上向流曝气生物滤池的工艺机理_刘立杰

34河南科技2010.9下实用技术一、上向流曝气生物滤池的工艺机理大量试验研究表明，曝气生物滤池对污染物有持续的较高去除能力，其必备条件不仅包括生物氧化以及过滤作用，还有曝气生物滤池内生物膜絮体所具备的生物絮凝作用和微生物食物链系统在各级别营养级之间的捕食作用。因此，曝气生物滤池对污染物的去除作用机理包括以下几个方面：生物氧化、过滤截留、食物链的分级捕食和生物絮凝作用。1.生物氧化作用。曝气生物滤池中存在两类型的生物氧化作用，一类是分解代谢，主要是固定化微生物对污水中的有机物和营养物质的作用，另一类是降解作用，为滤池内以液相为主体的悬浮微生物对污水中污染物质的利用。对污水中有机污染物和营养性物质的分解利用主要是通过异养菌和自养菌，其分解利用过程便是生物氧化过程。因此，完整的生物氧化过程由好氧部分和厌氧部分组成。曝气生物滤池内部的生物氧化过程是一个综合处理过程，主要通过各种类型的微生物以各自的代谢途径降解利用各种污染物质，这些微生物以生物膜为主体，同时还包括多种类型的悬浮生长微生物。生物氧化作用是反应器内最主要的作用，同时也是滤池中去除有机污染物质、进行硝化作用和反硝化作用等的基础。2.过滤截留作用。曝气生物滤池具有典型的普快过滤池特征，其所用的填料为小粒径的颗粒。处理污水在通过填料床时，其中的大部分悬浮颗粒污染物被截留在滤床空隙中，这要归功于填料的吸附作用和截留作用，颗粒状污染物被直接截留后，初步的固液分离便得以完成，而填料床中固体污染物质的排出可以通过反冲洗过程来实现。填料床吸附截留胶体有机物、小颗粒有机物后，也促进了微生物在填料表面的吸附生长，给微生物提供了营养物质，生物膜的形成加快，与此同时，填料床的吸附截留能力增加了，这是因为填料表面的粗糙度因为附着在填料上的生物膜得以增加。因此，反应器内的截留过滤作用是物理、化学和生物共同作用的结果，但主要是以物理截留过程为主。3.生物絮凝作用。在水环境中，大量的微生物个体吸附在合适的惰性载体表面，汲取水中的营养物质，生长、繁殖，然后通过微生物细胞在胞外分泌的胞外多聚物（EPS），便在微生物细胞个体之间形成了纤维状的相互缠绕在一起的结构。可见，生物膜形成与生物膜形成物质的絮凝特性是密切相关的。大量实验研究成果都已证实生物膜所具有的絮凝特性，生物膜具备相当的絮凝功能，是由于胞外聚合物具有较强的絮凝作用，因此，滤床的过滤截留能力得到了提高，滤池滤料层对胶体物质的絮凝、吸附效率也得到了强化，同时生物进行氧化作用也有了充足并且有效的底物。此外，反应器内部存在许多丝状细菌，滤池内的丝状菌在降解污染物质的同时，也提供了生物膜生长的空间骨架，由此而形成的空间网状结构，使得生物过滤作用和絮凝作用效率得到提高。因此，反应器中的生物絮凝可以提高对污染物的去除率。4.食物链分级捕食作用。曝气生物滤池的流态是推流式的，同时溶解氧浓度的扩散梯度存在于生物膜的内部。因此，曝气生物滤池内有较好的生存条件，适宜各类别的微生物生存，又因为具有固着生长的生态环境，反应器内的固体停留时间能够和水力停留时间分开，所以相当数量的生长速度缓慢的种群如自养硝化菌能够在滤池内繁殖，并成长为优势种群。在污水处理系统中，营养级水平的提高不仅可以降低污泥产量，还为了维持系统内营养结构的完整和正常的系统功能，需要提供更多的物质和能量，这就使得系统的处理效率大大提高。因此，滤池的稳定性和处理效能因为生态系统营养结构的复杂性又得以提高。二、上向流曝气生物滤池去除氨氮机理1.同化作用。同化作用所去除的氨氮指的是合成微生物机体时所消耗的氮量。氮和磷是微生物生长所必需的营养元素，氮和磷存在于全部的有生命生物物质中，另外许多无活性（惰性）的有机物质中也含有氮和磷。在生物法处理污水时，有些氮被同化成为生物细胞的组成成分。微生物细胞中的氮含量约为细胞干重的12.5%，通过剩余污泥的形式可以将存在于微生物细胞中和内源呼吸残留产物中的氮从污水中去除。2.对有机物的氨化作用。氨化作用是指微生物分解有机含氮化合物并同时释放出氨的过程。污水中大部分有机含氮物质不能直接被微生物吸收，必须先经过微生物的分解作用，将氨释放出来，才能供微生物利用。微生物是由分泌在体外的水解酶将有机含氮化合物将大分子水解成小分子。有机氮在污水中可以作为微生物的生长基质，是氨基酸通过肽键结合而成的，通过蛋白质水解酶的水解作用又会形成氨基酸。蛋白质的水解过程包括细胞内部分和细胞外部分。通过脱氨基酶的催化作用，氨基酸脱氨基，即-NH2原子团从氨基酸分子上去除，三羧酸循环中的氨基酸就是脱掉氨基后的氨基酸。自然界中，存在着种类繁多的参与氨化作用的氨化细菌。其中有好氧性细菌，也有兼性细菌，好氧菌主要包括荧光假单胞菌和灵杆菌等，兼性包括菌变形杆菌及厌氧的腐败梭菌等。使尿素水解的细菌被称尿素细菌，尿素细菌