移动床生物膜反应器在环氧氯丙烷生产废水处理中的应用研究
摘要
根据环氧氯丙烷生产废水高COD、高含盐、高pH的特点，以盐分为选择压力进行了耐高盐活性污泥的驯化与挂膜实验。结果表明，污泥对盐分的耐受程度从300mg/L(CL-)增加至20000mg/L(CL-)，在耐高盐活性污泥驯化的同时，进行挂膜的方法是可行的，出水COD能从1200mg/L降至94mg/L。由于实验时间紧促，培养富集出了MBBR系统中微生物，通过正交摇床实验获得了MBBR系统中微生物处理该股废水的最佳运行参数。
关键词：环氧氯丙烷生产废水；耐高盐活性污泥；COD；MBBR
ABSTRACT
Epichlorohydrin wastewater with high COD, high-salt and high PH and so on.According to the characteristics of epichlorohydrin Wastewater,wo have done A high salt tolerance of domesticated activated sludge and attached as biofilm to the carrier elements experiment.And then we studied the feasibility of the experiment.The results show that this can be achieved. Sludge on the salt tolerance level from 300 mg / L (CL-) increased to 20000 mg / L (CL-) and effluent COD from 1200 mg / L to 94 mg / L. Because of the time bear in procuring,we enriched Microbial culture of the MBBR system and got the best operating parameters by orthogonal experiment .
Key words: Epichlorohydrin Wastewater; high-salt activated sludge; COD; MBBR
目录
第一章 前言 (1)
1.1环氧氯丙烷的生产技术与生产现状 (1)
1.1.1 合成技术 (1)
1.1.2 生产现状 (2)
1.2环氧氯丙烷生产废水处理技术 (3)
1.2.1 环氧丙烷生产废水的生物处理方法 (3)
1.2.2 耐盐活性污泥的驯化 (5)
1.3挂膜 (5)
1.4活性污泥的培养和驯化 (6)
1.4.1 培菌前的准备工作 (6)
1.4.2 培菌方法 (6)
1.4.3 活性污泥的驯化 (7)
1.5活性污泥中的微生物 (8)
1.5.1 活性污泥生态学以及常见微生物 (8)
1.5.2 活性污泥法运行中微生物造成的问题 (10)
1.6移动床生物膜反应器（MBBR）的发展以及应用 (12)
1.6.1 MBBR 内附着态微生物与悬浮态微生物增长变化规律 (13)
1.7课题研究意义与内容 (13)
1.7.1 课题意义 (13)
1.7.2 课题研究内容 (13)
第二章 实验 (15)
2.1实验用水、水质 (15)
2.2实验用污泥 (15)
2.3实验用MBBR装置与流程 (15)
2.4监测项目和监测方法 (15)
2.5实验用培养基 (16)
2.6实验内容 (16)
2.6.1 挂膜 (16)
2.6.2 量筒实验 (17)
2.6.3 正交实验 (17)
第三章 实验结果与讨论 (18)
3.1填料挂膜与生物膜的生长情况 (18)
3.2活性污泥的驯化 (19)
3.2.1 初步实验阶段 (19)
3.2.2 改进实验阶段 (20)
3.3正交试验 (23)
3.4量筒实验结果 (24)
3.5实验影响因素 (25)
3.5.1 活性污泥驯化挂膜过程中的影响因素 (25)
3.5.2 MBBR运行过程中的影响因素 (27)
3.6活性污泥法与MBBR的联合试运行 (31)
第四章 结论 (33)
致谢 (33)
参考文献 (35)
附录 (39)
第１章 前言
1.1 环氧氯丙烷的生产技术与生产现状
环氧氯丙烷是重要的有机合成中间体,主要用于生产环氧树脂、合成甘油、氯醇橡胶等精细化工产品,这些产品广泛应用于化工、轻工、交通运输、医药、涂料、食品、电子电器等行业。近年来,国内环氧氯丙烷消费量迅猛增长,产量远远不能满足国内需求,进口数量快速增加[1-2]。
1.1.1 合成技术
目前,环氧氯丙烷的工业化生产方法主要有丙烯高温氯化法和醋酸丙烯酯法。
1.1.1.1 丙烯高温氯化法
高温氯化法是工业生产环氧氯丙烷的传统方法,目前全球90 %以上的环氧氯丙烷采用该法生产,其工艺过程主要包括: 丙烯高温氯化制备氯丙烯、氯丙烯次氯酸化合成二氯丙醇、二氯丙醇皂化合成环氧氯丙烷3 个反应单元。丙烯高温氯化法的特点是生产过程灵活、工艺成熟、操作稳定,除了生产环氧氯丙烷外,还可以生产甘油、氯丙烯等重要的有机合成中间体,副产物1 ,3 - 二氯丙烯和1 ,2 - 二氯丙烷等也是合成农药的重要中间体[1]。
1.1.1.2 醋酸丙烯酯法
利用醋酸丙烯酯为原料生产环氧氯丙烷的生产工艺,是由前苏联科学院和日本昭和电工公司于20世纪80 年代开发成功的,前苏联科学院采用先氯化后水解的生产工艺,日本昭和电工则采用先水解后氯化的生产工艺。其中日本昭和电工的工艺过程主要包含合成醋酸丙烯酯、醋酸丙烯酯水解制烯丙醇、合成二氯丙醇和二氯丙醇皂化生成环氧氯丙烷4 个反应单元。与传统的丙烯高温氯化法相比较,醋酸丙烯酯法的特点是: ①反应条件温和,易于控制,避免了高温氯化反应,不结焦,操作稳定,减少了丙烯、氢氧化钙和氯气的用量及反应副
产物和含氯化钙废水的排放量； ②烯丙醇的氯化加成反应系统中将氧成功引入环氧化物中,实现了由氧氧化代替氯氧化,减少了醚化副反应,提高了系统收率；③工艺过程无副产盐酸； ④较容易地获得高纯度烯丙醇。主要缺点是工艺流程长,催化剂寿命短,设备投资费用相对较高。
1.1.2 生产现状
1.1.
2.1 国际生产现状
1990 年世界环氧氯丙烷的总生产能力约为70 万吨/年 ,产量约为50 万吨 ；2003 年世界环氧氯丙烷总生产能力约为122万吨/年 ,产量约为92 万吨 。生产能力和产量年均增长率分别约为4.3 %和4.8%,高于世界经济发展速度。其中,美国的生产能力约为48万吨/年,约占世界总生产能力的39.5%；西欧地区的生产能力为26.7万t/a ,约占世界总生产能力的22.0%；日本生产能力为13.9万吨/年,约占世界总生产能力的11.4%；东欧地区生产能力为4.8万吨/年 ,占世界总生产能力的4.0 %；亚洲地区(不包括日本) 生产能力为28 万吨/年 ,占世界总生产能力的23.1%。
目前世界环氧氯丙烷生产呈现3 大特点: ①区域不均衡性。②生产能力更趋集中。③工艺路线比较单一。与许多石油化工产品相比,环氧氯丙烷的生产工艺路线显得较为单一,全球主要的21 套生产装置中,18 套采用丙烯热氯化法,仅3 家公司采用醋酸丙烯酯法。20 世纪80 年代中期开发的醋酸丙烯酯法在技术上具有一定优势,但目前尚未得到大量推广和应用[1～2]。
1.1.
2.2 国内生产现状
我国环氧氯丙烷的生产始于20 世纪60 年代,长期以来采用落后的生产工艺进行小规模生产,自1988 年齐鲁石化股份有限公司引进日本旭硝子公司和旭电化公司的技术建设3.2 万吨/年 的环氧氯丙烷装置投产后,我国的环
氧氯丙烷生产才初步形成规模。目前国内主要有4 家环氧氯丙烷生产企业,总生产能力约为11 万吨/年。
1.2 环氧氯丙烷生产废水处理技术
1.2.1 环氧丙烷生产废水的生物处理方法
氯醇法生产环氧氯丙烷产生的废水，其特点有高COD、高pH 值、高SS、高含盐量等。而每个生产厂家由于设备的不同，其生产废水又具有各自的特点，现代工业生产废水多种多样，而处理废水的方法却是以生物法居多，这其中活性污泥法的应用最为广泛。生物膜法作为一种80年代产生的新的废水处理方法，由于其特有的优点，也得到了广泛的应用，同时，由于其高效性，有取代活性污泥法的趋势。
我们以锦化化工(集团) 有限责任公司对该股废水的处理方法为例，来对环氧氯丙烷皂化废水的处理方法做一全面了解[3]。
优化试验处理方法选择
活性污泥法 让一种人工培养的生物絮凝体(活性污泥) 悬浮在废水中形成混合液,使废水中的有机物同活性污泥微生物充分接触,溶解性的有机物将被细胞所吸附和吸收,从而降解污染物。
生物接触氧化法 在氧化池内设置填料,让充氧的污水以一定的速度流经长满生物膜的填料。在生物膜相微生物的同化和异化作用下,有机物被降解,从而净化污水。
参考国内外皂化污水处理经验,采用生物处理方法降解有机污染物。生化法分为好氧和厌氧两大类。由于好氧性生物处理效率高,使用广泛,已成为生物处理法的主流。通常生化法均指此类。好氧性生物处理又分为活性污泥法和生物膜法。另外,还有一个流程中采用两种方法或两种方法的变异形式。现有污水场采用单纯的生物接触氧化法,多年的生产实践表明,COD 降解率很低,出水ρ(COD) 在600 mg/L 以上,该种方法处理皂化污水是失败的。所以本次试验采用单纯的活性污泥法、活性污泥法串生物膜法(简称泥法串膜法) ,并辅以添加复合营养剂的两种工艺流程进行优化试验比较。
优化试验工艺流程
活性污泥法试验工艺流程见图1-1 ,
图1-1
全好氧泥法串膜法试验流程见图1-2 。
图1-2
优化试验控制条件 进水pH 值> 6 ,ρ(CaCl2) ≤35 g/L 。处理系统ρ(DO) = 2～4 mg/L ,温度20～35℃, m (SV) = 25 %～40 % ,ρ(MLSS) = 3～4 g/L 。
问题与讨论 采用泥法串膜法处理环氧丙烷皂化废水,影响污染物降解率的因素很多。本文仅就几项主要影响因素做初步探讨。
COD 浓度对降解率的影响 环氧丙烷皂化废水中COD 浓度高,引入氯碱污水稀释后浓度降低,但波动很大。COD 浓度对该工艺的冲击,主要表现在微生物繁殖速率急剧增快,需氧量急剧增加,水中溶解氧浓度降低,甚至为0 ,厌氧发酵,微生物大量死亡。另外,有毒害物质的作用,破坏了微生物酶结构,造成细菌正常生命活动受影响,从而降低污染物的降解率。
pH 值对降解率的影响 皂化废水pH 值在11～13 之间,强碱性对微生物的降解能力有很强的抑制作用。为调整pH 值至6～9 ,我公司引氯碱污水混合后集中处理。但由于氯碱污水酸、碱波动较大,很难调到理想状态,为此,必须增设酸碱自动调节系统。
悬浮物浓度对降解率的影响 环氧丙烷皂化废水SS 质量浓度一般在
600mg/L 以上,主要成分是Ca (OH)
2、CaCl
2
,相对密度远大于1。沉淀性能远
远超过活性污泥,造成活性污泥的絮凝体菌胶团破坏,活性污泥松散、细碎,沉淀性能下降,易随水流失。另外,悬浮物进入生化系统后泥效明显缩短,逐渐转变为不具有生物活性的化学污泥,从而导致活性污泥性质改变,严重时可使生化系统崩溃。为降低废水中SS 浓度,我公司采用明渠输送污水,并在明渠上设置了三级沉降,定期清理,保证SS 浓度在300 mg/L 以下。
复合营养剂的影响 复合营养剂主要成分为聚合硫酸铁( Fe3 + ) 。在进水相同、各项控制条件都完全一样的情况下,添加营养剂与否,处理效果差距很大。我们经过试验比较, 发现添加复合营养剂则COD 降解率提高10 %左右。试验结果证明,通过在生化进水中加入一定量的复合营养剂,激活生物活性,从而达到减少停留时间,提高降解率的目的。
水温的影响 水温是影响微生物生长的重要因素。一般认为,水温在20～30 ℃时效果最好,35 ℃以上或10℃以下,净化效果即行降低。皂化废水排出温度在40 ℃左右。高温将导致微生物酶系统变性,微生物受抑制休眠,甚至死亡。为降低水温及清理电石泥,我公司修建了一条长1 370 m 无盖板明渠,控制进污水场水温在35 ℃以下。
1.2.2 耐盐活性污泥的驯化
以盐分作为选择压力，可以驯化出耐高盐活性污泥[4]。
1.3 挂膜[5]
生物膜系统处理废水是依靠附着生长在填料表面的生物膜的氧化分解能力。因此，在投入运行前须使填料上长出生物膜，这一过程成为挂膜。
挂膜可分为两步。首先按照培养活性污泥的方法，培养出适合待处理废水的活性污泥；然后将活性污泥置于氧化槽中（生物转盘法），不进水使转盘片慢慢旋转12至24小时，或将氧化塔底部集水槽中的活性污泥用泵抽入上方布
水器中淋下（生物滤池法），使污泥在滤池内反复循环，这时已有少量污泥微生物粘附在填料上，其后开始进水，进水量由小到大，随生物膜的生长而加大。由于填料上的微生物已适应这一水质，故可利用废水中的有机物不断繁殖生长，使膜不断增厚，最后达到所需的生物量，系统就可进入正常运行。
另一种挂膜方法是直接培养生物膜，操作可参照培养及驯化活性污泥的步骤进行。对有毒工业废水处理系统的挂膜，初期进水应以生活污水为主，以后逐渐减少生活污水的比例并增加工业废水的量。整个周期较长，但可省去污泥驯化这一步骤。
开始挂膜时，进水流量应小于设计值，可按设计流量的20%-40%启动运转。在外观可见已有生物膜生成时，流量可提高至60%-80%，待出水效果达到设计要求时，即可提高至设计值。挂膜所需要的环境条件与活性污泥培菌时相同，要求进水具有合适的营养、温度、pH等，同时避免毒物的大量进入；因初期膜量较少，反应器内充氧可较少（对生物转盘，转速可稍慢），使溶解氧不至过高。在冬季低温挂膜，整个挂膜周期将比温暖季节时挂膜延长2-3倍。 1.4 活性污泥的培养和驯化
1.4.1 培菌前的准备工作
这一步在实验室操作中，就是实验前的准备工作，在我们的实验过程中，由于取来的已经是活性污泥。所以整个这一步骤在我们的实验中都被省略了，而是以闷曝来培养出大量的细菌。之所以介绍这一过程是为了弄清楚活性污泥的产生过程[6]。
1.4.2 培菌方法
所谓活性污泥的培养，就是为活性污泥的微生物提供一定的生长繁殖条件，即营养物质、溶解氧、适宜的温度和酸碱度等，在这种情况下，经过一定的时间，就会有活性污泥形成，并且在数量上逐渐增长，并最后达到处理废水所需的污泥浓度。
生活污水和城市污水处理厂的培菌工程较为简单，我们可以在温暖季节，先使曝气池充满生活污水，闷曝（即曝气而不进污水）数小时后可连续进水。进水量从小到大逐渐增加，连续运行数天后即可见活性污泥即开始出现并逐渐增多。由于生活污水的营养适合，所以活性污泥很快就可以增加到我们所需要的浓度。为了加快这一过程，我们还可以适当增加培菌初期的营养物的浓度，例如投加一些浓质粪便或米泔水等以提高营养物浓度、设有初沉池的处理系统可让废水超越初沉池而直接进入曝气池。培菌时期（尤其是初期），由于污泥尚未大量形成，污泥浓度较低，故应控制曝气量，使之远远小于正常运行时的曝气量。
对一些有毒物质的工业废水还可以投加一定量的经筛选所得的菌种，或废水流过的下水道里捞来的污泥，以利于以后的驯化。由于工业废水的水质及营养等问题，工业废水处理系统的培菌往往较为困难。我们曾在实践中成功的采用过以下几种方式[6]：
（1） 采用数级扩大培菌 根据微生物生长繁殖快的特点，仿照发酵工业中的 菌种---种子罐---发酵罐数级扩大培养的工艺，因地制宜，寻找合适的容器，分级扩大培菌。
（2） 干污泥培菌 取水质类型相同、已经正常运行的处理系统中脱水后的干污泥作为菌种源进行培菌。
（3） 工业废水直接培菌 某些厂的工业废水营养成分较全，如罐头食品厂，肉类加工厂，豆制品厂等，我们即能够这类废水直接培菌。
（4） 有毒或难生物降解的工业废水的培菌 对有毒或难生物降解的工业废水只能先以生活废水培菌、然后再用工业废水驯化。
1.4.3 活性污泥的驯化
活性污泥的驯化通常是针对含有有毒或难生物降解的有机工业废水而言的。一般是预先利用生活污水或粪便水培养活性污泥，再用待处理的污水驯化，
使活性污泥适应待处理污水的水质特点。经过长期驯化的活性污泥甚至可能氧化分解一些有毒有机物，甚至将其变成微生物的营养物质。
驯化的方法可分为异步法和同步法两种，两种驯化发的结果都是全部接纳工业废水。
异步驯化法是用生活污水或粪便水将活性污泥培养成熟后，再逐步增加工业废水在混合液中的比例。每变化一次配比，污泥浓度和降解效果的下降应该不超过10%，并经过7～10天正常运行后，能恢复到最佳值，然后才能再次变动配比，直到驯化结束。
同步驯化，对有毒成分较少、营养较全的工业废水也可以进行同步培菌和驯化，即在培菌一开始即投加一定数量的工业废水，随着污泥的增长，工业废水的数量及比例也逐渐增长，实践表明这一方法可加速培菌及驯化的整个过程，并可以减少对生活污水的需要量。
1.5 活性污泥中的微生物
1.5.1 活性污泥生态学以及常见微生物
利用微生物处理废水的方法叫做生物处理法。目前，生物处理法主要是用来去除废水中溶解的和胶体的有机污染物[7]。
图1-3 有机物的好氧分解
在细菌的生长过程中，除吸收入体内的一部分有机物被氧化并放出能量外，还有一部分细菌的细胞质也在进行氧化，同时放出热量（如图1-3）。这种细胞质的氧化称为自身氧化或者是内源呼吸。当有机物充足时，细胞质大量合成，内源呼吸是不显著的；当有机物几乎耗尽时，内源呼吸就成为供应能量的主要方式。最后细菌就由于缺乏能量而死亡。
活性污泥中的微生物主要有假单胞菌、无色杆菌、黄杆菌、硝化细菌、球衣细菌、贝日阿托氏菌、发硫菌、地霉等；此外，还有钟虫、盖纤虫、等枝虫、草履虫等原生动物；以及轮虫等后生动物。
与所有生物处理过程一样，活性污泥系统具有混合培养的、主要起氧化有机物作用的细菌和其他较高级的水微生物，形成了一个具有不同营养水平的完整的生态系统。特别是那些比轮虫和线虫更大型的种群和那些生命周期长的微生物。活性污泥反映其中主要种群是细菌、原生动物和线虫。其他种群如剑水蚤属，甚至某些双翅目的幼虫也偶尔可见。在混合液中也可见藻类，但很难生长。
曝气池中的异养型细菌形成了池中生物絮体的主题，它们是个体细菌的凝聚或者由丝状菌促使它们凝聚在一起。絮体的生物条件决定了基质的去除率，其物理结构又确定了它们在二次沉淀池中的沉降效果。
原生动物是活性污泥的经常组成部分，其个数可达到5000个/mL，可占混合液干重的5-12%。
完全混合活性污泥曝气池内的原生动物的种类在空间上观察不到有什么区别（在生物滤池中纵向是有差别的）。随着活性污泥的逐步成熟，混合液中的原生动物的优势种类也会也会顺序变化，从肉足类、鞭毛类优势动物开始，依次出现游动型纤毛虫、爬行型纤毛虫、附着型纤毛虫。爬行型纤毛虫和附着型纤毛虫与活性污泥絮体紧密联系，一旦达到一定密度就会随着二沉池中沉淀的回流活性污泥返回曝气池，而被冲洗掉的大部分是鞭毛虫类优势动物和游泳型纤毛虫。当活性污泥达到成熟期，其原生动物发展到一定数量后，出水水质
则明显改善。新运行的曝气池或运行不好的曝气池，池中主要含鞭毛类原生动物和根足类，只有少量纤毛虫；相反的，出水水质好的曝气池混合液中，主要含纤毛虫，只有少量鞭毛型原生动物和变形虫。纤毛虫成为优势种，常见的例如斜管虫属、豆型虫属、术纤毛虫属、和某些独缩虫属以及钟虫属。假如活性污泥污水厂出水是已经消化的优质出水，则含有很少的鞭毛类原生动物或变形虫，其优势类纤毛虫为独缩虫属、钟虫属、术纤毛虫属、斜叶虫属和纤（露）口虫属等。这种污泥状态和出水水质和微生物种类的连带关系导致了原生动物去指示活性污泥处理厂出水水质。Curds和Cockburn根据大量试验数据，找出了原生动物种类和出水水质的相互关系。他们根据出水BOD5判断水质优劣，将出水水质分为4档：优（0-10mg/L）、良（11-20 mg/L）、中（21-30 mg/L）和差（>30 mg/L），各个种类在活性污泥污水厂采样中出水的频率（以百分制表示）都记录下来，求出在4个档次中出现频率的记录的总合，设这一总合共得10分，在根据个别种在每个档次中出现的比例给与得分值“得分值”[8]。可以根据低倍显微镜观察到的原生动物的种群与得分数去判断处理厂出水的水质。方法局限性：首先是鉴别纤毛虫种类的技术要求较高，检验人员必须有较高的业务水平；其次是这种方法的检验结果只能是估计出水的BOD值。
1.5.2 活性污泥法运行中微生物造成的问题
活性污泥在运行中最常见的故障是在二次沉淀池中的泥水分离问题。造成污泥沉降问题的原因是污泥膨胀、不絮凝、微小絮体、起泡沫和反消化。这只是从效果上分类，实际上不是很精确，而且有些重叠。所有的活性污泥沉降性问题，其起因皆为污泥絮体的结构不正常造成。活性污泥颗粒的尺寸差别很大，其幅度从游离的个体细菌的0.5-5.0μm ,直到直径超过1000μm的絮体。絮体最大尺寸取决于它的粘聚强度和曝气池中紊流剪切作用的大小。
絮体结构被分为两类：微结构与宏结构。微结构是较小絮体（直径<75μm），球形，较结实但相对的较易破裂。此类絮体多由（絮体形成菌）组成。在曝气池紊流条件下较易被剪切成小颗粒。虽然这种絮体能很快沉淀，但从大凝聚体
被剪切下的小颗粒絮体需较长的沉淀时间，可能随沉淀池出水排出，使最终出水的BOD值上升，并使浊度大幅度上升。当丝状微生物出现时，即出现宏结构絮体，微生物凝聚在丝状微生物周围，形成较大的微生物絮体，这种絮体具有较强的抗剪切能力。
下面简要说明一些造成污泥沉淀问题的原因：
不絮凝 不絮凝是一种微结构絮体造成的现象。这是因为絮体变得不稳定而碎裂，或者因过度曝气形成的紊流将絮体剪切成碎块而造成的运行问题。也可能是细菌不能凝聚成絮体，微生物成为游离个体或非常小的丛生块。它们在沉淀池中呈悬浮态，并随出水连续流出。一般认为不凝聚是由于溶解氧浓度低、PH值低或冲击负荷。污泥负荷应大于0.4Kg/Kg.d，否则将发生不絮凝问题。若污泥为微结构型，则高污泥负荷时可能出现不凝聚。有些有机废水也可形成微小凝聚体。自由游泳型原生动物，如肾行虫属和草履虫属，数量很多时，随未影响污泥沉淀性能，但也可使最终出水出现混浊。
小絮体 前以述及，微结构絮体形成的原因及造成的运行问题。含微小絮体的污泥不会在出水中形成高浓度，因其结构比不絮凝污泥要大得多。用肉眼在出水中可观察到离散的絮体。微小絮体常常由于长泥龄（>5—6d）和低有机负荷(<0.2kg/kg.d)而形成的。因此这类问题往往发生在延时曝气系统。
起泡沫 自从使用了不降解的硬洗涤剂以来，常常在曝气池中出现很厚的白色泡沫。微生物造成的泡沫是另一种很密实的、棕色的泡沫，有时在曝气池中出现。这种类型的泡沫是由于诺卡氏菌属的丝状微生物超量生长，曝气池的气泡又进入其群体而形成的。这种泡沫以一种密实稳定的泡沫或者一层厚浮渣的形成浮在池面上。气泡使污泥上浮还有可能是反消化造成的。气泡附着于诺卡氏菌属的机理是相当复杂的。有时候，虽然这些丝状微生物在污泥中的种群密度也很高，但却不会造成污泥沉降性能的问题。其原因可能是诺卡菌属产生许多分支，使絮体成为很坚固的宏结构，生成一种大而牢固、很容易沉降的絮体。
促使诺卡氏菌属生长的原因尚不清楚。有利于它生长的因素有温度>18摄氏度；负荷高和长泥龄>9天。在活性污泥处理厂中广泛应用的控制诺卡氏菌属生长的方法是减少泥龄。用增加剩余污泥量的方法将卡诺是菌属冲出处理系统。泥龄是温度的函数，水温愈高则要求泥龄越低。
丝状菌污泥膨胀 污泥膨胀是一种丝状菌在絮体中大量生长以致影响沉降的现象。开始时尽管膨胀污泥比正常污泥的沉速慢，但出水水质仍然很好。即使污泥膨胀已经较严重，仍能有清澈的上清液，因为延伸的丝状菌会过滤掉形成浊度的细小颗粒。只有当沉淀性很差，泥面上升，以致大的絮体也溢出沉淀池，最终出水的BOD和SS升高。主要是污泥膨胀使污泥压缩性能变差，其结构是很多稀薄污泥回流到曝气池，使池中的MLSS下降，进而造成出水水质不能达标而使曝气池运行失败。
从污泥结构角度看，膨胀是由于絮体具有坚固的宏结构，以致丝状微生物的数量猛增。理想的絮体的沉淀性能好；最终出水中SS和浊度极低；丝状菌与絮体形成菌保持平衡；丝状菌都留在絮体中，从而使絮体强度增加并保护固定的结构。即使有少数丝状菌伸出污泥絮体，它们皆使长度缩得足够的短小而不会影星污泥的沉淀性能。与此相反，膨胀污泥有大量丝状菌伸出絮体。可辨别的膨胀污泥絮体有两种类型：第一类是具有长丝状菌从絮体中伸出，此类丝状菌将各个絮体联接（或称搭桥），形成丝状菌和絮体网；第二类是具有更开放的结构，由细菌沿丝状菌凝聚，形成相当细长的絮体。絮体形成，对沉淀的影响等皆取决于丝状微生物的种类。
造成膨胀的主要原因是DO浓度低、污泥负荷率低、曝气池进水含较多化粪池出水、营养不足和低PH (<6.5).
1.6 移动床生物膜反应器（MBBR）的发展以及应用
传统的活性污泥法，占地面积大、基建费用高、对水质水量的变化适应性较低。鉴于上述因素，产生了生物膜法。生物膜法弥补了活性污泥法的很多不
足，如它的稳定性好、承受有机负荷和水力冲击的能力强、无污泥回流和占地面积小等优点。但生物膜法也有其特有的缺陷，如生物滤池中的滤料易堵塞、需周期性反冲洗、同时固定填料以及填料下曝气设备更换较困难等。介于以上两种工艺的优缺点，移动床生物膜反应器应用而生，MBBR法在80年代末就有所介绍并很快在欧洲得到应用[9]。
1.6.1 MBBR 内附着态微生物与悬浮态微生物增长变化规律
在MBBR 中,由于载体颗粒间的相互碰撞和(或) 水力剪切作用引起生物膜的连续脱落,因而反应器内不仅有附着态的生物膜,还有悬浮态的微生物。目前针对两类微生物增长变化规律的研究较少,因此本试验定期对MBBR 中附着生物量和悬浮生物量进行测定,得出附着态微生物和悬浮态微生物的增长变化规律。可以看出,MBBR 内的附着生物量与悬浮生物量呈周期性变化。填料上的生物膜在生长到一定厚度时,由于其内部厌氧,生物膜结构变松散,则脱落,形成悬浮污泥,此时悬浮生物量会达一个峰值。一个周期结束后,附着生物量进入下一个生长周期,而悬浮生物量会随着出水流失一部分,从而维持在一个相对稳定的状态。在此期间,附着生物量与悬浮生物量的消长并不会对出水COD 及NH4+ - N 的浓度产生影响。
1.7 课题研究意义与内容
1.7.1 课题意义
环氧氯丙烷生产废水中含有高浓度盐（20 000mg/L～21 000mg/L）,会降低微生物的活性，影响微生物的正常生理代谢，甚至导致微生物脱水而质壁分离。资料表明，生化处理过程氯离子的极限运行浓度为10 000mg/L。所以，处理废水之前对活性污泥的驯化是本课题的关键所在。而我们选择直接挂膜法，即驯化污泥的同时实现挂膜，所以，本试验的意义就在于研究 在驯化出耐高盐活性污泥的同时，研究挂膜成功的可行性。
1.7.2 课题研究内容
在整个试验过程中，挂膜试验要用去一个月以上的时间，并且，挂膜的同时也进行着活性污泥的驯化，而正常运行以后的试验阶段大概需要一个星期。所以，活性污泥的驯化与挂膜成功与否是该课题的关键所在。
1.7.
2.1挂膜试验
生物膜系统处理废水是依靠生长在填料表面上的生物膜的氧化分解能力。因此，在投入运行前须使填料上长出生物膜，这一过程称为挂膜。
采用直接培养生物膜法挂膜，操作类似于活性污泥的驯化。由于试验用水高盐、高COD。而我们所用接种污泥的氯离子浓度仅为300～350mg/L.所以，以盐分作为选择压力。采取逐步加压的办法，以20 000mg/L作为目标进水盐浓度。
挂膜所需的环境条件与活性污泥培菌时相同，要求进水具有合适的温度、营养、PH等，同时避免毒物的大量进入；因初期膜量较少，反应器内充氧量可稍少，使溶解氧不至过高。在驯化挂膜的过程中视COD的去除率和污泥驯化情况逐步增加进水盐浓度。
1.7.
2.2 正交试验
通过实验获得实验室处理该类废水的最佳操作参数。
第2章 实验
2.1 实验用水、水质
实验用水取自齐鲁石化应用丙烯高温氯化法生产环氧氯丙烷(ECH)过程中产生的废水，PH：10～11、COD：1000～1300mg/L、氯离子浓度：20000～21000mg/L；铵氮：1.32mg/L；悬浮物：130mg/L；钙：9600mg/L；总磷：0.27mg/L；BOD5/COD=0.6表明实验用水可生化性好。
2.2 实验用污泥
取自胜华炼厂二沉池，氯离子浓度：300～330mg/L；污泥浓度：1800 mg/L；
2.3 实验用MBBR装置与流程
MBBR装置：试验采用塑料桶，有效容积23L。
图2-1 实验设备示意图
2.4 监测项目和监测方法
污泥沉降比：见附录；
SVI(污泥指数)=混合液30min静沉后污泥容积mL/污泥干重g；
污泥浓度（以MLSS表示）：见附录；
COD:用微波消解仪测定；
氨氮：钠氏试剂法；
磷：钼酸铵试剂法；
氯离子：用硝酸银滴定法；
DO:溶解氧仪；
污泥中微生物的观察：应用相差显微镜观察。
2.5 实验用培养基
总菌计数培养基：牛肉膏蛋白胨培养基；
耐盐菌培养基：牛肉膏蛋白胨培养基，其中NaCl的量依据Clˉ浓度需要加入；
耐盐又降解甘油培养基[12]：硫酸铵 0.3g,磷酸氢二甲0.42g，磷酸二氢钾0.18g，硫酸镁0.03g，氯化钙0.03g，甘油0.1mL，琼脂6g，氯化钠6g，水300mL，pH 7.5；
种子培养基：牛肉膏蛋白胨培养基；
富集培养基：在以上培养基中不加琼脂可得到相应的富集培养基[10]。
培养基具体配方见附录。
2.6 实验内容
2.6.1 挂膜
生物膜系统处理废水是依靠生长在填料表面上的生物膜的氧化分解能力。因此，在投入运行前须使填料上长出生物膜，这一过程称为挂膜[10]。
采用直接培养生物膜法，操作类似于活性污泥的训化。由于试验用水高盐、高COD。但，我们所用接种污泥的氯离子浓度仅为300mg/L。所以，以盐分作为选择压力[4]。采取逐步加压的办法，以20 000mg/L作为目标进水盐浓度。 为了减轻废水高盐分对污泥中微生物的冲击和毒害，我们将进水盐浓度稀释至与原胜华炼厂的活性污泥段进水盐浓度相同； 稀释水用自来水，再加如一定量的葡萄糖，以保持进水COD在1000至1300之间。挂膜所需的环境条件与活性