农村小型生活污水处理装置

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生物脱氮除磷工艺
近年来，随着对生物脱氮除磷的机理研究不断深入，以及各种新材料、新技术、新设备的不断运用，衍生除了许多新的生物脱氮除磷工艺，下面简单介绍几种我国各污水处理厂的生物脱氮除磷工艺。
(1)A/O法
流程如下:
污水——前处理——厌氧水解池——接触氧化池——沉淀池——过滤池——出水——污泥回流
A/O脱氮工艺处理高浓度城市污水,不但熊够效稳定地脱氮,而且COD、BOD和ss的去除效果和稳定性更好。虽然其基建投资和运行管理费用均高于设有硝化功能的传统法,但当要求出水的TKN浓度较低或考虑处理后的出水回用,并考虑工艺运行稳定时,建议首先采用A/O脱氮工艺。但A/O法中如果有硝化发生，除磷效果会降低，而且脱氮效果受内循环比的影响，另外，此工艺的灵活性较差。
(2)A2/O法
A2/O工艺是通过厌氧、兼氧和好氧交替变化的环境,完成除磷脱氮反应。在厌氧条件下,回流污泥中的聚磷菌受到抑制,只能释放体内的磷酸盐获取能量,以吸收污水中的可快速生物降解的溶解性有机物来维持生存,在这个过程中完成了磷的厌氧释放;在缺氧条件下,反硝化细菌利用污水中的有机碳作为电子供体,以硝酸盐作为电子受体进行无氧呼吸,将回流液中硝态氮还原成氮气释放出来,完成反硝化过程;在好氧条件下,一方面聚磷菌将体内的PHB进行好氧分解,释放的能量用于细胞合成、增殖和吸收污水中的磷合成聚磷酸盐,随剩余污泥排出系统,从而实现污水的脱磷;采用A2/O系统可将污水中的COD、BOD和氮、磷同时去除,处理出水可优于国家排放标准,接近三级处理水平。另外，污泥沉降性能也较好。
生物接触氧化法
生物接触氧化法就是在生物接触氧化池内安装一定数量的填料，为了使污水达到净化的目的，通过填料上的生物膜和供应的氧气发生生物氧化作用，以此来将氧化分解废水中的有机物。生物接触氧化法是生物法处理废水中的一种重要方法。

二级生物处理工艺的选择是一级A稳定达标的重要环节，特别是TN和NH3-N的稳定达标去除，对于氮磷去除，建议采用回流污泥反硝化生物除磷脱氮(改良A2/O)及其变型工艺作为基本工艺流程，目前已经得到较为广泛的工程应用。可采取的主要工艺控制及改进措施为：
(1)污水生物处理系统采用15d以上的设计泥龄，考虑进水水质水量的变动和运行操作的调节能力限制，实际运行过程中应尽量控制在12～20d的范围内，以保障冬季低水温(例如10℃)条件下生物处理池有足够数量的硝化菌与硝化能力。
(2)可采用环形沟道生物反应池(氧化沟)池型构造，较高倍率的循环流量形成快速混合作用，加上多个沟道的串联，可以明显减小进水水质水量的时变化峰值系数(由3～10倍降低到1.5倍左右)，相应降低出水NH3-N浓度的波动，有效发挥硝化菌的作用，有利于NH3-N稳定达标。
(3)进水水质水量的波动和碳氮比偏低是影响TN稳定达标的主要因素，进水水质水量的波动通过沟道串联布置来缓解，碳源不足可通过初沉污泥发酵进行一定程度的补充;必要时，补充外部碳源(例如甲醇、醋酸钠、醋酸等)强化生物反硝化效果。
(4)强化前端预处理以去除尽量多的进水无机悬浮固体，降低活性污泥的惰性组分含量，以提高生物池的反硝化速率，缩短反硝化所需时间或提高反硝化总量;部分沟(渠)道可按亏氧方式运行，促进同时硝化反硝化及部分短程硝化反硝化的实现，提高碳源利用效率和TN去除总量。
(5)冬季低温到来之前，在秋季提前逐步提高整个污水生物处理系统的活性污泥总量，增加实际运行泥龄，系统中累积硝化菌和反硝化菌的总量，以改进和保障冬季的硝化和反硝化效果。
在二级处理出水TN和NH3-N稳定达到一级A排放标准的情况下，可采用直接过滤或者混凝过滤的工艺单元进一步降低出水的COD、BOD5、SS和TP浓度，使其稳定达标。化学混凝有助于强化COD、BOD5、SS和TP的去除以及后续过滤单元的稳定运行。过滤方式可以有多种选择，包括砂滤池、机械过滤器和膜过滤系统，主要取决于出水水质的具体要求和达标考核方式、处理出水的出路与用途、工程造价和运行成本、操作管理与运行调整难易等方面。
在二级处理出水TN和NH3-N不能稳定达到一级A标准的情况下，需要采用反硝化滤池和曝气生物滤池系统，将TN和NH3-N的进一步稳定去除与过滤处理相结合，但这种方式的出水浊度和SS含量要高于砂滤、机械过滤和膜滤，另外，反硝化滤池需要投加外部碳源(甲醇)，去除1mg/L硝态氮一般需要投加3mg/L甲醇。
采用膜生物反应器(MBR)时，生物处理与膜滤结合为一体，占地面积较小，出水感官指标好，适合处理出水的直接再利用，但运行成本和工程投资高，曝气能耗会有明显的升高。
一级A稳定达标的基本工艺流程建议
基本工艺流程的构成
一级A稳定达标的基本工艺流程为：二级强化处理+化学混凝(沉淀)+介质过滤+消毒。这一工艺流程选择基于二级强化处理出水的TN和NH3-N已经能够稳定达到一级A标准，COD稳定达到一级B标准，碳源BOD5一般在12mg/L以下。

其中，化学混凝(沉淀)过滤工艺包括以下三种主要组合方式：
①混凝沉淀过滤：快速混合+絮凝+沉淀+过滤。在快速混合池或进水管道内完成快速混合，经过絮凝反应过后，在澄清池中沉淀处理，沉淀出水进入滤池过滤。在二级处理出水SS不稳定或需要化学除磷的情况下，需要采用该工艺组合，以确保出水的全面稳定达标。
②化学絮凝过滤：快速混合+絮凝+过滤;在快速混合池或进水管道内完成快速混合，经过一定时间的絮凝反应，不经沉淀，直接进入滤池过滤。一般采用聚铝或硫酸铝作为化学除磷药剂。
③微絮凝过滤：管道混合+过滤;通过快速混合器或管道内部混合器完成化学药剂的投加与快速混合，絮凝过程在深床上向流滤池的底部或深床重力流滤池的顶部完成，不设置中间沉淀段。采用聚铝作为除磷药剂时，需要一定的化学沉淀反应时间，否则除化学磷效果会受到一定影响。

高负荷活性污泥法
高负荷活性污泥法因曝气时间短，又称短时曝气活性污泥法，而处理程度低，故又称强化一级处理或一级半处理法。AB法作为处理高负荷城镇污、废水的有效方法，在BOD5、COD、SS等一些常规指标的处理上具有较好的效果，但对NH3-N、TP的去除并不明显。如青岛市海泊河污水处理厂近10年的运行实践表明，该工艺具有抗负荷冲击能力强、泥龄短、污泥沉降性能好、不存在污泥膨胀等特点。BOD5、COD、NH3-N、TP的平均去除率分别达到65%、68%、19%和20%，其中SS的去除为明显。通过实验研究，B段的传统曝气方式改为多段间歇式曝气，并通过阀门调节曝气量的大小以实现渐减曝气，可以达到节能的效果。
农村小型生活污水处理装置高负荷生物滤池
UASB+高负荷生物滤池法/固体接触法工艺
UASB+高负荷生物滤池法/固体接触法工艺综合运用了厌氧、好氧附着生长和悬浮生长的生物处理机理，是我国目前城市水处理领域一项非常经济实用的新技术。该工艺具有能耗低、剩余污泥量少、出水水质好、工程造价低、运行管理简便等特点。如广东省某城市污水处理厂的实际运行结果表明，当进水水质为COD≤250mg/L，BOD5≤120mg/L，SS≤150mg/L，氨氮≤25mg/L，磷酸盐≤5mg/L时，出水水质达到COD≤40mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，氨氮≤10mg/L，磷酸盐≤0.5mg/L。
ABR/曝气/高负荷生物滤池工艺
ABR/曝气/高负荷生物滤池工艺在常规污水处理工艺的曝气池前设置水解酸化池，水解酸化池采用厌氧折板反应器(ABR)的结构形式，污水在ABR池中作一定时间的水力停留后，进入曝气池中进行鼓风曝气，后通过旋转布水器均匀分散到高负荷生物滤池中。该生物滤池要求进水BOD5≤200mg/L，当进水有机物浓度较高时，可采取回流措施，设计回流比为50%[4]。工艺在运行过程中具有污泥产量小、能耗低等特点，且ABR提高了污水的可生化性。但当进水水质不稳定或长期处于超设计范围浓度时，处理效果不明显。

经改进，将曝气池替换成高负荷生物接触氧化池，池内采用半软性填料，不仅提高了工艺整体的抗冲击负荷能力，而且使得工艺运行更加稳定。
高负荷生物滤池+纳米TiO2光催化法工艺
高负荷生物滤池+纳米TiO2光催化法工艺综合运用了厌氧、好氧、兼氧附着生物和光催化反应处理机理，是我国目前城市污水处理领域一项非常经济实用的新技术。TiO2没有毒性，具有很高的稳定行，在紫外线照射下，通过光电效应生成的含氧自由基与水中的污染物反应，达到降解的目的，并终产生对环境无害的H2O、CO2、N2等。
高负荷生物吸附再生法
高负荷生物吸附再生法即“生物吸附—沉淀—再生”的污水处理工艺，该工艺对污染物的去除机理包括絮凝作用、吸附作用和生物代谢作用。在污水处理过程中，主要分为生物吸附阶段和活化再生阶段。生物吸附阶段指污水中的大量有机污染物被活性污泥吸附，伴随混合液进入沉淀池进行泥水分离;活化再生阶段则是将沉淀污泥回流至再生池曝气以恢复污泥的生物吸附活性。通过实验分析，SS、COD、BOD5、NH3-N、TP的平均去除率分别达到80%、69%、58%、47%及25%。
高负荷人工土壤渗滤
我国的分散点源生活污水排放量高达5000万t/d，主要来自小城镇、农村等分散的人群聚居地，处理率很低[7]。高负荷人工土壤渗滤工艺具有占地面积小、处理效果好、维护管理简便、不受气候条件影响、技术成熟等特点，是一项适合我国国情的污水分散处理技术。高负荷人工土壤渗滤工艺采用多层过渡结构的人工土层来增大对颗粒有机物的接触氧化表面积，同时设置曝气装置保证好氧过程的氧气供应。