小型生活污水處理設(shè)施
生物膜法基本特征
在污水處理構(gòu)筑物內(nèi)設(shè)置微生物生長聚集的載體（一般稱填料），在充氧的條件下，微生物在填料表面聚附著形成生物膜，經(jīng)過充氧(充氧裝置由水處理曝氣風(fēng)機及曝氣器組成)的污水以一定的流速流過填料時，生物膜中的微生物吸收分解水中的有機物，使污水得到凈化，同時微生物也得到增殖，生物膜隨之增厚。當(dāng)生物膜增長到一定厚度時，向生物膜內(nèi)部擴散的氧受到限制，其表面仍是好氧狀態(tài)，而內(nèi)層則會呈缺氧甚至厭氧狀態(tài)，并終導(dǎo)致生物膜的脫落。隨后，填料表面還會繼續(xù)生長新的生物膜，周而復(fù)始，使生物膜法污水得到凈化。
微生物在填料表面聚附著形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一層薄薄的水層，水層中的有機物已經(jīng)被生物膜氧化分解，故水層中的有機物濃度濃度比進水要低得多，當(dāng)廢水從生物膜表面流過時，有機物就會從運動著的廢水中轉(zhuǎn)移到附著在生物膜表面的水層中去，并進一步被生物膜所吸附，同時，空氣中的氧也經(jīng)過廢水而進入生物膜水層并向內(nèi)部轉(zhuǎn)移。

生物膜上的微生物在有溶解氧的條件下對有機物進行分解和機體本身進行新陳代謝，因此產(chǎn)生的二氧化碳等無機物又沿著相反的方向，即從生物膜經(jīng)過附著水層轉(zhuǎn)移到流動的廢水中或空氣中去。這樣一來，出水的有機物含量減少，廢水得到了凈化。
小型生活污水處理設(shè)施在小規(guī)模分散型污水處理中大量使用生物膜污水處理工藝，比使用活性污泥工藝更有優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在：①微生物相方面，各種生物膜工藝中參與凈化反應(yīng)的微生物多樣化，微生物的食物鏈較長，世代時間較長的微生物易于存活，在分段運行中每段都能夠形成優(yōu)勢菌種;②在處理工藝上，各種生物膜工藝對水質(zhì)水量變化均有較強的適應(yīng)性，污泥沉降性能良好、易于固液分離，能夠處理低濃度的污水，易于維護、節(jié)能。
凈化機理及過程
⑴活性污泥中的微生物在酶的催化作用下,利用污水中的有機物和氧,將有機物氧化為水和二氧化碳,達到去除水中有機污染物的目的。
⑵凈化過程
活性污泥去除污水中有機物的過程一般分為三個階段：
①初期的吸附去除階段
在該階段,污水和污泥在剛開始接觸的5～10min內(nèi)就出現(xiàn)了很高的BOD去除率,通常30min內(nèi)完成污水中的有機物被大量去除,這主要是由于活性污泥的物理吸附和生物吸附作用共同作用的結(jié)果.
活性污泥法初期的吸附去除的主要特點包括以下幾點:
a.初期的吸附去除完成時間短,去除量大;
b.去除的有機物對象主要是膠體和懸浮性有機物;
c.活性污泥的性質(zhì)與初期的吸附去除關(guān)系密切,一般處于內(nèi)源呼吸期的活性污泥微生物吸附能力強,而氧化過度的活性污泥微生物初期吸附的效果不好;
d.初期吸附有機物的效果與生物反應(yīng)池的混合及傳質(zhì)效果密切相關(guān);e.被吸附的有機物沒有從根本上被礦化,通過數(shù)小時的曝氣后,在胞外酶的作用下,被分解為小分子有機物后才可能被微生物酶轉(zhuǎn)化.

②代謝階段
活性污泥吸附了污水中呈非溶解狀態(tài)的大分子有機物后,被微生物的胞外酶分解成小分子的溶解性有機物,與污水中溶解性的有機物一起進入微生物細胞內(nèi)被降解和轉(zhuǎn)化,一部分有機物質(zhì)進行分解代謝,氧化為二氧化碳和水,并獲得合成新細胞所需的能量,另一部分物質(zhì)進行合成代謝,形成新的細胞物質(zhì).

BIOSTYR上向流生物濾池是一種運行可靠、出水水質(zhì)好、節(jié)約能耗、抗沖擊能力強和自動化程度高的新一代曝氣生物濾池工藝，既可用于污水二級處理，也可用于污水深度處理和回用，還可以用于微污染水預(yù)處理。大中城市的市區(qū)污水廠在升級改造過程中，由于受到占地面積的限制，生物濾池工藝是一種較好的選擇。
在淹沒式曝氣生物濾池(包括下向流濾池和上向流濾池)領(lǐng)域擁有近30 年的工程設(shè)計、建設(shè)和運行經(jīng)驗，并且在世界各地建設(shè)了300多座采用曝氣生物濾池工藝的污水處理廠，其中一種工藝便是上向流生物濾池(已經(jīng)擁有140多個成功案例)。該工藝先開發(fā)時是用于二級和三級處理氨氮和總氮的去除，目前該工藝已經(jīng)可與多種預(yù)處理工藝配合直接進行二級 生化處理，并且出水水質(zhì)能夠達到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。
小型生活污水處理設(shè)施基本結(jié)構(gòu)和工藝過程
基本結(jié)構(gòu)
BIOSTYR工藝是一種淹沒式上向流生物濾池，球形顆粒濾料漂浮在水中。該濾料由聚苯乙烯顆粒發(fā)泡而成，是一種密度較小并且均勻度很高的小球，直徑為3～5 mm，具有很大的比表面積、很強的機械性能和物理化學(xué)性能，且有一定剛性，在水中既不容易變形，也不容易磨損。

每個生物濾池單元包括：
① 進水渠(水量較小時也可使用管道進水)，在濾池的側(cè)面，經(jīng)過預(yù)處理的出水(一般經(jīng)過6mm 細格柵、曝氣沉砂池和初沉池處理，不需要2mnl超細格柵；有時也包括回流的反沖洗廢水或內(nèi)回流的濾池出水)由上而下進入底部的配水渠。
② 配水渠，位于濾池底部，每格濾池2～4條不等，每條配水渠上有一排折形布置的配水孔，直徑約為50～60 mm，不易堵塞，還可用于排除反沖洗廢水。
③ 空氣管，初需要布置兩條空氣管(304L 不銹鋼穿孔管，孔徑為3～5 mm)，中部一條用于工藝曝氣，底部一條用于氣反沖洗；新的設(shè)計已將工藝曝氣和反沖洗空氣合并為同一條管道，并采用氣動調(diào)節(jié)蝶閥進行氣量調(diào)節(jié)。
④ 濾料層，厚度為2．0—3．5 m，濾料表面有 一層生物膜附著大量的微生物。
⑤ 濾板，濾池頂部有混凝土預(yù)制濾板，防止濾料的流失。
⑥ 濾頭，濾板上安裝有濾頭，濾頭縫隙≤1．5 mm，用于濾池出水和空氣的排除。
在生物處理中，廢水中的有機物作為微生物的營養(yǎng)源被微生物利用，終分解為穩(wěn)定的無機物或合成細胞物質(zhì)而以污泥物態(tài)由水中分離，從而使廢水得到凈化。在好氧處理工藝中，微生物通過利用氧氣將有機污染物氧化為CO2和微生物的細胞物質(zhì)（污泥）。隨著氧化分解過程，大量能量被釋放，用于微生物降解有機物轉(zhuǎn)化為細胞物質(zhì)，即好氧污泥；而厭氧處理工藝則是在無氧的條件下，大多數(shù)有機污染物的能量轉(zhuǎn)化為甲烷的形式，結(jié)果只有很少部分用于合成細胞物質(zhì)，而產(chǎn)生的沼氣可作為熱能被再利用。因此從生物反應(yīng)的原理上，顯而易見，厭氧處理存在很大的優(yōu)勢。

整個厭氧過程分為水解、發(fā)酵、產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段、產(chǎn)甲烷階段。
1.水解階段
高分子有機物因相對分子量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。因此它們在階段被細菌胞外酶分解為小分子。例如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白酶分解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細胞膜為細菌所利用。