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6．曝氣生物濾池
曝氣生物濾池屬于生物膜處理工藝，是污水處理廠生化處理的核心，也即主處理工藝。曝氣生物濾池的池型結(jié)構(gòu)及處理原理可詳見(jiàn)其他章節(jié)。
(1) 掛膜 使具有代謝活性的微生物污泥在處理系統(tǒng)中濾料上固著生長(zhǎng)的過(guò)程稱之為掛膜。掛膜也就是生物膜處理系統(tǒng)中膜狀微生物的培養(yǎng)和馴化過(guò)程。對(duì)于生活污水、城市污水以及與城市污水相近的工業(yè)廢水，采用曝氣生物濾池處理工藝的話，其掛膜過(guò)程一般采用直接掛膜法。
直接掛膜法即在合適的環(huán)境條件下 (水溫、溶解氧等) 和水質(zhì)條件 (pH值，BOD、C／N等) 下，讓處理系統(tǒng)運(yùn)行。該過(guò)程分兩階段進(jìn)行，階段是在濾池中連續(xù)鼓入空氣的情況下，每隔半小時(shí)泵入半小時(shí)污水，空塔水流速控制在1.5m／h以內(nèi)；第二階段同樣是在濾池中連續(xù)鼓入空氣的情況下，連續(xù)泵入污水，使空塔水流速逐漸從1.5m／h增加到設(shè)計(jì)流速。階段一般需要l0～15d時(shí)間，第二階段一般需要8—10d時(shí)間，這兩階段完后就可以完成掛膜過(guò)程。
對(duì)于不易生化處理的一些工業(yè)廢水，采用曝氣生物濾池工藝，為了保證掛膜的順利進(jìn)行，可以通過(guò)預(yù)先培養(yǎng)和馴化相應(yīng)的活性污泥 (或類似污水處理廠的污泥) ，然后再投入到曝氣生物濾池中進(jìn)行掛膜，即分布掛膜法。具體做法是先用生活污水或其與工業(yè)廢水的混合污水培養(yǎng)出活性污泥，將該污泥和適量的工業(yè)廢水放入一循環(huán)池中，從此池用泵打入生物濾池中，出水或反沖洗污泥回流入循環(huán)池。待濾料表面掛膜后，可以直接通水運(yùn)行或繼續(xù)循環(huán)運(yùn)行，隨著膜厚度的增長(zhǎng)，可以逐步增大工業(yè)廢水的比例，直至完成掛膜過(guò)程。
(2) 運(yùn)行控制
a．布水與布?xì)?nbsp; 對(duì)于生物濾池處理設(shè)施，為了保證其微生物膜的均勻增長(zhǎng)，防止污泥堵塞濾料，保證處理效果的均勻，應(yīng)對(duì)濾池均勻布水和布?xì)?。由于設(shè)計(jì)上不可能保證布水和布?xì)獾?*均勻，運(yùn)行時(shí)應(yīng)利用布水、布?xì)庀到y(tǒng)的調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)各池或池內(nèi)各部分的配水或供氣量，保證均勻布水、布?xì)狻?br/> 由于生物濾池采用濾頭布水，所以濾頭的堵塞會(huì)使污水在濾料層中分配不均，結(jié)果濾料層受水量影響發(fā)生差異，會(huì)導(dǎo)致微生物膜的不均勻生長(zhǎng)，進(jìn)一步又會(huì)造成布水布?xì)獾牟痪鶆?，后使處理效率降低。為防止布水管和濾頭的堵塞，必須提高預(yù)處理設(shè)施對(duì)油脂和懸浮物的去除率；保證通過(guò)濾頭有足夠的水力負(fù)荷。
對(duì)于布?xì)庀到y(tǒng)，由于曝氣生物濾池采用不易堵塞的單孔膜曝氣器，所以在運(yùn)行中被大量堵塞的幾率不大，如有堵塞，則可根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)空氣閥門，使供氣勻，并可用曝氣器沖洗系統(tǒng)進(jìn)行沖洗。
B、濾料
①預(yù)處理 對(duì)于濾池中的生物濾料，在被裝入濾池前需對(duì)其進(jìn)行分選、浸洗等預(yù)處理，以提高濾料顆粒的均勻性，并去除塵土等雜質(zhì)。
②運(yùn)行觀察與維護(hù) 生物濾料在曝氣生物濾池中正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)定期觀察生物膜生長(zhǎng)和脫膜情況，觀察其是否被損害。有很多原因會(huì)造成微生物膜生長(zhǎng)不均勻，這會(huì)表現(xiàn)在微生物膜顏色、微生物膜脫落的不均勻性上，一旦發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)調(diào)整布水布?xì)獾木鶆蛐?，并調(diào)整曝氣強(qiáng)度來(lái)予以糾正。
由于濾料容易堵塞，可能需要加大水力負(fù)荷或空氣強(qiáng)度來(lái)沖洗。在某些情況下，如水溫或氣溫過(guò)低，需要增加保溫措施。另外，由于濾池反沖洗強(qiáng)度過(guò)大時(shí)有可能會(huì)使少量濾料流
失，所以每年定期檢修時(shí)需視情況給予添加。
C、生物相觀察 對(duì)于城市污水處理廠，生物膜外觀粗糙，具有粘性，顏色是泥土褐色，
厚度約300～400μm。
濾池中濾料上生物膜的生物相特征與其他工藝有所區(qū)別，主要表現(xiàn)在微生物種類和分布方面。一般來(lái)說(shuō)，由于水質(zhì)的逐漸變化和微生物生長(zhǎng)環(huán)境條件的改善，生物膜系統(tǒng)存在的微生物種類和數(shù)量均較活性污泥工藝大，尤其是絲狀菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物種類增加，厭氧菌和兼性菌占有一定比例。在分布方面的特點(diǎn)，主要是沿生物膜厚度和進(jìn)水流向呈現(xiàn)出不同的微生物種類和數(shù)量。在濾料層的下部(對(duì)于上向流)、濾料層的上部(對(duì)于下向流)或生物膜的表層，生物膜往往以菌膠團(tuán)細(xì)菌為主，膜也較厚；而在濾料層的上部(對(duì)于上向流)、濾料層的下部(對(duì)于下向流)或生物膜的內(nèi)層，由于有機(jī)物濃度梯度的變化，生物膜中會(huì)逐漸出現(xiàn)絲狀菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物，生物的種類不斷增多，但生物量及膜的厚度減少。
水質(zhì)的變化會(huì)引起生物膜中微生物種類和數(shù)量的變化。在進(jìn)水濃度增高時(shí)，可看到原有特征性層次的生物下移的現(xiàn)象，即原先在前級(jí)或上層的生物可在后級(jí)或下層中出現(xiàn)。因此，
可以通過(guò)這一現(xiàn)象來(lái)推斷污水有機(jī)物濃度和污泥負(fù)荷的變化情況。
d．生物相觀測(cè)—鏡檢
①原理 生化法處理廢水利用微生物分解有機(jī)污染物。微生物是處理廢水的主體，微生物生長(zhǎng)、繁殖和代謝活動(dòng)以及它們之間的演變情況，直接反映處理狀況。利用顯微鏡觀察微生物的狀態(tài)來(lái)監(jiān)視廢水處理的運(yùn)行狀況，以便及早發(fā)現(xiàn)異常情況，及早采取措施，保證穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，提高處理效果。
②設(shè)備和材料 顯微鏡、載玻片、蓋玻片、計(jì)數(shù)板、生物膜樣品。
③步驟 壓片標(biāo)本的制備 取接觸氧化池混合液l滴，放在潔凈的載玻片中央(如混合液中污泥較少，可待其沉淀后，取沉淀污泥一小滴加到載玻片上；如混合液中污泥較多，則應(yīng)稀釋后進(jìn)行觀察)。
蓋上蓋玻片，即制成活性污泥壓片標(biāo)本。在加蓋玻片時(shí)使蓋玻片一邊先接觸水滴，輕輕放下，否則會(huì)形成氣泡，影響觀察。
在制作填料上生物膜標(biāo)本時(shí)，可用鑷子從填料上刮取一小塊生物膜，用蒸餾水稀釋成菌液。再制成標(biāo)本。
顯微鏡觀察
低倍顯微鏡 觀察生物相的全貌， 要注意觀察污泥絮粒的大小、污泥結(jié)構(gòu)的松緊程度、菌膠團(tuán)和絲狀菌的比例及其生長(zhǎng)狀況。加以記錄和做必要的描述。觀察微型動(dòng)物的種類、活動(dòng)狀況。對(duì)其主要種類進(jìn)行計(jì)數(shù)。
用高倍鏡觀察，可進(jìn)一步看清微型動(dòng)物的結(jié)構(gòu)特征，要注意原生動(dòng)物的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如鐘蟲(chóng)內(nèi)是否存在食物胞、纖毛環(huán)的擺動(dòng)情況等。觀察菌膠團(tuán)時(shí)，則應(yīng)注意膠質(zhì)的厚簿、色澤、新生菌膠團(tuán)出現(xiàn)的比例。觀察絲狀菌苗體內(nèi)是否有類脂類物質(zhì)和硫粒積累，以及絲狀菌生長(zhǎng)、細(xì)胞的排列和運(yùn)動(dòng)特征，以判斷絲狀細(xì)菌的種類，并進(jìn)行記錄。
微型動(dòng)物的計(jì)數(shù)
?取曝氣池混合液于燒杯內(nèi)，用玻璃棒輕輕攪勻。如混合液濃，可稀釋后再觀察。
?取洗凈的滴管1支(滴管每滴水的體積應(yīng)預(yù)先標(biāo)定，一般每滴水的體積約為0.05mL)，吸取攪勻的混合液，加1滴到計(jì)數(shù)板的中央方格內(nèi)，然后加上一塊潔凈的大號(hào)蓋玻片使其四周正好擱在計(jì)數(shù)板四周凸起的邊框上。
?用低倍鏡進(jìn)行計(jì)數(shù)。注意所滴加液體不一定布滿整個(gè)100方格，在顯微鏡下計(jì)數(shù)時(shí)只要把充有污泥混合液的小方格挨著次序依次計(jì)數(shù)即可。
同時(shí)須記錄各種動(dòng)物的活動(dòng)能力、狀態(tài)等。若是群體，則需將群體上的個(gè)體分別計(jì)數(shù)。
?計(jì)算 設(shè)在一滴水中測(cè)得鐘蟲(chóng)50只，每滴樣品的體積經(jīng)1 ：1稀釋，則每毫升混合液中含鐘蟲(chóng)數(shù)應(yīng)為50X 50X2＝2000只
?結(jié)果 生物相概貌包括生物膜厚度、顏色、結(jié)構(gòu)松緊、絲狀菌多少、游離細(xì)菌多少、微型動(dòng)物主要類群及多少。微型動(dòng)物計(jì)數(shù)結(jié)果，記錄在表6—2中。表6-2 微型動(dòng)物計(jì)數(shù)結(jié)果記錄表
動(dòng)物名稱 每滴混合液的個(gè)數(shù) 每毫升混合液的個(gè)數(shù) 狀態(tài)描述
(3)運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題
a．溶解氧 為了實(shí)現(xiàn)硝化、反硝化，必須在各段濾池中連續(xù)測(cè)定溶解氧數(shù)值，并加以控制調(diào)節(jié)。在DC、N濾池中的曝氣階段需要不斷調(diào)節(jié)溶解氧水平，使溶解氧達(dá)到較高水平(約2—3mgO2/L)，通過(guò)溶解氧(DO)在線檢測(cè)儀表測(cè)定濾池出水中的溶解氧濃度，并反
饋至PLC控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)控制變頻器從而改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到目的；而DN濾池反
硝化必須在缺氧的條件下進(jìn)行，而在有氧的條件下反硝化過(guò)程就停止，所以運(yùn)行中應(yīng)使濾池
中溶解氧濃度達(dá)到較低水平(約0.2～0.5 rmgO2/L)。
b．濾料更新更換 因曝氣生物濾池需定期進(jìn)行反沖洗，濾料會(huì)因反沖洗強(qiáng)度控制不當(dāng)或磨損等原因而少量流失或損耗，故要定期根據(jù)填料損耗程度和處理水質(zhì)狀況進(jìn)行適量補(bǔ)充，該過(guò)程一般集中在每年大修時(shí)進(jìn)行。
c反沖洗 在曝氣生物濾池運(yùn)行中，隨著運(yùn)行的進(jìn)行，濾料上生長(zhǎng)的微生物膜漸漸增
厚，在增厚初期，有利于去除率的提高；而在增厚到一定程度時(shí)，微生物的活性降低，并開(kāi)始有一定程度的脫落。正常運(yùn)行時(shí)，微生物膜的厚度一般應(yīng)榨制在300～400μm，此時(shí)生物膜新陳代謝能力強(qiáng)，出水水質(zhì)好。當(dāng)膜的厚度超過(guò)這一范圍時(shí)：①氧的傳遞速率減小，微生物吸收的氧量過(guò)低，影響微生物的增殖，生物膜活性變差，同時(shí)又抑制絲狀菌的生長(zhǎng)，結(jié)果使去除能力降低，出水水質(zhì)變壞；②傳質(zhì)速度減緩，使微生物吸收有機(jī)物濃度過(guò)低，造成營(yíng)養(yǎng)不足。此外，進(jìn)水中的顆粒物質(zhì)被截留在濾池的濾料空隙中，同時(shí)，過(guò)量生長(zhǎng)的微生物也聚集在生物曝氣濾池表面和填料的空隙中。隨著處理過(guò)程的持續(xù)運(yùn)行，填料的空隙度減小，這時(shí)曝氣生物濾池的運(yùn)行加大了濾池的水頭損失，后總的水頭損失可能達(dá)到或接近使設(shè)計(jì)流量通過(guò)生物曝氣濾池所必須的水頭或是出現(xiàn)顆粒穿透。在這種情況下，曝氣生物濾池即應(yīng)停止運(yùn)行并進(jìn)行反沖洗。
反沖洗是維持曝氣生物濾池功能的關(guān)鍵，其基本要求是在較短的反沖洗時(shí)間內(nèi)，使填料得到適度的清洗，恢復(fù)濾料上微生物膜的活性，并將濾料截留的懸浮物和老化脫落的微生物膜通過(guò)反沖洗而排出池外。反沖洗的質(zhì)量對(duì)出水水質(zhì)、工作周期、運(yùn)行狀況的影響很大。
反沖洗程序?yàn)橄葐为?dú)用空氣進(jìn)行反沖洗，然后再采用氣水聯(lián)合反沖洗，停止清洗30s，后用水清洗。在進(jìn)水管、出水管、曝氣管、反沖洗水管和空氣管道上均安裝有自動(dòng)閥門，并通過(guò)微機(jī)對(duì)整個(gè)反沖洗過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)程序控制。曝氣生物濾池的反沖洗周期必須根據(jù)出水水質(zhì)、濾料層的水力損失，出水濁度綜合而定，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)程序控制。對(duì)于城市生活污水，一般情況下通常運(yùn)行24—48h反沖洗一次，而且在多格濾池并聯(lián)運(yùn)行的情況下，反沖洗過(guò)程是依次單格進(jìn)行，從而保證了整個(gè)處理系統(tǒng)不受影響而能順利工作。 一般來(lái)說(shuō)．反沖洗用水量為進(jìn)水水量的7％一l0％，反沖洗排水中平均TSS濃度為500～650mg／L，反沖洗時(shí)氣速為60～90m／h。
對(duì)曝氣生物濾池，控制好氣、水反沖洗強(qiáng)度顯得尤為重要，過(guò)低達(dá)不到?jīng)_洗的目的，過(guò)高會(huì)使生物膜嚴(yán)重脫落，并造成填料的破損、流失及增加不必要的反沖洗耗水量、耗電量。反沖洗濾層的膨脹率較小，約為10％左右。
(4)濾池運(yùn)行中出現(xiàn)的異常問(wèn)題及解決對(duì)策
a、氣味 對(duì)于曝氣生物濾池，當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物濃度過(guò)高或?yàn)V料層中截留的微生物膜過(guò)多時(shí)，濾料層內(nèi)局部會(huì)產(chǎn)生厭氧代謝，有可能會(huì)產(chǎn)生異味，解決辦法如下。
①減少濾池中微生物膜的積累，讓生物膜正常脫膜并通過(guò)反沖洗排出池外；
②保證曝氣設(shè)施的正常工作；
③避免高濃度或高負(fù)荷污水的沖出。
B、生物膜嚴(yán)重脫落 在濾池正常運(yùn)行過(guò)程中，微生物膜的不正常脫落是不允許的，產(chǎn)生大量的脫膜主要是水質(zhì)原因引起的，如抑制性或有毒性污染物濃度太高或pH值突變等，
解決辦法是必須改善水質(zhì)，使進(jìn)入濾池的水質(zhì)基本穩(wěn)定。
C、處理效率降低 當(dāng)濾池系統(tǒng)運(yùn)行正常，且微生物膜生長(zhǎng)情況較好，僅僅是處理效率有所下降，這種情況一般不會(huì)是水質(zhì)的劇烈變化或有毒污染物質(zhì)的進(jìn)人造成的，而可能是進(jìn)水的pH值、溶解氧、水溫、短時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行所致。對(duì)于這種現(xiàn)象，只要處理效率降低的程度不影響出水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)排放，即可不采取措施，過(guò)一段時(shí)間便會(huì)恢復(fù)正常；若出水水質(zhì)影響達(dá)標(biāo)排放，則需采取一些局部調(diào)整措施加以解決，如調(diào)節(jié)進(jìn)水的pH值、調(diào)整供氣量、對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行保溫或?qū)M(jìn)水進(jìn)行加熱等。
D、濾池截污能力下降 濾池運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)反沖洗正常，但濾池的截污能力下降，這種情況可能是預(yù)處理效果不佳，使得進(jìn)水中的SS濃度較高所引起的，所以此時(shí)必須加強(qiáng)對(duì)預(yù)處理設(shè)施的運(yùn)行管理。 I
E、進(jìn)水水質(zhì)異常
①進(jìn)水濃度偏高 這種情況很少出現(xiàn)，如果出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)通過(guò)加大曝氣量和曝氣時(shí)間來(lái)保持污泥負(fù)荷的穩(wěn)定性。
②進(jìn)水濃度偏低 這種情況主要出現(xiàn)在暴雨天氣，應(yīng)當(dāng)通過(guò)減少曝氣力度和曝氣時(shí)間來(lái)解決，或雨污水直接通過(guò)超越管外排。
F、出水水質(zhì)異常 I
①出水帶泥、水質(zhì)渾濁 這種情況的出現(xiàn)主要是生物膜厚度太厚，反沖洗強(qiáng)度過(guò)高或沖洗次數(shù)過(guò)頻。
?當(dāng)生物膜長(zhǎng)到一定厚度(300～400μm)，立即進(jìn)行反沖。
?反沖洗強(qiáng)度過(guò)高或次數(shù)過(guò)頻，導(dǎo)致微生物流失，處理效率下降。解決辦法是控制水解酸化池出水SS，減少反沖洗次數(shù)，調(diào)整反沖洗合適強(qiáng)度。
②水質(zhì)發(fā)黑、發(fā)臭
?水質(zhì)發(fā)黑、發(fā)臭的原因可能是溶解氧不夠，造成污泥厭氧分解，產(chǎn)生H2S氣體。解決辦法是加大曝氣量，提高溶解氧的含量即可。
?可能局部布水系統(tǒng)堵塞，造成局部缺氧。解決辦法，檢修或加以反沖強(qiáng)度。
G、出水呈微黃色 主要原因是DN濾池進(jìn)水槽化學(xué)除磷的加藥量太大，鐵鹽超標(biāo)，減]小加藥量即可。
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