水解――曝氣生物濾池污水處理

　　水解——曝氣生物濾池污水處理工藝，是一種新的工藝型式，是將污水處理過程中二個污水處理單元（反應器）組合而成的一種新技術。它與傳統的好氧生物處理工藝相比較，具有能耗低、水力停留時間短、污泥產量少等特點。特別是水解反應器具有改善污水可生化性的特點，曝氣生物濾池具有處理負荷高、出水水質好的優勢，兩者的結合，更凸現新工藝技術的優勢。

　　污水先經過粗格柵，以去除污水中大塊的懸浮物，再流入提升泵房的集水池，由潛污泵提升至旋流沉砂池進水渠上的細格柵，進一步去除細小懸浮物，并經計量后進入旋流沉砂池，以去除污水中的細小砂粒。沉淀下來的砂粒經砂水分離器分離，干砂外運。砂水分離后的污水流入提升泵房集水池。經沉砂池處理后的污水自流入水解酸化池。水解酸化池將截留污水中大部分的懸浮物并將其中的部分有機物進行降解，且可將大分子的有機物水解為小分子的有機物。水解酸化池的出水自流入C/N上向流曝氣生物濾池進行有機物的降解和硝化處理。C/N濾池出水進入N濾池進行脫氮處理，N濾池出水進入清水池，至此即可達到排放標準，或排放或回用（若有需要可設消毒池）。

　　水解工藝屬于升流式污泥床反應器技術范疇，水解池按其內介質分區為污泥床區和清水區，待處理污水以及濾池反沖洗時脫落的微生物膜由反應器底部進入池內，并通過布水系統及特殊的池型構造與污泥床快速而均勻的混合。污泥床較厚，類似于過濾層，從而將進水中的顆粒物質與膠體物質迅速截留和吸附。污泥床內含有高濃度的兼性微生物，在池內缺氧條件下，被截留下來的有機物質在大量水解菌作用下，將不溶性有機物水解為溶解性物質，將大分子、難于生物降解的物質轉化為易于生物降解的物質（如有機酸類）；同時，生物濾池反沖洗時排出的剩余污泥菌體外多糖粘質層發生水解，使細胞壁打開，使污泥液態化，重新回到污泥處理系統中被好氧菌代謝，達到剩余污泥減容化的目的。由于水解池的污泥齡較長，在污水處理的同時，污泥得以消化。

　　水解工藝應用于城市污水處理中，具有如下特點：

　　（1）在城市污水處理中，多功能的水解池較功能專一的傳統初沉池對各類有機物的去除率高；

　　（2）水解菌世代期短，對污染物的降解過程迅速，其將污水中固體、大分子、難于生物降解的有機物質轉化為易于生物降解的小分子有機物質，使得在后續的好氧單元可以用較短的時間和較低的電耗完成凈化過程，具有效率高能耗低的特點；

　　（3）構造簡單，便于維護。水解池內不裝設填料，不設三相分離器，由于上層
污泥床的層流頂托作用，可以依靠水的靜壓排泥，從而降低造價，便于維護；

　　（4）在污水處理的同時，也完成了對污泥的穩定化處理，使得污水、污泥處理一元化，簡化了流程，節省了投資。

　　曝氣生物濾池是一種膜法生物處理工藝，微生物附著在載體表面，污水在流經載體表面時，通過有機營養物質的吸附、氧向生物膜內部的擴散以及生物膜中所發生的生物氧化等作用，對污染物質進行氧化分解，使污水得以凈化。　　生物膜的吸附作用主要是由于在生物膜的表面附著一層薄薄的水層，水中的有機物被生物膜所氧化（其濃度要比濾池進水中有機物的濃度低很多），當廢水在濾料表面流動時，有機物就會從運動著的廢水中轉移到附著在生物膜表面的水中去，被生物膜所吸附。空氣中的氧通過水層而進入生物膜。生物膜上的微生物在氧的參與作用下對有機物進行分解和機體的新陳代謝，產生了包括二氧化碳等無機物，它們又沿著相反的方向，即從生物膜經過附著水層排到流動著的廢水及空氣中去。生物濾池中廢水的凈化過程是很復雜的，它包括廢水中復雜的傳質過程。生物膜是由微生物細胞組成的復雜混合物的微生態系統，細胞鑲嵌在胞外聚合物的基質中，并且附著在固體表面。生物膜發育形成而條件和時間序列大致為：

　　（1）存在著可用于聚居的固體表面；

　　（2）一種有機分子膜快速形成；

　　（3）聚結的細胞松散的附著；

　　（4）聚居的細菌牢固的附著；

　　（5）微生物群落形成，產生胞外聚合物；

　　（6）群落向上和向外擴展，形成規則和不規則結構；

　　（7）生物膜成熟，新的菌種進入生物膜并生長，有機和無機碎片被結合，并且溶液度形成，導致了生物膜空間的異相結構；

　　（8）生物膜可能被吞噬細菌的原生動物捕食；

　　（9）成熟的生物膜可以脫落，使這種循環交替的重復進行；

　　（10）形成一種頂級群落。

　　生物膜形成的關鍵是在其載體表面的固定。影響微生物在載體，表面附著、生長的因素很多，歸納為三類，即微生物的自身性質（種類、培養條件、濃度、活性等）、載體表面性質（表面親水性、表面負荷、表面化學組成、表面粗糙度等）以及環境條件（pH、離子強度、水流剪切力、溫度等）。對于曝氣生物濾池工藝而言，載體即濾料是工藝的核心，對濾料的選擇和采用有著非常嚴格的要求，如機械強度、物理形態、穩定性、比重、親水性、表面電性、孔隙度、表面粗糙度、價格等。當載體已經通過優化確定后，在微生物調試過程中，主要是為微生物在載體表面的附著、生長、繁殖，提供良好的環境條件。

　　曝氣生物濾池反應器凈化有機污染物的過程是由附著生長在載體表面的微生物來完成的，而這些微生物又都生活在各自形成的特定環境中，與環境條件關系極為密切，反應器能否高效運行，取決于影響反應器運行的主要因素，在工程中就是設法為微生物創造適宜的生活環境。影響反應器運行最主要因素包括：進水底物濃度、營養物質、溶解氧、酸堿度、溫度、毒性抑制、水力停留時間與負荷率等。

　　我公司近年來對該技術進行了消化吸收，并結合我國的實際情況進行了改進和開發，在國內率先應用于生活污水和工業廢水處理工程，已完成了多個示范工程。我們自行研制和開發的上向流曝氣生物濾池（簡稱UBAF）技術是在充分吸取國外曝氣生物濾池（BAF）優點的基礎上而發展起來的，它的最大特點是使用一種新型的類球形輕質陶粒填料，在其表面及內腔空間生長有微生物膜，污水由下向上流經濾料層時，微生物膜吸收污水中的有機物作為其自身新陳代謝的營養物質，并在濾料層下部實行強制曝氣供氧的條件下（氣與水為同向、上向流），使廢水中的有機物得到好氧降解，并進行硝化作用。曝氣生物濾池定期利用處理后的出水對其進行反沖洗，以排除濾料表面增殖的老化微生物膜，保證微生物的活性。曝氣生物濾池的生物除磷效果不明顯。去除用于合成微生物機體本身（同化作用除磷）外，基本無生物除磷作用。故設計中一般采用化學除磷。曝氣生物濾池工藝化學除磷藥劑投加點有兩種選擇。一是采用高效沉淀預處理工藝，其化學除磷為前置沉淀法，即在高效沉淀池入口處投加化學藥劑，經混合、絮凝、沉淀作用，磷的積聚體被分離到沉淀池的污泥中，達到污水除磷的目的；另外一種是同步沉淀與絮凝過濾，即在曝氣生物濾池中投加化學藥劑，在濾床填料的作用下誘發了絮凝，沉淀物截留于濾床上，利用濾池本身存在的周期性的反沖洗，將磷排除至系統外，達到污水除磷的目的。

　　（1）較小的池容和占地面積。

　　曝氣生物濾池的BOD5容積負荷大，一般可達到5～6kgBOD5/（m3·d），是常規二級生物處理的6～12倍，所以它的池容和占地面積較常規二級生物處理工藝要小，同時在濾池后不需設二沉池，節省了占地面積和土建費用。采用曝氣生物濾池工藝的城市污水處理廠工藝構筑物占地面積只有氧化溝工藝的1/5左右；

　　（2）抗沖擊負荷能力強，處理效果穩定，處理出水水質好。

　　由于整個濾池中分布著較高濃度的微生物，反應速率高，而高濃度的微生物以膜狀存在于濾池的陶粒表面，其本身就耐水量的沖擊，即使濾速增大較多也不會使微生物流失；

　　（3）對低濃度污水適應性強，不會產生由于營養物過低導致微生物無法培養的情況，且該工藝啟動時間相對較短；

　　（4）氧的利用率高；

　　（5）硝化速率高，效果好，若增加回流等設施，可以實現非常好的脫氮效果；

　　（6）受氣候影響相對較小；

　　（7）構筑物模塊化，有利于今后的擴建；

　　（8）主要設備和材料均可國內配套生產，不需進口，節省投資。