玻璃钢污水处理系统

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近年来，废水的处理技术日渐成熟，生物膜法具有运行稳定、较强的抗冲击负荷能力、为经济节能、无污泥膨胀问题、还有一定的硝化反硝化功能等优点，广泛的运用于生活污水和某些工业废水的处理。近几十年，膜生物反应器(MBR)在废水处理领域受到广泛的重视，随着膜材料和制膜技术的发展，其应用领域也不断的扩大，已经涉及到化工、电子、轻工、纺织、冶金、食品、石油化工等领域[1]，但是膜污染问题是限制其广泛应用的主要瓶颈。生物膜-膜生物反应器是一种将生物膜法和膜分离技术相结合的一种新型的废(污)水处理工艺，该类反应器减少了MBR中悬浮生长微生物，在一定程度上减缓膜的污染;反应器中填料的移动可对膜表面进行有效清洗，减轻了膜污染。
1生物膜-膜生物反应器的概念
1.1生物膜法
生物膜法是利用附着在填料或载体上生长、繁殖的细菌、原生动物、后生动物等微生物形成的生物膜处理废水。主要有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床等，目前已经广泛的应用在各个领域的废水处理中。
1.2膜生物反应器
膜生物反应器是膜技术和活性污泥法相结合的一种废水处理技术。在反应器中可以维持高的生物量，实现水力停留时间和污泥停留时间相分离以及产生的污泥量少，处理，出水水质好，设备紧凑，占地面积小等优点。目前对膜生物反应器的研究已经相当成熟，并且已经广泛应用在各个领域的废水处理中。
1.3生物膜-膜生物反应器
生物膜-膜生物反应器(BMBR)是将膜分离与生物膜法技术相结合的一种新型废水处理工艺，是一种既能控制污染又能实现废水资源化的新兴技术[2]。该工艺技术对污染物的去除作用主要是依靠附着在载体上生长的微生物来完成，截留作用主要体现在膜以及膜上面形成的滤饼层的过滤作用上。废水中的污染物的降解主要由三部分组成：一是附着在载体和少量膜组件上的生物膜的降解作用;二是生物反应器内悬浮微生物对物的降解作用;三是利用膜对大分子的截留作用，这样大分子与微生物接触反应的时间就长，能被有效的降解去除。目前，BMBR还处于实验研究阶段，国内外对此的报道尚不多。

2生物膜-膜生物反应器的原理及特点
2.1工作原理
BMBR是在膜生物反应器内投加填料或培养形成颗粒污泥，微生物在填料表面附着生长形成生物膜，废水携带着污染物和氧气流过生物膜时，废水中溶解氧被消耗，污染物被生物膜上的微生物吸收降解使废水得以净化;微生物不断生长繁殖，生物膜也不断增厚，增厚到一定程度时，在生物膜内形成缺氧或厌氧层，为生物脱氮、除磷提供条件;通过在反应器底部曝气，使生物膜受到水的剪切力不断脱落新，处理后的废水经过膜组件分离后排放[3]。刘琳等[4]曾做过两段式生物膜-膜生物反应器处理废水的试验，结果显示BMBR运行稳定后出水水质好，COD、氨氮、TP去除效率分别为95%、80%、60%以上。Wang等[5]利用好氧颗粒污泥-MBR处理合成废水，结果表明，当进水总碳为56.8~132.6mg/L，氨氮为28.1~38.4mg/L时，TOC、氨氮、总氮的去除率分别84.7%~91.9%，85.4%~99.7%，41.7%~78.4%。
2.2生物膜-膜生物反应器的优点[6-9]
(1)BMBR综合了生物膜法和MBR的优点。反应器内由于填料的加入，使得悬浮污泥的浓度降低，改善了膜的通量、降低了膜的阻力、在一定程度上减缓了膜的污染，使膜的运行周期长，减少了膜的清洗次数，降低处理工艺的动力消耗。
(2)SS的去除率较好。生物膜法中如果厌氧层过厚，生物膜脱落后会产生大量的非活性的细小悬浮物分散于水中，使出水的澄清度降低，而BMBR由于膜分离设备的截留作用可以有效解决这个问题。
(3)有较好的脱氮、除磷效果。硝化菌是化能自氧菌，在混合培养的活性污泥中无法与异养菌竞争，所以在MBR中脱氮效果并不是很好，而投加了填料的BMBR可以承载大量的生物量，有利于世代时间较长的硝化菌生长，而且由于BMBR中形成了厌氧环境，脱氮效果会有所提高。
(4)由于生物膜上的微生物种类丰富，载体的添加可以给微型动物提供了相对稳定的生长环境，存在相当数量的原生动物和后生动物，组成较长的食物链，所以生物膜膜生物反应器产生的污泥量少。
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1 厌氧氨氧化反应机理
根据国内外相关学者的研究, 厌氧氨氧化指的是在厌氧的条件下, 以氨氮 (NH4N) 为电子供体, 亚硝酸氮 (NO2N) 为电子受体, 以CO2或HCO3为碳源, 通过厌氧氨氧化菌的作用, 将氨氮氧化为氮气 (N2) 的过程。其中, 在厌氧氨氧化的过程中, 也产生了中间产物联氨 (N2H4) 以及羟氨 (NH2OH) 。在厌氧氨氧化的反应中只对CO2以及HCO3产生了消耗, 并没有进行外加碳源, 因此不但能够有效实现成本的节约, 也防止了反应中产生的二次污染;反应过程中几乎不产生N2O, 能够有效避免传统脱氮造成的温室气体排放;反应过程产碱量为零, *添加中和试剂, 并较为环保。
2.影响厌氧氨氧化的主要因子
Anammox菌生长相对缓慢，倍增时间为11～29d，且对周围环境要求很高，周围环境的波动对Anammox效果有严重的影响。因此，如何选择和控制Anammox菌影响因素，对于快速和稳定培育Anammox菌，具有非常重要的意义。
2.1温度对厌氧氨氧化的影响
温度能显著影响Anammox活性，在合适的温度范围内Anammox菌才会表现出较好的反应活性，提高反应器的运行效能。温度在26～37°C之间变化时，氮去除速率在1.51～1.84kg/（m3•d），当温度低于20°C时，反应器氮去除会快速下降，特别是当温度低于15°C时，反应器氮去除速率下降至0.55kg/（m3•d），从而抑制Anammox反应。对其进行线性拟合发现，低于20°C时温度与氮去除速率具有明显的线性关系。
2.2pH对厌氧氨氧化的影响
在Anammox过程中，pH是一个非常重要的环境参数，它不仅能直接影响Anammox菌，还能通过影响氨和亚硝酸的有效性而间接影响反应活性，在多项研究中表明，pH对Anammox活性有重要的影响。pH值和物对Anammox反应器的影响显著，在（20±1）°C下，Anammox反应的适pH值为6.7～8.5。当pH值＜6.7或＞8.5时，将导致游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）的浓度分别**8.93mg/L和2.67×10-2mg/L，抑制Anammox反应。
2.3溶解氧对厌氧氨氧化的影响
Anammox菌为厌氧菌，因此，氧气的存在易影响Anammox菌活性。保持反应器内厌氧环境对Anammox反应为重要，不容忽视。通过改变进水碱度、光照条件和溶解氧，发现水力停留时间为1.5h条件下，当进水DO小于3mg/L时，平均氨氮去除率和亚硝氮去除率分别为99.7%和**，平均总氮去除负荷为1.0kg/（m3•d）。溶解氧会使Anammox活性受到抑制，在溶解氧去除后Anammox活性可以得到恢复。
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净化机理及过程
⑴活性污泥中的微生物在酶的催化作用下,利用污水中的物和氧,将物氧化为水和二氧化碳,达到去除水中污染物的目的。
⑵净化过程
活性污泥去除污水中物的过程一般分为三个阶段：
①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.去除的物对象主要是胶体和悬浮性物;
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物后,被微生物的胞外酶分解成小分子的溶解性物,与污水中溶解性的物一起进入微生物细胞内被降解和转化,一部分物质进行分解代谢,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
无论分解还是代谢,都能去除污染物,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。