地埋式生活污水處理一體化裝置
生物膜形成的影響因素
生物膜的形成與載體表面性質(zhì)(載體表面親水性、表面電荷、表面化學(xué)組成和表面粗糙度)、微生物的性質(zhì)(微生物的種類、培養(yǎng)條件、活性和濃度)及環(huán)境因素(PH值、離子強(qiáng)度、水力剪切力、溫度、營(yíng)養(yǎng)條件及微生物與載體的接觸時(shí)間)等因素有關(guān)。
載體表面性質(zhì)
載體表面電荷性、粗糙度、粒徑和載體濃度等直接影響著生物膜在其表面的附著、形成。在正常生長(zhǎng)環(huán)境下，微生物表面帶有負(fù)電荷。如果能通過一定的改良技術(shù)，如化學(xué)氧化、低溫等離子體處理等可使載體表面帶有正電荷，從而可使微生物在載體表面的附著、形成過程更易進(jìn)行。載體表面的粗糙度有利于細(xì)菌在其表面附著、固定。
一方面，與光滑表面相比，粗糙的載體表面增加了細(xì)菌與載體間的有效接觸面積；另一方面載體表面的粗糙部分，如孔洞、裂縫等對(duì)已附著的細(xì)菌起著屏蔽保護(hù)作用，使它們免受水力剪切力的沖刷。
研究認(rèn)為，相對(duì)于大粒徑載體而言，小粒徑載體之間的相互摩擦小，比表面積大，因而更容易生成生物膜。另外，載體濃度對(duì)反應(yīng)器內(nèi)生物膜的掛膜也很重要。Wagner在用氣提式反應(yīng)器處理難降解物廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)，在載體質(zhì)量濃度很低情況下，即使生物膜厚達(dá)295μm，還是不能達(dá)到穩(wěn)定的去除率。但是，在載體濃度為20-30g／L時(shí)，即使只有20％的載體上有75μn厚的生物膜，反應(yīng)器依然能達(dá)到穩(wěn)定的(98％)去除率，COD負(fù)荷gao可達(dá)58kg／(m3·d)。
地埋式生活污水處理一體化裝置懸浮微生物濃度
在給定的系統(tǒng)中，懸浮微生物濃度反映了微生物與載體間的接觸頻度。一般來講，隨著懸浮微生物濃度的增加，微生物與載體間可能接觸的幾率也增加。許多研究結(jié)果表明，在微生物附著過程中存在著一個(gè)臨界的懸浮微生物濃度；隨著微生物濃度的增加，微生物借助濃度梯度的運(yùn)送得到加強(qiáng)。
在臨界值以前，微生物從液相傳送、擴(kuò)散到載體表面是控制步驟，一旦超過此臨界值，微生物在載體表面的附著、固定受到載體有效表面積的限制，不再依賴于懸浮微生物的濃度。但附著固定平衡后，載體表面微生物的量是由微生物及載體表面特性所決定的。
懸浮微生物的活性
微生物的活性通常可用微生物的比增長(zhǎng)率(μ)來描述，即單位質(zhì)量微生物的增長(zhǎng)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(zhǎng)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。Bryers等人在研究異養(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(zhǎng)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。Herben等人研究發(fā)現(xiàn)，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。同時(shí)，Wastson等人的研究表明，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；
(4)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(zhǎng)過程；
(5)水力停留時(shí)間(HRT)。HeUnen等人認(rèn)為，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(zhǎng)率時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)載體上能生成完整的生物膜。刊huis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(zhǎng)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；
(6)液相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；
地埋式生活污水處理一體化裝置水力剪切力。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。
污水的生物膜法就是采取一定的人工措施，創(chuàng)造有利于微生物生長(zhǎng)、繁殖的環(huán)境，使微生物大量增殖，以提高微生物氧化、分解有機(jī)污染物被降解并轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使污水得以凈化。
生物處理法可分為好氧處理法和厭氧處理法兩類。前者處理效率高，效果好，使用廣泛，是生物處理的主要方法。屬于生物處理法的工藝有以下幾種。
⑴活性污泥法是當(dāng)前應(yīng)用廣泛的一種生物處理技術(shù)。將空氣連續(xù)鼓入含有大量溶解有機(jī)污染物的污水中，經(jīng)過一段時(shí)間，水中既形成繁殖有大量好氧型微生物的絮凝體—活性污 泥，
活性污泥能夠吸附水中的有機(jī)物，生活污水在活性污泥上的微生物以有機(jī)物為食料，獲得能量，并不斷省長(zhǎng)增殖，有機(jī)物被分解、去除，使污水得以凈化。 一般經(jīng)曝氣池處理的出水是含有大量活性污泥的污水—混合液，經(jīng)沉淀分離，水被凈化排放，沉淀分離后的污泥作為種泥，部分回流到曝氣池。活性污泥法自出現(xiàn)以來，經(jīng)過80多年的演變，出現(xiàn)了各種活性污泥法的變法，但其原理和工藝過程沒有根本性的改變。
普通活性污泥法這種方法已被廣泛使用，是許多污水處理廠的常用工藝。傳統(tǒng)活性污泥法是將污水和回流污泥從曝氣池首段引入，呈推流式至曝氣池末端流出，此法適用于處理要求高、水質(zhì)較穩(wěn)定的污水，但對(duì)負(fù)荷的變動(dòng)適應(yīng)性較弱，后來在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了一些改良形式。
⑶多點(diǎn)進(jìn)水法為了使槽內(nèi)有機(jī)負(fù)荷接近一定值，把污水從幾個(gè)點(diǎn)分開流入，有利于解決超負(fù)荷問題。
⑷吸附再生法接觸槽內(nèi)活化的活性污泥吸附污染物質(zhì)，污泥與水分離后，在曝氣槽內(nèi)把吸附的污染物質(zhì)進(jìn)行氧化。該法有利于增加污水處理量，有一定的抗擊沖擊負(fù)荷能力。
⑸延時(shí)曝氣法污水在曝氣池內(nèi)延長(zhǎng)曝氣時(shí)間，有利于*氧化，污泥量少，該法適用于小型污水處理廠。
⑹厭氧-缺氧好氧活性污泥法 在常規(guī)活性污泥法去除有機(jī)污染物的同時(shí)，為了能有效的去除氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，人們把厭氧、缺氧、好氧狀況組合到活性污泥法中，使厭氧-缺氧-好氧狀況在反應(yīng)曝氣池內(nèi)同時(shí)存在或反復(fù)周期實(shí)現(xiàn)，形成了厭氧-缺氧-好氧活性污泥法。也有的工藝流程采用厭氧-好氧活性污泥法。
⑺間歇式活性污泥法污水流至單一反應(yīng)池中，按時(shí)間通過程序控制各過程。在反應(yīng)池的一個(gè)工作周期，運(yùn)行程序依次為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和待機(jī)等過程。該法適用于中小水量和出水水質(zhì)較高的場(chǎng)合，有利于自動(dòng)化控制;通過對(duì)運(yùn)行的調(diào)整，該法也可進(jìn)行除磷脫氮和化學(xué)處理，有利于污水回用。
近年來，SBR工藝發(fā)展很快，尤其隨著儀表和自控技術(shù)與裝備的發(fā)展，間歇式活性污泥法新工藝不斷涌現(xiàn)，如CASS工藝、CAST工藝、IDEA工藝、MSBR工藝以及UNITANK工藝等。
