CN111348745A - 一种应用于污水处理的生物膜原位活化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于污水处理的生物膜原位活化方法，属于污水处理技术领域。它包括针对弹性填料采用深层挤压步骤与浅层挤压步骤联合施用的方式原位活化填料上附着的生物膜；深层挤压步骤之前设置浅层挤压步骤；深层挤压步骤针对系统负荷下降、出水水质临近指标值或系统阻力超出设计进水配水压力时的弹性填料进行，包括使全部弹性填料发生形变使生物膜中的老化层脱落的步骤；浅层挤压步骤针对系统负荷稳定时的弹性填料进行，包括使部分所述弹性填料发生形变促进堆积的生物膜重新排布的步骤。通过特有的浅层挤压匀质与深层挤压脱膜过程相结合的方法，使填料中生物膜的处理效率保持较高水平，生物膜老化导致的水质情况波动小，提高系统负荷。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种应用于污水处理的生物膜原位活化方法。
背景技术
随着社会发展，污水排放标准日益严格，氨氮含量的控制被列为污水排放的一项重要指标。生物脱氮装置由于其运营成本低、易控制，成为现有城市生活污水脱氮的主流。硝化处理是常见的生化处理方式，是指在好氧环境下通过向污水中投放硝化菌和生物膜填料，形成生物絮团，絮团中硝化菌将氨氮转化为亚硝态氮并进一步转化为硝态氮的过程。现有研究表明，硝化菌属于自养菌，其代生周期远长于一般的异养菌，因而传统的活性污泥工艺中需延长污泥龄以保证硝化效果。
通过向处理池体中投加填料并在填料表面形成生物膜，对废水中的悬浮物进行吸附拦截，形成固定床或流动床式生物反应池，利用生物菌对氨氮进行硝化或反硝化反应，或降低化学需氧量、去除总磷等，从而将污染物有效地降解和去除，实现污水的达标外排。在生物膜法处理污水领域，弹性主体填料如聚氨酯海绵填料等，由于其高孔隙率、低密度、吸水性强、易挂膜、价格低廉，受到越来越多的关注和研究。然而，在该类材料上挂膜后，由于生物膜的老化导致处理效率逐渐降低，需要定期对填料表面的老化膜进行脱除。
现有的前沿污水硝化处理工艺，如生物接触氧化法+高效沉淀池设备，兼具生物滤池和活性污泥法的优点，但同样存在填料内部易结团，容易形成死区，使得硝化反应效率下降、出水水质变差，运行效率降低且能耗高。
传统的脱膜方式，一般通过加大曝气量的方式进行脱膜，容易造成废料脱膜不彻底、降低后续处理能力的缺陷，并且造成能耗的增加，运行成本较高。如中国专利申请公开号为CN106315847A的现有技术中公开了一种固定填料生物膜活化更新及污泥再悬浮方法，采用以下步骤：(1)厌氧池或缺氧池运行中，当固定填料上生物膜开始老化、悬浮污泥沉积时，系统开启风机，利用池底曝气产生的足够强制气水扰动力使老化生物膜从固定填料上被强制冲洗、脱落，同时使沉积的污泥再次悬浮；(2)老化的生物膜脱落及沉积的污泥再悬浮后，系统关闭风机，悬浮污泥、脱落老化生物膜与污水中污染物充分接触反应，部分悬浮污泥、脱落生物膜及污水的混合液随着水流流入下一处理单元；(3)周期性开启、关闭风机，反复扰动、冲洗固定填料，以及促使沉积污泥再悬浮，加速填料上生物膜更新速率及保持填料上生物膜高活性。该方法周期性开启风机，易对反应池中的厌氧环境造成破坏，后续的反应无法快速恢复稳定；且间歇式开启风机，通过曝气的方式需等待一定时间才能将老化生物膜从固定填料中分离，脱膜速率较低；同时，循环多次的间歇式曝气容易扰乱填料的分布和排列。再如中国专利申请公开号为CN105600921A的现有技术中公开了一种填料老化生物膜的原位活化方法，采用反复强曝气叠加投加酰基转移酶、酪氨酸等活化剂的方式使老化的生物膜脱落，完成生物膜的原位活化，该现有技术针对不同的水质及不同的要求采用不同的活化方式，虽然能够在短时间内活化生物膜，但操作步骤较多，且控制过程较为复杂，不利于在工程上应用。
还有部分现有技术采用投加药剂使老化生物膜解偶联的方式使其更易于脱落，如中国专利申请公开号为CN109133379A的现有技术中公开了一种促进污水处理生物膜活化再生的方法，该方法为当填料上的生物膜老化，有大量粘泥附着时，停止反应器的运行，向反应器内投加解偶联剂达一定浓度，开启水流扰动设备使填料上老化的生物膜充分与解偶联剂接触反应，并进一步将解偶联后的老化生物膜洗脱，具体为向反应器内投加表面活性剂或壳聚糖溶液，进行曝气，利用气流与水流的剪切力使老化的生物膜从填料表面脱落。然而，生物膜中的微生物组成较为复杂，解偶联剂种类的选择、投加量均会对微生物处理污染物效果产生影响。如果投加解偶联剂过量还会影响后期的生物挂膜效果，且该方法需借助水流与气流作用实现生物膜的脱落，整个过程操作复杂，影响因素较多，成本也较高。
针对硬质的填料，通过曝气或水流扰动形成一定的剪切力通常能够达到较好的脱除老化膜的效果，然而对于软质的填料，由于其容易发生形变，在强曝气或水流扰动时受剪切力的影响会大大减弱，导致在相同条件下脱膜效果不理想。
发明内容
1.要解决的问题
针对污水处理用软性或半软性填料内悬浮物、污泥等不易更新脱落，造成填料空隙堵塞、影响处理效率的问题，本发明提供一种应用于污水处理的生物膜原位活化方法，通过特有的浅层挤压匀质与深层挤压脱膜过程相结合的方法，实现填料的重新分布与脱膜，从而提高污水处理效率，恢复出水水质；
进一步地，针对两次深层挤压中间水质质量逐渐下降的技术问题，采用在深层挤压前进行若干次浅层挤压的步骤，使水质在浅层挤压过程中得到提高，延长深层挤压之间的时间间隔。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种应用于污水处理的生物膜原位活化方法，在污水处理过程中，包括针对弹性填料采用深层挤压与浅层挤压联合施用的方式活化填料上附着的生物膜的步骤；所述深层挤压之前设置浅层挤压；所述深层挤压针对系统负荷下降、出水水质临近指标值或系统阻力超出设计进水配水压力时的弹性填料进行，包括使全部所述弹性填料发生形变使生物膜中的老化层脱落的步骤；所述浅层挤压步骤针对系统负荷稳定时的弹性填料进行，包括使部分所述弹性填料发生形变促进堆积的生物膜重新排布的步骤。正常工作情况下，填料中对悬浮物的拦截、堆积或生物膜的生长、老化都会导致系统阻力增大、出水水质变差，因此，要进行脱膜处理。本发明的生物膜原位活化方法即可以应用于污水处理过程中填料的清洗或脱膜过程。优选地，所述深层挤压前进行若干次浅层挤压。
优选地，所述系统负荷下降指系统负荷低于设计负荷的80％～90％；所述系统负荷稳定指系统负荷不低于设计负荷的80％～90％。
优选地，所述深层挤压和/或浅层挤压包括挤压阶段和恢复阶段。
优选地，在正常进水的条件下，所述浅层挤压中的挤压阶段为：使所述弹性填料的体积形变为原始叠放体积的70～90％，所述浅层挤压中的恢复阶段为：使所述弹性填料体积完全恢复。浅层挤压的目的一是实现填料内生物膜或污泥的重整，使填料空隙内污泥、污水、悬浮物等重新均匀分布，恢复处理效率；二是排出一部分老化的污泥，增加填料中的有效反应容积；基于上述的两方面作用，浅层挤压步骤能够使填料中生物膜的处理效率保持较高水平，且出水稳定、由于生物膜老化导致的水质情况波动小，提高系统负荷，且能耗较低。一般地，浅层挤压对填料内生物膜或污泥重整均匀分布，增加填料中的有效反应容积，系统处理能力一般能够恢复到初始处理能力的80％～90％以上，此处的初始处理能力是指系统启动挂膜后的填料的处理能力，需要注意的是，进行多次浅层挤压时，浅层挤压能够恢复的处理能力呈现逐渐降低的趋势，但在整体上，浅层挤压能够使水质波动式下降的趋势更为平缓，能够延长系统保持高负荷运行状态的周期。
优选地，相邻两次所述浅层挤压步骤或相邻浅层挤压与深层挤压的间隔时间不少于1天。理论上，浅层挤压的次数越多越好，但由于浅层挤压会引起生物膜的重新排布，持续的扰动状态不利于生物膜重新排布后的挂膜，因此浅层挤压的间隔时间不宜过短，否则难以达到预期的提升的处理效果。
优选地，所述深层挤压和/或浅层挤压包括从所述弹性填料下方向上挤压，和/或从所述弹性填料上方向下挤压，和/或从所述弹性填料的侧方向对侧挤压，和/或从所述弹性填料内部向外部挤压的步骤。
优选地，所述浅层挤压优选为从最先与污水接触的填料一侧向其对向的挤压。这是由于最先与污水接触的填料中老化生物膜较多，且最先对污水中的悬浮物进行截留，反应池长时间运行会导致这一侧的填料容易发生堵塞。
优选地，所述弹性填料包括聚氨酯海绵填料、悬挂式丝状填料或辫带式填料中的一种或几种。其中，聚氨酯海绵填料比表面积大，孔隙分布均匀，可以快速实现生物挂膜，该填料为立方体，比表面积大于15000m2/m3，密度为20kg/m3，体积膨胀率约为1:1.5，孔隙率大于95％，网泡内孔结构形式为多边形，大孔、小孔、微孔互穿共布。此类弹性填料具有孔隙率高、密度低、吸水性强、易挂膜、价格低廉等优点而被广泛使用，污水处理技术中通过向处理池体中投加弹性填料，对废水中的悬浮物进行吸附拦截，形成固定床或流动床式生物反应池，利用生物菌对氨氮进行硝化或反硝化反应，或降低化学需氧量、去除总磷等，从而将主要污染物有效地降解和去除，实现污水的达标外排。
优选地，所述深层挤压包括依次进行的第一挤压阶段、第一恢复阶段、第二挤压阶段和第二恢复阶段，所述第一恢复阶段的第一恢复体积小于所述第二恢复阶段的恢复体积。
优选地，所述深层挤压包括：
S1-1系统停止进水，进行第一挤压阶段，使所述弹性填料的体积形变为原始弹性填料叠放体积的30％～40％，排出脱落的老化生物膜；
S1-2进行第一恢复阶段，使所述弹性填料的体积恢复为所述浅层挤压步骤中挤压阶段形变后的弹性填料的体积(即原始叠放体积的70～90％)；此时，系统中的弹性填料保持一定压力，避免短时间内弹性填料孔隙形变过大进而导致填料塌陷，有效容积下降；减小深度挤压对于填料弹性及有效容积的影响；
S1-3向系统中进入反洗水后，进行第二挤压阶段，所述弹性填料的体积形变为原始弹性填料叠放体积的30％～40％，排出脱落的老化生物膜；
S1-4进行第二恢复阶段使所述弹性填料的体积恢复为原始弹性填料叠放体积，排泥后回到工作阶段。
优选地，当系统阻力超出设计进水配水压力或系统负荷下降时，进行深层挤压步骤。
深层挤压实现弹性填料内生物膜废料或污泥的彻底挤压脱膜和排出，填料中的有效通量及有效反应容积也恢复到初始满负荷状态，恢复出水水质和系统阻力。一般地，经过深层挤压，填料中的有效通量及有效反应容积恢复到初始状态，在填料保持良好状态条件下，系统处理能力一般可恢复到初始处理能力的90％～100％，此处的初始处理能力是指系统启动挂膜后的填料的处理能力。但当填料经多次深层挤压后，由于反复挤压使填料出现部分形变，坍塌以及堵塞，需要更换填料。
优选地，当进水配水压力超过设计值的10％～20％，启动浅层挤压；当进水配水压力超过设计值的30％～40％，进行深层挤压。
优选地，所述设计进水配水压力为40cm～150cm水头。
优选地，所述设计进水配水压力为50cm～100cm水头。
优选地，所述设计进水配水压力为70cm～80cm水头。
优选地，所述生物膜原位活化方法适用于硝化处理过程、反硝化处理过程、降低固体悬浮物(SS)处理过程、降低化学需要量处理过程、降低总磷处理过程。
优选地，所述的步骤S1-1和步骤S1-2重复1～3次后再进入步骤S1-3。
深层挤压与浅层挤压相互配合工作，保持反应体系中污染物去除率稳定在设计范围内，控制污泥堆积和填料堵塞的不利影响，保持生化反应高负荷进行，稳定出水水质，达到出水设计指标要求。
优选地，所述深层挤压步骤一般间隔15～90天进行。
优选地，当应用于轻微污染水处理或污水处理厂尾水处理时，深层挤压一般间隔60～90天。
优选地，当应用于重度污染水处理或生活污水处理原水处理，或出水水质要求较高时，深层挤压一般间隔15～30天。
优选地，所述浅层挤压步骤可定期进行，一般间隔5～7天进行。
优选地，所述浅层挤压，操作频率优选为1～3天一次。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)现有相关技术中提及的污水处理中原位活化生物膜的方法多数通过曝气、水力冲洗等方式对填料进行清洗或脱膜更新活化，在此过程中存在着填料各位置脱膜不均匀、挤压过程不平稳难以控制、容易造成填料局部堵塞等问题，最终影响处理效率；本发明针对采用软性或半软性填料的污水处理系统，提供一种应用于污水处理的生物膜原位活化方法，采用深层挤压步骤与浅层挤压步骤联合施用的方式原位活化填料上附着的生物膜；其中深层挤压步骤之前设置浅层挤压步骤；处理系统开始运行后，在系统负荷稳定的阶段，采用浅层挤压使填料内生物膜或污泥重新均匀分布，提升处理效果；当系统负荷下降、出水水质临近指标值或系统阻力超出设计进水配水压力时，采用深层挤压步骤使全部所述弹性填料发生形变使生物膜中的老化层脱落，实现老化层的彻底排出，挤压过程脱膜均匀，易于控制，浅层挤压步骤的设置，不但能够增加填料中的有效反应容积，而且能有效延迟系统保持高负荷运行状态的周期，避免了深层挤压导致的停止工作状态及过多深层挤压对填料使用寿命的影响；
(2)本发明在污水处理过程中，由于浅层挤压能够部分恢复生物膜的处理效果，使水质在特定时间段内得到提升，在深层挤压前进行若干次浅层挤压，在不停止工作的状态下能够使生物膜的处理效果反复经历下降-上升-下降-上升的波动式下降的状态，而非仅有深层挤压中处理效果短时间内下降/堵塞后停止进水再深层挤压使之恢复处理能力的状态，因此本发明的技术方案能够极大程度地延迟深层挤压的周期；
(3)本发明中深层挤压的步骤能够实现填料内生物膜废料或污泥的彻底挤压脱膜排出，填料中的有效通量及有效反应容积也恢复到接近初始满负荷的状态，有利于恢复系统处理能力；
(4)本方法通过浅层挤压、深层挤压相配合的方式，保持反应体系中污染物去除率稳定在设计范围内，降低污泥堆积和填料堵塞的不利影响，保持生化反应高负荷进行，稳定出水水质，达到出水设计指标要求，出水波动小、净化效率高，降低停水处理频率和时间，提高了设备连续运转时间、设备利用率高、能耗低。
附图说明
图1为实施例1应用于污水处理的生物膜原位活化方法的工艺流程；
图2为实施例1浅层挤压步骤工序流程；
图3为实施例1深层挤压步骤工序流程；
图4A为实施例1的浅层挤压与深层挤压配合工艺连续处理80天氨氮出水变化；
图4B为实施例1的浅层挤压与深层挤压配合工艺连续处理80天填料硝氮负荷变化；
图5A为对比例1的单独深层挤压工艺连续处理80天氨氮出水变化；
图5B为对比例1的单独深层挤压工艺连续处理80天填料硝氮负荷变化。
具体实施方式
需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
如本文所使用，术语“约”用于提供与给定术语、度量或值相关联的灵活性和不精确性。本领域技术人员可以容易地确定具体变量的灵活性程度。
如本文所使用，术语“......中的至少一个”旨在与“......中的一个或多个”同义。例如，“A、B和C中的至少一个”明确包括仅A、仅B、仅C以及它们各自的组合。
浓度、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式呈现。应当理解，这样的范围格式仅是为了方便和简洁而使用，并且应当灵活地解释为不仅包括明确叙述为范围极限的数值，而且还包括涵盖在所述范围内的所有单独的数值或子范围，就如同每个数值和子范围都被明确叙述一样。例如，约1至约4.5的数值范围应当被解释为不仅包括明确叙述的1至约4.5的极限值，而且还包括单独的数字(诸如2、3、4)和子范围(诸如1至3、2至4等)。相同的原理适用于仅叙述一个数值的范围，诸如“小于约4.5”，应当将其解释为包括所有上述的值和范围。此外，无论所描述的范围或特征的广度如何，都应当适用这种解释。
任何方法或过程权利要求中所述的任何步骤可以以任何顺序执行，并且不限于权利要求中提出的顺序。
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
在正常工作阶段中，填料中对悬浮物的拦截、堆积或生物膜的生长、老化会导致出水水质逐步降低、系统阻力逐渐增大，当水质低于设计出水要求或进水水头超出设定阻力后，停止进水后进行深层挤压。而本发明中采用在深层挤压之前，间隔一段时间对填料进行浅层挤压，经过若干次浅层挤压后，再进行深层挤压，具体见实施例1-4。
实施例1
如图1所示，为应用于污水处理的生物膜原位活化方法的工艺流程；本实施例中待处理污水类型为河道黑臭水体，进水水质参数主要有COD、氨氮、总磷等，该河道污水进水量为2000m3/d，进水氨氮≤15mg/L，COD≤200mg/L，总磷≤5mg/L。设计出水水质标准为氨氮≤1.5mg/L，COD≤30mg/L，总磷≤0.3mg/L，整体达到地表IV类水标准。采用如图1的工艺流程对原水进行生化处理，采用带有挤压装置的硝化反应系统，通过投加聚氨酯弹性填料实现生物挂膜，总填料体积为60m3，风机为箱体内反应系统提供氧气，微生物在有氧条件下进行硝化反应实现氨氮的去除以及对COD和总磷的去除。
一、挂膜阶段
设备安装完毕后，向箱体内投加填料，待填料投加完毕后开启进水进气系统。进水量控制在设计进水量的50％-80％，曝气系统的供气量控制在设计供气量的60％-80％(约2.5～4.0m3/min)。挂膜初期降低进水量以及进气量可为生物挂膜预留一定的时间，使微生物均匀有效地富集在弹性填料的孔隙中，促进生物膜的形成。
二、处理阶段
1)浅层挤压(如图2所示)
污水进入挤压装置中的停留时间由进水量以及反应池中的有效容积决定；在处理过程中每间隔6天时间进行一次浅层挤压，从填料上方向下进行挤压，挤压至约为原填料体积的70％-90％，挤压和恢复的速率为30cm/min；本实施例中采用两次浅层挤压后进行一次深层挤压的方式，浅层挤压时间间隔的选择主要是在确保生物挂膜良好的情况下，出水水质稳定达标。
2)深层挤压(如图3所示)
至系统负荷下降后，以挤压和恢复的速率为30cm/min(匀速挤压的方式有利于生物膜均匀脱落)进行以下的步骤：
S1-1系统停止进水，进行第一挤压阶段，使弹性填料的体积形变为原始弹性填料叠放体积的30％～40％，排出脱落的老化生物膜；
S1-2进行第一恢复阶段使所述弹性填料的体积恢复约为所述浅层挤压步骤中挤压阶段形变后的弹性填料的体积，即原填料体积的70％～90％(第一恢复体积)；
S1-3向系统中进入反洗水后，进行第二挤压阶段，弹性填料的体积形变约为原始弹性填料叠放体积的30％～40％，排出脱落的老化生物膜；
S1-4进行第二恢复阶段使所述弹性填料的体积恢复约为原始弹性填料叠放体积(第二恢复体积)，排泥后回到工作阶段；排泥之后的填料有效反应容积得到恢复，重新进水后，污水中的微生物可快速附着在填料中，无须重新启动生物挂膜。
继续进水进行处理阶段，重复上述的浅层挤压过程，直至系统负荷再次下降而进行深层挤压步骤，本实施例中连续检测80天，其中，在15天挂膜完成，在处理过程中，分别于第26天、第33天和第40天进行三次浅层挤压，在第60天进行深层挤压，每天的出水水质检测结果如图4A所示，填料的硝化负荷如图4B所示。
对比例1
本对比例1中污水处理装置与条件与实施例1中相同，区别在于：不进行浅层挤压步骤，挂膜阶段结束后的污水处理阶段，至系统负荷下降时，采用与实施例1中相同的方法进行深层挤压。两次深层挤压间隔时间主要是由现场水质变化及系统负荷而决定，此外，填料的堵塞情况有时也作为启动深层挤压的因素，本实施例中连续检测80天，分别于第36天、第56天进行深层挤压，每天的出水水质检测结果如图5A所示，填料的硝化负荷如图5B所示。
由实施例1和对比例1的实验数据对比可知：
在系统运行初期，主要为生物膜挂膜阶段。在15天左右，可以完成生物膜的建立。初步建立的生物膜，在供氧充足的条件下，表面附着丰富的好氧菌能够较好地完成硝化反应，氨氮去除率在85％以上，氨氮浓度均在1.5mg/L以下，基本满足出水水质要求。随着系统的不断运行，填料对污水中悬浮物的截流以及生物菌的老化，使得系统硝化负荷下降，氨氮浓度升高。此时，根据系统负荷、出水水质以及进水配水压力进行生物膜原位活化，恢复系统的处理能力。
实施例1中，初步挂膜完成至深层挤压结束，系统出水氨氮浓度随原水氨氮浓度的波动而出现不规律的增减，但硝化负荷整体保持在较高水平(0.33-0.35kgNH4-N/m3/d)之间(图4B)。启动浅层挤压后系统中进入少量高浓度氨氮原水，导致硝化负荷短期轻微降低，但随后由于生物膜有效容积的释放以及生物菌的更新，硝化负荷随之逐步上升，恢复至挂膜完成初期的处理水平，出水氨氮浓度在长达50天的时间里基本保持在较低水平(≤1mg/L)。在实施后期(50天后)，系统硝化负荷在稳定范围内呈波动式下降，仅为最高硝化负荷的80％，且出水氨氮浓度临近指标值，启动深层挤压，最大程度恢复填料中的有效容积，重新进水并在短期内恢复较高的处理效果，最终达到出水水质要求。此外，浅层挤压匀质和深层挤压脱膜的系列操作对系统整体出水水质影响较小，整体出水氨氮浓度在满足出水水质要求范围内呈波动式下降(图4A)。
然而对比例1中系统完成生物挂膜后，如图5B所示，在第26天之前硝化负荷可以保持在0.33-0.35kgNH4-N/m3/d范围内，系统处于较高负荷运行状态，处理效果较好。在第26天之后硝化负荷逐渐降低，至第36天进行第一次深层挤压。系统硝化负荷恢复至挂膜结束后的处理阶段，但相较于实施例1，硝化负荷只能在随后6天左右的时间维持在0.3NH4-N/m3/d以上。硝化负荷的持续较低水平，使得出水氨氮浓度在原水水质波动情况下提升至1-1.5mg/L范围内(如图5A)。在第56天启动第二次深层挤压，系统维持高硝化负荷阶段的时间更短，整体硝化负荷在80天内呈下降趋势(图5B)并明显低于实施例1中的情形。由此可见，在仅进行深层挤压的情况下，系统中截流的悬浮物以及老化的菌种造成填料堵塞且不能及时排出，导致短时间内硝化负荷的降低，最终影响了整体的处理效果。此外，仅深层挤压操作对系统整体出水水质影响略大于实施例1，整体出水氨氮浓度在满足出水水质要求范围内呈波动式上升趋势(图5A)。
实施例2
本发明的技术方案在实施过程中，不仅可以用作硝化反应中生物膜的原位活化，还可对污水中的悬浮物进行截流。本实施例为将生物膜原位活化方法应用于降低固体悬浮物(SS)处理过程。通过浅层和深层挤压交替运行的方式，将出水SS稳定在小于20mg/L的范围内，达到出水一级B标准，并提高系统运行的水力负荷。挤压方法具体为：挂膜完成后，由于填料中对悬浮物的拦截、堆积或生物膜的生长、老化会导致出水水质逐步降低、系统阻力逐渐增大，每5天进行一次浅层挤压，挂膜完成后的一个月进行第一次深层挤压，每两次相邻深层挤压间隔一个月，在间隔期间仍采用每5天进行一次浅层挤压的方式恢复部分处理能力。
浅层挤压过程中，电动设备通过传动轴将机械力传动至升降机，通过控制升降机以30cm/min的速率上下运动，控制与升降机相连接的挤压板进行上下运动，从而对挤压板与填料支撑层中的填料单元进行挤压操作。其它步骤基本同实施例1，不同之处在于在浅层挤压中当挤压至填料体积为初始体积的80％后，进入恢复阶段，挤压板恢复至填料层初始体积。该过程中，系统正常进水工作。
相比之下，在不进行浅层挤压的情况下，仅间隔一个月进行一次深层挤压，出水SS难以稳定在小于20mg/L的范围内，且水力负荷也较浅层挤压加深层挤压的工况较低。
实施例3
本实施例中，将生物膜原位活化方法应用于污水的反硝化处理过程中。反硝化系统中停止曝气，在厌氧的环境下，反硝化菌通过反硝化反应实现污水中总氮的去除。由于反应过程中的厌氧环境，系统中的污泥量和生物膜老化程度要大于实施例1。因此，在反硝化反应中，填料的堵塞以及生物膜老化情况尤为需要关注。本实施例的具体处理方案与实施例1类似，属于浅层挤压配合深层挤压方法在不同污水处理方面的应用。挤压脱膜阶段的频率以及时间需根据进水水量、出水水质、反硝化负荷等因素决定。反硝化处理中深层挤压一般间隔10-30天，浅层挤压则定期进行，一般间隔1-5天，优选挤压频率为1-3天一次。完成每次浅层挤压和深层挤压的时间由生化反应池单元箱体高度以及填料高度决定，一般浅层挤压需要15-30min，深层挤压需要50-80min。
实施例4
根据现场不同出水水质指标的要求，运行过程中的挤压操作对填料存在一定损伤，填料经反复挤压后会发生形变，当形变量大于30％-50％，污泥填充量大于原有效容积的40％并伴有明显填料坍塌时，系统中填料的有效容积会大大减小，水力负荷也大大降低，严重影响系统的净化能力，需更换填料。以上因素相互影响，应结合每次填料观察的结果、出水水质以及配水压力决定是否满足更换条件。
根据不同的进水水质，在浅层挤压与深层挤压配合的工艺中，设计进水配水压力为70cm～80cm水头，但进水配水压力超过设计值的10％～20％，启动浅层挤压，一般间隔为5～7天。几次(如2～5次)浅层挤压后，当进水配水压力随系统运行时间不断增加，超过设计值的30％～40％进行深层挤压。每次深层挤压后观察系统中填料的形态，污泥堵塞情况等。一般弹性填料由于反复挤压会出现部分形变，坍塌以及堵塞。
对比例4
本对比例4中在其它条件与实施例4中基本相同的情况下，仅有深层挤压的工艺中，根据不同的进水水质，每20-40天进行一次深层挤压，并且随着系统的运行，越到后期，进水配水压力增涨加快，填料堵塞情况越发严重，则两次深层挤压的时间间隔越短。弹性填料由于反复深层挤压会出现部分形变，坍塌以及堵塞，相比于同等条件下浅层挤压配合深层挤压的处理工艺，仅采用深层挤压的工艺中填料的使用寿命存在一定程度的缩短。
由实施例4和对比例4的对比可知：实施例4中由于间断性短期内进行浅层挤压，不仅将填料中拦截的悬浮物和堵塞的污泥及时排出，还可在一定程度上促进填料的重新排列，减缓进水配水压力的增加。经过重新排列的填料避免了多次定点受力而造成的局部坍塌，由此在一定程度上延长填料使用寿命。而在对比例4中，前期深层挤压的时间间隔较长，填料中的污泥积累较多，受重力影响容易坍塌形成污泥死角，以至于后期深层挤压中难以恢复其有效容积。此类情况尤其不利于好氧硝化系统，填料中的污泥死角容易形成厌氧环境不利于污水中氨氮的去除。
此外，对于重度污染水体，深层挤压时间间隔较短(如15～30天)，多次反复的深层挤压，易使填料发生形变，缩短其使用寿命。
以上内容是对本发明及其实施方式进行了示意性的描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种应用于污水处理的生物膜原位活化方法，其特征在于，在污水处理过程中，包括针对弹性填料采用深层挤压与浅层挤压联合施用的方式活化填料上附着的生物膜的步骤；所述深层挤压之前设置浅层挤压；所述深层挤压针对系统负荷下降、出水水质临近指标值或系统阻力超出设计进水配水压力时的弹性填料进行；所述浅层挤压步骤针对系统负荷稳定时的弹性填料进行。
2.根据权利要求1所述的应用于污水处理的生物膜原位活化方法，其特征在于，所述系统负荷下降指系统负荷低于设计负荷的80％～90％；所述系统负荷稳定指系统负荷不低于设计负荷的80％～90％。
3.根据权利要求2所述的应用于污水处理的生物膜原位活化方法，其特征在于，当进水配水压力超过设计值的10％～20％，启动浅层挤压；当进水配水压力超过设计值的30％～40％，进行深层挤压。
4.根据权利要求1所述的应用于污水处理的生物膜原位活化方法，其特征在于，所述深层挤压和浅层挤压包括挤压阶段和恢复阶段。
5.根据权利要求4所述的应用于污水处理的生物膜原位活化方法，其特征在于，在正常进水的条件下，所述浅层挤压中的挤压阶段为：使所述弹性填料的体积形变为原始叠放体积的70％-90％；所述浅层挤压中的恢复阶段为：使所述弹性填料体积完全恢复。
6.根据权利要求5所述的应用于污水处理的生物膜原位活化方法，其特征在于，所述深层挤压和/或浅层挤压包括从所述弹性填料下方向上挤压，和/或从所述弹性填料上方向下挤压，和/或从所述弹性填料的侧方向对侧挤压，和/或从所述弹性填料内部向外部挤压，和/或从最先与污水接触的填料一侧向其对向的挤压的步骤。
7.根据权利要求6所述的应用于污水处理的生物膜原位活化方法，其特征在于，所述弹性填料包括聚氨酯海绵填料、悬挂式丝状填料或辫带式填料中的一种或几种。
8.根据权利要求3～7中任意一项所述的应用于污水处理的生物膜原位活化方法，其特征在于，所述深层挤压包括依次进行的第一挤压阶段、第一恢复阶段、第二挤压阶段和第二恢复阶段，所述第一恢复阶段的第一恢复体积小于所述第二恢复阶段的恢复体积。
9.根据权利要求8中任意一项所述的应用于污水处理的生物膜原位活化方法，其特征在于，所述深层挤压包括：
S1-1系统停止进水，进行第一挤压阶段，使所述弹性填料的体积形变为原始弹性填料叠放体积的30％-40％，排出脱落的老化生物膜；
S1-2进行第一恢复阶段，使所述弹性填料的体积恢复为所述浅层挤压步骤中挤压阶段形变后的弹性填料的体积；
S1-3向系统中进入反洗水后，进行第二挤压阶段，所述弹性填料的体积形变为原始弹性填料叠放体积的30％-40％，排出脱落的老化生物膜；
S1-4进行第二恢复阶段使所述弹性填料的体积恢复为原始弹性填料叠放体积，排泥后回到工作阶段。
10.根据权利要求9所述的应用于污水处理的生物膜原位活化方法，其特征在于，所述生物膜原位活化方法适用于反硝化处理过程、降低固体悬浮物处理过程、降低化学需要量处理过程或降低总磷处理过程。
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