【文章內容簡介】 、MBR處理工藝MBR處理工藝是近年來發(fā)展起來的一種利用好氧生物處理技術和膜分離技術的有機結合體，它處分利用了膜分離技術的優(yōu)勢，在反應池中有效的將水和懸浮物分離，極大的提高了好氧系統(tǒng)的污泥（微生物）量，在水力停留時間（HRT）不變的情況下，提高微生物（活性污泥）的停留時間（SRT），在沒有提高污泥負荷的前提下，較大程度的提高了容積負荷，從而使好氧系統(tǒng)的生物降解能力大大提高，提高了處理裝置的抗沖擊能力，特別在處理高濃度有機廢水方面顯現(xiàn)出了獨特的技術優(yōu)勢。二、厭氧生物處理厭氧生物處理技術也是生化處理的一種方式，可利用的價值不在于其最終能夠降解多少有機物，而在于它能夠將大分子、復雜的、大分子量的碳水有機物分解為好氧污泥可以降解的小分子物質，對于濃度不高而其中有機物結構復雜、難以生化的廢水，處理的目的不是降解COD，而是提高可生化性，即提高BOD/COD。有目的地運用厭氧生物處理已有近百年的歷史，近30年來，隨著微生物學、生物化學等學科的發(fā)展和工程實踐的積累，新的厭氧工藝被不斷開發(fā)出來，新工藝克服了傳統(tǒng)工藝的單位COD水力停留時間長、有機負荷低等缺點，使厭氧工藝在理論和實踐上有了很大進步，在處理高濃度有機廢水方面取得了良好效果。厭氧生物處理有許多優(yōu)點，最主要的是能耗低，操作簡單，因此投資及運行費用低廉，而且由于產生的剩余污泥量少，所需的營養(yǎng)物質也少。厭氧處理一般分為四個階段：第一階段水解階段 第二階段酸化階段第三階段酸性衰退階段 第四階段甲烷化階段在水解階段，固體物質降解為溶解性的物質，大分子物質降解為小分子物質；產酸階段（酸化階段），碳水化合物降解為脂肪酸，主要是醋酸、丁酸和丙酸，水解和產酸進行得較快，難于把它們分開，此階段的主要微生物是水解—產酸菌；第三階段是酸性衰退，有機酸和溶解的含氮化合物分解成氮、胺和少量的CONCHH2，在此階段中，由于產氮細菌的活動使氨態(tài)氮濃度增加，氧化還原勢降低，pH值上升，pH值的變化為甲烷創(chuàng)造了適宜的條件，酸性衰退階段的副產物還有H2S、吲哚、糞臭素、和硫醇等。由此可見，使厭氧發(fā)酵帶有不良氣味的過程發(fā)生在第三階段；第四階段是由甲烷菌把有機酸轉化為沼氣。酸性衰退和產甲烷階段較難控制，且容易受到環(huán)境中有毒物質的影響。20世紀70年代以來，世界各國將開發(fā)新能源與發(fā)展高效節(jié)能的廢水處理工藝相結合，涌現(xiàn)出一批廢以提高厭氧微生物濃度和停留時間（SRT）、縮短水力停留時間（HRT）為代表的新型反應器，即所謂的第二代廢水厭氧處理反應器。其中典型的代表有：上流式厭氧污泥床反應器（UASB），厭氧附著膜膨脹床（AAFEB），厭氧生物濾池（AF）等，第二代厭氧反應器具有相當高的有機負荷和水力負荷，在低溫和沖擊負荷、存在抑制物等不利條件下仍具有很高的穩(wěn)定性。水的厭氧生物處理，可行的方法有：厭氧接觸法、厭氧生物濾池、厭氧塘、升流式厭氧污泥床、厭氧膨脹床、厭氧流化床、厭氧生物轉盤、厭氧擋板（折板）式反應器、復合厭氧法、兩相厭氧法等，其中研究開發(fā)得最多的是升流式厭氧污泥床、厭氧生物濾池等，現(xiàn)分別論述如下：升流式厭氧污泥床目前發(fā)展得最快、建造的裝置數(shù)目最多的厭氧處理系統(tǒng)是荷蘭的Lettinga等人發(fā)明的升流式厭氧污泥床(簡稱UASB)反應器，這項技術是荷蘭農業(yè)大學在1974～1978年開發(fā)的。升流式厭氧污泥床反應器具有構造簡單、處理能力大、處理效果好、投資少等優(yōu)點，因此迅速風靡世界，廣泛應用于糖廠、酒精廠、造紙廠、乳品廠以及屠宰廠等，處理效果相當令人滿意。UASB反應器近年來的迅速發(fā)展，是因為它與傳統(tǒng)的厭氧和好氧工藝相比，具有以下優(yōu)點：① 成本低UASB工藝簡單、反應器體積小、造價便宜、運行中不但能耗小于好氧工藝、且可產生大量的生物氣能源，UASB工藝在處理廢水時很少或不添加化學藥品，且只產生極少的沉降性能良好、容易脫水的剩余污泥，從而大大節(jié)省了污泥處理所需的費用。由于成本低，該工藝特別適合于發(fā)展中國家，以解決資金短缺與環(huán)境保護之間的矛盾。聯(lián)合國與荷蘭政府合辦的國際農業(yè)中心已為此舉辦了數(shù)屆國際低成本廢水處理技術展覽向發(fā)展中國家推廣這一技術。② 處理效率高UASB反應器污泥床內生物量多，折合濃度計算可達20～30g/l；容積負荷率高，在中溫發(fā)酵條件下，一般可達10KgCODCr/m3/d左右，甚至能夠高達15～40KgCODCr/m3/d，污水在反應器內的水力停留時間較短，因此所需用地大大縮小。③ 反應器體積小UASB反應器為高速厭氧反應器，單位容積負荷高，所以反應器體積相對較小，占地較少。④ 操作方便UASB反應器內的厭氧顆粒污泥可以在停機或放置在環(huán)境中，不加任何措施保存一年以上，不喪失其活性和沉降性能。因此，停機后，再次啟動很容易。對于本工程來講，UASB反應器的主要缺陷為：① UASB工藝的穩(wěn)定性和高效性在很大程度上取決于UASB反應器內能否生成大量具有優(yōu)良沉降性能和很高產甲烷活性的污泥，特別是顆粒狀污泥，否則，效率將大大降低。② 和普通的厭氧處理工藝相比，UASB進水中所允許的難生物降解的有機物不宜過多。但本工程擬處理的廢水為餐飲垃圾廢水，BOD5/CODCr較高，很容易生化，再加上合理的污泥操作，極易形成沉降性能良好和高活性甲烷菌的污泥，達到預期效果。厭氧生物濾池厭氧生物濾池（Anaerobic Biological Filtration Process，簡稱AF）作為厭氧生物膜法的代表性工藝，是世界上使用最早的廢水厭氧生物處理技術之一。厭氧生物濾池是一種將過濾和固定膜生物轉化過程相結合的系統(tǒng)，廢水流經(jīng)填料時，廢水中的懸浮物被捕集、積累，最終依靠重力的作用沉降到池底；大量的細菌及較高級的微生物可在填料表面附著生長，形成生物膜。生物膜在填料表面的形成及生長是有機物在水相中多種生物化學作用的過程。水相中有機物分子與微生物，首先經(jīng)過傳輸及黏附或吸附在填料表面；再則細菌附著在填料表面，第一步細菌的細胞由靜電引力及范德華引力的作用，很快接近填料表面；第二步由聚合架橋及空間分子的相互作用，細胞膜開始黏附在填料表面。這個過程比較慢，生物膜的逐漸成長是微生物新陳代謝的過程。老化的生物膜可以自動脫落，可以受到水流的剪力作用而分離。厭氧濾池具有如下特點：① 由于厭氧微生物在厭氧生物濾池中以附著于載體表面形成生物膜和截留在填料空隙間的形態(tài)存在，可以積累大量的厭氧活性生物體，以保持高的微生物濃度，因此去除有機物的能力很高。② 由于有較長的固體停留時間，因此生成的剩余污泥量少。據(jù)有關資料報道，生產性AF在600d的運行中沒有廢棄污泥。不需要專設泥水分離設施，且出水SS較低。③ 厭氧生物濾池由于生物膜附著生長，故承受沖擊負荷的能力較強，沖擊負荷過去后能很快自動恢復正常的工作。④ 由于采用了固定膜技術，廢水進入反應器內，逐漸被細菌水解酸化，轉化為乙酸和甲烷，廢水組成在不同反應器高度逐漸變化，微生物的種群的分布也呈現(xiàn)規(guī)律性。在底部（進水處），發(fā)酵菌和產酸菌占很大比重，隨反應器的升高。產甲烷菌逐漸增多并占主導地位。⑤ 無需攪拌和回流設施，整個工藝能耗低，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，運行管理簡便。與其它各類厭氧處理方法相比，由于生物膜的存在，厭氧濾池去除難生物降解有機物的能力相對較強，出水水質相對較好。但厭氧濾池也有如下缺點：① 對高濃度高氨氮有機廢水來講，厭氧濾池的容積負荷大大低于UASB反應器，因此為達到滿意的處理效果，厭氧濾池的水力停留時間需很長。② 厭氧濾池填料的成本較高，甚至會高于濾池池體的成本。③ 厭氧濾池最大的缺點是不適宜處理懸浮物含量高的廢水。 NH4+N的去除大量含氮的有機工業(yè)廢水排入天然水體將惡化水體質量，影響漁業(yè)發(fā)展、危害人體健康。廢水中氮污染的主要危害有：①氨氮消耗水體中的溶解氧，氨氮隨廢水排入水體后，可在硝化細菌作用下被氧化為硝酸鹽，氧化每毫克的NH4+N。②氨氮會與氯作用生成氯胺，并氧化成氮，當以含有較高濃度氨氮的水體作水源，或對含氨氮量較高的廢水處理廠出水進行消毒時，要增加氯消耗量。③無機氮化合物對人和生物有毒害作用，氨氮會影響魚鰓的氧傳遞，濃度較高時甚至使魚類死亡。硝酸鹽和亞硝酸鹽有可能轉化為亞硝胺，而亞硝胺是致癌、致變和致畸物質，對人體有潛在威脅。④加速水體的富營養(yǎng)氧化過程，水體富營養(yǎng)化后，藻類的迅速繁殖將降低水的質量，主要表現(xiàn)為：影響給水處理，造成處理設施（如濾池）易被堵塞，縮短了沖洗周期，增加水處理費用；造成水體水流變緩，水深變淺，最終導致水體消亡；由于藻類的代謝，使水具有色和氣味，影響感觀；藍綠藻產生的毒物危害魚和家畜；由于藻類的腐爛引起溶解氧的大量消耗等等。因此，含氮廢水必須進行處理后排放。中等濃度的氨氮廢水的主要處理方法有空氣吹脫法、化學處理法中的折點加氯法、選擇性離子交換法、生物脫氮法、電滲析和反滲透等六種方法，其中電滲析和反滲透方法由于處理成本很高，除特殊情況外，很少使用。生物脫氮法是廢水中的含氮有機物在生物處理過程中被異養(yǎng)型微生物氧化分解，轉化為氨氮，然后由自養(yǎng)型硝化細菌將其轉化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，最后再由反硝化細菌將亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮轉化為氣態(tài)氮，從而達到脫氮的目的。生物脫氮工藝具有多種形式，其中工程上常見的A/O法脫氮工藝流程。生物脫氮主要優(yōu)點有：①脫氮效果較好；②處理費用低；③溫度適用范圍較廣；④同時可去除部分的磷；⑤無二次污染。主要缺點有：①對廢水中的毒物比較敏感；②某些生物脫氮工藝操作管理較為復雜。環(huán)境因素對硝化反應和反硝化反應的影響是不相同的，描述如下： ①溫度溫度對硝化菌的比增長速率及硝化速率有著重要影響。硝化反應的適宜溫度范圍為30～35℃，此時硝化菌的比增長速率最大；在5～35℃的范圍內，反應速率隨溫度升高而加快。當溫度低于15℃，硝化速率明顯下降；溫度低于5℃時，硝化菌的生命活動幾乎停止。對于同時去除有機物和進行硝化反應的系統(tǒng)，溫度低于15℃即發(fā)現(xiàn)硝化速率迅速降低。低溫對硝化菌的抑制更為強烈，因此在12～14℃時常會出現(xiàn)亞硝酸鹽的積累。反硝化反應可在5～27℃范圍內進行，當溫度達3℃時，反硝化反應將完全停止。②溶解氧水中溶解氧濃度對硝化菌的增殖和氧化反應存在著明顯的影響，水中溶解氧濃度降低，硝化菌的增長速率和硝化率也隨之降低。研究表明，亞硝酸菌對溶解氧的忍耐能力大于硝酸菌。據(jù)報道，亞硝酸菌仍能正?；顒樱跛峋灰种?，從而使系統(tǒng)內的亞硝酸鹽濃度產生積累。值得注意的是，在活性污泥絮體以及生物膜的內部存在著氧的濃度梯度，因此，在活性污泥和生物膜法生物硝化系統(tǒng)中，盡管混合液中的溶解氮濃度可能較高，但絮體或生物膜內部溶解氧的濃度由于擴散受阻，可能已達到限制其增長和進行硝化的濃度。因此，在實際硝化系統(tǒng)中，需要維持溶解氧的濃度應由反應器內形成的絮體大小、生物膜厚以及相應的混合強度來決定。絮體越大或生物膜越厚，混合強度小，則擴散能力越差，相應地混合液所需維持的溶解氧濃度就必須越高，否則硝化過程將受到抑制。一般認為在活性污泥法硝化系統(tǒng)中，要維持正常的硝化效果，；而在生物膜法硝化系統(tǒng)中，由于其混合條件差。同時，～。溶解氧對反硝化反應亦有很大影響，主要由于氧會同硝酸鹽競爭電子供體，且會抑制硝酸菌還原酶的合成及其活性，才能保持反硝化反應的正常進行，但生物膜系統(tǒng)中氧的傳遞阻力較大，可以容許較大的溶解氧濃度。③pH值硝化菌對pH值的適應范圍較寬，～，亞硝酸的最大硝化速率發(fā)生PH值為8～9時；～。pH值向酸性和堿性方向移動，硝化速率即下降。，硝化反應將停止進行。另一方面，由于硝化過程本身放出H+，如果系統(tǒng)本身的緩沖能力較低，則隨著硝化過程的進行，如果廢水本身的堿度消耗殆盡，pH值將下降到很不利的水平，甚至導致硝化過程完全終止。反硝化菌反應堿度的反應，～，不適宜的PH值會影響反硝化菌的生長速率和反硝化酶的活性。④抑制物質某些有機物和大多數(shù)重金屬離子及其復合陰離子對硝化菌具有抑制作用。由于硝化過程是亞硝酸菌和硝酸菌兩大菌群協(xié)同作用的過程，其中任何一種菌群被抑制。硝化過程將不能正常進行。很明顯，如果亞硝酸菌被抑制，硝化過程將完全終止；如果硝酸菌受到抑制，則系統(tǒng)內將發(fā)生亞硝酸根的積累。⑤污泥泥齡為使硝化菌能在連續(xù)流的反應系統(tǒng)中存活并維持一定數(shù)量，微生物的反應器中的停留時間即污泥齡θc應大于硝化菌的最小世代期，硝化菌的最小世代期即其最大比增長速率的倒數(shù)。一般應取系統(tǒng)的污泥齡為硝化菌最小代期的兩倍以上，并不小于35d，為保證一年四季度有充分的硝化反應，污泥齡應大于10d。⑥碳源反硝化過程需要提供足夠的碳源，反硝化速率除與環(huán)境因素有關外，還受碳源種類的影響。如果廢水中有充足的有機物碳源，可以直接用作反硝化的碳源。一般認為，當廢水的BOD5/TN即C/，可認為碳源充足，反硝化正常，不需投加外碳源。反之則應投加甲醇或其他易降解的有機物作為外加碳源。近年來，常用的生物除磷脫氮工藝主要有三類：第一類為按空間進行分割的連續(xù)流活性污泥法；第二類為按時間進行分割的間歇式活性污泥法；第三類為前兩類的不同組合。一、按空間分割的連續(xù)流活性污泥法按空間分割的連續(xù)流活性污泥法是指各種功能在不同的空間（不同的池子）內完成。目前，較成熟的工藝有：A178。/O法、氧化溝法和AB法。A178。/O法A178。/O法即厭氧、缺氧、好氧活性污泥法。污水在流經(jīng)三個不同功能分區(qū)的過程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有機物、氮和磷得到去除。該工藝在系統(tǒng)上是最簡單的同步除磷脫氮工藝，在厭氧（缺氧）、好氧交替運行的條件下可抑制絲狀菌繁殖，克服污泥膨脹，SVI值一般小于100，有利于處理后污水與污泥的分離，運行中在厭氧和缺氧段內只需輕緩攪拌，運行費用低。由于厭氧、缺氧和好氧三個區(qū)嚴格分開，有利于不同微物菌群的繁殖生長，因此脫氮除磷效果好，但對BOD5/TN比值敏感，為了解決回流污泥中過多的硝酸鹽對厭氧放磷的影響，產生了UCT工藝。與A2/O法相比，UCT工藝不同之處在于污泥先回流至缺氧池，而不是厭氧池，再將缺氧池部分混合液回流至