進水分配系統(tǒng)的合理設(shè)計對UASB處理廠的良好運轉(zhuǎn)是至關(guān)重要的，進水系統(tǒng)兼有配水和水力攪拌的功能，為了這兩個功能的實現(xiàn)，需要滿足如下原則：a) 確保單位面積的進水量基本相同，以防止短路等現(xiàn)象發(fā)生;b) 盡可能滿足水力攪拌需要，保證進水有機物與污泥迅速混合;c) 很容易觀察到進水管的堵塞;d) 當(dāng)堵塞被發(fā)現(xiàn)后，很容易被清除。
水處理技術(shù)概述

廢水處理的目的，就是利用各種方法將污水中所含的污染物質(zhì)分離出來，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，從而使污水得到凈化。

按廢水凈化程度可將處理分成三級：

一級處理：除去油類、酸堿物質(zhì)以及可以截留的懸浮物。

二級處理：除去可溶性有機物和部分可溶性無機物以及經(jīng)一級處理殘留的懸浮物。

三級處理：除去難降解的有機物和較高程度的除去可溶性N和P等無機物。

按廢水處理時的作用性質(zhì)，可分成物理法、化學(xué)法和生物法。

生物接觸氧化池中使用的填料有硬、軟兩種類型。硬填料主要有蜂窩填料、板狀填料等；軟填料是近年來出現(xiàn)的新型填料，一般采用化學(xué)纖維材料編結(jié)成束狀，并用繩連接，因此，又稱纖維填料。該填料具有比表面積大，材料性能穩(wěn)定、質(zhì)輕、不易堵塞的特點。

單元的標(biāo)準化根據(jù)三相分離器尺寸進行，三相分離器的型式趨向于多層箱體的設(shè)備化結(jié)構(gòu)。以2×5m的三相分離器為例，原則上講有多種配合形式。但從標(biāo)準化和系列化考慮，要求具有通用性和簡單性。所以，池子寬度是以5m為模數(shù)，長度方向是以2m為模數(shù)。布對寬度為10m的單個反應(yīng)器，2:1的長寬比的反應(yīng)器可達到2000m3的池容。對更大的反應(yīng)器，如果需要也可采用雙池共用壁的型式。對于復(fù)雜廢水，可在調(diào)節(jié)池中取得一定程度的酸化，但是完全的酸化是沒有必要的，甚至是有害處的。因為達到完全酸化后，污水pH會下降，需采用投藥調(diào)整pH值。另外有證據(jù)表明完全酸化對UASB反應(yīng)器的顆粒過程有不利的。對以下情況考慮酸化或相分離可能是有利的：

1) 當(dāng)采用預(yù)酸化可去除或改變對甲烷菌有毒或抑制性化合物的結(jié)構(gòu)時;

2) 當(dāng)廢水存在有較高的Ca2+時，部分酸化可避免顆粒污泥表面產(chǎn)生CaCO3結(jié)垢;

3) 當(dāng)處理含高含懸浮物和/或采用高負荷，對非溶解性組分去除有限時;

微生物是一類形體微小、結(jié)構(gòu)簡單、必須借助顯微鏡才能看清它們面目的生物。它包括細菌、病毒、藻類、原生動物和后生動物等生物，不是分類學(xué)的概念，而是一切微小生物的總稱。?隨著厭氧層厚度的增加，其代謝產(chǎn)物也逐漸增多，當(dāng)這些代謝產(chǎn)物透過好氧層逸出時，破壞了好氧層生態(tài)系的穩(wěn)定狀態(tài)，也減弱了生物膜在濾料或載體上的固著力，此時的生物膜呈老化狀，在液流的沖刷下老化的生物膜脫落，新的生物膜又開始生長，它具有較強的凈化效能。

2、生化處理

生化處理也稱為生物化學(xué)處理，簡稱為生化法。生化處理法是處理污水中應(yīng)用最廣泛且比較有效的一種方法，它是利用自然界中存在的各種微生物，將污水中有機物分解和向無機物轉(zhuǎn)化，達到凈化水質(zhì)，消除其對環(huán)境污染和危害的目的?？煞譃楹醚跎幚砑皡捬跎幚韮纱箢愋?。

3、化學(xué)需氧量（COD）

化學(xué)需氧量（COD），是指在一定條件，用強氧劑處理水樣時所消耗氧化劑的量，以氧的毫克/升表示。化學(xué)需氧量反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度。水中還原性物質(zhì)包括有機物，亞消酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等，而水被有機物污染是很普遍、主要的，因此化學(xué)需氧量也作為有機物相對含量的指標(biāo)之一。

4、生化需氧量（BOD）

生化需氧量（BOD）是廢水中可生物降解的那部分有機物在微生物作用下氧化分解所需的氧量。BOD₅為五天生化需氧量，這相當(dāng)于比較容易被微生物分解利用的有機物量，是指在溫度20±1℃，培養(yǎng)5天，水中有機物被微生物降解所消耗的氧量，以氧的毫克/升（mg/L）表示。

1. 物理法

物理法主要是利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)，在其處理過程中不改變污染物的化學(xué)性質(zhì)。常用的物理法有采用格柵、篩網(wǎng)、砂濾等方法截留各類漂浮物、懸浮物等；利用沉淀、氣浮等方法分離比重與水不同的各類污染物質(zhì)；利用離心法分離各類懸浮物質(zhì)等。

2. 化學(xué)法

化學(xué)法是利用化學(xué)反應(yīng)的作用，去除污染物或改變污染物的性質(zhì)。它包括向廢水中投加各類絮凝劑，使之與水中的污染物起化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水或難溶于水的化合物，析出沉淀，使廢水得到凈化的化學(xué)沉淀法；利用中和過程處理酸性或堿性廢水的中和法；利用ye氯、臭氧等強氧化劑氧化分解廢水污染物的化學(xué)氧化法；利用電解的原理，在陰陽兩極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，使水體達到以凈化的電解法等。

3. 生物法

生物法也稱為生物化學(xué)法，簡稱為生化法。生化處理法是處理污水中應(yīng)用最廣泛且比較有效的一種方法，它是利用自然界中存在的各種微生物，將污水中有機物分解和向無機物轉(zhuǎn)化，達到凈化質(zhì)、消除其對環(huán)境污染和危害的目的。

無論是工業(yè)廢水，還是城市污水或生活污水，水量和水質(zhì)在24小時之內(nèi)都有波動。一般說來，工業(yè)廢水的波動比城市污水大，中小型工廠的波動就更大，甚至在一日內(nèi)或班產(chǎn)之間都可能有很大的變化。這種變化對污水處理設(shè)備，特別是生物處理設(shè)備正常發(fā)揮其凈化功能是不利的，甚至還可能遭到破壞。同樣對于物化處理設(shè)備，水量和水質(zhì)的波動越大，過程參數(shù)難以控制，處理效果越不穩(wěn)定；反之，波動越小，效果就越穩(wěn)定。在這種情況下，應(yīng)在廢水處理系統(tǒng)之前，設(shè)置均化調(diào)節(jié)池，用以進行水量的調(diào)節(jié)和水質(zhì)的均化，以保證廢水處理的正常進行。此外，酸性廢水和堿性廢水可以在調(diào)節(jié)池內(nèi)中和；短期排出的高溫廢水也可通過調(diào)節(jié)以平衡水溫。

廢水處理設(shè)施中調(diào)節(jié)作用的目的是：

（1）提供對有機物負荷的緩沖能力，防止生物處理系統(tǒng)負荷的急劇變化；

（2）控制pH值，以減小中和作用中化學(xué)品的用量；

（3）當(dāng)工廠停產(chǎn)時，仍能對生物處理系統(tǒng)繼續(xù)輸入廢水；

（4）控制向市政系統(tǒng)的廢水排放，以緩解廢水負荷分布的變化；

（5）防止高濃度有毒物質(zhì)進入生物處理系統(tǒng)。

?在確定反應(yīng)器的容積和高度(H)之后，可確定反應(yīng)器的截面積(A)。從而確定反應(yīng)器的長和寬，在同樣的面積下正方形池的周長比矩形池要小，矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面積為600m2的反應(yīng)器為例，30×20m的反應(yīng)器與15m×40m的反應(yīng)器周長相差10%，這意味著建筑費用要增加10%。但從布水均勻性考慮，矩形在長/寬比較大較為合適。從布水均勻性和經(jīng)濟性考慮，矩形池在長/寬比在2:1以下較為合適。長/寬比在4:1時費用增加十分顯著。

二、廢水生物處理技術(shù)

1、概論

在自然界中，存在著大量依靠有機物生活的微生物，它們具有氧化分解有機物并將其轉(zhuǎn)化為無機物的能力。生物處理法就是利用微生物的這一功能，采取人工措施來創(chuàng)造更有利于微生物生長和繁殖的環(huán)境，使微生物大量增殖，以提高對污水中有機物氧化降解效率的一種污水處理方法。生物處理法按參與作用的微生物種類和供氧情況，又可分為好氧法和厭氧法兩大類。

通常在廢水處理工程實踐中，往往是將厭氧、缺氧、好氧工藝進行合理組合，以彌補不同處理方法的缺陷，達到理想的處理效果。A/O脫氮工藝、A/A/O同步脫氮除磷工藝等都是多種處理方法相結(jié)合的組合工藝。

2、好氧生物處理法

好氧生物處理法主要有活性污泥法和生物膜法兩大類。活性污泥法是水體自凈的人工強化方法，是一種依靠在曝氣池內(nèi)里懸浮、流動狀態(tài)的微生物群體的凝聚、吸附、氧化分解等作用來去除污水中有機物的方法；生物膜法則是土壤自凈（如灌溉田）的人工強化方法，是一種使微生物群體附著于某些載體的表面上呈膜狀，通過與污水接觸，生物膜上的微生物攝取污水中的有機物作為營養(yǎng)并加以同化從而使污水得到凈化的方法。

2.1 生物膜法

2.1.1 概述

生物膜處理法發(fā)展至今，已形成了多種處理工藝，具有代表性的有：生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤和生物接觸氧化法等。

（1）生物膜的構(gòu)造與性能

污水在與濾料或載體流動接觸的過程中，其中的有機物會被微生物同化并在濾料或載體的表面上逐漸形成生物膜。生物膜是微生物高度密集的物質(zhì)，是由好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物和較高等動物組成的生態(tài)系。另外，在一些生物膜處理構(gòu)筑物中還會有藻類出現(xiàn)。對于不同的污水、不同的工作條件和環(huán)境、不同的處理設(shè)施及部位，生物膜上微生物的種類和數(shù)量是不相同的。

生物膜首先吸附附著于水層中的有機物，然后由生物膜外側(cè)的好氧菌將其分解；隨著微生物的生長，生物膜的厚度不斷增加，當(dāng)達到一定厚度時，氧不能透入深部，使得在靠近濾料或載體表面的薄層中造成厭氧環(huán)境而形成厭氧膜層。生物膜的內(nèi)、外進行著多種物質(zhì)的傳遞，其過程為：空氣中的氧溶于流動水層中，并通過附著水層傳給生物膜，供微生物呼吸用；污水中的有機物則由流動水層傳遞給附著水層，再進入生物膜被降解；微生物的代謝產(chǎn)物沿著相反的方向排出。

（2）生物膜的特征

生物膜由于固著在濾料或載體上，因此能在其中生長世代時間較長的微生，如硝化菌等。在生物膜上還可能大量出現(xiàn)絲狀菌、輪蟲、線蟲等，寡毛蟲類也常出現(xiàn)。總之，在生物膜上生長著參與凈化反應(yīng)的微生物種屬多，類型全，構(gòu)成的食物鏈長而復(fù)雜。另外，生物膜法多為分段處理，在每段都自然形成各自獨特的優(yōu)勢微生物種群。

置單元尺寸的方式可分成單池單個分離器和單池兩個分離器的形式。原則上如果采用管道或渠道布水，池子的長度是不受限制。如前所述，由于長寬比涉及到反應(yīng)器的經(jīng)濟性，所以要結(jié)合池子組數(shù)考慮適當(dāng)?shù)拈L寬比。由于生物膜生物相的多樣化和生物膜法處理工藝的結(jié)構(gòu)特點，使得生物膜法對水量、水質(zhì)變動具有較強的適應(yīng)性，并能在低溫條件下保持較好的凈化功能。對濃度低的污水也能夠取得較好的處理效果。同時，它還具有良好的硝化功能。

生物膜法處理工藝產(chǎn)生的污泥量少（約為活性污泥法的1/6），動力費一般較低，生物污泥宜于固液分離。

2.2生物接觸氧化法

生物接觸氧化法又稱“淹沒式生物濾池”，它是在池內(nèi)設(shè)置填料，污水浸沒全部填料，采用與曝氣池相同的曝氣方法，提供微生物所需的氧量。填料上長滿生物膜，污水中的有機物被生物膜上的微生物降解，使污水得到凈化。該法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的處理方法，并兼有兩者的優(yōu)點。

該法的生物膜上生物相當(dāng)豐富，生物量大，能夠形成一個密集而穩(wěn)定的生態(tài)系，因而能有效地提高凈化效果。不但能有效地去除有機物，還能用以脫氮和除磷。

該法抗沖擊負荷能力強。污泥生成量小，不需要污泥回流，易于管理，無產(chǎn)生污泥膨脹的危害，能夠保證出水水質(zhì)。

接觸氧化池是生物接觸氧化法的中心處理構(gòu)筑物，它由池體、填料、布水裝置和曝氣系統(tǒng)等幾部分組成。

接觸氧化池有分流式和直流式兩種型式，在分流式池子中，污水的充氧和與填料接觸分別在不同的隔間內(nèi)進行。這樣可使污水緩慢地流經(jīng)填料，與生物膜接觸，有利于生物的生長增殖。但由此也帶來了沖刷力小，生物膜更新速度慢和易堵塞等問題。因此這種型式的生物接觸氧化裝置多用于BOD₅負荷較低的處理中。

直接式池子里，曝氣裝置設(shè)在底部，在填料下直接曝氣，使填料區(qū)產(chǎn)生向上的升流。這種裝置里的生物膜受到上升流的沖擊和攪拌，脫落更新快，能使其保持較好的活性，并避免堵塞現(xiàn)象的產(chǎn)生。

?采用水力停留時間進行設(shè)計時，體積(V)按公式(1)或(2)計算。選擇反應(yīng)器高度的原則是設(shè)計、運行和上綜合考慮的結(jié)果。從設(shè)計、運行方面考慮：高度會影響上升流速，高流速增加系統(tǒng)擾動和污泥與進水之間的接觸。但流速過高會引起污泥流失，為保持足夠多的污泥，上升流速不能超過一定的限值，從而使反應(yīng)器的高度受到限制;高度與CO2溶解度有關(guān)，反應(yīng)器越高溶解的CO2濃度越高，因此，pH值越低。如pH值低于最優(yōu)值，會危害系統(tǒng)的效率。一個進水點服務(wù)的最大面積是應(yīng)該進行深入的實驗。對于UASB反應(yīng)器在完成了起動之后，每個進水點負擔(dān)2.0到4.0m2對獲得滿意的去除效率是足夠的。但是在溫度低于20℃或低負荷的情況，產(chǎn)氣率較低并且污泥和進水的混合不充分時，需要較高密度的布水點。對于城市污水建議1～2m2/孔。表4是根據(jù)UASB反應(yīng)器的大量實踐推薦的進水管負荷。