農(nóng)村小型生活污水處理裝置
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生物脫氮除磷工藝
近年來，隨著對生物脫氮除磷的機理研究不斷深入，以及各種新材料、新技術(shù)、新設(shè)備的不斷運用，衍生除了許多新的生物脫氮除磷工藝，下面簡單介紹幾種我國各污水處理廠的生物脫氮除磷工藝。
(1)A/O法
流程如下:
污水——前處理——厭氧水解池——接觸氧化池——沉淀池——過濾池——出水——污泥回流
A/O脫氮工藝處理高濃度城市污水,不但熊夠效穩(wěn)定地脫氮,而且COD、BOD和ss的去除效果和穩(wěn)定性更好。雖然其基建投資和運行管理費用均高于設(shè)有硝化功能的傳統(tǒng)法,但當(dāng)要求出水的TKN濃度較低或考慮處理后的出水回用,并考慮工藝運行穩(wěn)定時,建議首先采用A/O脫氮工藝。但A/O法中如果有硝化發(fā)生，除磷效果會降低，而且脫氮效果受內(nèi)循環(huán)比的影響，另外，此工藝的靈活性較差。
(2)A2/O法
A2/O工藝是通過厭氧、兼氧和好氧交替變化的環(huán)境,完成除磷脫氮反應(yīng)。在厭氧條件下,回流污泥中的聚磷菌受到抑制,只能釋放體內(nèi)的磷酸鹽獲取能量,以吸收污水中的可快速生物降解的溶解性有機物來維持生存,在這個過程中完成了磷的厭氧釋放;在缺氧條件下,反硝化細菌利用污水中的有機碳作為電子供體,以硝酸鹽作為電子受體進行無氧呼吸,將回流液中硝態(tài)氮還原成氮氣釋放出來,完成反硝化過程;在好氧條件下,一方面聚磷菌將體內(nèi)的PHB進行好氧分解,釋放的能量用于細胞合成、增殖和吸收污水中的磷合成聚磷酸鹽,隨剩余污泥排出系統(tǒng),從而實現(xiàn)污水的脫磷;采用A2/O系統(tǒng)可將污水中的COD、BOD和氮、磷同時去除,處理出水可優(yōu)于國家排放標準,接近三級處理水平。另外，污泥沉降性能也較好。
生物接觸氧化法
生物接觸氧化法就是在生物接觸氧化池內(nèi)安裝一定數(shù)量的填料，為了使污水達到凈化的目的，通過填料上的生物膜和供應(yīng)的氧氣發(fā)生生物氧化作用，以此來將氧化分解廢水中的有機物。生物接觸氧化法是生物法處理廢水中的一種重要方法。
二級生物處理工藝的選擇是一級A穩(wěn)定達標的重要環(huán)節(jié)，特別是TN和NH3-N的穩(wěn)定達標去除，對于氮磷去除，建議采用回流污泥反硝化生物除磷脫氮(改良A2/O)及其變型工藝作為基本工藝流程，目前已經(jīng)得到較為廣泛的工程應(yīng)用。可采取的主要工藝控制及改進措施為：
(1)污水生物處理系統(tǒng)采用15d以上的設(shè)計泥齡，考慮進水水質(zhì)水量的變動和運行操作的調(diào)節(jié)能力限制，實際運行過程中應(yīng)盡量控制在12～20d的范圍內(nèi)，以保障冬季低水溫(例如10℃)條件下生物處理池有足夠數(shù)量的硝化菌與硝化能力。
(2)可采用環(huán)形溝道生物反應(yīng)池(氧化溝)池型構(gòu)造，較高倍率的循環(huán)流量形成快速混合作用，加上多個溝道的串聯(lián)，可以明顯減小進水水質(zhì)水量的時變化峰值系數(shù)(由3～10倍降低到1.5倍左右)，相應(yīng)降低出水NH3-N濃度的波動，有效發(fā)揮硝化菌的作用，有利于NH3-N穩(wěn)定達標。
(3)進水水質(zhì)水量的波動和碳氮比偏低是影響TN穩(wěn)定達標的主要因素，進水水質(zhì)水量的波動通過溝道串聯(lián)布置來緩解，碳源不足可通過初沉污泥發(fā)酵進行一定程度的補充;必要時，補充外部碳源(例如甲醇、醋酸鈉、醋酸等)強化生物反硝化效果。
(4)強化前端預(yù)處理以去除盡量多的進水無機懸浮固體，降低活性污泥的惰性組分含量，以提高生物池的反硝化速率，縮短反硝化所需時間或提高反硝化總量;部分溝(渠)道可按虧氧方式運行，促進同時硝化反硝化及部分短程硝化反硝化的實現(xiàn)，提高碳源利用效率和TN去除總量。
(5)冬季低溫到來之前，在秋季提前逐步提高整個污水生物處理系統(tǒng)的活性污泥總量，增加實際運行泥齡，系統(tǒng)中累積硝化菌和反硝化菌的總量，以改進和保障冬季的硝化和反硝化效果。
在二級處理出水TN和NH3-N穩(wěn)定達到一級A排放標準的情況下，可采用直接過濾或者混凝過濾的工藝單元進一步降低出水的COD、BOD5、SS和TP濃度，使其穩(wěn)定達標?；瘜W(xué)混凝有助于強化COD、BOD5、SS和TP的去除以及后續(xù)過濾單元的穩(wěn)定運行。過濾方式可以有多種選擇，包括砂濾池、機械過濾器和膜過濾系統(tǒng)，主要取決于出水水質(zhì)的具體要求和達標考核方式、處理出水的出路與用途、工程造價和運行成本、操作管理與運行調(diào)整難易等方面。
在二級處理出水TN和NH3-N不能穩(wěn)定達到一級A標準的情況下，需要采用反硝化濾池和曝氣生物濾池系統(tǒng)，將TN和NH3-N的進一步穩(wěn)定去除與過濾處理相結(jié)合，但這種方式的出水濁度和SS含量要高于砂濾、機械過濾和膜濾，另外，反硝化濾池需要投加外部碳源(甲醇)，去除1mg/L硝態(tài)氮一般需要投加3mg/L甲醇。
采用膜生物反應(yīng)器(MBR)時，生物處理與膜濾結(jié)合為一體，占地面積較小，出水感官指標好，適合處理出水的直接再利用，但運行成本和工程投資高，曝氣能耗會有明顯的升高。
一級A穩(wěn)定達標的基本工藝流程建議
基本工藝流程的構(gòu)成
一級A穩(wěn)定達標的基本工藝流程為：二級強化處理+化學(xué)混凝(沉淀)+介質(zhì)過濾+消毒。這一工藝流程選擇基于二級強化處理出水的TN和NH3-N已經(jīng)能夠穩(wěn)定達到一級A標準，COD穩(wěn)定達到一級B標準，碳源BOD5一般在12mg/L以下。
其中，化學(xué)混凝(沉淀)過濾工藝包括以下三種主要組合方式：
①混凝沉淀過濾：快速混合+絮凝+沉淀+過濾。在快速混合池或進水管道內(nèi)完成快速混合，經(jīng)過絮凝反應(yīng)過后，在澄清池中沉淀處理，沉淀出水進入濾池過濾。在二級處理出水SS不穩(wěn)定或需要化學(xué)除磷的情況下，需要采用該工藝組合，以確保出水的全面穩(wěn)定達標。
②化學(xué)絮凝過濾：快速混合+絮凝+過濾;在快速混合池或進水管道內(nèi)完成快速混合，經(jīng)過一定時間的絮凝反應(yīng)，不經(jīng)沉淀，直接進入濾池過濾。一般采用聚鋁或硫酸鋁作為化學(xué)除磷藥劑。
③微絮凝過濾：管道混合+過濾;通過快速混合器或管道內(nèi)部混合器完成化學(xué)藥劑的投加與快速混合，絮凝過程在深床上向流濾池的底部或深床重力流濾池的頂部完成，不設(shè)置中間沉淀段。采用聚鋁作為除磷藥劑時，需要一定的化學(xué)沉淀反應(yīng)時間，否則除化學(xué)磷效果會受到一定影響。
高負荷活性污泥法
高負荷活性污泥法因曝氣時間短，又稱短時曝氣活性污泥法，而處理程度低，故又稱強化一級處理或一級半處理法。AB法作為處理高負荷城鎮(zhèn)污、廢水的有效方法，在BOD5、COD、SS等一些常規(guī)指標的處理上具有較好的效果，但對NH3-N、TP的去除并不明顯。如青島市海泊河污水處理廠近10年的運行實踐表明，該工藝具有抗負荷沖擊能力強、泥齡短、污泥沉降性能好、不存在污泥膨脹等特點。BOD5、COD、NH3-N、TP的平均去除率分別達到65%、68%、19%和20%，其中SS的去除為明顯。通過實驗研究，B段的傳統(tǒng)曝氣方式改為多段間歇式曝氣，并通過閥門調(diào)節(jié)曝氣量的大小以實現(xiàn)漸減曝氣，可以達到節(jié)能的效果。
農(nóng)村小型生活污水處理裝置高負荷生物濾池
UASB+高負荷生物濾池法/固體接觸法工藝
UASB+高負荷生物濾池法/固體接觸法工藝綜合運用了厭氧、好氧附著生長和懸浮生長的生物處理機理，是我國目前城市水處理領(lǐng)域一項非常經(jīng)濟實用的新技術(shù)。該工藝具有能耗低、剩余污泥量少、出水水質(zhì)好、工程造價低、運行管理簡便等特點。如廣東省某城市污水處理廠的實際運行結(jié)果表明，當(dāng)進水水質(zhì)為COD≤250mg/L，BOD5≤120mg/L，SS≤150mg/L，氨氮≤25mg/L，磷酸鹽≤5mg/L時，出水水質(zhì)達到COD≤40mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，氨氮≤10mg/L，磷酸鹽≤0.5mg/L。
ABR/曝氣/高負荷生物濾池工藝
ABR/曝氣/高負荷生物濾池工藝在常規(guī)污水處理工藝的曝氣池前設(shè)置水解酸化池，水解酸化池采用厭氧折板反應(yīng)器(ABR)的結(jié)構(gòu)形式，污水在ABR池中作一定時間的水力停留后，進入曝氣池中進行鼓風(fēng)曝氣，后通過旋轉(zhuǎn)布水器均勻分散到高負荷生物濾池中。該生物濾池要求進水BOD5≤200mg/L，當(dāng)進水有機物濃度較高時，可采取回流措施，設(shè)計回流比為50%[4]。工藝在運行過程中具有污泥產(chǎn)量小、能耗低等特點，且ABR提高了污水的可生化性。但當(dāng)進水水質(zhì)不穩(wěn)定或長期處于超設(shè)計范圍濃度時，處理效果不明顯。
經(jīng)改進，將曝氣池替換成高負荷生物接觸氧化池，池內(nèi)采用半軟性填料，不僅提高了工藝整體的抗沖擊負荷能力，而且使得工藝運行更加穩(wěn)定。
高負荷生物濾池+納米TiO2光催化法工藝
高負荷生物濾池+納米TiO2光催化法工藝綜合運用了厭氧、好氧、兼氧附著生物和光催化反應(yīng)處理機理，是我國目前城市污水處理領(lǐng)域一項非常經(jīng)濟實用的新技術(shù)。TiO2沒有毒性，具有很高的穩(wěn)定行，在紫外線照射下，通過光電效應(yīng)生成的含氧自由基與水中的污染物反應(yīng)，達到降解的目的，并終產(chǎn)生對環(huán)境無害的H2O、CO2、N2等。
高負荷生物吸附再生法
高負荷生物吸附再生法即“生物吸附—沉淀—再生”的污水處理工藝，該工藝對污染物的去除機理包括絮凝作用、吸附作用和生物代謝作用。在污水處理過程中，主要分為生物吸附階段和活化再生階段。生物吸附階段指污水中的大量有機污染物被活性污泥吸附，伴隨混合液進入沉淀池進行泥水分離;活化再生階段則是將沉淀污泥回流至再生池曝氣以恢復(fù)污泥的生物吸附活性。通過實驗分析，SS、COD、BOD5、NH3-N、TP的平均去除率分別達到80%、69%、58%、47%及25%。
高負荷人工土壤滲濾
我國的分散點源生活污水排放量高達5000萬t/d，主要來自小城鎮(zhèn)、農(nóng)村等分散的人群聚居地，處理率很低[7]。高負荷人工土壤滲濾工藝具有占地面積小、處理效果好、維護管理簡便、不受氣候條件影響、技術(shù)成熟等特點，是一項適合我國國情的污水分散處理技術(shù)。高負荷人工土壤滲濾工藝采用多層過渡結(jié)構(gòu)的人工土層來增大對顆粒有機物的接觸氧化表面積，同時設(shè)置曝氣裝置保證好氧過程的氧氣供應(yīng)。
