⑴ 有關於污水處理的知識,詳細點,
環境保護是我國的基本國策。世界經濟發展的實踐證明，為實現經濟的持續穩定的發展，必須解決好發展與環境保護的矛盾。隨著我國社會和經濟的高速發展，城市環境污染特別是水污染的問題日趨嚴重。城鎮生活污水的排放量逐年增加，2002年全國工業和城鎮生活廢水排放總量為439.5億噸，比上年增加1.5%。其中工業廢水排放量207.2億噸，比上年增加2.3%；城鎮生活污水排放量232.3億噸，比上年增加0.9%，其中僅有10%得到處理。[1]生活污水中含有較高的氮、磷等營養物質,未經處理直接排入江河湖海,是導致水域富營養化污染的主要原因。2002年監測數據顯示,遼河、海河水系污染嚴重，劣V類水體佔60%以上；淮河幹流水質以III-V類水體為主，支流及省界河段水質仍然較差；黃河水系總體水質較差，幹流水質以III-IV類水體為主，支流污染普通嚴重；松花江水系以III-IV類水體為主；珠江水系水質總體良好，以II類水體為主；長江幹流及主要一級支流水質良好，以II類水體為主。由於「污染性」造成的水資源短缺，已成為嚴重製約我國社會經濟持續發展的突出問題，丞待解決。目前我國水污染控制的重點已從以工業點源為主，逐步轉變為以城市污水污染為主的控制。根據預測 [2]，到2010年我國城市污水排放總量為1050億m3，城市污水處理率要達到50%，預計需新建污水處理廠1000餘座，而決定城市污水處理廠投資和運行成本的主要因素是污水處理工藝和技術的選擇，因此開發適合我國國情的、高效、低耗、能滿足排放要求、基建和運行費用低的污水處理新技術和新工藝，具有十分重要的現實意義。
二、生活污水處理工藝研究和應用領域共同關注的問題
長期以來，城市生活污水的二級生物處理多採用活性污泥法，它是當前世界各國應用最廣的一種二級生物處理流程，具有處理能力高，出水水質好等優點。但卻普遍存在著基建費、運行費高，能耗大，管理較復雜，易出現污泥膨脹、污泥上浮等問題，且不能去除氮、磷等無機營養物質。對於我國這樣一個資源不足、人口眾多的發展中國家，從可持續發展的角度來看，並不適合中國國情。由於污水處理是一項側重於環境效益和社會效益的工程，因此在建設和實際運行過程中常受到資金的限制，使得治理技術與資金問題成為我國水污染治理的「瓶頸」。歸納起來，目前在城市生活污水處理研究和應用領域，普遍存在的問題有：
（1）採用傳統的活性污泥法，往往基建費、運行費高，能耗大，管理較復雜，易出現污泥膨脹現象；工藝設備不能滿足高效低耗的要求。
（2）隨著污水排放標準的不斷嚴格，對污水中氮、磷等營養物質的排放要求較高，傳統的具有脫氮除磷功能的污水處理工藝多以活性污泥法為主，往往需要將多個厭氧和好氧反應池串聯，形成多級反應池，通過增加內循環來達到脫氮除磷的目的，這勢必要增加基建投資的費用及能耗，並且使運行管理較為復雜。
（3）目前城市污水的處理多以集中處理為主，龐大的污水收集系統的投資遠遠超過污水處理廠本身的投資，因此建設大型的污水處理廠，集中處理生活污水，從污水再生回用的角度來說不一定是唯一可取的方案。
因此，如何使城市污水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩餘污泥量、最方便的操作管理，以及實現磷回收和處理水回用等可持續的方向發展。已成為目前水處理技術研究和應用領域共同關注的問題，就要求污水處理不應僅僅滿足單一的水質改善，同時也需要一並考慮污水及所含污染物的資源化和能源化問題，且所採用的技術必須以低能耗和少資源損耗為前提。
三、生物膜法處理工藝在生活污水處理中的應用研究發展
在污水生物處理的發展和應用中，活性污泥和生物膜法一直占據主導地位。隨著新型填料的開發和配套技術的不斷完善，與活性污泥法平行發展起來的生物膜法處理工藝在近年來得以快速發展。由於生物膜法具有處理效率高，耐沖擊負荷性能好，產泥量低，佔地面積少，便於運行管理等優點，在處理中極具競爭力。
1．生物膜法凈化污水機理
污水中有機污染物質種類繁多，成分復雜。但對於生活污水來說，其有機成分歸納起來主要包括：蛋白質（40%-60%），碳水化合物（25%-50%）和油脂（10%），此外還含有一定量的尿素[3]。生物膜法依靠固定於載體表面上的微生物膜來降解有機物，由於微生物細胞幾乎能在水環境中的任何適宜的載體表面牢固地附著、生長和繁殖，由細胞內向外伸展的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維狀的纏結結構，因此生物膜通常具有孔狀結構，並具有很強的吸附性能。
生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質，在污水不斷流動的條件下，其外側總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質，在膜的表面上和一這深度的內部生長繁殖著大量的微生物及微型動物，形成由有機污染物 →細菌→原生動物（後生動物）組成的食物鏈。生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、後生動物和其他一些肉眼可見的生物群落組成。其中細菌一般有：假單苞菌屬、芽苞菌屬、產鹼桿菌屬和動膠菌屬以及球衣菌屬，原生動物多為鍾蟲、獨縮蟲、等枝蟲、蓋纖蟲等。後生動物只有在溶解氧非常充足的條件下才出現，且主要為線蟲。污水在流過載體表面時，污水中的有機污染物被生物膜中的微生物吸附，並通過氧向生物膜內部擴散，在膜中發生生物氧化等作用，從而完成對有機物的降解。生物膜表層生長的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內層微生物則往往處於厭氧狀態，當生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時，會導致生物膜的脫落，而新的生物膜又會在載體表面重新生成，通過生物膜的周期更新，以維持生物膜反應器的正常運行。
生物膜法通過將微生物細胞固定於反應器內的載體上，實現了微生物停留時間和水力停留時間的分離，載體填料的存在，對水流起到強制紊動的作用，同時可促進水中污染物質與微生物細胞的充分接觸，從實質上強化了傳質過程。生物膜法克服了活性污泥法中易出現的污泥膨脹和污泥上浮等問題，在許多情況下不僅能代替活性污泥法用於城市污水的二級生物處理，而且還具有運行穩定、抗沖擊負荷強、更為經濟節能、具有一定的硝化反硝化功能、可實現封閉運轉防止臭味等優點。
通過人工強化作用將生物膜引入到污水處理反應器中，便形成了生物膜反應器。近年來，物物膜反應器發展迅速，由單一到復合，有好氧也有厭氧，逐步形成了一套較完整的生物處理系統。
填料是生物膜技術的核心之一，它的性能對廢水處理工藝過程的效率、能耗、穩定性以及可靠性均有直接關系。
2、厭氧生物膜法處理工藝在生活污水處理中的應用研究進展
（1）、復雜物料的厭氧降解階段
在廢水的厭氧處理過程中，廢水中的有機物經大量微生物的共同作用，被最終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨。在此過程中，不同的微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成復雜的生態系統。對復雜物料的厭氧過程的敘述，有助於我們了解這一過程的基本內容。所謂復雜物料，即指那些高分子的有機物，這些有機物在廢水中以懸浮物或膠體形式存在。
復雜物料的厭氧降解過程可以被分為四個階段。
水解階段：高分子有機物因相對分子質量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。因此它們在第一階段被細菌胞外酶分解為小分子。例如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，澱粉被澱粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產物能夠溶解於水並透過細胞膜為細菌所利用。
發酵（或酸化）階段：在這一階段，上述小分子的化合物在發酵細菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物並分泌到細胞外。這一階段的主要產物有揮發性脂肪酸（簡寫作VFA）、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時，酸化菌也利用部分物質合成新的細胞物質，因此未酸化廢水厭氧處理時產生更多的剩餘污泥。
產乙酸階段：在此階段，上一階段的產物被進一步轉化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質。
產甲烷階段：這一階段里，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二氧化碳和新的細胞物質。
在以上階段里，還包含著以下這些過程：a、水解階段里有蛋白質水解、碳水化合物的水解和脂類水解；b、發酵酸化階段包含氨基酸和糖類的厭氧氧化與較高級的脂肪酸與醇類的厭氧氧化；c、產乙酸階段里有從中間產物中形成乙酸和氫氣和由氫氣和 氧化碳形成乙酸；d、甲烷化階段包括由乙酸形成甲烷和從氫氣和二氧化碳形成甲烷。除以上這些過程之外，當廢水含有硫酸鹽時還會有硫酸鹽還原過程。復雜化合物的厭氧降解可以利用圖來表述（見圖1）
（2）厭氧生物膜法處理工藝的應用研究進展
a、厭氧濾器（AF）
厭氧濾器是60年代末由美國McCarty 等在Coulter等研究基礎上發展並確立的第一個高速厭氧反應器。傳統的好氧生物系統一般容積負荷在2KgCOD/（m3?d）以下。而在AF發明之前的厭氧反應器一般容積負荷也在4-5kgCOD/（m3?d）以下。但AF在處理溶解性廢水時負荷可高達10-15 kgCOD/（m3?d）。[4]因此AF的發展大大提高了厭氧反應器的處理速率，使反應器容積大大減少。
AF作為高速厭氧反應器地位的確立，還在於它採用了生物固定化的技術，使污泥在反應器內的停留時間（SRT）極大地延長。McCarty發現在保持同樣處理效果時，SRT的提高可以大大縮短廢水的水力停留時間（HRT），從而減少反應器容積，或在相同反應器容積時增加處理的水量。這種採用生物固定化延長SRT，並把SRT和HRT分別對待的思想推動了新一代高速厭氧反應器的發展。
SRT的延長實質是維持了反應器內污泥的高濃度，在AF內，厭氧污泥的濃度可以達到10-20gVSS/L。AF內厭氧污泥的保留由兩種方式完成：其一是細菌在AF內固定的填料表面（也包括反應器內壁）形成生物膜；其二是在填料之間細菌形成聚集體。高濃度厭氧污泥在反應器內的積累是AF具有高速反應性能的生物學基礎，在一定的污泥比產甲烷活性下，厭氧反應器的負荷與污泥濃度成正比。同時，AF內形成的厭氧污泥較之厭氧接觸工藝的污泥密度大、沉澱性能好，因而其出水中的剩餘污泥不存在分離困難的問題。由於AF內可自行保留高濃度的污泥，也不需要污泥的迴流。
在AF內，由於填料是固定的，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。因此微生物種群的分布也呈現規律性。在底部（進水處），發酵菌和產酸菌佔有最大的比重，隨反應器高度上升，產乙酸菌和產甲烷菌逐漸增多並佔主導地位。細菌的種類與廢水的成分有關，在已酸化的廢水中，發酵與產酸菌不會有太大的濃度。
細菌在反應器內分布的另一特徵是反應器進水處（例如上流式AF的內部）細菌由於得到營養最多因而污泥濃度最高，污泥的濃度隨高度迅速減少。
污泥的這種分布特徵賦予AF一些工藝上的特點。首先，AF內廢水中有機物的去除主要在AF底部進行（指上流式AF），據Young和Dahab報道[4]， AF反應器在1m以上COD的去除率幾乎不再增加,而大部分COD是在0.3m以內去除的。因此研究者認為在一定的容積負荷下,淺的AF反應器比深的反應器能有更好的處理效率。其次,由於反應器底部污泥濃度特別大，因此容易引起反應器的堵塞。堵塞問題是影響AF應用的最主要問題之一。據報道,上流式AF底部污泥濃度可高達60g/L。厭氧污泥在AF內的有規律分布還使得反應器對有毒物質的適應能力較強,可以生物降解的毒性物質在反應器內的濃度也呈現出規律性的變化,加之厭氧生物膜形成各種菌群的良好共生體系,因此在AF內易於培養出適應有毒物質的厭氧污泥。例如在處理三氯甲烷和甲醛廢水中,發現AF反應器內的污泥產生了良好的適應性,這些有毒物質的去除效果和允許的進液濃度逐漸上升。AF同時也具有較大的抗沖擊負荷能力。一般認為在相同的溫度條件下，AF的負荷可高出厭氧接觸工藝2~3倍，同時會有較高的COD去除率。
AF在應用上的問題除了堵塞和由局部堵塞引起的溝流以外，另一個問題是它需要大量的填料，填料的使用使其成本上升。由於以上問題，國外生產規模的AF系統應用也不是很多。據Le-ttinga在1993年估計，國外生產規模的AF系統大約僅有30~40個。[4]
作為升流式厭氧濾池的革新技術——厭氧膜床（S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB）,採用較大顆粒及孔隙率的填料代替傳統的小粒徑填料，有效地解決了反應器的堵塞問題。厭氧膜床具有如下特點：
有效克服了厭氧濾池易堵塞和出水水質差的缺點；
生物固體濃度高，因此可獲得較高的有機負荷；
在厭氧膜床內微生物通過附著在填料表面形成生物膜，以及懸浮於填料孔隙間形成細菌聚集體，因此在厭氧膜床內可以保持較高的生物量。因此可縮短水力停留時間，耐沖擊負荷能力較強；
啟動時間短，停止運行後再啟動也較容易；
不需要迴流污泥，運行管理方便；
在水量和負荷有較大變化的情況下，耐沖擊性較好。
b、厭氧流化床反應器（AFBR）
在流化床系統中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜來保留厭氧污泥，液體與污泥的混合、物質的傳遞依靠使這些帶有生物膜的微粒形成流態化來實現。
流化床反應器的主要特點可歸納如下：
流態化能最大程度使厭氧污泥與被處理的廢水接觸；
由於顆粒與流體相對運動速度高，液膜擴散阻力小，且由於形成的生物膜較薄，傳質作用強，因此生物化學過程進行較快，允許廢水在反應器內有較短的水力停留時間；
克服了厭氧濾器堵塞和溝流問題；
高的反應器容積負荷可減少反應器體積，同時由於其高度與直徑的比例大於其它厭氧反應器，因此可以減少佔地面積。
但是，厭氧流化床反應器存在著幾個尚未解決的問題。其一，為了實現良好的流態化並使污泥和填料不致從反應器流失，必須使生物膜顆粒保持均勻的形狀、大小和密度，但這幾乎是難以做到的，因此穩定的流態化也難以保證。[5]其次，一些較新的研究認為流化床反應器需要有單獨的預酸化反應器。同時，為取得高的上流速度以保證流態化，流化床反應器需要大量的迴流水，這樣導致能耗加大，成本上升。由於以上原因，流化床反應器至今沒有生產規模的設施運行。有人認為它在今後應用的前景也不大。[5]
c、厭氧附著膜膨脹床反應器（AAFEB）
厭氧附著膜膨脹床（Anaerobic Attached Film Expanded Bed）是Jewell等人在1974年研究和開發出來的一種污水處理工藝。與生物流化床相比，區別在於載體的膨脹程度。以填料層高度計，膨脹床的膨脹率約為10%~20%，此時顆粒間仍保持互相接觸，而流化床則為20%~70%。Bruce J.Alderman等[6]通過對比厭氧膨脹床、滴濾池和活性污泥法等工藝的經濟性，發現對於小型污水處理廠而言，厭氧膨脹床後續滴濾池的設計是最為經濟的選擇，能耗量少，污泥產率量低。但目前此工藝仍主要停留在小試和中試研究階段。
綜上所述，採用厭氧生物膜反應器為主體的厭氧處理技術，作為生活污水處理的核心方法，在技術上已經成熟，並且較之其它方法有獨到的一些優勢。但是，厭氧方法在濃縮營養物（氮和磷）方面效果不大，同時它僅能除去部分病源微生物。此外，殘存的BOD、懸浮物或還原性物質可能影響到出水的質量。所以厭氧生物膜反應器要成為完整的環境治理技術，合適的後處理手段必不可少。
3、好氧生物膜法處理技術——生物接觸氧化
生物接觸氧化法是由生物濾池和接觸曝氣氧化池演變而來的。早在20世紀30年代，已在美國出現生產型裝置。當時的生物接觸氧化池，填料的材質是砂石、竹木製品和金屬製品，主要用於處理低濃度、低有機負荷的污水，它克服了活性污泥法在處理此類污水時，因污泥流失而不能維持正常運行的缺點，並取得了較好的效果。進入70年代，隨著大孔徑、高比表面積的蜂窩直管填料和立體波紋塑料填料的出現，使生物接觸氧化法的應用范圍得到拓寬，它不僅可用於處理生活污水，而且可用於處理高濃度有機廢水和有毒有害工業廢水，與其他生物處理方法相比，展現出了優越性，我國在70年代開始對生物接觸氧化法進行了研究，第一座生產性試驗裝置用於處理城市污水，在處理效果、動力消耗、經濟效益和管理維護等方面都明顯優於活性污泥法。與活性污泥法比較，生物接觸氧化具有以下主要優點：①生物接觸化法以填料作為載體，供生物群棲息生長，形成穩定的生態體系，有較高的微生物濃度，一般可達10~20g/l；氧的利用率高，可達10%。具有較高的耐沖擊負荷能力和對環境變化的適應能力，剩餘污泥量少。②生物接觸氧化法可以充分利用絲狀菌的強氧化能力且不產生污泥膨脹。並且不需要象活性污泥法那樣採用污泥迴流以調整污泥量和溶解氧濃度，易於管理和操作。隨著十餘年的大量實踐，對氧化池結構形式、填料的品種和安裝方式、供氣裝置的種類和布置形式等方面進行了不斷創新、不斷優化。目前，生物接觸氧化技術已經廣泛應用處理生活污水、生活雜用水和不同有機物濃度的工業廢水。
填料是微生物棲息的場所、生物膜的載體。填料的表面生長生物膜，生物膜的新陳代謝過程使污水得利凈化。填料的性能直接影響著生物接觸氧化技術的效果和經濟上的合理性，因而填料的選擇是生物接觸氧化技術的關鍵。
填料的特性取決於填料的材質和結構形式。填料的材質應具有分子結構穩定、抗老化、耐腐蝕和生物穩定性好等特性。填料的結構形式應具有比表面積大、空隙率高、硬度高、有布水布氣和切割氣泡的功能。填料之間的空隙在外力作用下可發生變化，有利於剝落的生物膜及時排出填料區，以及填料的體積應具有可壓縮性，並在復原後不發生變形，便於運輸和安裝。
固定化載體的發展
（1）固定式填料
固定式填料以蜂窩狀及波紋狀填料為代表，多用玻璃鋼、各種薄形塑料片構成。新近有陶土直接燒結生產的陶瓷蜂窩填料，孔形為六角形，孔徑在20~100mm之間。由於比表面積小，生物膜量小，表面光滑，生物膜易脫落，填料橫向不流通，造成布氣不均勻，易堵塞以至無法正常運轉，且造價較高，近年來，此類填料已逐漸淘汰。
（2）懸掛式填料
懸掛式填料包括軟性、半軟性及組合填料、軟性填料，理論比表面積大,空隙率>90%，掛膜快，空隙的可變性使之不易堵塞，而且造價低，組裝方便，出水穩定，處理效果較好,COD和BOD5去除率達80%以上。但廢水濃度高或水中懸浮物較大時，填料絲會結團，大大減少了實際利用的比表面積，且易發生斷絲、中心繩斷裂等情況，影響使用壽命，其壽命一般為1~2年。半軟性填料，具有較強的氣泡切割性能和再行布水布氣的能力、掛膜脫膜效果較好、不堵塞；COD和BOD去除率在70-80%。使用壽命較軟性填料長。但其理論比表面積較小（87-93m2/m3）生物膜總量不足影響污水處理效果，且造價偏高。
組合式填料，是鑒於軟性、半軟性存在的上述缺點並吸取軟性填料比表面積大、易掛膜和半軟性填料不結團，氣泡切割性能好而設計的新型填料，在填料中央設計半軟性部件支撐著外圍的軟性纖維束，其平面有如盾形，故又稱盾式填料。其比表面積1000~2500 m2/m3，空隙率98%-99%，具有掛膜快，生物總量大，不結團等優點。污水處理能力優於軟性、半軟性填料，在正常水力負荷條件下COD去除率70%-85%，BOD5去除率達80%~90%，與之類似的還有燈籠式（或龍式）和YDT彈性立體填料。
（3）分散式填料
分散式填料包括堆積式、懸浮式填料，種類繁多。特點是無需固定和懸掛，只需將之放置於處理裝置之中，使用方便，更換簡單。北京曉清環保公司的多孔球形懸浮填料和北京桑德公司的SNP無剩餘污泥懸浮填料等，具有充氧性能好，掛膜快，使用壽命長等優點。江西萍鄉佳能環保工程公司新近開發的堆積式填料—球形輕質陶料，填料粒徑2~4 mm，有巨大的比表面積，使反應器中單位體積內可保持較高的生物量，而且填料上的生物膜較薄，其活性相對較高，具有完全符合曝氣生物濾池填料的國際性能標准，在法國承建的我國大連馬欄河污水處理廠使用，這是我國新型填料開發的一項重大突破。
四、水解酸化—好氧活性污泥工藝在生活污水處理中的應用
城市污水經厭氧處理後，在現有的技術條件下，要達到二級出水標准，需要相當長的停留時間，結果使厭氧處理雖然在運行管理費用上佔有優勢，但在基建投資上卻失去了競爭力。因此從微生物和化學角度講，厭氧處理僅僅提供了一種預處理，它一般需要後處理方能滿足新的污水排放標准。印度和南美國家在積極推廣應用厭氧生活污水處理技術的同時，普遍意識到由於厭氧處理後氮和磷基本上沒有去除，因此對厭氧出水進一步處理很有必要。缺乏合適的後處理技術，是導致厭氧生物處理技術在生活污水處理領域應用緩慢的主要原因之一。雖然已有的小試實驗結果表明，兩級厭氧系統組合可以獲得良好的處理效果。但目前，在實際生產中，應用最為廣泛的仍然是厭氧與好氧組合系統。在印度，氧化塘是最常用的後處理方法。經厭氧、氧化塘兩級處理後的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分別為87%、81%和90%。在巴西NovaVista市的7000人生活污水處理工程中，以及哥倫比亞Bucarmanga鎮的160000人生活污水處理工程中，後處理均採用的是兼性氧化塘。在墨西哥的厭氧生活污水處理工程中，後處理方法比較多樣化，二沉池＋氯消毒、淹沒濾池＋二沉池＋氯消毒、氧化溝等，最後直接排入城市污水管網或用於農灌。在日本，城鎮生活污水一般採用厭氧消化＋好氧活性污泥法聯合處理、厭氧濾池＋好氧濾池以及厭氧濾池＋接觸氧化法組合處理。並且最新研製的具有脫氮除磷功能的高級型JOHKASO小型家用生活污水凈化器系統，廣泛應用於分散處理生活污水方面。[7]厭氧和好氧生物處理技術的組合能夠有效的去除大部分有機和無機污染物。厭氧生物專家G·Lettinga教授斷言厭氧處理生物技術如果有合適的後處理方法相配合，可以成為分散型生活污水處理模式的核心手段，這一模式較之於傳統的集中處理方法更具有可持續性和生命力，尤其適合發展中國家的情況。[8]
厭氧-好氧組合處理工藝，充分發揮了厭氧技術節能、好氧技術高效的優勢，成為目前污水處理工藝發展的主要趨勢。在國外，由上流式厭氧污泥床反應器（UASB）和好氧生物膜反應器組成的厭氧—好氧組合處理工藝一直是研究的重點，[9，10，11]並針對組合工藝的硝化/反硝化性能和動力學機理展開了較為深入的研究。[12，13]近年來，Ricardo Franci Goncalves等[14，15]進行的小試和中試的研究結果表明，採用UASB和淹沒式曝氣生物濾池（BF）組合工藝處理生活污水，兩段HRT分別為6h和0.17h時系統對CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上，並且該組合系統相對單一的UASB污水處理系統而言，有更好的穩定出水水質的作用。當BF段的污泥迴流至UASB段時，厭氧反應器內有機物甲烷化的能力提高，使產氣量增加、剩餘污泥量減少，可以減少甚至省去污泥濃縮池和消化池。
由於以UASB為主體的厭氧-好氧組合處理工藝,受溫度的影響較大,特別是在低溫條件下,系統的性能不能得到充分的發揮。Igor Bodik等[16]通過中試試驗研究了厭氧折流板生物濾池反應器和淹沒式曝氣生物濾池組合工藝低溫下處理生活污水時的脫氮性能。系統經過一年的運行，在厭氧段和好氧段的水力停留時間分別為15 h和4h的條件下，即使環境溫度低於10℃（平均氣溫5.9℃），對CODcr、BOD5和SS的去除率仍達80%左右。低溫使硝化的活性受到一定的影響，溫度在4.5-23℃范圍內，TKN的去除率在46.4-87.3%間變化,並且該系統也具有一定的反硝化功能，為低溫環境下生活污水的脫氮處理提供了參考。
參考資料：http://..com/question/23545633.html?si=4
⑵ 哪些污水處理技術可以處理澱粉廢水
粉廢水是以玉米、馬鈴薯、小麥、大米等農產品為原料生產澱粉或澱粉深加工產品(澱粉糖、葡萄糖、澱粉衍生物等)的工業產生的廢水，一般都屬於高濃度有機廢水，是造成的主要污染源之一，本文將詳細分析澱粉廢水的污水處理工藝，希望能給大家帶來幫助。
主要處理工藝選擇
近日，環保部新發布了澱粉廢水處理工程技術規范(HJ 2043-2014)。此標准以我國現行的污染物排放標准和污染控制技術為基礎，規定了以玉米、小麥和薯類等為原料生產澱粉及後續產物的生產廢水治理工程設計、施工、驗收和運行維護等技術要求。
澱粉廢水治理工程技術規范(HJ 2043-2014)標准為首次發布。其中明確了澱粉生產廢水來源及主要處理工藝選擇：
澱粉生產廢水的來源
以玉米為原料生產澱粉時，廢水主要來源於玉米浸泡、胚芽分離與洗滌、纖維洗滌、浮選濃縮、蛋白壓濾等工段蛋白回收後的排水，以及玉米浸泡水資源回收時產生的蒸發冷凝水。
以薯類為原料生茶澱粉時，廢水主要來源於脫汁、分離、脫水工段蛋白回收後的排水、以及原料輸送清洗廢水。
以小麥為原料生產澱粉時，廢水由兩部分組成：沉降池裡的上清液和離心後產生的黃漿水。
以澱粉為原料生產澱粉糖時，廢水主要來源於離子交換柱沖洗水、各種設備的沖洗水和洗滌水、液化糖化工藝的冷卻水。
澱粉廢水主要污染物有懸浮物(SS)、化學需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)和總磷(TP)。
澱粉廢水治理工藝路線的選擇應根據現行國家和地方有關排放標准、污染物來源及性質、排水去向確定澱粉廢水處理程度，選擇相應的處理工藝。
澱粉廢水治理總體上宜採用「預處理+厭氧生物處理+好氧生物處理+深度處理」的污染治理工藝，工藝流程圖如下：澱粉企業額根據澱粉生產的原料和產品種類、廢水性質選擇合適的廢水工藝路線和單元技術。
預處理工序中，澱粉生產廢水應通過格柵、沉澱、氣浮等工藝去除懸浮物後進入調節池，進行水量調節;馬鈴薯澱粉生產廢水應在沉澱池前設置消泡設施;薯類澱粉廢水中的原料輸送清晰廢水應通過沉沙等工藝去除污水中的沙粒後進入調節池。
厭氧生物處理可選用升流式厭氧污泥床反應器(UASB)、厭氧顆粒污泥膨脹床反應器(EGSB)、內循環厭氧反應器(IC)等工藝;廢水在進入厭氧反應器前應先進行PH調節和溫度調節;澱粉糖及變性澱粉生產廢水需投加營養鹽調節碳氮比後在進行厭氧生物反應。
好氧生物處理可選用序批式活性污泥法(SBR)、缺氧-好氧(A/O)+二沉池、氧化溝+二沉池等工藝。
深度處理可選用混凝沉澱、砂濾、膜生物反應器(MBR)等工藝;根據用水需求可通過納濾、反滲透處理後回用。根據回用目的的不同，回用時可選擇超濾、超濾+反滲透(RO)、超濾+RO+混合離子交換床等工藝。其中，可採用MBR代替好氧生物處理(脫氮除磷)+深度處理，也可將MBR作為深度處理工藝。
澱粉廢水處理方案
一、項目概況
(一)項目背景
某某有限公司在紅薯澱粉加工過程中產生大量高濃度酸性有機廢水，廢水主要來源於澱粉加工過程中的洗滌、壓濾、濃縮等工藝段。廢水中含有大量溶解性的有機污染物，如澱粉、蛋白質、糖類、碳水化合物、脂肪、氨基酸等，其次是含N、P的無機化合物，另外還含有一定量的揮發酸、灰分等，屬生化性較好的高濃度有機廢水，但由於氨氮和鹽份含量高，較難處理。這些有機廢水排入水體要消耗大量的溶解氧，如不經治理直接排放，將會對環境造成污染。
澱粉生產大約有80%是以紅薯為原料，其餘以玉米、小麥、大麥、燕麥以及其他富含澱粉的植物塊根等為原料。原料中除含有澱粉以外還含有其他的多種成分—蛋白質、纖維素、機鹽等。在澱粉生產由原料處理、浸泡、粉碎、過篩、分離澱粉、洗滌、乾燥等幾個主要工序組成。但具體操作上因原料的不同存在著一些差異，廢水的主要來源也因澱粉生產原料的不同而異。
(二)污水排放
水量及排放規律
根據業主的要求，參考對國內眾單位多年積累的設計資料和在食品污水處理方面的成功經驗，同時考慮到雨水倒灌和生產高峰情況，該社區污水處理量按2m3/H設計。
該污水處理站設備運行採用全自動兼人職守操作，每天工作24小時，年生產按365天計。
位於山西平定縣一農村社區，該食品企業處理的生產廢水所含COD、SS、BOD5均較高。廢水間歇排放，排放量為20 m3/d左右，日均水質波動較大。且該生產廢水中含有多種高指標的有機污染物，但污水的B/C為0.5，可生化性能較好，因此採用水解酸化池+生物接觸氧化+MBR膜工藝處理為主體工藝，消毒處理為輔助處理。該組合處理工藝對此類生產廢水處理效果穩定、操作簡單、剩餘污泥產量少，且具有很強的耐沖擊負荷能力。經過處理的廢水最終出水水質要求執行《污水綜合排放標准》(GB8978—1996)中的一級標准，其原始廢水水質情況及排放標准要求如表 1所示。
表1廢水水質及排放標准
(三)污水水質狀況
根據一般食品生產污水水質監測報告和實際情況，該廢水水質狀況如下：
二、本方案編制的依據、原則和范圍
(一)編制依據
1、《中華人民共和國水污染防治法》;
2、企業提供的水質、水量及相關情況;
3、國家《污水綜合排放標准》GB8978—1996中的一級排放標准;
4、《室外排水設計規范》GBJ14—47;
5、國家現行的有關工程設計規范。
(二)編制原則
1、認真貫徹國家關於環境保護工作的方針和政策，符合國家的有關法規、規范、標准;
2、嚴格執行國家有關環保的各種法規，保證出水水質達到國家及地方污染物排放標准。
3、積極穩妥地採用先進可靠的處理技術，為節省建設資金和合理利用資金創造條件。
4、貫徹經濟性和可靠性並重的設計原則，在最大限度地降低工程造價和運行費用的同時，合理的兼顧運行操作條件和管理維護條件。
5、需要與可能相結合的原則，充分考慮當地的實際情況與可觀條件，因地制宜、積極穩妥地採用先進適用的工藝技術，使工程各項指標都能達到預期的目的。
6、經廢水處理工程處理後出水水質，應能滿足國家和地方環保部門有關標准。
7、廢水處理規模應留有一定餘地，以滿足生產發展需要，布局緊湊，盡量少佔土地，實行科學管理。
8、選用的工藝流程處理效果好，技術先進成熟穩妥可靠，適應性強，經濟合理，在確保達標排放的前提下，力求簡單實用，以方便管理操作;
9、盡量降低一次性投入，力求運行成本降低，具有可持續發展性;
10、創建良好的生產和生活環境，努力創建現代化花園式污水處理工程。
(三)編制范圍
1、本方案只涉及廢水處理站內的設計和施工概算;
2、消防設計、冬季保暖及廢水處理站外的管網設計、供電系統設計和概算由企業自行安排。
三、排放廢水特點概述
該食品企業的生產廢水排放屬中等偏低濃度的有機廢水，主要含有有機污染物質，不含有毒物質，廢水的BOD5/CODcr為0.6左右，可生化性好，易於生化處理。在澱粉生產過程中產生的生產廢水含有澱粉、糖類、蛋白質、有機酸等溶解性有機物質，小顆粒澱粉、纖維等不溶性細小顆粒有機物及泥砂等無機物。為了減輕後續處理構築物的處理負荷，保護後續處理設施，應在輸送、清 洗排放的廢水預處理處理設施的後端安裝氣浮設備，以截留原污水中較大的懸浮物或漂浮物、去除廢水中沉澱物。
該企業廢水屬高濃度可生化有機廢水，故可採用生化處理方法。由於原水的BOD較高，要求達到的處理效果也較高，擬採用厭氧一好氧的處理路線。廢水中難降解的COD經厭氧處理後轉化為較易降解的COD，高分子有機物轉化為低分子有機物，好氧生物處理法工藝成熟、穩定性好、出水水質較好。因此，採用厭氧一好氧的處理路線較合理。
四、廢水治理工藝選擇
(一)工藝選擇
根據該企業現場實際，建議採用一體化的鋼體結構，具有佔地面積小、靈活、耐用、基本無噪音和運行費用低等優點，相對投資不大，處理工藝仍採用生化處理。
一體化澱粉廢水處理設備，採用以厭氧工藝、好氧工藝為主的處理工藝。前置預處理工藝，應設置格柵、調節池或沉澱池等，以盡量降低進入生物處理構築物的懸浮物，確保後續工藝正常運行。綜合分析考慮，確定使用氣浮法+水解酸化池+生物接觸氧化+MBR膜工藝處理+消毒處理工藝處理該廢水。
污水經由調節池隔油調節池提升進入混凝加絮凝裝置，依次投加PAC和PAM。充分進行混凝、絮凝反應。經混凝、絮凝反應好後的廢水進入高效組合氣浮，除去大部分油和SS，出水基本達標，經過一體化污水處理設備，去除水中的COD、BOD、氨氮、PH值等，最後一道工序加二氧化氯進行最終消毒，出水達標排放。
氣浮裝置去除參數：
廢水經氣浮設備處理後流入調節池進行初步的勻質、勻量，主要是因為在調節池內對廢水進行預曝氣及攪拌可以盡可能地避免大量SS在調節池內堆積和發酵，同時還能夠將廢水中的低分子有機污染物吹脫氧化。隨後由潛污泵提升至水解酸化池。在水解酸化池中得到馴化、培養的大量厭氧微生物，則直接將廢水中所含的大部分高分子有機污染物破碎降解為小分子有機污染物，進而提高廢水的可生化性，有效地緩解後續好氧生化處理工序的處理壓力。廢水經水解酸化處理後自流進入接觸氧化池，接觸氧化池中的好氧微生物種群及硝化菌菌群在池內羅茨鼓風機曝氣充氧的情況下，大量的有機污染物被好氧微生物種群氧化降解為CO2和H2O，廢水中的氨氮則被氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽得以去除。經接觸氧化池處理後的出水進行最終的混凝沉澱反應，作用是使廢水中不易沉澱的細小顆粒絮體凝聚形成大顆粒絮體，混合液隨後進入二沉池內進行固液分離，保證最終出水水質穩定達到排放標准要求。固液分離後的上清液溢流進入出水流量堰可達標排放，剩餘污泥則排入污泥濃縮池進行污泥濃縮處理。
膜-生物反應器(MBR)
主要作用：利用微生物去除污水中大量的可溶性有機物，大量降低廢水的COD和氨氮，由於膜的高度分離特性科使出水基本不含的懸浮物。經過MBR的處理使廢水完全達標排放，其出水水質由於國家所要求的污水排放標准。
污泥處理工藝流程簡述
沉澱池底部集泥斗內的沉澱污泥由氣提裝置抽入污泥濃縮池，隨後在污泥濃縮池內進行污泥重力濃縮處置，污泥斗凝聚濃縮後的污泥由污泥泵加壓泵入廂式壓濾機，再進行後續的壓濾脫水處理。最終污泥濃縮池上清液及廂式壓濾機濾液則統一迴流至調節池進行處理。脫水後的污泥經收集後由專用污泥運輸車外運至衛生填埋場進行處理。
(二)生物處理技術
在生物處理技術中，我們選擇了近年來發展最為迅速的一種好氧生物處理技術——生物接觸氧化法+MBR膜工藝。
該法屬於生物膜法的一種，該法的生物載體主要是池內裝置的優質生物填料。與其它生物處理方法相比，其主要特點是：
1.由於填料的比表面積大，池內的充氧條件良好，生物接觸氧化池內單位體積的生物固體量(10~20g/L)都遠遠高於活性污泥法曝氣池的生物量(1.5~3.0g/L)。因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負荷(3.0~6.0kgBOD5/m3˙d)，是活性污泥法的6~7倍。
2.由於相當一部分微生物固著生長在填料表面，不存在令人頭痛的污泥膨脹問題，運行管理方便。
3.由於生物接觸氧化池內生物固體量多，水質屬完全混合型，因此生物接觸氧化池對水質水量的驟變有較強的適應能力。
4.由於生物接觸氧化池內生物固體量多，有機容積負荷較高，其F/M(有機基質F 與微生物M 的比值)可以保持在一定水平，因此污泥產量低於活性污泥法。
5.處理能力大，佔地面積小，容積負荷高，池子容積小，相當於活性污泥法和氧化溝的四分之一至五分之一。
6.氧的利用率高(15%以上)運行動力省。
在生物接觸氧化法工藝中，有兩種供氧方式,一種是鼓風曝氣，一種是射流曝氣。這兩種方式相比，鼓風曝氣具有氧利用率高、能耗省等特點，因此本方案決定採用《鼓風曝氣生物接觸氧化法》工藝對該企業廢水進行生化處理。
該技術具有投資少、效益高、運行費用低、操作管理方便、耐沖擊負荷強等特點。
7.MBR膜的清洗方法一般根據膜的性質和處理液的性質來確定。無機膜的分離對象是活性污泥混合液。生物反應器中的微生物對餐飲業污水中的有機物降解是一個動態、連續的過程。餐飲污水中的營養成分主要是油、澱粉、蛋白質等，經過微生物的分解、吸收作用，將其轉變成能量和自身的一部分。微生物正常代謝會產生粘性多糖類物質、粘性多肽分子和蛋白質分子等.細菌死亡後，這些物質一部分可被其它微生物所利用，一部分可能存在於活性污泥混合液中。同樣，來自餐飲污水的少量無機鹽也會部分被細菌等微生物攝人，剩餘部分也存在於活性污泥混合液中。這些殘留在污泥混合液中的成分，最終到達膜表面，形成了堵塞膜的凝膠層。
五、污水處理站設計技術方案
(一)工程地點
污水池排水口右側空置區域。
(二)設計參數
1.設計處理能力：Q=20m3/d，每天24小時運行，設計：1m3/h。
2.設計進水水質(見表1)
表1-設計進水水質-進入綜合污水池後
3.設計出水水質(採用GB8978-1996《污水綜合排放標准》中的一級標准)。(見表2)
表2-設計出水水質
(三)工藝流程說明
廢水經氣浮設備除去漂浮物及漂浮油，流入調節池進行水質與水量的調節預處理，然後，再進入一級和二級接觸氧化池進行生化處理，同時對一級和二級接觸氧化池的水用鼓風機進行曝氣。經過二級接觸氧化池進行生化處理之後的水含有殘余的生物膜，必須經行沉澱，經MBR膜工藝處理，經沉澱後的上清液排出，此時的出水水質達到GB8978-1996一級標准。經沉澱池後產生的污泥回化糞池進行厭氧處理。經過化糞池進行厭氧處理後的上清液再流入調節池進行處理，如此循環。
(四)本工藝流程中採用的特色技術
1.本工藝對產生的污泥經過巧妙設計，不需要外排處理，而是進行厭氧消化。這樣大大改善了污水處理站的環境。由於整個污水處理實施全部埋在地下，基本做到不佔地。
2.生物接觸氧化池：該裝置為整個廢水處理工藝中關鍵技術，這里應用了目前國內最先進的不會堵塞的曝氣裝置——可變孔曝氣軟管和新型的組合式多孔環生物填料。保證了生化系統的高效運行。
(五)廢水處理效果預測
表2 工程運行監測結果
由此可見 ，處理後水質達到GB8978-1996一級標准。該處理後水質再經過濾處理完全可回用於企業辦公樓、住宅樓沖廁、澆花草、灌溉農田等。
(六)主要構築物及設備概述
一體化污水處理設備的組成：
1、格柵：在綜合污水進入調節池前設置一道格柵，用以去除生產污水中的軟性纏繞物、較大固顆粒雜物及飄浮物，從而保護後續工作水泵使用壽命並降低系統處理工作負荷。
2、調節池：綜合污水經格柵處理後進入調節池進行水量、水質的調節均化，保證後續生化處理系統水量、水質的均衡、穩定，並設置預曝氣系統，用於充氧攪拌，以防止污水中懸浮顆粒沉澱而發臭，又對污水中有機物起到一定的降解功效，提高整個系統的抗沖擊性能和處理效果。
3、提升泵;調節池內設置潛污泵，經均量，均質的污水提升至後級處理。
4、A級生物池：將污水進一步混合，充分利用池內高效生物彈性填料作為細菌載體，靠兼氧微生物將污水中難溶解有機物轉化為可溶解性有機物，將大分子有機物水解成小分子有機物，以利於後道O級生物處理池進一步氧化分解，同時通過迴流的硝炭氮在硝化菌的作用下，可進行部分硝化和反硝化，去除氨氮。
5、O級生物池：該池為本污水處理的核心部分，分二段，前一段在較高的有機負荷下，通過附著於填料上的大量不同種屬的微生物群落共同參與下的生化降解和吸附作用，去除污水中的各種有機物質，使污水中的有機物含量大幅度降低。後段在有機負荷較低的情況下，通過硝化菌的作用，在氧量充足的條件下降解污水中的氨氮，同時也使污水中的COD值降低到更低的水平，使污水得以凈化。
6、二沉池;進行固液分離去除生化池中剝落下來的生物膜和懸浮污泥，使污水真正凈化
7、消毒池：二沉池出水流入過濾消毒池進行消毒，使出水水質符合衛生指標要求，合格外排。
8、鼓風機：供A/O級生化池、調節池中充氧曝氣，攪拌、和污泥提升、污泥消化。
9、污泥提升泵：調節池內設置潛污泵，經均量，均質的污水提升至後級處理。
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