1.1 污泥定義
污泥是指用物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法等處理廢水時產(chǎn)生的沉淀物、顆粒物和漂浮物，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。
1.2 污泥特性
污泥的主要特性是含水率高（可達99%），有機物含量高，容易腐化發(fā)臭，并且顆粒較細，比重較小，呈膠狀液態(tài)。它是介于液體和固體之間的濃稠物，可以用泵運輸、傳遞，但很難通過沉降自然固液分離*。淤泥是在靜水和緩慢的流水環(huán)境中沉積并含有機質(zhì)的細粒土。
1.3污泥的危害
污泥中含有大量的有機物和豐富的氮、磷等營養(yǎng)物，任意排入水體將會大量消耗水體中的氧氣，導(dǎo)致水體水質(zhì)惡化，嚴重影響水生物的生存。除此之外，污泥中還有多種重金屬、有毒有害物質(zhì)、病菌、寄生蟲等，處理不當(dāng)會傳播疾病、污染土壤和農(nóng)作物，并通過生物鏈轉(zhuǎn)嫁給人類。所以污泥不經(jīng)過妥善處理而任意排放和堆置。必將對周圍環(huán)境造成嚴重污染。已建成的污水廠不能充分發(fā)揮其消除環(huán)境污染的作用。污泥經(jīng)過處理，加以綜合利用達到無害化、減量化、資源化、穩(wěn)定化，對減少環(huán)境污染具有重要意義。
隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，居民的生活質(zhì)量得到提升的同時生活污泥的排放量也在逐年增加，這些污泥是污水處理廠和污水處理的必然產(chǎn)物。
1.4 污泥量
截至目前，我國城市污泥的平均增長率由16.82%，生活污水處理后，產(chǎn)生0.3%-0.5%的污泥。處理千噸廢水產(chǎn)生3.5m3含水率為為99.2%的污泥，污泥脫水后成為約0.6 m3干泥。
2污泥減量化
污泥無害化減量是污泥處置的重要環(huán)節(jié)，直接影響污泥資源化處置的效果和成本。目前污泥減量的主要手段有兩種：即機械脫水和熱干化。
其中機械脫水一般有帶壓、板壓、螺旋壓濾、疊螺機壓濾等傳統(tǒng)設(shè)備。
熱干化分為中高溫直排干化和低溫除濕干化。
A:中高溫直排式干化
有高溫轉(zhuǎn)筒干化、盤式干化、漿葉式干化等傳統(tǒng)設(shè)備工藝，其共同的特點是固定設(shè)施投入相對較低，但是需要配置熱源（如天然氣、高壓蒸汽等）以及天然氣供氣設(shè)施、熱風(fēng)爐、燃燒機、蒸汽鍋爐、水處理系統(tǒng)、廢氣（臭氣）處理等設(shè)設(shè)備，因此綜合運行成本較高，一般情況下比低溫干化高出40%以上。
機械脫水與中溫干化的共同點是設(shè)備投入相對較低，大的不同點在于脫水能力較低（60-80%）。同時因壓濾出的水分仍然是污水，必須配套污水處理及臭氣處理設(shè)施，因此綜合成本很高（脫水設(shè)備、場地、配套基建、污水處理設(shè)備、臭氣處理設(shè)備、電費、藥劑費等）。
B:低溫?zé)岣苫?/span>
經(jīng)過疊螺機、板框壓濾機、帶式壓濾機等通過機械脫水后，含水率為65％~83％的污泥通過頂部進入進料口，再經(jīng)過造?；騾s條裝置，根據(jù)泥餅的特性造?；騾s條，再落入304不銹鋼網(wǎng)帶傳動，網(wǎng)帶不間斷工作，干燥的熱風(fēng)從網(wǎng)帶的底部送入（送風(fēng)溫度75℃），污泥中的水份吸熱后不斷汽化，產(chǎn)生大量飽和的水蒸氣被帶回到網(wǎng)帶頂部，熱風(fēng)從頂部循環(huán)回到蒸發(fā)器（回風(fēng)溫度48~56℃），通過冷凝除濕的方式把水氣收集排出，此時，飽和度較低水蒸氣的再經(jīng)過冷凝器加熱到75℃，變成干燥高溫的熱空氣，送回到網(wǎng)帶底部，進入周期性循環(huán)，從而達到污泥干燥脫水的目的。網(wǎng)帶采用變頻無極調(diào)速，污泥的干度10％~60％可調(diào)。
熱泵低溫除濕干化有密封式低溫除濕干化和微負壓低溫除濕干化兩種。密封式低溫除濕干化具有運行成本低、占地面積小、作業(yè)流程簡單、自動化程度高的特點，因此投放市場幾年來備受歡迎，同時也暴露出三大問題：作業(yè)過程臭氣泄漏嚴重、干濕不勻（“夾心”多需要返混復(fù)烘）、故障率高（制冷部件腐蝕損壞嚴重），因此停機維修量大。
微負壓熱泵低溫除濕干化在密封式低溫除濕干化機的優(yōu)點基礎(chǔ)上集成微負壓、廢氣焚燒熱能回用、三回程連續(xù)式薄化干燥三項技術(shù)，*解決了臭氣泄漏、干濕不勻、故障率高三大問題，使低溫除濕干燥技術(shù)日臻*，其環(huán)保性、穩(wěn)定性和性價比優(yōu)勢相對于各類脫水設(shè)備更加明顯。
2.2 填埋
按《GB16889-2008生活垃圾填埋場污染控制標準》規(guī)定：生活污水處理廠污泥經(jīng)處理后含水率小于60%，可以進入生活垃圾填埋場填埋處置。
在實際操作中，有些是用化肥袋裝袋后填埋，有些是加水泥石灰半穩(wěn)定化后直接填埋。有些是索性啥都不做，直接往垃圾上一倒
現(xiàn)在國家標準污泥含水率低于60%才可以進垃圾填埋場，否則容易引起一些問題：比如不易填埋作業(yè)，滲濾液增加，堵塞排水排氣管道，影響填埋場堆體穩(wěn)定性，易引起滑坡，甚至還有壓實后的污泥，從堆體縫隙出噴出來的情況。
2.2.2城鎮(zhèn)污泥處理國家相關(guān)規(guī)定有哪些
1、《生活垃圾填埋場污染控制標準》中的規(guī)定：生活污水處理廠污泥經(jīng)處理后小于60%時，可以進入生活垃圾填埋場填埋處置。
2、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-混合填埋泥質(zhì)》(CJ/T249-2007)中的規(guī)定：污泥用于混合填埋時，其含水率應(yīng)小于等于60%。污泥用作垃圾填埋場覆蓋土?xí)r，其含水率應(yīng)小于45%。
污泥填埋處理操作上相對簡單，但是對場地的要求較高：既要防止?jié)B濾液、微生物對地下水體的污染，還要考慮污泥發(fā)酵所形成氣體的二次污染。目前我國污水處理廠污泥填埋問題尤為突出。一是消耗大量土地資源，不少城市很難找到新的填埋場；二是產(chǎn)生大量滲瀝液，由于含水率較高，污泥加劇了垃圾填埋場滲瀝液的污染，大部分和垃圾混合填埋的垃圾場存在拒收污泥的現(xiàn)象；三是對填埋氣進行資源化利用的填埋場較少，填埋氣體污染大氣，并存在安全隱患。
2.3焚燒
2.3.1焚燒制磚
生活污泥焚燒制磚主要由干化、焚燒以及煙氣處理三部分組成，含水率為82%的污泥首先投入烘干機烘干水分，達到20%含水率后由皮帶傳輸至制磚機制磚。然后送入焚燒爐內(nèi)。
利用污泥制磚，具有三大優(yōu)勢：一是燒制過程中，污泥內(nèi)的有機物質(zhì)也會燃燒，產(chǎn)生熱量，可以節(jié)約燃煤；二是基本杜絕二惡英等有害氣體的產(chǎn)生，污泥中的重金屬經(jīng)過高溫焙燒，形成穩(wěn)定的固溶體，不會再次污染環(huán)境；三是污泥慘如磚坯后沒有爐渣問題，節(jié)省了后續(xù)處理費用。
實驗表明，污泥灰中的SiO2含量遠低于粘土中的含量，污泥灰中Fe2O3與P2O5的含量比粘土中搞10%左右，重金屬含量比粘土中要明顯得多，其它含量基本接近，因此生活污泥燃燒后的產(chǎn)物與粘土的組成基本接近，用粘土制磚時加一定量的干生活污泥是可行的。因干生活污泥中含有大量的有機物，有一定的燃燒熱值，其燃燒熱值在10000J/g左右，用于制磚節(jié)約能源。
2.3.2焚燒制陶粒
把污泥和黏土存放在堆棚內(nèi)進行自然晾曬一段時間后，由鏟車送到各自的料倉中。黏土倉下設(shè)置一臺板式喂料機，把黏土送到輥齒式破碎機進行破碎，可以設(shè)置多個輥齒式破碎機，使得黏土的粒度變得更小，然后送入雙軸攪拌機。污泥通過倉下的螺旋輸送機也進入到雙軸攪拌機。污泥和黏土一起在雙軸攪拌機內(nèi)進行充分的混合和攪拌，然后送到陳化堆場進行堆存。
陳化后的混合料被鏟車送到料倉，然后經(jīng)過雙軸攪拌機攪拌后，送到對輥造粒機擠壓制粒。產(chǎn)出的顆粒料球由皮帶輸送機送入整形篩分機，圓整處理后，小顆粒被篩出，合格的顆粒球被送入雙筒插接式回轉(zhuǎn)窯進行預(yù)熱和焙燒。燒制出的陶粒成品落入冷卻機冷卻后，再由回轉(zhuǎn)篩分成5mm、15mm、25mm三種規(guī)格的成品，各自存放在堆場存放，裝袋后發(fā)貨。
2.4投棄海洋
污泥不能投海：污泥投海，是指將終端污泥直接投棄在海洋中，利用海洋的自凈與稀釋處置污泥。早在1988年時，美國便禁止污泥向大海傾投，而1998年12月31日歐盟也作了類似的規(guī)定，并建議成員國逐步減少污泥水體消納量，并與1998年底停止污泥投海行動。因此污泥海洋傾倒已受到越來越多的反對。
2.5 農(nóng)作物用
污泥農(nóng)業(yè)利用相對于污泥填埋處理，污泥農(nóng)業(yè)利用的投資少、能耗低、運行費用低，被認為是較有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N處置方式。污泥土地利用，尤其是在相關(guān)法律法規(guī)及相關(guān)政策完善的情況下，將發(fā)酵后的污泥作為園林綠化、苗圃、土壤改良以及覆蓋土是一種有效的污泥處置途徑。但是污泥農(nóng)用的產(chǎn)品將直接和人類的食物鏈發(fā)生關(guān)系，而目前國內(nèi)外對污泥農(nóng)用的風(fēng)險性研究還不夠深入。目前，我國關(guān)于污泥農(nóng)用風(fēng)險的研究體系尚不健全，對于污泥處置的風(fēng)險研究可用數(shù)據(jù)不充分。
污泥不能農(nóng)用：污泥“土地利用”與“污泥農(nóng)用”應(yīng)予嚴格區(qū)別，國家公布的技術(shù)導(dǎo)則有明文：①污泥農(nóng)用的產(chǎn)品將直接和人類的食物鏈發(fā)生關(guān)系，而目前國內(nèi)對污泥農(nóng)用的風(fēng)險性研究還不夠深入，重金屬從土壤到農(nóng)作物的遷移和重金屬、氮、磷在土壤中的遷移，可供研究數(shù)據(jù)還不充分，這些數(shù)據(jù)通常是基于短期（1-3年）的實驗獲得，而*（10年以上）的田間實驗數(shù)據(jù)尚為缺乏；②對污泥農(nóng)用的周圍相關(guān)暴露人群的消費資料，可用數(shù)據(jù)幾乎為零；③污泥農(nóng)用還未建立相應(yīng)的規(guī)范和政策。有資料顯示，目前我國的污泥農(nóng)用比例約44.8%，是當(dāng)前處置的主要方式之一，污泥農(nóng)用存在很大的隱患和風(fēng)險。由于我國污泥農(nóng)用風(fēng)險的研究體系尚不健全，若用短期的實驗數(shù)據(jù)預(yù)測*的影響，其本身就存在一定的風(fēng)險。中科院南京土壤研究所的一項研究發(fā)現(xiàn)，在其實驗的土地上連續(xù)施用污泥達10年后，土壤中鎘、鋅、銅含量均很高，種植的水稻、蔬菜受到嚴重的污染。并且污泥施用越多，污染情況越嚴重。施用污泥的農(nóng)田，雖然土壤有機質(zhì)明顯增加，土壤酸度基本無變化，但土壤中的汞、鎘污染嚴重，能引起小麥、玉米的污染。目前，我國還沒有出臺污泥農(nóng)用規(guī)范和對風(fēng)險性缺乏研究，因此污泥農(nóng)用可能引起的污染問題還沒有全面暴露，更未引起應(yīng)有的重視。事實是多數(shù)研究表明，污泥的有害成分一旦進入土壤后，一般不會立刻表現(xiàn)出其不良影響，但若*大量使用，其負面效應(yīng)就會明顯表現(xiàn)出來
2.6好氧堆肥消化
污泥好氧消化分為兩種，濕法和固態(tài)法。濕式好氧消化能耗高，二固態(tài)好氧消化比較繁瑣。濕式好氧消化是直接將空氣通入污泥中讓微生物降解。固態(tài)好氧發(fā)酵也叫“好氧堆肥”，通過污泥微生物進行發(fā)酵。在脫水污泥中加入調(diào)理劑和膨松劑，使微生物群落對有機物進行氧化分解。
2.6.1好氧堆肥的原理過程
好氧堆肥是在有氧條件下，好氧細菌隨廢物進行吸收、氧化、分解。微生物通過自身的生命活動，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，同時釋放出可供微生物生長活動所需的能量，而另一部分有機物則被合成新的細胞質(zhì)，使微生物不斷生長繁殖，產(chǎn)生出更多的生物體的過程。
在有機物降解的同時，伴有熱量產(chǎn)生，因堆肥工藝中該熱能不會全部散發(fā)到環(huán)境中，就必然造成堆肥物料的溫度升高，會使不耐高溫的微生物死亡，耐高溫的細菌快速繁殖。生態(tài)動力學(xué)表明，好氧分解中發(fā)揮主要作用的是菌體碩大、性能活潑的嗜熱細菌群。該細菌群在大量氧分子存在下將有機物氧化分解，同時釋放出大量的能量。因此好氧堆肥過程伴隨著兩次升溫，將其分成三個階段：起始階段、高溫階段、熟化階段。
起始階段：不耐高溫的細菌分解有機物中的易降解的碳水化合物、脂肪，同時放出熱量使溫度升高，可達15-40℃。
高溫階段：耐高溫細菌迅速繁殖，在有氧條件下，大部分較難降解的蛋白質(zhì)、纖維等繼續(xù)被氧化分解，同時放出大量熱能，使溫度上升至60-70℃.當(dāng)有機物基本降解完，嗜熱菌因缺乏養(yǎng)料而停止生長，產(chǎn)熱隨之停止。堆肥溫度逐漸下降，當(dāng)溫度穩(wěn)定在40℃，堆肥基本達到穩(wěn)定，形成腐植質(zhì)。
熟化階段：冷卻后的堆肥，一些新的微生物借助殘余有機物（包括死后的細菌殘體）而生長，將堆肥過程終完成。
2.6.2 好氧堆肥的控制參數(shù)
機械化好氧堆肥過程的關(guān)鍵就是如何選擇和控制堆肥條件，促使微生物的過程能快速順利進行，一般來說好氧堆肥要求控制的參數(shù)由：
供氧量 氧氣使微生物賴以生存的物質(zhì)條件，供氧不足會大量死亡，使分解速度減慢；供應(yīng)冷空氣過大又會使溫度降低，不利耐高溫菌的氧化分解過程，因此供氧量要適當(dāng)，一般控制在0.1-0.2m3/m3.min,供氧方式是依靠強制通風(fēng)，因此保持物料間隙很重要，物料顆粒太大空襲減小，顆粒太小結(jié)構(gòu)強度小，一旦受壓會發(fā)生傾斜坍塌壓縮而導(dǎo)致實際空襲減小。因此顆粒大小要適當(dāng)。
含水率 在堆肥工藝中，堆肥原料的含水率對發(fā)酵過程影響很大，水的作用是溶解有機物，參與微生物的新陳代謝；二是可以調(diào)節(jié)堆肥溫度，過高過低的水分含量都對堆肥產(chǎn)生很大影響。實踐證明堆肥原料的水分在50-55%為宜。
碳氮比 有機物被微生物分解的速度隨碳氮比變化，微生物自身的碳氮比約為4-30，因此用作其營養(yǎng)的有機物的碳氮也在該范圍內(nèi)。當(dāng)碳氮比在10-25時，有機物被生物分解速度大。如果碳氮比過高，堆肥成品的比值也過高，即出現(xiàn)“氮饑餓”狀態(tài)，施肥到土壤后，會奪取土壤的氮，而影響作物生長。堆肥過程適宜碳氮比應(yīng)為20-30.
碳磷比 磷對微生物的生長也有很大影響，城市污水處理廠的污泥含有豐富的磷，可滿足微生物生長需要，堆肥原料適宜的碳磷比為75-150.
PH值 PH值時微生物生長的重要條件，在堆肥初期，由于細菌的作用，PH降到5.5-6.0，使堆肥物料呈酸性，而后由于以酸性物質(zhì)為養(yǎng)料細菌的生長和繁殖，會使PH值上升，堆肥過程結(jié)束后物料的PH值上升到8.5-9.0.
《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策(試行)》中的規(guī)定：高溫好氧發(fā)酵后的污泥含水率應(yīng)低于40%。
《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中的規(guī)定：污泥用于好氧堆肥時，含水率應(yīng)小于65%；城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥應(yīng)進行污泥脫水處理，脫水后污泥含水率應(yīng)小于80%。
2.7厭氧消化
由于生活污泥含有大量的有機質(zhì)，因此污泥厭氧消化主要是為了降解有機高分子物質(zhì)，使生活污泥大部分轉(zhuǎn)化為沼氣，并可以改良污泥性質(zhì)。厭氧消化常用中文和高溫，中溫厭氧。消化時間一般為20天，有機物理論降解率為83%。30天的有機物降解理論值為88%。但考慮到短流、投加方式、有毒有害等，實際降解率遠低于理論降解率。一般僅為理論值的60%左右。因此在實際處理過程中認為當(dāng)有機物降解率達到40-50%時，或消化后污泥中有機酸含量小于300mg/L時，則可以認為消化后的污泥達到穩(wěn)定狀態(tài)。
厭氧消化主要產(chǎn)物是一氧化碳：與碳的混合氣體俗稱沼氣。含有60%甲烷，降解每千克COD產(chǎn)生標準狀態(tài)下甲烷0.35m3.生活污泥中COD過萬。經(jīng)過處理可獲得CH.同時沼渣可以作為有機肥料應(yīng)用在農(nóng)業(yè)種植中。
厭氧生物處理適用于高濃度有機廢水（CODcr>2000mg/L,BOD5>1000mg/L）。它是在無氧條件下，靠厭氧細菌的作用分解有機物。在這一過程中，參與生物降解的有機基質(zhì)有50％～90％轉(zhuǎn)化為沼氣（甲烷），而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料。厭氧生物處理包括多種方法，有化糞池、厭氧生物濾池、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）、兩段厭氧處理法、厭氧膨脹床、厭氧流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤和擋流板厭氧法等。
下表為幾種厭氧處理方法的特點及優(yōu)缺點見表
各類厭氧處理法的特點及優(yōu)缺點
反應(yīng)法 | 特 點 | 優(yōu) 點 | 缺 點 |
傳統(tǒng)消化法 | 在一個消化池內(nèi)進行酸化，甲烷化和固液分離 | 設(shè)備簡單 | 反應(yīng)時間長，池容積大。污泥易隨水流帶走。 |
厭氧生物濾池 | 微生物固著生長在濾料表面。適用于懸浮物量低的廢水。 | 設(shè)備簡單。能承受較高負荷。 | 底部易發(fā)生堵塞。填料費用較貴。 |
厭氧接觸法 | 用沉淀池分離污泥并進行回流。消化池中進行適當(dāng)攪拌，池內(nèi)*混合,能適應(yīng)高有機物濃度和高 懸浮物的廢水。 | 能承受較高負荷。有一定的抗沖擊負荷能力，運行較穩(wěn)定。 | 負荷高時污泥會流失。設(shè)備較多，操作上要求較高。 |
上流式厭氧污泥床反應(yīng)器 | 消化和固液分離在一個池內(nèi)。微生物量特高。 | 負荷率高，容積小，能耗低，不需攪拌。 | 如設(shè)計不善，污泥會大量流失。池的構(gòu)造復(fù)雜。 |
兩段厭氧處理法 | 酸化和甲烷化在兩個反應(yīng)器進行。 | 能承受較高負荷，耐沖擊。運行穩(wěn)定。 | 設(shè)備較多，運行操作較復(fù)雜。 |
第三章 恒怡源生活污泥厭氧好氧無害化資源化利用
3.1厭氧消化
升流式厭氧污泥床(UASB)生物技術(shù)
升流式厭氧污泥床(UASB)是在升流式厭氧濾池的基礎(chǔ)上改良而來的，它取消了濾池內(nèi)的全部填料， 并在池子的上部設(shè)置了氣、液、 固三相分離器， 這就構(gòu)成了一種結(jié)構(gòu)簡單、 處理效能高的新型反應(yīng)器—升流式厭氧污泥床反應(yīng)器.污水從反應(yīng)器底部向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的的污泥床， 在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生沼氣， 沼氣的產(chǎn)生引起內(nèi)部循環(huán)對于顆粒污泥的形成和維持是有利的，因此，有利于有機物的降解。
升流式厭氧污泥床具有污泥濃度高， 平均污泥濃度為(20 ～40)gVSS/L， 水力停留時間長， 容積負荷一般為(6 ～11)kgCOD/(m 3 .d)左右。 無混合攪拌設(shè)備，靠水流和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運動， 使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，對下部的污泥層也有一定程度的攪動。
UASB 內(nèi)設(shè)三相分離器， 通常不設(shè)沉淀池， 被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi)，而且污泥床不填載體，節(jié)省造價并可避免填料堵塞的問題， 正因如此， UASB 反應(yīng)器已成為第二代厭氧反應(yīng)器中發(fā)展較為迅速、應(yīng)用較為廣泛的裝置。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機廢水， 進水 BOD 濃度可數(shù)以萬計， 也適用于低濃度有機廢水，如城市污水等．有人實驗證明采用 UASB/SBR/氧化塘工藝處理養(yǎng)豬廢水， 經(jīng) UASB 處理后 COD 去除率為82%， BOD 去除率為 79%， NH 3 － N 去除率為31%。
UASB 反應(yīng)器對有機物有較理想的去除率， 但對氨氮和磷的去除效果不理想． 此外進水中懸浮物不宜過高，一般控制在 100mg/L 以下， 防止懸浮物對處理效果的影響．
綜合上所述并結(jié)合本設(shè)計污水的特點，考慮采用較為成熟的升流式厭氧污泥床(UASB)生物技術(shù)作為厭氧段的反應(yīng)器?？瑟毩⒎纸鉃槎鄠€反應(yīng)器。
3.2 好氧消化
A:定義
微生物細胞幾乎能在水環(huán)境中任何適宜的載體表面牢固的附著，并在其上生長和繁殖，由細胞內(nèi)向細胞外延伸的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維狀的纏結(jié)結(jié)構(gòu)，便被稱之生物膜。
B:好氧生物膜法的原理
污水*與填料接觸，就會在其表面形成生物膜，并逐漸成熟。固定生物膜法中，微生物附著在載體表面生長而形成膜狀，當(dāng)污水流經(jīng)載體表面和生物膜接觸的過程中，污水中的有機污染物被微生物吸附、穩(wěn)定、終轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、NH3和微生物細胞物質(zhì)，污水得到凈化。
C:生物膜的特點
生物膜中的微生物不像活性污泥那樣承受較強的攪拌沖擊，易于生長繁殖。生物膜是由細菌（好氧、兼性、厭氧）、真菌、藻類、原生動物、后生動物以及一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲和幼蟲等組成。
微生物量多，處理能力大，凈化功能顯著提高。由于微生物附著生長并使生物膜具有較低的含水率，單位反應(yīng)器內(nèi)的生物量可高達活性污泥法的5-20倍，因而生物膜反應(yīng)器具有較高的處理能力。
生物膜法都分段處理，在每段都自然形成自己*優(yōu)勢的生物圈，這種現(xiàn)象對有機污染物是相當(dāng)有利的。生物膜法對于進水BOD在50mg/L以下的水能很好的處理成5-10mg/L.而活性污泥對于低于60mg/L的沒有辦法處理。
D：NBAF新隔離型曝氣生物濾池*性
如今國內(nèi)大部分使用活性污泥法，凈水后均產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥含有高濃度的有機物，極難處置，形成二次污染的污染源。污泥的產(chǎn)生是傳統(tǒng)污水處理技術(shù)難以突破的瓶頸。由于人工曝氣量大，微生物膜在完成使命死亡后自身發(fā)生氧化，因此本技術(shù)的大特點是凈化污水時幾乎不產(chǎn)生有機污泥，這正是傳統(tǒng)凈化技術(shù)的致命軟肋。
（1）NBAF曝氣生物濾池是一種新型的隔離型的高負荷浸沒式固定生物膜三相反應(yīng)器，它集中了現(xiàn)有污水生化處理兩類方法：活性污泥法和生物膜法各自優(yōu)點，并將生化反應(yīng)和物理過濾（即生物降解去除BOD和固液分離去除SS）兩種處理過程合并在同一個反應(yīng)器中完成。
NBAF按照水流方向分上向流和下向流，下向流曝氣生物濾池在進水的同時，采用水汽逆向的工藝路線，使介質(zhì)表面形成生物膜，污水流過濾床時，污染物首先被過濾和吸附，然后同化、代謝、降解。所以NBAF曝氣生物濾池可以在降解有機物的同時，具有生物絮凝和吸附過濾的作用。而且由于生物膜附著在生物巢濾料上，活性很高，生物膜不受泥齡限值，對于污染物的降解十分有利。
隨著處理過程的進行，在濾料縫隙之間的懸浮活性污泥形成了污泥濾層，在氧化降解污水中有機物的同時，起到了進一步吸附過濾作用，從而能使有機物及懸浮物均能得到比較*的清除。
（2）在反應(yīng)器的上部異樣菌為優(yōu)勢菌種，碳污染物主要在這里被去除，而在反應(yīng)器下部，自養(yǎng)菌如硝化菌占優(yōu)勢，氨氮被硝化。在生物膜內(nèi)部以及部分馬鞍球型生物巢填料縫隙之間，蓄積大量活性污泥的兼性微生物，因此在NBAF中可發(fā)生碳污染物的去除，同時硝化和反硝化的的功能。
（3）NBAF特殊的馬鞍球型生物巢填料為微生物提供了較佳的生產(chǎn)環(huán)境，因此生物量大、濃度高，使其容積負荷增大，不僅減少了池的容積和占地（容積僅為活性污泥法的1/3-1/5）,而停留時間縮短至4-8小時。基建投資省20-30%。
（4）填料固定床中的馬鞍球型生物巢填料具有巨大的比表面積，其上生長著各種碳化菌組成的高活性生物膜，具有氧化降解和吸附過濾水中污染物的功能（可去除污水中的有機物COD、BOD、SS、NH3-N、P等），且一般不設(shè)置二沉池。
（5）氣水相對運動，氣泡接觸面積增大，氧的利用率提高15%-20%，增加氣水與生物膜接觸面積，從而提高處理效果，降低運行費用。
（6）硝化效率高，脫氮效果好，這是常規(guī)二級處理達不到的。
（7）高質(zhì)量的出水達到砂濾三級處理水質(zhì)，不但可以滿足環(huán)保排放標準，而且可達到中水回用標準。NBAF對低濃度的有機廢水也有很好的處理效果，如洗澡水。
（8）馬鞍球型生物巢填料使用壽命20年以上，無需更換。
（9）由于NBAF沒有污泥齡限值，*運行將產(chǎn)生微生物內(nèi)源消化，因此幾乎沒有污泥產(chǎn)生。
表3-2 NBAF與傳統(tǒng)處理工藝設(shè)計參數(shù)比較表
序號 | 工藝類型 | 容積負荷（kgBOD5/m3.d） | 水力停留時間 （h） | 備注 |
1 | 常規(guī)活性污泥法 | 0.3-0.8 | 4-8 | 需設(shè)二沉池 |
2 | *混合活性污泥法 | 0.6-0.8 | 3-6 | 需設(shè)二沉池 |
3 | 滴濾池 | 0.1-0.4 | / | 需設(shè)二沉池 |
4 | NBAF曝氣生物濾池 | 2-4.5 | 1-2 | 不需設(shè)二沉池 |
5 | 延時曝氣法 | 0.15-0.25 | 16-30 | 需設(shè)二沉池 |
6 | 氧化溝 | 0.1-0.2 | 〉20 | 需設(shè)二沉池 |
從以上數(shù)據(jù)對比可知，NBAF工藝不僅在生化反應(yīng)單元上有機負荷高、水力停留時間短，因而反應(yīng)器體積小，占地面積少，同時不需要單獨設(shè)置二次沉淀池，其基建投資省的優(yōu)勢十分明顯，這是其它任一處理工藝無法企及的
E.好氧、厭氧、兼氧生物膜一體化技術(shù)
為了保持生物膜好氧菌的活性，向生物膜提供氧氣創(chuàng)造好氧條件，本技術(shù)采用曝氣強制通風(fēng)供氧。好氧層的厚度和污水的流量和濃度相關(guān)聯(lián)
微生物的生長繁殖使生物膜厚度增大，營養(yǎng)物和氧的傳遞阻力加大，使生物膜深處的營養(yǎng)物和氧供應(yīng)不足，促使微生物內(nèi)源代謝產(chǎn)生厭氧層。中間部分形成兼氧層。
好氧、厭氧、兼氧一體化，在親水的表層形成的好氧層吸收、氧化、分解水中的有機物。好氧、厭氧和兼氧同時形成了硝化和反硝化。因此具有脫氮的功能。
3.3 生活污泥無害化資源化處理工藝流程
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