探析分散式生活污水多級(jí)生物膜的處理工藝及菌群特性

雷蓓

摘 要：與集中式處理方式相比，分散式生活污水處理方式更加符合我國(guó)生活污水處理工作的實(shí)際需求。這種處理方式在降低處理成本的同時(shí)，還有效保證了生活污水的處理質(zhì)量。此外，生物膜的應(yīng)用使得處理過(guò)程產(chǎn)生了環(huán)保性能。本文從預(yù)氧生物粗濾工藝入手，對(duì)分散式生活污水多級(jí)生物膜的處理工藝及菌群特性進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：分散式生活污水多級(jí)生物膜；處理工藝；菌群特性

中圖分類(lèi)號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）04-0014-01

當(dāng)前我國(guó)產(chǎn)生的生活污水量較大。當(dāng)生活污水處理不善時(shí)，這些污水可能會(huì)對(duì)可用水資源產(chǎn)生污染，甚至可能對(duì)人們的身體健康產(chǎn)生不良影響。分散式生活污水多級(jí)生物膜技術(shù)的應(yīng)用可以有效避免上述問(wèn)題的出現(xiàn)。除此之外，這種技術(shù)的應(yīng)用還可以提升生活污水的處理質(zhì)量。

1 分散式生活污水多級(jí)生物膜的處理工藝

從整體角度來(lái)講，分散式生活污水多級(jí)生物膜的處理工藝主要包含以下幾種：

1.1 預(yù)氧生物粗濾工藝

預(yù)氧生物粗濾工藝的作用。就分散式生活污水多級(jí)生物膜技術(shù)而言，其預(yù)氧生物粗濾工藝的作用主要包含以下幾種：第一，過(guò)濾作用。當(dāng)整個(gè)分散式生活污水多層生物膜運(yùn)行至穩(wěn)定時(shí)期之后，填料中的生物膜懸浮過(guò)濾床會(huì)通過(guò)截留作用與吸附作用的發(fā)揮實(shí)現(xiàn)對(duì)生活污水中顆粒狀物質(zhì)或懸浮物質(zhì)的合理處理。第二，生物氧化及生物絮凝作用。預(yù)氧生物粗濾工藝的這種作用發(fā)生在非直接曝氣條件下。第三，食物鏈分級(jí)捕食作用。該食物鏈的復(fù)雜程度較高，食物鏈中各個(gè)節(jié)點(diǎn)生物的分級(jí)捕食可以有效提升生活污水的處理質(zhì)量[1]。在分散式生活污水多級(jí)生物膜技術(shù)中，預(yù)氧生物粗濾工藝的應(yīng)用流程如圖1所示。

1.2 預(yù)氧生物粗濾工藝的COD處理效果

實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，COD負(fù)荷預(yù)氧生物粗濾工藝COD處理效果之間的關(guān)系為正相關(guān)關(guān)系。隨著生活污水中COD負(fù)荷的不斷增加，其去除負(fù)荷量也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的提升。這種正相關(guān)處理作用一直會(huì)延續(xù)至20kgCOD/（m3·d）參數(shù)狀態(tài)，此時(shí)預(yù)氧生物粗濾工藝的處理速度會(huì)逐漸降低[2]。

1.3 預(yù)氧生物粗濾工藝的懸浮物處理效果

隨著生物膜形成規(guī)模的增加，該工藝對(duì)懸浮物的去除率會(huì)發(fā)生相應(yīng)的提升；在運(yùn)行穩(wěn)定期，這種工藝對(duì)生活污水中懸浮物的去除率范圍大致處于80%-93%之間。

（1）生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝。與其他工藝相比，生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于其所需能耗較少，且成本相對(duì)較低。在實(shí)際的分散式生活污水處理工作中，處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝可以將生活污水中的清潔劑、各類(lèi)化合物有效去除。為了優(yōu)化生活污水的處理效果，可以將生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝與消毒工藝、沙濾工藝組合在一起，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，將這三種處理工藝組合成一種新的組合工藝，其對(duì)生活污水中的BOD、COD、懸浮物的去除率分別為：73%、96%、82%。

（2）移動(dòng)載體生物膜工藝。這種工藝需要事先選用相應(yīng)的填料作為生物膜載體，當(dāng)生活污水流入曝氣池時(shí)，其中的水力、曝氣作用同時(shí)作用于生活污水，使其轉(zhuǎn)化成易于處理的流化狀態(tài)。相對(duì)于其他處理工藝而言，移動(dòng)載體生物膜工藝的生活污水處理效率相對(duì)較高，其所需成本相對(duì)較少。除此之外，這種工藝在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中通常不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹問(wèn)題。

（3）常規(guī)污染物去除工藝。就分散式生活污水多級(jí)生物膜技術(shù)而言，其對(duì)生活污水中各類(lèi)常規(guī)污染物的去除效果如下：①糞大腸菌。分散式生活污水多級(jí)生物膜技術(shù)的應(yīng)用可以獲得良好的糞大腸菌處理效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)生活污水中糞大腸菌群的數(shù)量級(jí)處于106水平時(shí)，分散式生活污水多級(jí)生物膜（三級(jí)）技術(shù)的應(yīng)用可以將生活污水中的糞大腸菌數(shù)量級(jí)控制在103-104范圍內(nèi)[3]。②氨氮。分散式生活污水多級(jí)生物膜技術(shù)的應(yīng)用可以將被處理生活污水中的氨氮濃度控制在5mg/L以下。除此之外，這種技術(shù)去除氨氮元素的穩(wěn)定性相對(duì)較好。NH4+以及N元素的去除是通過(guò)硝化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。③磷。分散式生活污水多級(jí)生物膜技術(shù)對(duì)生活污水中磷元素的處理主要是通過(guò)以下幾種方式完成的：第一，生物同化作用方式。在實(shí)際處理過(guò)程中，細(xì)菌的增殖會(huì)將生活污水中的一部分P去除掉。相對(duì)于其他方法而言，這種方法的P去除率相對(duì)較低；第二，物理截留作用方式。就分散式生活污水多級(jí)生物膜技術(shù)而言，其物理截留作用方式去除的P大多是以固體形式存在的。因此，如果生活污水中的P多為溶解狀態(tài)，則物理截留作用方式的應(yīng)用無(wú)法獲得良好的P去除效果。第三，化學(xué)沉淀作用方式。硝化反應(yīng)會(huì)促進(jìn)Fe3+、Ca2+以及Al3+等金屬離子向溶液中的析出，這些離子會(huì)與P元素產(chǎn)生化學(xué)作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)去除P目的。

2 分散式生活污水多級(jí)生物膜的菌群特性

這里主要從以下幾方面入手，對(duì)分散式生活污水多級(jí)生物膜的菌群特性進(jìn)行分析：

2.1 運(yùn)行初期

（1）菌群變化特性。在運(yùn)行初期，分散式生活污水多級(jí)生物膜的菌群活性較低，菌群的活性參數(shù)會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸發(fā)生增加。在這種技術(shù)中，影響菌群活性的因素主要包含有機(jī)底物濃度以及污泥產(chǎn)量。

（2）菌群演替特性。就分散式生活污水多級(jí)生物膜技術(shù)的第一級(jí)反應(yīng)器而言，其中包含的菌群主要是異養(yǎng)菌；而就具有硝化功能與除碳功能的第二級(jí)反應(yīng)器而言，其中的菌群主要是硝化菌和異養(yǎng)菌。當(dāng)整個(gè)反應(yīng)器的運(yùn)行時(shí)間達(dá)到15天時(shí)，其污泥中的菌群結(jié)構(gòu)開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 運(yùn)行穩(wěn)定期

菌群演替。在運(yùn)行穩(wěn)定期間，其第一級(jí)生物粗濾柱中的菌群主要是異養(yǎng)菌。由于該位置此時(shí)的有機(jī)物濃度較高，因此，該位置的微生物主要為好氧菌、兼性菌以及厭氧菌；在第二級(jí)反應(yīng)器中，其菌群主要是自養(yǎng)菌與異養(yǎng)菌。除此之外，這段期間內(nèi)分散式生活污水多級(jí)生物膜技術(shù)對(duì)懸浮物、COD等因素的去除情況如表1所示。

2.3 基于2柱反應(yīng)器的菌群結(jié)構(gòu)空間演替特性

在分散式生活污水多級(jí)生物膜的2柱反應(yīng)器中，其菌群結(jié)構(gòu)的空間演替特性為：運(yùn)行穩(wěn)定期，其中同時(shí)包含厭氧微生物、好氧微生物以及兼性微生物。當(dāng)該位置的懸浮床高度發(fā)生增加（生物膜逐漸形成）時(shí)，微生物的種類(lèi)以及數(shù)量也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。菌群的空間演替過(guò)程與環(huán)境條件息息相關(guān)。例如，當(dāng)某種條件消失時(shí)，原本處于優(yōu)勢(shì)狀態(tài)的菌種可能會(huì)逐漸消亡。

3 結(jié)語(yǔ)

從整體角度來(lái)講，分散式生活污水多級(jí)生物膜技術(shù)中包含的處理工藝主要包含預(yù)氧生物粗濾工藝、移動(dòng)載體生物膜工藝等。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，分散式生活污水多級(jí)生物膜中的菌群特性會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的變化產(chǎn)生相應(yīng)變化。例如，在運(yùn)行初期，該多級(jí)生物膜技術(shù)中的菌群會(huì)按照異養(yǎng)菌、異養(yǎng)菌與硝化菌組合的步驟發(fā)生演替變化。

參考文獻(xiàn)

[1]劉智曉.分散式生活污水多級(jí)生物膜處理工藝及菌群特性研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009.

[2]張洪軍，朱彤.A/O工藝膜生物反應(yīng)器處理生活污水的脫氮特性及硝化菌群的分子檢測(cè)[J].環(huán)境污染與防治，2009，01：47-50.

[3]丁安.重力流膜生物反應(yīng)器處理灰水效能及膜通量穩(wěn)定特性研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015.