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3、生物處置技術(shù)

生物處置是廢水凈化的主要工藝，主要用于處置農(nóng)藥、印染、制藥等行業(yè)的有機廢水。生物處置法是應(yīng)用微生物的代謝作用來合成、轉(zhuǎn)化水體中的有毒有害化學(xué)物質(zhì)和其它各種超標組分的生物技術(shù)，降解作用的場所主要是含微生物的活性污泥、生物膜及其相應(yīng)的反響器，由此降生了各類生物處置辦法和技術(shù)。微生物法不只經(jīng)濟、平安，而且處置的污染物閾值低、殘留少、無二次污染，有較好的應(yīng)用前景。依據(jù)反響條件的不同，微生物處置法可分為好氧生物處置和厭氧生物處置兩大類。

好氧活性污泥法

在污水處置中，活性污泥法是應(yīng)用最廣的技術(shù)之一，它是自然界水體自凈的人工模仿，是對水自凈作用的強化，應(yīng)用懸浮生長的微生物絮凝體(Floc)處置有機污水。活性泥法自1914年在英國曼徹斯特實驗廠創(chuàng)始以來，已有90多年的歷史，隨著在實踐消費上的普遍應(yīng)用和技術(shù)上的不時改造改良，特別是近幾十年來，在對其生物反響和凈化機理實現(xiàn)深化研討討論的根底上，活性污泥法在反響動力學(xué)以及在工藝方面都得到長足開展，呈現(xiàn)了多種可以順應(yīng)各種條件的工藝流程。當(dāng)前，活性污泥法已成為各類有機污水的主體處置技術(shù)。

依據(jù)各種不同運轉(zhuǎn)方式的工藝特征與應(yīng)用條件可將好氧活性污泥法分為：普通活性污泥法(CAS)、減量曝氣活性污泥法、分段進水活性污泥法(SFAS)、吸附—再生活性污泥法(CSAS)、完整混合活性污泥法(CMAS)、高負荷活性污泥法、純氧曝氣活性污泥法(HPOAS)。以上這些污水處置辦法都是對傳統(tǒng)活性污泥法在使有機負荷及需氧量提到平衡，進步曝氣池對水質(zhì)、水量、沖擊負荷的順應(yīng)才能，減少污泥產(chǎn)生，縮短曝氣時間，進步氧向混合液中的傳送才能及應(yīng)用率，減少污泥收縮現(xiàn)象發(fā)作等方面實現(xiàn)的改良，改良的同時又不可防止地呈現(xiàn)處置效果差等缺陷，特別是關(guān)于高濃度有機污水，更具有難處置性。

好氧生物膜法

好氧生物膜法是與活性污泥法并列的一種污水好氧生物處置法。這種辦法的本質(zhì)是使細菌、真菌、原生動物、后生動物等微生物附著在濾料或某些載體上生長繁育，并在其上構(gòu)成膜狀生物污泥———生物膜(Biofilm)。

與傳統(tǒng)法處置污水相比，膜生物反響用具有以下幾個方面的特征：

①出水水質(zhì)好 用超微濾膜組件取代二次沉淀池能夠使生物反響器取得比普通活性污泥法更高的生物濃度，進步了生物降解才能，處置效果好；同時膜別離后出水質(zhì)量高，當(dāng)處置對象為生活污水時，可滿足建立部生活回用水水質(zhì)規(guī)范C(J25.1一89)。

②工藝參數(shù)易于控制 膜生物反響器內(nèi)能夠完成STR和HTR的完整別離。經(jīng)過控制較長的STR，使世代時間較長的硝化菌得以富集，進步硝化效果;同時膜別離也使廢水中那些大分子、顆粒狀難降解的成分在有限體積的生物反響器中有足夠的停留時間，從而到達較高去除率。

③設(shè)備緊湊，占地少 。由于生物反響器內(nèi)污泥濃度高，容積負荷可大大進步，生物反響器體積大大減小;從方式上看，一體式膜生物反響器可使設(shè)備愈加緊湊。

④污泥產(chǎn)率低同傳統(tǒng)活性污泥法相比，膜生物反響器的污泥產(chǎn)率很低，如下表：

⑤抗沖擊負荷才能強 膜生物反響器中維持著高濃度的MLSS，使它比傳統(tǒng)生物法具有高得多的抗沖擊負荷才能。

⑥易于自動控制管理 膜別離單元不受污泥收縮等要素的影響，易于設(shè)計成自動控制系統(tǒng)，便于管理。

通常提到的膜生物反響器，實踐上是三類反響器的總稱，它們分別是（1）膜一曝氣生物反響器(MABR)，（2）萃取膜生物反響器E(EMBR)，（3）膜別離生物反響器(BSMBR，簡稱MBR)。

（1）膜-曝氣生物反響器

無泡曝氣MBR最早見于Co.etP等于1988年的報道。它采用透氣性致密膜(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，在堅持氣體分壓低于泡點b(ubblepoin)t的狀況下，可完成向生物反響器的無泡曝氣。由于傳送的氣體含在膜系統(tǒng)中，因而進步了接觸時間，極大地進步了傳氧效率。同時由于氣液兩相被膜分開，有利于曝氣工藝的更好控制，有效地將曝氣和混合功用分開。由于供氧面積一定，所以該工藝不受傳統(tǒng)曝氣系統(tǒng)中氣泡大小及其停留時間等要素的影響。

（2）萃取膜生物反響器

萃取MBR是分離膜萃取和生物降解，應(yīng)用膜將有毒工業(yè)廢水中有毒的、溶解性差的優(yōu)先污染物從廢水中萃取出來，然后用專性菌對其實現(xiàn)單獨的生化降解，從而使專性菌不受廢水中離子強度和pH值的影響，生物反響器的功用得到優(yōu)化。目前膜一曝氣生物反響器和萃取膜生物反響器還處在實驗室階段，尚無實踐的工程應(yīng)用。

（3）膜別離生物反響器

膜別離生物反響器中的膜組件相當(dāng)于傳統(tǒng)生物處置系統(tǒng)中的二沉池，應(yīng)用膜組件實現(xiàn)固液別離，截流的污泥回流至生物反響器中，透過水外排。按膜組件和生物反響器的相對位置，膜別離生物反響器又能夠分為一體式膜生物反響器、分置式膜生物反響器、復(fù)合式膜生物反響器三種。

在分置式MBR中，生物反響器的混合液由泵增壓后進入膜組件，在壓力作用下膜過濾液成為系統(tǒng)處置出水，活性污泥、大分子物質(zhì)等則被膜截留，并回流到生物反響器內(nèi)。分置式MBR經(jīng)過料液循環(huán)錯流運轉(zhuǎn)，其特性是:運轉(zhuǎn)穩(wěn)定牢靠，操作管理容易，易于膜的清洗、改換及增設(shè)。但為了減少污染物在膜面的堆積，由循環(huán)泵提供的料液流速很高，為此動力耗費較高。

一體式MBR依據(jù)生物處置的工藝請求，可分為兩種組成方式：第一種有兩個生物反響器，其中一個為硝化池，另一個為反硝化池。膜組件浸沒于硝化反響器中，兩池之間經(jīng)過泵來更新要過濾的混合液。第二種組合最簡單，直接將膜組件置于生物反響器內(nèi)，經(jīng)過真空泵或其它類型的泵抽吸，得到過濾液。為減少膜面污染，延長運轉(zhuǎn)周期，普通泵的抽吸是連續(xù)運轉(zhuǎn)的。

厭氧生物處置法

早在一百多年前，人們就開端采用厭氧工藝處置生活污水污泥。1860年，法國工程師Mouras初次采用厭氧辦法處置沉淀池的固定物質(zhì)，后來德國的Karl Imhoff將其開展為目前依然在運用的墮落池和雙層沉淀池(又稱Imhoff池) 。

在1910年～1950年間，高效的、可加溫和攪拌的污泥消化池得到了進一步地開展，如厭氧接觸工藝，這些反響器被稱為第一代厭氧反響器。由于第一代厭氧反響器無法將污泥停留時間和水力停留時間分開，污泥中溫消化池的HRT長達20 d～30 d ，這就大大增加了消化池的容積和占空中積，進步了建立費用。為了進步厭氧反響系統(tǒng)的處置效率，人們勝利地研討和開發(fā)了第二代厭氧反響器，例如厭氧濾池(AF)、升流式厭氧污泥床反響器(UASB)、厭氧流化床(AFB)和厭氧接觸膜收縮床反響器(AAFEB)等。它們共同的特性就是能夠?qū)⒐腆w停留時間和水力停留時間相別離，這使得反響器內(nèi)固體停留時間能夠長達上百天，而水力停留時間能夠從過去的幾十天縮短為幾天，以至幾小時。在曾經(jīng)開發(fā)的這些高效厭氧處置系統(tǒng)中，UASB已普遍用于實踐消費中。

AF是美國斯坦福大學(xué)的兩位學(xué)者首先研制的。設(shè)備中填滿了砂礫、卵石、塑料或纖維等，厭氧微生物附著在填料的宏大外表上，可維持較高的生物量和較少的SRT。普通采用上流式，在中溫條件下也可采用下流式。

UASB即上流式厭氧污泥床，是荷蘭農(nóng)業(yè)大學(xué)幾名教授在AF根底上開展起來的，其特性是反響器的上部設(shè)置1個氣、固、液三相別離器，混合液中的污泥能自動回到反響區(qū)以維持較多的生物量和較長的SRT，整個反響器由反響區(qū)和沉淀區(qū)兩局部組成。UASB具有很高的容積負荷率和污泥負荷率。

工作原理：廢水中的有機污染物在厭氧條件下經(jīng)微生物降解，轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳等，所產(chǎn)氣體(沼氣)含甲烷大于60% ，可作為能源再次應(yīng)用，如用于鍋爐熄滅、發(fā)電等。這樣，既去除了有機污染物又回收了能源。上流式厭氧污泥床反響器主體是內(nèi)裝顆粒厭氧污泥的容器，在其上部設(shè)置專用的氣、液、固別離系統(tǒng)(即三相別離器) ，它可使反響器中堅持較高活性及良好沉淀性能的厭氧微生物，工藝上較普通厭氧設(shè)備的效率更高，同時還儉省了投資與占空中積。其技術(shù)關(guān)鍵為三相別離器、布水系統(tǒng)及工藝條件，特別是構(gòu)成顆粒污泥的工藝條件是UASB設(shè)備發(fā)揮高效的技術(shù)關(guān)鍵。

運用UASB處置高濃度污廢水，UASB的容積負荷可高達10 kg/ m3·d～50 kg/ m3·d (好氧最高為5 kg/m3·d～10 kg/ m3·d) ，HRT可縮短為10 h～12 h ，這與污泥床中保存有大量厭氧顆粒污泥是分不開的。厭氧顆粒污泥大多呈卵“，”形，直徑015 mm～5 mm ，具有良好的沉降性和生物活性. UASB反響器中顆粒污泥的構(gòu)成常常需求幾個月的時間，但向反響器中參加惰性載體、顆?；钚蕴?/font>，及向碳水中參加甲醇都能夠縮短顆粒的構(gòu)成時間。三相別離器別離效果的好壞也是決議UASB勝利的關(guān)鍵。同時，人們在運用厭氧工藝過程中開發(fā)了水解(酸化)工藝。