农村一体化污水处理设备
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生物膜与活性污泥的培养和驯化
1、生物膜的培养
    生物膜的培养采用接种培养法，即采取污水处理厂曝气池内活性污泥与水样混合液，由旋转布水器连续由塔滤上部向塔内喷洒的方法，大约经15d左右，载体上就可出现透明生物膜，若无此条件，也可用生活污水由塔滤上部向塔内连续喷洒，单相比之下时间较长，20℃大约30d左右。当生物膜成熟后，即沿水流方向，膜上细菌和微型动物组成的生态系统和对有机物降解能力达到平衡后，便可进行实验应用。
BAF生物曝气滤池，主要由颗粒生物填料床、曝气系统、反冲洗系统三部分组成。
颗粒状生物滤料（陶粒），表面粗糙，比表面积大，并渗入活性酶在滤料上附着生长高浓度的专性微生物膜，这些专性微生物以污水中的有机物作为氮源、碳源及能量来源而生长繁殖，通过其新陈代谢降解水中的污染物。

污水自上而下进入生物曝气滤池，空气从填料床下端进入，在滤料空隙间曲折上升，与污水及滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧条件下发生气、液、固三相反应。由于生物膜附着在滤料上，不受泥龄限制，因而种类丰富，对于污染物的降解十分有利。污染物被吸附、拦截在滤料表面，作为降解菌的营养基质，加速降解菌形成生物膜，生物膜又进一步“俘获”基质，将其同化、代谢、降解。在碳氧化／硝化合并处理时，靠近滤池进水口的滤层段内有机污染浓度高，异养菌群占优势，大部分BOD5在此得以降解，浓度逐渐降低。粒状滤料及生物膜除了吸附拦截等作用外，兼起过滤的作用。随着处理过程的进行，存滤料空隙间蓄积了大量的活性污泥。这些悬浮状活性污泥在滤料缝隙间形成了污泥滤层，在氧化降解污水中有机物的同时，还起到了很好的吸附过滤作用，从而能使有机物及悬浮物均能得到比较*的清除。
在滤池运行过程中，随着生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜及滤料上截留的杂质不断增加，滤料中水头损失增大，水位上升，到一定时期，需对滤料进行反冲洗。BAF生物曝气滤池以其储存在加氯消毒池中清澈的出水作为反冲用水，不另设反冲水池，反冲洗废水通过排水管回流到一级处理设施。

CANON工艺具有脱氮途径短、节省曝气量、无需外加碳源、温室气体产量少等优点, 成为了目前具前景的污水脱氮工艺.

CANON工艺适合处理高温、高氨氮污水, 而生活污水是常温、低氨氮水质.如何将CANON工艺推广到市政污水处理厂中是长久以来的难点.目前, 国外CANON工艺的研究主要以高氨氮废水处理为主, 国内虽然有常温低氨氮环境中运行CANON工艺的报道, 也仅局限于人工配水和短期运行, 实际污水处理厂中长期运行CANON工艺的研究极少.

常温低氨氮环境中, CANON工艺的难点在于硝化细菌的抑制.如果硝化细菌过量增殖, 将会出现总氮去除率下降、出水总氮超标的现象.在常温、低氨氮条件下, 只调节DO从而抑制NOB活性已被证明难以实现.因此, 在工程应用中, 需要通过其他策略抑制硝化细菌的活性.有研究表明, 在CANON生物膜反应器中, NOB主要分布在生物膜的外层.对生物膜进行冲洗, 理论上洗脱生物膜表面的NOB。

活性生物滤池在进水时由于采用了较多的活性污泥回流，滤床中具有大量的活性微生物，滤池中就发生了较高的微生物的同化作用，也就是说活性生物滤池犹如高效的微生物合成器，进水中大量的有机物首先在此被活性污泥所吸附和氧化，并进行微生物的大量合成。但由于污水与活性污泥在此滤池中的停留时间较短，微生物对吸附在活性污泥上的有机物还未*氧化，故滤池出水尚需在曝气池中进一步曝气处理以达到良好的出水水质。也正是由于活性生物滤池的这种作用，使得后续曝气池的负荷大为减轻且波动减小。

设备构造
活性生物滤池的构造基本上同塔式生物滤池,只是滤床高度较低而已,采用的滤料一般有水平安放的木板条(20mm×15mm~20mm×20mm),这些板条再滤床中逐层交错排列，板条净间距为20mm。此外，还可以采用塑料蜂窝填料、空心多面球等。
    活性生物滤池的工艺设计与计算也主要是确定其容积，一般多采用容积负荷率法。活性生物滤池的负荷率按总处理效率90%考虑，一般情况下对有机物的去除率为65%~70%时，容积负荷率为3~5kgBOD5/(m3d)，相应水力负荷率为120~200m3/(m2d)；曝气池有机负荷率为0.5~0.6kgBOD5(kgd)相应曝气时间为1.5~2.0h。

与传统脱氮工艺相比, 厌氧氨氧化工艺节省了62.5%曝气量、脱氮途径短、无需外加碳源、温室气体产量低, 成为目前具前景的污水脱氮工艺.
厌氧氨氧化菌适合处理高温、高氨氮污水, 而城市生活污水是典型的低温、低氨氮水质, 如何将厌氧氨氧化工艺应用于市政污水处理厂是长久以来的难点.在国外, 厌氧氨氧化工艺已成功应用于污水处理厂中, 以处理垃圾渗滤液、消化上清液、养殖业废水等高氨氮废水, 而市政污水处理厂厌氧氨氧化工艺的研究仍处于小试阶段.国内, 厌氧氨氧化工艺主要局限于实验室研究, 在实际污水处理厂中长期运行厌氧氨氧化工艺的报道鲜见.

常温低氨氮环境中, 厌氧氨氧化工艺处理负荷低.通常认为, 常温驯化可以使厌氧氨氧化菌逐步适应低温环境.前人的研究在实验室内进行, 以人工配水为基质, 氨氮浓度为100~350 mg ·L-1, 运行温度为18~25℃, 且驯化时间较短.而实际生活污水成分复杂, 亚硝化后的生活污水氨氮浓度为10~25 mg ·L-1, 水温为10~24℃.因此, 在市政污水处理厂中, 研究长期常低温驯化对厌氧氨氧化菌的影响有着重大的意义.

A/O及A²/O工艺A/O是Anoxic/Oxic的缩写它的*性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理。所以A/O法是改进的活性污泥法。
A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=24mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸使大分子有机物分解为小分子有机物不溶性的有机物转化成可溶性有机物当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率在缺氧段异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化，有机链上的N或氨基酸中的氨基游离出氨NH3、NH4+在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N、NH4+氧化为NO3-通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮N2完成C、N、O在生态中的循环实现污水无害化处理。

根据以上对生物脱氮基本流程的叙述可以知道(A/O)生物脱氮流程具有以下优点
（1）效率高。该工艺对废水中的有机物氨氮等均有较高的去除效果。当总停留时间大于54h经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀可将COD值降至100mg/L以下其他指标也达到排放标准总氮去除率在70%以上。
（2）流程简单投资省操作费用低。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。尤其在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后碳氮比有所提高在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。
（3）缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%酚和有机物的去除率分别为62%和36%故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。

预氧化技术其实质就是将污水中二价的铁离子转变成三价离子，通过一定的化学反应令其沉淀，进而有效保证水质的稳定，尽量避免后期处理期间出现较为严重的结垢问题。同时通过一定药剂及工艺对污水进行处理，保证水质能够达到注入地层的标准。

预氧化技术主要有化学与电化学预氧化技术两种类型。化学预氧化技术就是向污水中加入一定量的次氯酸钠、过氧化氢等氧化剂，进而令二价铁离子被氧化成三价铁离子，保持水质的稳定性;电化学预氧化技术则是对油田污水中富含氯化钠的特性加以利用，使污水在电化学的装置中完成氧化，生成氧气、等氧化性的物质，污水中的二价铁离子进而被氧化成三价铁离子，待pH值达到3.7时，氢氧化铁开始沉淀，再进行大罐沉淀以及采用石英砂进行过滤，便可去除掉铁离子，有效保证水质的稳定。

用于污水处理的微生物的固定化方法主要有吸附法、包埋法和交联法等。吸附法是将微生物细胞附着于固体载体上,微生物细胞与载体之间不起化学反应。该方法操作简单,固定化条件温和,细胞活性损失小,载体可以反复使用。其缺点是微生物与载体结合不牢,易脱落。载体对微生物的吸附,主要是载体与微生物之间的静电相互作用的结果,也就是微生物细胞表面与载体材料表面间的范德华力和离子型氢键的静电相互作用的结果,两者间的ζ电位,在细胞与载体的相互作用中起重要作用。

SBR污水处理工艺
SBR是序列间歇式活性污泥SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess的简称是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术又称序批式活性污泥法。
与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式非稳定生化反应替代稳态生化反应静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作SBR技术的核心是SBR反应池该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池无污泥回流系统。

正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优点：
1、理想的推流过程使生化反应推动力增大效率提高池内厌氧、好氧处于交替状态净化效果好。
2、运行效果稳定污水在理想的静止状态下沉淀需要时间短、效率高、出水水质好。
3、耐冲击负荷池内有滞留的处理水对污水有稀释、缓冲作用有效抵抗水量和有
机污物的冲击。
4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整、运行灵活。
5、处理设备少构造简单便于操作和维护管理。
6、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度有效控制活性污泥膨胀。
7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法利于废水处理厂的扩建和改造。

MBR工艺原理:膜—生物反应器(MembraneBioreactor)简称MBR是生物处理与膜分离处理相结合而成的一种高效污水处理新工艺，它最初应用于生物化工行业中的连续发酵工艺的废水处理，逐渐发展被应用于水处理工艺中。其工作原理是利用反应器内的硝化细菌转化污水中的氨氮，以除去污水中产生的异味(污水中产生的异味主要由氨氮产生)，最后，通过中空纤维膜进行高效的固液分离出水。MBR工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能，与传统的生物处理方法相比，具有出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动化控制等优点，是目前较有前途的污水回用技术。

农村一体化污水处理设备MBR工艺的特点
MBR工艺与普通的活性污泥法相比具有以下特点：
(1)传统的活性污泥法都是以二级沉淀池分离泥水，二级沉淀池沉淀效果不好，出水中有很多悬浮污泥，出水水质不佳;而MBR工艺采用中空纤维膜进行高效的固液分离，分离效果远比传统的二级沉淀池好，出水悬浮物接近于零，可直接回用，实现了污水的资源化。
(2)由于MBR将传统污水处理的曝气池与二次沉淀池合二为一，并取代了三级处理的全部工艺设施，因此可大幅度减少占地面积，节省土建投资。
3)膜的高效截流作用使微生物*截留在膜—生物反应器内，实现反应器水力停留时间和污泥龄的*分离，运行控制更加灵活稳定。反应器内的微生物浓度高，传氧效率高，节省能耗，耐冲击负荷，处理装置容积负荷大，减少了占地。
4)利用硝化细菌的截留和繁殖，系统硝化效率高，通过运行方式的改变亦可有脱氮除磷功能。而且较长的污泥龄大大提高了消除难降解有机物的功能。
(5)反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长污泥龄下运行，剩余活性污泥产量极低，比常规活性污泥法少50%~80%，可以大大减少污泥处置费用。