農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、新設備的不斷運用，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有硝化功能的傳統(tǒng)法,但當要求出水的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。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安裝一定數量的填料，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，目前已經得到較為廣泛的工程應用。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以上的設計泥齡，考慮進水水質水量的變動和運行操作的調節(jié)能力限制，實際運行過程中應盡量控制在12～20d的范圍內，以保障冬季低水溫(例如10℃)條件下生物處理池有足夠數量的硝化菌與硝化能力。
(2)可采用環(huán)形溝道生物反應池(氧化溝)池型構造，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，可以明顯減小進水水質水量的時變化峰值系數(由3～10倍降低到1.5倍左右)，相應降低出水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，進水水質水量的波動通過溝道串聯布置來緩解，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，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。化學混凝有助于強化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。
采用膜生物反應器(MBR)時，生物處理與膜濾結合為一體，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+化學混凝(沉淀)+介質過濾+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完成快速混合，經過絮凝反應過后，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化學絮凝過濾：快速混合+絮凝+過濾;在快速混合池或進水管道內完成快速混合，經過一定時間的絮凝反應，不經沉淀，直接進入濾池過濾。一般采用聚鋁或硫酸鋁作為化學除磷藥劑。
③微絮凝過濾：管道混合+過濾;通過快速混合器或管道內部混合器完成化學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，不設置中間沉淀段。采用聚鋁作為除磷藥劑時，需要一定的化學沉淀反應時間，否則除化學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，并通過閥門調節(jié)曝氣量的大小以實現漸減曝氣，可以達到節(jié)能的效果。
農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域一項非常經濟實用的新技術。該工藝具有能耗低、剩余污泥量少、出水水質好、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果表明，當進水水質為COD≤250mg/L，BOD5≤120mg/L，SS≤150mg/L，氨氮≤25mg/L，磷酸鹽≤5mg/L時，出水水質達到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置水解酸化池，水解酸化池采用厭氧折板反應器(ABR)的結構形式，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曝氣，后通過旋轉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，當進水有機物濃度較高時，可采取回流措施，設計回流比為50%[4]。工藝在運行過程中具有污泥產量小、能耗低等特點，且ABR提高了污水的可生化性。但當進水水質不穩(wěn)定或長期處于超設計范圍濃度時，處理效果不明顯。
經改進，將曝氣池替換成高負荷生物接觸氧化池，池內采用半軟性填料，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處理機理，是我國目前城市污水處理領域一項非常經濟實用的新技術。TiO2沒有毒性，具有很高的穩(wěn)定行，在紫外線照射下，通過光電效應生成的含氧自由基與水中的污染物反應，達到降解的目的，并終產生對環(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、技術成熟等特點，是一項適合我國國情的污水分散處理技術。高負荷人工土壤滲濾工藝采用多層過渡結構的人工土層來增大對顆粒有機物的接觸氧化表面積，同時設置曝氣裝置保證好氧過程的氧氣供應。
