一.導言

雖然中國擁有大量的淡水資源，但由于中國是一個人口大國，其人均淡水資源相對較少，在世界上排名中后部。同時，在工業(yè)化不斷發(fā)展的過程中，中國的淡水資源受到了嚴重污染。在這種情況下，中國加大了治理水污染的力度。

隨著水污染治理的深入，我國污水處理系統(tǒng)開始不斷發(fā)展。其中，一體化污水處理裝置以其投資低、建設(shè)面積小、便于市政管網(wǎng)建設(shè)、有效實現(xiàn)中水回用等優(yōu)勢，逐漸成為國內(nèi)的研究熱點。一體化污水處理單元的主要工藝大多根據(jù)現(xiàn)有污水處理主要工藝進行優(yōu)化改造，如A/O、MBR等。根據(jù)集成污水處理設(shè)備制造結(jié)構(gòu)和設(shè)計思路的不同，集成污水處理設(shè)備主要有兩個方向。一個方向是采用單一工藝的一體化污水處理裝置，如一體化A2/O反應(yīng)器、一體化SBR處理裝置、一體化膜生物反應(yīng)器等。另一個方向是不同工藝組合的一體化污水處理裝置，包括一體化A2/O+土地處理系統(tǒng)裝置、一體化A2/O+生物轉(zhuǎn)盤處理裝置、一體化A2/O+SBR裝置、一體化厭氧池+好氧池+MBR處理裝置、好氧流化床和厭氧反應(yīng)器的工藝組合、一體化A/O，本文主要介紹生物膜工藝在一體化污水設(shè)備中的應(yīng)用。

二、生物膜法

生物膜法主要包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化等一系列污水處理工藝，通過附著微生物膜來降解污染物。生物膜法具有對污水水質(zhì)變化的耐受性高、生物相豐富、剩余污泥量少等優(yōu)點。因此，生物膜法常用于一體化污水處理設(shè)備。

2.1生物過濾工藝

生物濾池主要由濾床、配水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)三部分組成。當污水從配水系統(tǒng)引入，污水流經(jīng)濾料時，附著在濾料上的微生物可以通過吸附和代謝作用降解污水中的COD、氨氮等污染物。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，生物濾池可分為塔式生物濾池和膨脹床生物濾池。目前一體化生物濾池技術(shù)的研究方向主要分為兩大類，一類是內(nèi)部填料的選擇和研發(fā)，如活性炭和PVC生物濾池，另一類是組合工藝和布水方式的開發(fā)利用，如生物濾池+土地處理系統(tǒng)、生物轉(zhuǎn)鼓+反硝化池等。

穆彪以實驗室配制的人工生活污水為處理對象，考察了以鐵+聚氨酯泡沫為濾料的一體化塔式循環(huán)濾池對污染物的去除效果。結(jié)果表明，當循環(huán)流量為45L/h，水力停留時間為2 h時，COD去除率可達85%，出水濃度低于100mg/L，總氮去除率可達42%左右，總磷去除率可達70%左右。在一體化滴濾塔處理生活污水的研究中，朱安東考察了五種不同濾料組合的處理效果。研究發(fā)現(xiàn)，由沸石、活性炭和陶粒組成的混合濾料對COD、TN和TP有很好的去除效果，平均去除率可達90.84%、32.14%和59.37%。在實際生活污水的后期處理中，平均去除率分別提高到97.15%、40.35%和92.51%。沸石、活性炭和礫石組成的混合填料對NH4+-N有較好的處理效果，平均去除率可達84.76%。李家樹[7]根據(jù)農(nóng)村生活污水的特點，研究開發(fā)了一體化膨脹床復合生物濾池處理工藝。該工藝由三個串聯(lián)的塔式生物過濾器組成。污水以下流式+上流式+下流式的形式流經(jīng)一體化膨脹床復合生物濾池的一級預處理池、二級硝化池和三級膨脹床后排放。結(jié)果表明，當進水溫度為23 ~ 25℃時，水力負荷為4m3/(。當回流比為150%，氣水比為3∶1，第二硝化池出口投加60mg/L三氯化鐵時，一體化膨脹床復合生物濾池對COD、NH4+-N、TN、SS和TP的去除率分別為90.2%、92.2%、68.2%、98.6%和90.0%，污染物的出水。城市污水處理工廠污染物排放標準& # 187；(GB18918-2002)中的一級標準。

2.2生物轉(zhuǎn)盤過程

生物轉(zhuǎn)盤(RBC)工藝是生物膜處理工藝的一種，其去除污染物的原理是附著在轉(zhuǎn)盤上的生物膜在與空氣和水交替接觸時，會通過自身的吸附和代謝來降解污水中的污染物。轉(zhuǎn)盤的物理結(jié)構(gòu)與生物濾池的物理結(jié)構(gòu)有很大的不同。生物轉(zhuǎn)盤的部件主要由轉(zhuǎn)軸和動力裝置、半圓形生物接觸反應(yīng)池和轉(zhuǎn)盤三部分組成。該生物轉(zhuǎn)盤具有設(shè)計簡單、操作方便、能耗低、維護成本低、處理效果好的特點。因此，生物轉(zhuǎn)盤在一體化污水處理裝置中具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢。

目前，生物轉(zhuǎn)鼓技術(shù)在綜合污水處理廠中應(yīng)用廣泛，其應(yīng)用形式也多種多樣，如生物轉(zhuǎn)鼓等新型應(yīng)用模式。生物轉(zhuǎn)盤工藝的污染物去除效果主要受轉(zhuǎn)盤材料、轉(zhuǎn)速、浸沒比、水力停留時間、有機負荷等因素的影響。因此，這些影響因素一直是國內(nèi)外研究的熱點。

王斌等發(fā)現(xiàn)，當進水COD濃度為100~150mg/L，NH4+-N濃度為8~15mg/L，TP濃度為1.2~2.0mg/L時，改進的生物轉(zhuǎn)盤一體化設(shè)備對COD、NH4+-N和TP的去除效果明顯，平均去除率可達71。分別為5%。雷超等發(fā)現(xiàn)，當采用新型一體化生物轉(zhuǎn)盤裝置處理乳品廢水時，乳品廢水依次流經(jīng)水解酸化單元+新型生物轉(zhuǎn)盤單元+接觸氧化單元(水解酸化池、生物轉(zhuǎn)盤和接觸氧化池的HRT分別控制在5、10和4小時，生物轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速調(diào)整為12r/min)。系統(tǒng)出水TP質(zhì)量濃度在1.5mg/L以下，以新型生物轉(zhuǎn)盤為主體單元，COD、NH4+-N、TP去除率分別可達83%、60%、51.1%，處理效果顯著。汀洋等發(fā)現(xiàn)，升級強化一體化新型生物轉(zhuǎn)鼓裝置+人工濕地組合工藝處理金溪鎮(zhèn)紅霞村分散的農(nóng)村生活污水，COD、NH4+-N、TP和SS的去除率分別可達90.20%、94.40%、91.82%和95.80%。城市污水處理工廠污染物排放標準& # 187；與傳統(tǒng)工藝相比，組合工藝在污水處理中僅消耗50%的能源，在長期運行中可節(jié)省大量能源，并防止因能源消耗而產(chǎn)生的環(huán)境問題。

2.3 MBBR進程

移動床生物膜反應(yīng)器(MBBR)的概念最早是由一家挪威公司提出的，隨后經(jīng)過大量科研人員的不斷優(yōu)化和改進，形成了一種全新的污水處理工藝。MBBR作為一種新技術(shù)，具有比表面積大、生物密度高、處理能力強、污泥停留時間長、剩余污泥量少、耐沖擊性好、無需反沖洗等優(yōu)點。MBBR工藝的工作原理是在反應(yīng)器中加入一定量的適合微生物附著生產(chǎn)的填料，然后通過機械擾動或其他動力源使反應(yīng)器內(nèi)部的填料處于運動狀態(tài)，利用附著在填料上的微生物膜在與污水持續(xù)接觸的過程中降解污水中的污染物。

為研究進水方式對袁書林AO+MBBR污水處理一體化三級處理廠處理設(shè)備脫氮除磷效率的影響，設(shè)計了三級進水和單點進水兩種方式處理生活污水。研究結(jié)果表明，與單點進水方式相比，三級進水方式可使一體化植物對TN和TP的去除效率分別提高21.6%和30.3%，改善效果顯著。城市污水處理工廠污染物排放標準& # 187；(GB18918-2002)中的一級標準。裴廷權(quán)等發(fā)現(xiàn)，當新型A3/O+移動床生物膜反應(yīng)器(MBBR)一體化污水處理裝置的水力停留時間控制在8h ~ 9h之間時，好氧池單元內(nèi)懸浮生物填料的填充率為30%，裝置內(nèi)DO控制在1.5~3.0mg/L范圍內(nèi)，裝置反應(yīng)溫度控制在18±4。新型一體化污水處理裝置對COD、NH4+-N、TN、TP具有良好的處理效果，相應(yīng)污染物的平均去除率分別可達92.2%、97.6%、79.3%、95.3%。于君等發(fā)現(xiàn)，一體化A/O+MBBR+BAF污水處理設(shè)備處理河道黑臭水體時，COD、NH4+-N、TP等污染物的平均去除率分別為59.23%、69.32%和53.12%，處理效果顯著，尤其是對氨氮的去除效果顯著。具體來說，當系統(tǒng)進水中COD、NH4+-N和TP的平均濃度分別為66.18mg/L、5.90mg/L和0.64mg/L時，經(jīng)該設(shè)備處理后，裝置出水的平均濃度可分別降至26.98mg/L、1.81mg/L和0.30mg/L，達到地表水標準中的五類標準。

三。摘要

隨著國家對農(nóng)村分散式污水處理的不斷重視和污水排放升級的政策，一體化污水處理裝置將因其基建費用低、操作簡單、處理效果好等優(yōu)勢獲得前所未有的發(fā)展機遇。生物膜法作為一體化污水處理植物工藝的重要組成部分，在一體化污水處理植物中具有很大的發(fā)展?jié)摿?。目前，生物膜法在一體化裝置中的應(yīng)用主要基于生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池和MBBR三大工藝，并不斷與其他傳統(tǒng)工藝相結(jié)合。在當今的研究和應(yīng)用中，生物濾池和MB-BR組合工藝是處理污染物的最佳方法，其次是生物轉(zhuǎn)盤工藝。(來源:四川大學建筑與環(huán)境學院)

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