美丽乡村生活污水处理设施

水解（酸化）处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。就是在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将生物难降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，这样可以改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。
水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。
酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。
反应机理是水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。而两相厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的*环境。

水解酸化池的原理：水解酸化菌利用H2O电离的H+和-OH将有机物分子中的C-C打开，一端加入H+，一端加入-OH，可以将长链水解为短链、支链成直链、环状结构水解成直链或支链，提高污水的可生化性。水中SS高时，水解菌通过胞外粘膜将其捕捉，用胞外酶水解成分子断片再进入胞内代谢，不*的代谢可以使SS成为溶解性有机物。
水解酸化池的构造：水解酸化池内分污泥床区和清水层区，待处理污水以及滤池反冲洗时脱落的剩余微生物膜由反应器底部进入池内，并通过带反射板的布水器与污泥床快速而均匀地混合。污泥床较厚，类似于过滤层，从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附。由于污泥床内含有高浓度的兼性微生物，在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物质在大量水解—产酸菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质；同时，生物滤池反冲洗时排出的剩余污泥（剩余微生物膜）菌体外多糖粘质层发生水解，使细胞壁打开，污泥液态化，重新回到污水处理系统中被好氧菌代谢，达到剩余污泥减容化的目的。若采用水解酸化池代替常规的初沉池，除达到截留污水中悬浮物的目的外，还具有部分生化处理和污泥减容稳定的功能。
水解酸化池的处理过程：废水的厌氧生物处理是指在没有氧分子的条件下通过厌氧微生物的作用，将废水中各种复杂的有机物分解转换成甲烷和二氧化碳等物质的过程。
厌氧生化处理过程：高分子有机物厌氧降解可分为四个过程：水解阶段、酸化（也叫发酵）阶段、产乙酸阶段、产甲烷阶段。
水解阶段：水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。
酸化（也叫发酵）阶段：酸化可定义为有机物化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化。
产乙酸阶段：在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。
产甲烷阶段：这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
总的来说，水解阶段是大分子有机物降解的必经过程，大分子有机物想要被微生物所利用，必须先水解为小分子有机物，这样才能进入细菌细胞内进一步降解。酸化阶段是有机物降解的提速过程，因为它将水解后的小分子有机物进一步转化为简单的化合物并分泌到细胞外。这也是为何在实际的工业废水处理工程中，水解酸化往往作为预处理单元的原因。
两点普遍认同的作用：
（1）提高废水可生化性：能将大分子有机物转化为小分子。
（2）去除废水中的COD：既然是异养型微生物细菌，那么就必须从环境中汲取养分，所以必定有部分有机物降解合成自身细胞。

水解酸化法存在的问题
（1）水解酸化法开发应用时间较短，由于水解酸化法设计参考资料较少，造成工程设计中出现失误较多，难以发挥水解酸化法工艺效果，影响工艺推广。
（2）水解酸化法有别于传统厌氧工艺，需考虑其*的布水、排泥等问题，不能简单套用，在建设中需要根据工艺要求合理建设。
（3）水解酸化法是厌氧降解的前两个阶段，需要合理设计和运行调试，否则容易进入产甲烷阶段，难以实现水解酸化功能。
（4）水解酸化法已用于多种行业废水处理，在各种工程应用中都存在其特定的工艺设计参数，目前缺乏统一合理的的设计标准。
水解酸化主要用于有机物浓度较高、SS较高的污水处理工艺，是一个比较重要的工艺。几种典型的高浓度有机废水,如焦化废水、制药废水、纺织废水、印染废水、啤酒废水、石油废水、化工废水等。这类有机废水中,往往含有较高浓度的生物难降解物,甚至是生物毒物,且种类较多。SS浓度较高的废水有造纸废水、印染废水、养猪场废水、粪便污水、化肥厂废水、制药厂、食品厂废水等。

美丽乡村生活污水处理设施采用二级生化处理工艺，处理后废水直接排放。若对该部分废水进行深度处理，可实现中水回用，节约水资源，保护环境。对城镇污水进行深度处理的目的，是进一步去除二级处理后水中的COD，悬浮物(SS)、溶解性有机物(BOD5)、氮等污染物质。经过二级生化处理的出水含有大量的活性污泥碎片，是二级出水水质指标COD、BOD5和SS的主要成份。城镇污水厂二级处理在温度较低时出水中NH3-N含量较高，选择三级处理工艺应考虑COD、BOD5、SS的进一步去除，同时，还应重点考虑NH3-N的去除效果。流动床生物氧化硝化法适用于高质量的再生水处理，但载体易流失；活性炭吸附法适用于高质量的再生水处理，但活性碳需定期更换、再生；而生物接触氧化法比较适于城镇二级处理出水水质，同时适合大中规模的处理水量。
在接触氧化法脱氮工艺中，曝气生物滤池是比较可行的。曝气生物滤池是通过曝气系统供氧，同时曝气生物滤池采用多孔生物载体，具有较大的比表面积，传质性能好，适合三级处理低浓度下硝化细菌的附着生长，对NH3-N、BOD5、COD有的去除作用。曝气生物滤池是20世纪80年代末在欧美发展来的一种新型的污水处理技术，它是由滴滤池发展而来并借鉴了快滤池形式，在一个反应器内同时完成了生物氧化和固液分离的功能，不需设置二沉池。世界上首座曝气生物滤池于1981年诞生于法国。随着环境对出水水质要求的提高，该技术在*城市污水处理中获得了广泛的推广应用，目前，在已有数百座大小各异的污水处理厂采用了BAF技术，并取得了良好的处理效果。

工艺原理
曝气生物滤池是借鉴污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中，以滤池中填装的粒状填料（如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等）为载体，在滤池内部进行曝气，使滤料表面生长着大量生物膜，当污水流经时，利用滤料表面上所附生物膜中高浓度的活性微生物的强氧化分解作用和滤料粒径较小的特点，充分发挥微生物的生物代谢、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留作用以及反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用，实现污染物的清除，同时利用反应器内好氧、缺氧区域的存在，实现脱氮除磷的功能。
去除水中悬浮物
曝气生物滤池的大特点是使用了滤料，在其表面生长有生物膜。通过对滤料表面的电镜照片观察，在滤池中存在种群丰富，结构完整，功能稳定的生态系统。污水自下向上流过滤料，池底则提供曝气，使废水中的有机物得到吸附、截留与生物分解，定期地利用处理后出水进行反冲洗，排除增殖的活性污泥。由于曝气生物滤池*的设计和全新运行方式，在同一个池中既有好氧区、又有缺氧区，可以在COD得到降解的同时对污水中的NH3-N实现硝化和反硝化。
对于难生物降解的废水，曝气生物滤池的微生物黏附在颗粒填料表面，可接种和驯化特殊菌种，提高难降解废水的处理效果。另外，由于大量的微生物生长在粒状填料粗糙多孔的表面，微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种。这样，使其运行管理非常简单。曝气生物滤池的粒状填料对微生物有富集作用，即使在处理低浓度废水时，填料表面微生物浓度也很高，所以曝气生物滤池处理低浓度废水时仍能具有较高的去除率，而且挂膜时间短，使系统能够很快进入正常运行状态。
工艺特点
①BAF水力负荷高、容积负荷大、水力停留时间短、出水水质好。
②BAF占地面积小，基建投资省。BAF反应时间短，具有同步去除COD及SS的功能，可不设二沉淀池。
③菌结构合理。传统的活性污泥法微生物的分布相对均匀，而在BAF中沿污水流程能形成不同的优势生物菌种，可使有机物降解、硝化/反硝化能在同一个池子中发生，简化了工艺流程。在距进水端较近的滤层中，污水中的有机物浓度较高，各种异养菌占优势，主要是去除BOD；在距出水端较近的滤层中，污水中的有机物浓度已较低，自养型的硝化菌占优势，可以进行氨氮的硝化反应。

④在设置回流或单独设置反硝化段的情况下可以实现较好的脱氮效果。
⑤冲击能力强。BAF滤池的滤层内保持着高浓度的生物量，对水质、水量及温度变化有较强的适应性，不像活性污泥法那么敏感。
工艺流程
单个曝气生物滤池可完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能，与其他工艺组合可进行一般城市污水或工业废水的三级处理。
曝气生物滤池（BAF）工艺具体流程为：污水厂二级出水进入集水井，经泵提升后，进入曝气生物滤池进行好氧处理，同时向曝气生物滤池内投加铝盐，出水经消毒处理后可进行中水回用。
城镇污水厂二级出水经上述工艺进行深度处理后，可达到中水回用水质要求，可以进行循环再利用，主要用于不与人体直接接触的用水，如便器的冲洗，地面、汽车清洗，绿化浇洒，消防，工业普通用水等，达到节约资本，保护环境的目的。