放，沉淀的污泥部分返回厌氧池，部分以富磷剩余污泥排出。
AAO法的特点：
MBR膜地埋式生活污水处理系统1）AAO法在去除有机碳污染物的同时，还能去除污水中的氮和磷，与普通活性污泥法二级处理后再进行深度处理相比，不仅投资少、运行费用低，而且没有大量的化学污泥，具有良好的环境效益。
2）在厌氧段，污水中的BOD5或COD有一定程度的下降，氨氮浓度由于细胞的合成也有一些降低，但硝酸盐氮没有变化，磷的含量却由于聚磷菌的释放而上升在缺氧段，污水中有机物被反硝化菌利用为碳源，因此BOD5或COD继续降低，磷和氨氮浓度变化较小，硝酸盐则因为反硝化作用被还原成N2，浓度大幅度下降在好氧段，有机物由于好氧降解会继续减少，磷和氨氮的浓度会因硝化和聚磷菌摄磷作用，以较快的速率下降，硝酸盐氮含量却因消化作用而上升。
3AAO法是厌氧、缺氧、好氧交替运行，可以达到同时去除有机物、脱氮和除磷多重目的，而且这种运行条件使丝状菌不易生长繁殖，避免了常规活性污泥法经常出现的污泥膨胀问题。AAO工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同样功能的工艺，并且不用外加碳源，厌氧和缺氧段只进行缓速搅拌，运行费用较低
AAO法的缺点：
受到泥龄、回流污泥中溶解氧和硝酸盐氮的限制，除磷效果不是十分理想，同时，由于脱氮效果取决于混合液回流比，而AAO法的回流比不宜过高（一般不超过200%），因此脱氮效果不能满足较高要求。

混凝沉淀原理：在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。

混凝法的基本原理是在废水中投入混凝剂，因混凝剂为电解质，在废水里形成胶团，与废水中的胶体物质发生电中和，形成绒粒沉降。
混凝沉淀不但可以去除废水中的粒径为10-3~10-6 mm的细小悬浮颗粒，而且还能够去除色度、油分、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属以及有机物等。
废水在未加混凝剂之前，水中的胶体和细小悬浮颗粒的本身质量很轻，受水的分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动。颗粒都带有同性电荷，它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒;其次，带电荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，有阻碍各胶体的聚合。一种胶体的胶粒带电越多，其电位就越大;扩散层中反离子越多，水化作用也越大，水化层也越厚，因此扩散层也越厚，稳定性越强。
废水中投入混凝剂后，胶体因电位降低或消除，破坏了颗粒的稳定状态(称脱稳)。脱稳的颗粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚。未经脱稳的胶体也可形成大得颗粒，这种现象称为絮凝。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳、凝聚或絮凝。按机理，混凝可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网铺四种。

在废水的混凝沉淀处理过程中，影响混凝效果的因素比较多。
其中有水样的影响：对不同水样，由子废水中的成分不同，同一种混凝剂的处理效果可能会相差很大。
还有水温的影响，其影响主要表现在：a影响药剂在水中碱度起化学反应的速度，对金属盐类混凝影响很大，因其水解是吸热反应;b影响矾花地形成和质量。水温较低时，絮凝体型成缓慢，结构松散，颗粒细小;c水温低时水的粘度大，布朗运动强度减弱，不利于脱稳胶粒相互凝聚，水流剪力也增大，影响絮凝体的成长。该因素主要影响金属盐类的混凝，对高分子混凝剂影响较小。
AO工艺即缺氧好氧工艺(Anoxic Oxic)，是一种改进型的采用活性污泥法(有时候也会采取添加填料的生物膜法的方式组合使用，例如：接触氧化工艺)的污水处理工艺，不仅可以降解有机物，还具有一定的除磷脱氮效果。
*生物池，在*生物池段异养菌将污水中可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化。在O级生物池段存在好氧微生物及消化菌，其中好氧微生物将有机物分解成CO2和H2O;在充足供氧条件下，硝化菌的硝化作用将NH3-N氧化为NO3-，通过回流控制返回至*生物池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮。
A/O法脱氮工艺的特点：
(a) 流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低;
(b) 反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分;
(c) 曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质;
(d) A段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免DO的增加。O段的前段采用强曝气，后段减少气量，使内循环液的DO含量降低，以保证A段的缺氧状态。

厌氧生物转盘的构造与好氧生物转盘相似、不同之处在于上部加盖密封，为收集沼气和防止液面上的空间有氧存在。厌氧生物转盘由盘片、密封的反应槽、转轴及驱动装置等组成。盘片分为固定盘片(挡板)和转动盘片，相间排列，以防止盘片间生物膜粘连堵塞，固定盘片一般设在起端。转动盘片串联，中心穿以转轴，轴安装在反应器两端的支架上，其构造如下图所示。废水处理靠盘片表面生物膜和悬浮在反应槽中的厌氧活性污泥共同完成。盘片转动时，作用在生物膜上的剪切力将老化的生物膜剩下，在水中星悬浮状态，随水流出槽外。沼气则从槽顶排出。
厌氧生物转盘的特点
(1)微生物浓度高，可承受的有机物负荷高，一般在中温发酵条件下，有机物面积负可达0.04 kgcod/[m2(盘片)・d左右，相应的COD去除率可达90%左右。
(2)废水在反应器内按水平方向流动，无需提升废水，从这个意义来说是节能的。
(3)无需处理水回流，与厌氧膨胀床和流化床相比较既节能又便于操作。
(4)可处理含悬浮固体较高的废水，不存在堵塞问题。
(5)由于转盘转动，不断使老化生物膜脱落，使生物膜经常保持较高的活性。
(6)具有承受冲击负荷的能力，处理过程稳定性较强。
(7)可采用多种串联，各级微生物处于*的条件。
(8)便于运行管理。
(9)主要缺点是盘片成本较高，使整个装置造价很高。