15立方米/天一體化生活污水處理設備
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高負荷污泥膨脹的控制
1負荷和溶解氧的影響
采用城市污水負荷為0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)～0.8kgBOD5/(kgMLSS·d)，溶解氧濃度1.0mg/L～2.0mg/L，污泥齡為20天的*混合曝氣池(截面積1.0m2，高3.0m)。階段由于絲狀菌的過度增殖，SVI從280mL/g上升到800mL/g，污泥濃度下降至0.68g/L，二沉池中污泥不斷流失。一般認為在溶解氧為1.0mg/L～2.0mg/L條件下運行的曝氣池不會發(fā)生污泥膨脹，而試驗中溶解氧濃度一直維持在這一水平，仍然發(fā)生了污泥膨脹。在第二階段，從第16天提高溶解氧濃度至3.0mg/L～5.0mg/L(平均4mg/L)可以觀察到SVI很緩慢地逐漸下降，污泥濃度不斷上升，在大約25天后，污泥濃度逐漸回升到1.5g/L，這時SVI下降到300mL/g。一般污泥膨脹發(fā)生速度很快，只要2～3天，而膨脹污泥的恢復很緩慢，往往需要3倍泥齡以上的時間。在一個污泥齡的時間內(nèi)，觀察到污泥沉降性能的明顯改善后，由于時間問題沒有繼續(xù)進行觀察。 
2加填料控制污泥膨脹
在生產(chǎn)性曝氣池頭部加占總池容15%軟填料，與傳統(tǒng)工藝不加填料時的SVI對比。加設軟性填料系統(tǒng)總停留時間為4h，負荷在0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)～0.8kgBOD5/(kgMLSS·d)之間。從圖 2可見，在曝氣池供氧充足的條件下(氣水比(3.7～5)∶1)，加填料可很好地控制膨脹現(xiàn)象。
傳統(tǒng)曝氣池在相同條件下的運行，在后期停留時間延長1倍。負荷降低1倍，SVI仍在200mL/g ～500mL/g之間，遠高于加填料系統(tǒng)(SVI平均在100mL/g左右)。從填料池的分析來看，填料上附著生長的微生物以硫絲菌、021N型菌絲狀菌為主。填料池對有機酸的去除率高達80%，對COD去除率為50%，H2S從3.67mg/L降至0.77mg/L。從而去除了絲狀菌的生長促進因素，有利于絮狀菌的生長。
事實上，填料池也相當一個選擇器，其將絲狀菌固著于填料上在個池子中選擇性地充分生長，但不進入活性污泥絮體之中。而絮狀菌在第二個池內(nèi)生長，從而避免了污泥膨脹的發(fā)生。其主要的作用是降低污水的有機負荷，菌膜的脫落是次要因素。對于有機負荷的降低，是從兩方面進行，首先是對有機物的直接去除，這個作用在分設的填料池中zui為明顯。其次是填料上生長的微生物量，增加了系統(tǒng)中總的生物量，從而降低了有機負荷。加填料控制污泥膨脹的方法很簡單，但缺點是增加了一定的投資，還有填料的更換問題。一般適宜小型污水處理廠使用，而大型污水處理廠一般不宜采用。

3池型和曝氣強度對污泥膨脹的影響
對城市污水在高負荷下進行如下對比試驗，負荷同為0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)～0.8kgBO D5/(kgMLSS·d)，停留時間為4h，氣、水比為(3.4～5)∶1。在試驗中發(fā)現(xiàn)呈推流式曝氣 (圖3) 的SVI要比同樣運轉(zhuǎn)條件下的*混合曝氣池的高100左右。在試驗中氣、水比為3.5∶1的情況下，推流式曝氣池的SVI上升到450mL/g左右，二沉池污泥面不斷上升，污泥溢流，發(fā)生污泥膨脹。強制排泥后，污泥濃度不斷下降。這時增加曝氣量之后，雖SVI略有下降，但由于污泥濃度恢復較慢。負荷比初始值要大的多，接近1.0kgBOD5/(kgMLSS·d)，SVIzui終仍在350mL/g左右。 
這個試驗不但說明了溶解氧(宏觀)在控制污泥膨脹中的重要作用，同時說明曝氣池中實際 (微觀)的溶解氧濃度的不同對于膨脹的影響。在兩個池子停留時間、曝氣量、水質(zhì)、負荷等*一致的情況下，產(chǎn)生差別的原因是由于推流式曝氣池首端的溶解氧濃度，在整個試驗期間里一直等于零。而在*混合曝氣池中溶解氧濃度為2.0mg/L。這表明在高負荷的曝氣池的運轉(zhuǎn)中，推流式曝氣池不利于改善污泥沉降性能。因為當污水中存在大量容易降解的物質(zhì)，使得曝氣池氧的利用速率加快。造成氧的供應速率低于氧的利用速率，特別是在曝氣池頭部更加嚴重。在這種情況下使氧成為限制因素，即使在曝氣池其它部位溶解氧濃度為1.0mg /L～2.0mg/L仍然發(fā)生膨脹。其原因在于首端負荷過高，嚴重缺氧造成絲狀菌從絮體中伸展出來爭奪氧氣，同時在后段的絲狀菌由于可以從主體溶液中直接吸取營養(yǎng)，比絮體本身中的菌膠團菌有更高的生長速率，從而得到充分的增殖(充分伸展的絲狀菌阻礙了污泥的沉降)而造成了膨脹。從試驗結果來看，在曝氣池頭部的溶解氧保持在2.0mg/L(強化曝氣或再生池) ，可以有效地控制污泥膨脹。在當前社會城市化發(fā)展的背景下，為實現(xiàn)城市環(huán)境的可持續(xù)性，應該將城市水體環(huán)境的治理作為重點，通過對水體環(huán)境持續(xù)惡化、水體污染程度增加問題的分析，進行城市水體生態(tài)化發(fā)展的控制，以實現(xiàn)城市水體環(huán)境治理及修復的目的，為人們營造良好的生活環(huán)境以及居住環(huán)境，并充分滿足城市水體的有效治理的需求。而且，在大部分生態(tài)環(huán)境維持的環(huán)境下，通過生物修復技術的運用，可以提升污染處理的有效性，增強并提高生物修復技術，因此，在城市水環(huán)境的污染控制中，應該明確微生物治理的基本方法，通過綜合性河道污染處理方法的確定，維持城市水環(huán)境的生態(tài)化，滿足當前城市的生態(tài)化發(fā)展需求。
15立方米/天一體化生活污水處理設備近來，物理化學處理技術、光照射技術及膜過濾技術已形成三大水處理技術。在這些技術中引人注目的是膜分離法污水處理技術。膜分離是通過膜對混合物中各組分的選擇滲透作用的差異，以外界能量或化學位差為推動力對雙組分或多組分混合物的氣體或液體進行分離、分級、提純和富集的方法。而反滲透膜分離技術作為當今世界水處理*的技術，具有清潔、高效、無污染等優(yōu)點，已在海水淡化、城市給水處理、純水和超純水制備、城市污水處理及利用、工業(yè)廢水處理、放射性廢水處理等方面得到廣泛的應用。本文僅對反滲透(RO)膜法在水處理中的應用進行探討。

1 反滲透的原理
在相同的外壓下，用一張半透膜將純水和某種鹽溶液隔開，由于該膜只讓溶劑通過，而不讓溶質(zhì)通過，純水側(cè)的水分子就會自動地透過半透膜進入到鹽水側(cè)去，這種現(xiàn)象叫做滲透。隨著滲透過程的進行，純水一側(cè)的液面不斷下降，鹽水一側(cè)的液面則不斷上升。當液面不再變化時，滲透便達到了平衡狀態(tài)。此時，兩側(cè)液面的高度差稱為該種溶液的滲透壓。通常溶液愈濃，溶液的滲透壓愈大。如果加在溶液上的壓力超過了滲透壓，則反而使溶液中的溶劑向純?nèi)軇┓较蛄鲃?，這個過程叫做反滲透。
設備系統(tǒng)設備具有施工周期短、綜合投資少、布置緊湊、靈活、占地面積小、出水水質(zhì)優(yōu)良、操作維護簡單等特點。
2 反滲透的常用工藝流程
反滲透的流程是由反滲透的設計依據(jù)確定的。常見的流程有如下幾種:
2.1一級一段法
這種方式是料液進入膜組件后，濃縮和產(chǎn)水被連續(xù)引出，這種方式水的回收率不高，工業(yè)應用較少。另一種形式是一級一段循環(huán)式工藝，它是濃水一部分返回料液槽，這樣濃縮液的濃度不斷提高，因此產(chǎn)水量大，但產(chǎn)水水質(zhì)下降。
2.2一級多段法
當用反滲透作為濃縮過程時，一次濃縮達不到要求，可以采用多步濃縮方式，這種方式濃縮液體體積可減少而濃度提高，產(chǎn)水量相應加大。
2.3兩級一段法
當一級達不到要求時，可分為兩步進行。若膜的除鹽率低，而水的滲透性又高時，采用兩步法比較經(jīng)濟，同時在低壓低濃度下運行時，可提高膜的使用壽命。
2.4多級反滲透流程
在此流程中，將級透過液作為第二級料液，第二級滲透液再作為下一級料液，這樣經(jīng)幾級淡化可制出較純的淡水。在選擇該流程時，對裝置的整體壽命、設備費、維護管理、技術可靠性也必須考慮。例如，需將高壓的一級流程改成兩級時，那么就有可能在低壓下運行，因而對膜、裝置、密封、水泵等方面均有益處。
1)通過分析將絲狀菌膨脹概括為5種類型，即：低基質(zhì)濃度、低溶解氧、營養(yǎng)物(N、P)缺乏型、高H2S濃度和高、低pH引起的膨脹。采用廣義Monod方程可解釋大部分類型的膨脹問題，這在一定程度上統(tǒng)一了污泥膨脹理論。由于城市污水中N、P和其它營養(yǎng)元素一般不缺乏，因此在一般情況下，只考慮碳源限制和DO限制兩種情況；
2)在雙基質(zhì)限制下，低負荷的*混合曝氣池不利于污泥沉淀性能的改善，而中、高負荷的膨脹則在*混合曝氣池中有所緩解。中、高負荷系統(tǒng)由于首端缺氧不利污泥沉降性能，所以在推流式曝氣池需要采取措施避免供氧不足。反之，推流式曝氣池有利于克服低負荷的膨脹，即高負荷與低負荷是兩種類型*相反的膨脹現(xiàn)象。
3)對活性污泥膨脹，既要從宏觀角度考慮，又要從微觀角度考慮,而宏觀與微觀是相對的。就活性污泥工藝的運轉(zhuǎn)條件而言，負荷、基質(zhì)濃度和溶解氧濃度的水平是宏觀條件。但曝氣池首端的實際的負荷、基質(zhì)濃度和溶解氧濃度是更為重要的因素。后者是決定污泥膨脹的微環(huán)境，種群的動態(tài)是由其微環(huán)境中的營養(yǎng)物的條件所確定的；