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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(chǎng)生化處理的核心，也即主處理工藝。曝氣生物濾池的池型結構及處理原理可詳見(jiàn)其他章節。
(1) 掛膜 使具有代謝活性的微生物污泥在處理系統中濾料上固著(zhù)生長(cháng)的過(guò)程稱(chēng)之為掛膜。掛膜也就是生物膜處理系統中膜狀微生物的培養和馴化過(guò)程。對于生活污水、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(huà)，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，讓處理系統運行。該過(guò)程分兩階段進(jìn)行，階段是在濾池中連續鼓入空氣的情況下，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?xún)?；第二階段同樣是在濾池中連續鼓入空氣的情況下，連續泵入污水，使空塔水流速逐漸從1.5m／h增加到設計流速。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)預先培養和馴化相應的活性污泥 (或類(lèi)似污水處理廠(chǎng)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，可以直接通水運行或繼續循環(huán)運行，隨著(zhù)膜厚度的增長(cháng)，可以逐步增大工業(yè)廢水的比例，直至完成掛膜過(guò)程。
(2) 運行控制
a．布水與布氣 對于生物濾池處理設施，為了保證其微生物膜的均勻增長(cháng)，防止污泥堵塞濾料，保證處理效果的均勻，應對濾池均勻布水和布氣。由于設計上不可能保證布水和布氣的**均勻，運行時(shí)應利用布水、布氣系統的調節裝置，調節各池或池內各部分的配水或供氣量，保證均勻布水、布氣。
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，結果濾料層受水量影響發(fā)生差異，會(huì )導致微生物膜的不均勻生長(cháng)，進(jìn)一步又會(huì )造成布水布氣的不均勻，后使處理效率降低。為防止布水管和濾頭的堵塞，必須提高預處理設施對油脂和懸浮物的去除率；保證通過(guò)濾頭有足夠的水力負荷。
對于布氣系統，由于曝氣生物濾池采用不易堵塞的單孔膜曝氣器，所以在運行中被大量堵塞的幾率不大，如有堵塞，則可根據具體情況調節空氣閥門(mén)，使供氣勻，并可用曝氣器沖洗系統進(jìn)行沖洗。
B、濾料
①預處理 對于濾池中的生物濾料，在被裝入濾池前需對其進(jìn)行分選、浸洗等預處理，以提高濾料顆粒的均勻性，并去除塵土等雜質(zhì)。
②運行觀(guān)察與維護 生物濾料在曝氣生物濾池中正常運行時(shí)，應定期觀(guān)察生物膜生長(cháng)和脫膜情況，觀(guān)察其是否被損害。有很多原因會(huì )造成微生物膜生長(cháng)不均勻，這會(huì )表現在微生物膜顏色、微生物膜脫落的不均勻性上，一旦發(fā)現這些問(wèn)題，應及時(shí)調整布水布氣的均勻性，并調整曝氣強度來(lái)予以糾正。
由于濾料容易堵塞，可能需要加大水力負荷或空氣強度來(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(guān)察 對于城市污水處理廠(chǎng)，生物膜外觀(guān)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別，主要表現在微生物種類(lèi)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(cháng)環(huán)境條件的改善，生物膜系統存在的微生物種類(lèi)和數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(lèi)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)水流向呈現出不同的微生物種類(lèi)和數量。在濾料層的下部(對于上向流)、濾料層的上部(對于下向流)或生物膜的表層，生物膜往往以菌膠團細菌為主，膜也較厚；而在濾料層的上部(對于上向流)、濾料層的下部(對于下向流)或生物膜的內層，由于有機物濃度梯度的變化，生物膜中會(huì )逐漸出現絲狀菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物，生物的種類(lèi)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(lèi)和數量的變化。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象，即原先在前級或上層的生物可在后級或下層中出現。因此，
可以通過(guò)這一現象來(lái)推斷污水有機物濃度和污泥負荷的變化情況。
d．生物相觀(guān)測—鏡檢
①原理 生化法處理廢水利用微生物分解有機污染物。微生物是處理廢水的主體，微生物生長(cháng)、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(guān)察微生物的狀態(tài)來(lái)監視廢水處理的運行狀況，以便及早發(fā)現異常情況，及早采取措施，保證穩定運轉，提高處理效果。
②設備和材料 顯微鏡、載玻片、蓋玻片、計數板、生物膜樣品。
③步驟 壓片標本的制備 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，則應稀釋后進(jìn)行觀(guān)察)。
蓋上蓋玻片，即制成活性污泥壓片標本。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(guān)察。
在制作填料上生物膜標本時(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。再制成標本。
顯微鏡觀(guān)察
低倍顯微鏡 觀(guān)察生物相的全貌， 要注意觀(guān)察污泥絮粒的大小、污泥結構的松緊程度、菌膠團和絲狀菌的比例及其生長(cháng)狀況。加以記錄和做必要的描述。觀(guān)察微型動(dòng)物的種類(lèi)、活動(dòng)狀況。對其主要種類(lèi)進(jìn)行計數。
用高倍鏡觀(guān)察，可進(jìn)一步看清微型動(dòng)物的結構特征，要注意原生動(dòng)物的外形和內部結構，如鐘蟲(chóng)內是否存在食物胞、纖毛環(huán)的擺動(dòng)情況等。觀(guān)察菌膠團時(shí)，則應注意膠質(zhì)的厚簿、色澤、新生菌膠團出現的比例。觀(guān)察絲狀菌苗體內是否有類(lèi)脂類(lèi)物質(zhì)和硫粒積累，以及絲狀菌生長(cháng)、細胞的排列和運動(dòng)特征，以判斷絲狀細菌的種類(lèi)，并進(jìn)行記錄。
微型動(dòng)物的計數
?取曝氣池混合液于燒杯內，用玻璃棒輕輕攪勻。如混合液濃，可稀釋后再觀(guān)察。
?取洗凈的滴管1支(滴管每滴水的體積應預先標定，一般每滴水的體積約為0.05mL)，吸取攪勻的混合液，加1滴到計數板的中央方格內，然后加上一塊潔凈的大號蓋玻片使其四周正好擱在計數板四周凸起的邊框上。
?用低倍鏡進(jìn)行計數。注意所滴加液體不一定布滿(mǎn)整個(gè)100方格，在顯微鏡下計數時(shí)只要把充有污泥混合液的小方格挨著(zhù)次序依次計數即可。
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)體分別計數。
?計算 設在一滴水中測得鐘蟲(chóng)50只，每滴樣品的體積經(jīng)1 ：1稀釋?zhuān)瑒t每毫升混合液中含鐘蟲(chóng)數應為50X 50X2＝2000只
?結果 生物相概貌包括生物膜厚度、顏色、結構松緊、絲狀菌多少、游離細菌多少、微型動(dòng)物主要類(lèi)群及多少。微型動(dòng)物計數結果，記錄在表6—2中。表6-2 微型動(dòng)物計數結果記錄表
動(dòng)物名稱(chēng) 每滴混合液的個(gè)數 每毫升混合液的個(gè)數 狀態(tài)描述
(3)運行中應注意的問(wèn)題
a．溶解氧 為了實(shí)現硝化、反硝化，必須在各段濾池中連續測定溶解氧數值，并加以控制調節。在DC、N濾池中的曝氣階段需要不斷調節溶解氧水平，使溶解氧達到較高水平(約2—3mgO2/L)，通過(guò)溶解氧(DO)在線(xiàn)檢測儀表測定濾池出水中的溶解氧濃度，并反
饋至PLC控制系統，由計算機控制變頻器從而改變風(fēng)機的轉速來(lái)達到目的；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，所以運行中應使濾池
中溶解氧濃度達到較低水平(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 )因反沖洗強度控制不當或磨損等原因而少量流失或損耗，故要定期根據填料損耗程度和處理水質(zhì)狀況進(jìn)行適量補充，該過(guò)程一般集中在每年大修時(shí)進(jìn)行。
c反沖洗 在曝氣生物濾池運行中，隨著(zhù)運行的進(jìn)行，濾料上生長(cháng)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。正常運行時(shí)，微生物膜的厚度一般應榨制在300～400μm，此時(shí)生物膜新陳代謝能力強，出水水質(zhì)好。當膜的厚度超過(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(cháng)，結果使去除能力降低，出水水質(zhì)變壞；②傳質(zhì)速度減緩，使微生物吸收有機物濃度過(guò)低，造成營(yíng)養不足。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(cháng)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(zhù)處理過(guò)程的持續運行，填料的空隙度減小，這時(shí)曝氣生物濾池的運行加大了濾池的水頭損失，后總的水頭損失可能達到或接近使設計流量通過(guò)生物曝氣濾池所必須的水頭或是出現顆粒穿透。在這種情況下，曝氣生物濾池即應停止運行并進(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，使填料得到適度的清洗，恢復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)量對出水水質(zhì)、工作周期、運行狀況的影響很大。
反沖洗程序為先單獨用空氣進(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(mén)，并通過(guò)微機對整個(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出水水質(zhì)、濾料層的水力損失，出水濁度綜合而定，并由計算機系統自動(dòng)程序控制。對于城市生活污水，一般情況下通常運行24—48h反沖洗一次，而且在多格濾池并聯(lián)運行的情況下，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。
對曝氣生物濾池，控制好氣、水反沖洗強度顯得尤為重要，過(guò)低達不到?jīng)_洗的目的，過(guò)高會(huì )使生物膜嚴重脫落，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)濾池運行中出現的異常問(wèn)題及解決對策
a、氣味 對于曝氣生物濾池，當進(jìn)水有機物濃度過(guò)高或濾料層中截留的微生物膜過(guò)多時(shí)，濾料層內局部會(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保證曝氣設施的正常工作；
③避免高濃度或高負荷污水的沖出。
B、生物膜嚴重脫落 在濾池正常運行過(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)基本穩定。
C、處理效率降低 當濾池系統運行正常，且微生物膜生長(cháng)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)間超負荷運行所致。對于這種現象，只要處理效率降低的程度不影響出水水質(zhì)的達標排放，即可不采取措施，過(guò)一段時(shí)間便會(huì )恢復正常；若出水水質(zhì)影響達標排放，則需采取一些局部調整措施加以解決，如調節進(jìn)水的pH值、調整供氣量、對反應器進(jìn)行保溫或對進(jìn)水進(jìn)行加熱等。
D、濾池截污能力下降 濾池運行過(guò)程中，當反沖洗正常，但濾池的截污能力下降，這種情況可能是預處理效果不佳，使得進(jìn)水中的SS濃度較高所引起的，所以此時(shí)必須加強對預處理設施的運行管理。 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，如果出現，應當通過(guò)加大曝氣量和曝氣時(shí)間來(lái)保持污泥負荷的穩定性。
②進(jìn)水濃度偏低 這種情況主要出現在暴雨天氣，應當通過(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 這種情況的出現主要是生物膜厚度太厚，反沖洗強度過(guò)高或沖洗次數過(guò)頻。
?當生物膜長(cháng)到一定厚度(300～400μm)，立即進(jìn)行反沖。
?反沖洗強度過(guò)高或次數過(guò)頻，導致微生物流失，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，調整反沖洗合適強度。
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。
?可能局部布水系統堵塞，造成局部缺氧。解決辦法，檢修或加以反沖強度。
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，減]小加藥量即可。
