活性污泥法与生物膜法及复合工艺的进展
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活性污泥法与生物膜法及复合工艺的进展
城市生活污水处理工艺大都采用一级处理和二级处理的方法。一级处理，主要通过物理方法去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。二级处理则是采用生物处理技术，利用微生物将污水中的有机物降解去除，具有代表性的工艺主要有活性污泥法和生物膜法。
活性污泥法：典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。第一阶段，污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，是由于其巨大的表面积和多糖类黏性物质的作用。同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。第二阶段，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。
采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象；工艺设备不能满足高效低耗的要求。是随着污水排放标准的不断严格，对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高，传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主，往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联，形成多级反应池，通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的，这势必要增加基建投资的费用及能耗，并且使运行管理较为复杂。三是活性污泥法产生大量的剩余污泥，需要进行污泥无害化处理，增加了投资。
生物膜法：由于生活污水中含有大量的有机成分，生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物，由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，因此生物膜通常具有孔状结构，并具有很强的吸附性能。生物膜附着在载体的表面，是高度亲水的物质，在污水不断流动的条件下，其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质，在膜的表面上和内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物，形成由有机 污染物 →细菌→原生动物（后生动物）组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。污水在流过载体表面时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附，并通过氧向生物膜内部扩散，在膜中发生生物氧化等作用，从而完成对有机物的降解。生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态，当生物膜逐渐增厚，厌氧层的厚度超过好氧层时，会导致生物膜的脱落，而新的生物膜又会在载体表面重新生成，通过生物膜的周期更新，以维持生物膜反应器的正常运行。
生物膜载体增加了系统的投资；载体材料的比表面积小，反应装置容积有限、空间效率低，在处理城市污水时处理效率比活性污泥法低；附着于固体表面的微生物量较难控制，操作伸缩性差；靠自然通风供氧，不如活性污泥供氧充足，容易产生厌氧。
复合式工艺：
实验理论基础：采用软性组合纤维填料作为生物膜的载体 ,设置了复合式(HY)、活性污泥 (AS)和淹没式生物膜(SBF)等 3套试验装置 , 进行了处理实际城镇污水的平行试验 ,考察了复合式工艺提高活性污泥或生物膜工艺处理效率的能力和程度, 并对系统中两相微生物的特性进行了分析。
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3套试验装置的反应器均是内径为 150 mm 、有效高度为 1800 mm、有效容积为 32 L的透明有机玻璃柱, 底部均设有曝气头。 HY和AS 工艺的二沉池均是内径为 300 mm、高度为 900 mm、底部设有锥形集泥斗的透明有机玻璃柱 ; 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 填料,设计处理规模25000m3/d,曝气池HRT=5.5h,目前均已达标运行。在实际运行中发现这种填料布置方式确实能够保证良好的水力混合效果,利于曝气池的检修维护。
复合式工艺的优点是:用于污水处理厂改造时简单易用,不占用新的土地,能够提高悬浮污泥的沉降性,抑制污泥膨胀,提高运行稳定性,也可用于新建污水处理厂。其存在的问题是:尚无国产的性能良好的商品化浮动填料;对浮动载体,需要在曝气池末端设置填料气提泵等装置使填料回流至始端;国际上的应用大多是针对除氮的改造应用,增加填料后对除磷效果的影响尚未见实际工程报道;国内积累的工程经验尚不多。
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