探析分散式生活污水多級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生活污水處理工作的實際需求。這種處理方式在降低處理成本的同時，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，對分散式生活污水多級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生物膜；處理工藝；菌群特性

中圖分類號：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0014-01

當(dāng)前我國產(chǎn)生的生活污水量較大。當(dāng)生活污水處理不善時，這些污水可能會對可用水資源產(chǎn)生污染，甚至可能對人們的身體健康產(chǎn)生不良影響。分散式生活污水多級生物膜技術(shù)的應(yīng)用可以有效避免上述問題的出現(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生物膜的處理工藝

從整體角度來講，分散式生活污水多級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，過濾作用。當(dāng)整個分散式生活污水多層生物膜運(yùn)行至穩(wěn)定時期之后，填料中的生物膜懸浮過濾床會通過截留作用與吸附作用的發(fā)揮實現(xiàn)對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，食物鏈分級捕食作用。該食物鏈的復(fù)雜程度較高，食物鏈中各個節(jié)點(diǎn)生物的分級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

實驗研究結(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)荷量也會發(fā)生相應(yīng)的提升。這種正相關(guān)處理作用一直會延續(xù)至20kgCOD/（m3·d）參數(shù)狀態(tài)，此時預(yù)氧生物粗濾工藝的處理速度會逐漸降低[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，該工藝對懸浮物的去除率會發(fā)生相應(yīng)的提升；在運(yùn)行穩(wěn)定期，這種工藝對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)盤工藝。與其他工藝相比，生物轉(zhuǎn)盤工藝的應(yīng)用優(yōu)勢在于其所需能耗較少，且成本相對較低。在實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)盤工藝可以將生活污水中的清潔劑、各類化合物有效去除。為了優(yōu)化生活污水的處理效果，可以將生物轉(zhuǎn)盤工藝與消毒工藝、沙濾工藝組合在一起，實踐經(jīng)驗表明，將這三種處理工藝組合成一種新的組合工藝，其對生活污水中的BOD、COD、懸浮物的去除率分別為：73%、96%、82%。

（2）移動載體生物膜工藝。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，其中的水力、曝氣作用同時作用于生活污水，使其轉(zhuǎn)化成易于處理的流化狀態(tài)。相對于其他處理工藝而言，移動載體生物膜工藝的生活污水處理效率相對較高，其所需成本相對較少。除此之外，這種工藝在實際應(yīng)用過程中通常不會產(chǎn)生污泥膨脹問題。

（3）常規(guī)污染物去除工藝。就分散式生活污水多級生物膜技術(shù)而言，其對生活污水中各類常規(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。實驗結(jié)果表明，當(dāng)生活污水中糞大腸菌群的數(shù)量級處于106水平時，分散式生活污水多級生物膜（三級）技術(shù)的應(yīng)用可以將生活污水中的糞大腸菌數(shù)量級控制在103-104范圍內(nèi)[3]。②氨氮。分散式生活污水多級生物膜技術(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)定性相對較好。NH4+以及N元素的去除是通過硝化反應(yīng)實現(xiàn)的。③磷。分散式生活污水多級生物膜技術(shù)對生活污水中磷元素的處理主要是通過以下幾種方式完成的：第一，生物同化作用方式。在實際處理過程中，細(xì)菌的增殖會將生活污水中的一部分P去除掉。相對于其他方法而言，這種方法的P去除率相對較低；第二，物理截留作用方式。就分散式生活污水多級生物膜技術(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，這些離子會與P元素產(chǎn)生化學(xué)作用，進(jìn)而實現(xiàn)去除P目的。

2 分散式生活污水多級生物膜的菌群特性

這里主要從以下幾方面入手，對分散式生活污水多級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生物膜的菌群活性較低，菌群的活性參數(shù)會隨著運(yùn)行時間的延長逐漸發(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生物膜技術(shù)的第一級反應(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)整個反應(yīng)器的運(yùn)行時間達(dá)到15天時，其污泥中的菌群結(jié)構(gòu)開始進(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，其第一級生物粗濾柱中的菌群主要是異養(yǎng)菌。由于該位置此時的有機(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生物膜技術(shù)對懸浮物、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，微生物的種類以及數(shù)量也會發(fā)生相應(yīng)的變化。菌群的空間演替過程與環(huán)境條件息息相關(guān)。例如，當(dāng)某種條件消失時，原本處于優(yōu)勢狀態(tài)的菌種可能會逐漸消亡。

3 結(jié)語

從整體角度來講，分散式生活污水多級生物膜技術(shù)中包含的處理工藝主要包含預(yù)氧生物粗濾工藝、移動載體生物膜工藝等。在實際應(yīng)用過程中，分散式生活污水多級生物膜中的菌群特性會隨著運(yùn)行時間的變化產(chǎn)生相應(yīng)變化。例如，在運(yùn)行初期，該多級生物膜技術(shù)中的菌群會按照異養(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[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.