小型生活污水處理系統(tǒng)
氧化溝工藝是傳統(tǒng)活性污泥法的一種變形和發(fā)展，突出的優(yōu)點(diǎn)是在保證穩(wěn)定的處理效果前提下，占地面積小，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，降低了總投資和運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)除氮，除磷的效果優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法。氧化溝工藝也有許多類型，按池型，運(yùn)行方式、曝氣設(shè)備的差別，目前較流行的有兩種：T型氧化溝（三溝氧化溝）。
主要設(shè)備：排污泵、格柵、轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)、潛水推流器、污泥回流泵、刮吸泥機(jī)、壓榨機(jī)等。
氧化溝又名氧化渠，是一種無終端連續(xù)流環(huán)形反應(yīng)生物器，是活性污泥的一種改良方法。因?yàn)閺U水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣溝渠中不斷循環(huán)，又被稱為“連續(xù)循環(huán)曝氣池”。目前應(yīng)用較為普遍的為卡魯塞爾氧化溝工藝。氧化溝的基本特點(diǎn)是污水在一個(gè)首尾相接的閉合溝道中循環(huán)流動(dòng)，溝內(nèi)設(shè)有曝氣和推動(dòng)水流的裝置，污水在流動(dòng)過程中得到凈化。
小型生活污水處理系統(tǒng)大部分的氧化溝平面呈環(huán)狀溝渠形，由池體、曝氣設(shè)備、進(jìn)水分配井、出水溢流堰和自動(dòng)控制設(shè)備等部分組成。曝氣設(shè)備又是氧化溝的主要裝置，它起著供氧、推動(dòng)水流作水平方向的流動(dòng)和防止活性污泥沉淀等作用。常用曝氣設(shè)備有表面曝氣機(jī)、曝氣轉(zhuǎn)刷、剪切式轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)、射流曝氣器和導(dǎo)管式曝氣機(jī)等。曝氣設(shè)備通常安裝在溝體直線段的適當(dāng)位置上，并應(yīng)考慮通過改變曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速或淹沒深度來調(diào)節(jié)曝氣機(jī)的充氧能力，以適應(yīng)運(yùn)行的要求。
氧化溝的主要特點(diǎn)有：
1）具有廣泛適用性和靈活性：既可以用于中小型污水處理廠，又可以用于較大型污水處理廠；既可以去除有機(jī)污染物，又可以脫氮除磷；既可以機(jī)械曝氣，也可以鼓風(fēng)曝氣；既可以低負(fù)荷運(yùn)行，也可以高負(fù)荷運(yùn)行。
2）流程簡(jiǎn)化，一般不需設(shè)初沉池。由于氧化溝內(nèi)的水力停留時(shí)間與泥齡都很長(zhǎng)，懸浮狀有機(jī)物在溝內(nèi)可獲得較*的降解，出水水質(zhì)較好，活性污泥產(chǎn)量少而且趨于穩(wěn)定，勿需進(jìn)行消化處理。設(shè)計(jì)中甚至可考慮不單設(shè)二沉池，使氧化溝與二沉池合建，可省去污泥回流裝置，從而簡(jiǎn)化了處理流程，降低了工程基建費(fèi)用。
3）氧化溝中的循環(huán)流量很大，進(jìn)入溝內(nèi)的污水立即被大量的循環(huán)水所混合和稀釋，因此具有很強(qiáng)的承受沖擊負(fù)荷的能力。對(duì)不易降解的有機(jī)物也有較好的處理效果。對(duì)水質(zhì)、水量變化劇烈的中小型污水處理廠很有利。
4）處理效果穩(wěn)定可靠，不僅可滿足COD、BOD5、SS的排放要求，還可以達(dá)到脫氮除磷的效果。氧化溝存在的溶解氧濃度梯度使微生物交替處于好氧狀態(tài)和缺氧狀態(tài)，而引起污泥膨脹的絲狀菌絕大多數(shù)是專性好氧菌，在這種環(huán)境中處于生存劣勢(shì)，因而氧化溝可以有效的控制污泥膨脹。
5）氧化溝設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，在質(zhì)量上能滿足使用要求，價(jià)格比國(guó)外設(shè)備便宜很多，能顯著降低設(shè)備費(fèi)用。
2）氧化溝具有推流特性，因此沿池長(zhǎng)方向具有溶解氧梯度，分別形成好氧、缺氧和厭氧區(qū)。通過合理設(shè)計(jì)和控制可使N和P得到較好地去除。
3）操控靈活，如曝氣強(qiáng)度可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或通過出水溢流堰來改變曝氣機(jī)的淹沒深度；交替式氧化溝各溝間交替運(yùn)行的動(dòng)態(tài)控制等。
4）在技術(shù)上具有凈化程度高、耐沖擊、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便、維修簡(jiǎn)單、投資少、能耗低等特點(diǎn)。
小型生活污水處理系統(tǒng)氧化溝工藝的缺點(diǎn)：
（1）污泥膨脹問題當(dāng)廢水中的碳水化合物較多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化溝中污泥負(fù)荷過高，溶解氧濃度不足，排泥不暢等易引發(fā)絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負(fù)荷較高時(shí)。微生物的負(fù)荷高，細(xì)菌吸取了大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，由于溫度低，代謝速度較慢，積貯起大量高粘性的多糖類物質(zhì)，使活性污泥的表面附著水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨脹。
（2）泡沫問題由于進(jìn)水中帶有大量油脂，處理系統(tǒng)不能*有效地將其除去，部分油脂富集于污泥中，經(jīng)轉(zhuǎn)刷充氧攪拌，產(chǎn)生大量泡沫；泥齡偏長(zhǎng)，污泥老化，也易產(chǎn)生泡沫。
（3）污泥上浮問題當(dāng)廢水中含油量過大，整個(gè)系統(tǒng)泥質(zhì)變輕，在操作過程中不能很好控制其在二沉池的停留時(shí)間，易造成缺氧，產(chǎn)生腐化污泥上??；當(dāng)曝氣時(shí)間過長(zhǎng)，在池中發(fā)生高度硝化作用，使硝酸鹽濃度高，在二沉池易發(fā)生反硝化作用，產(chǎn)生氮?dú)?，使污泥上浮；另外，廢水中含油量過大，污泥可能挾油上浮。
厭氧池內(nèi)利用厭氧菌的作用，使有機(jī)物發(fā)生水解、酸化和甲烷化，去除廢水中的有機(jī)物，并提高污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧處理。
高分子有機(jī)物的厭氧降解過程可以被分為四個(gè)階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。
(1)水解階段
水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過程。
高分子有機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們?cè)陔A段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如，纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過程通常較緩慢，因此被認(rèn)為是含高分子有機(jī)物或懸浮物廢液厭氧降解的限速階段。多種因素如溫度、有機(jī)物的組成、水解產(chǎn)物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。
（2）發(fā)酵（或酸化）階段
發(fā)酵可定義為有機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過程也稱為酸化。
在這一階段，上述小分子的化合物發(fā)酵細(xì)菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。發(fā)酵細(xì)菌絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，但通常有約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護(hù)像甲烷菌這樣的嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。與此同時(shí)，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此，未酸化廢水厭氧處理時(shí)產(chǎn)生更多的剩余污泥。
MBR膜地埋式生活污水處理裝置在厭氧降解過程中，酸化細(xì)菌對(duì)酸的耐受力必須加以考慮。酸化過程pH下降到4時(shí)能可以進(jìn)行。但是產(chǎn)甲烷過程pH值的范圍在6.5～7.5之間，因此pH值的下降將會(huì)減少甲烷的生成和氫的消耗，并進(jìn)一步引起酸化末端產(chǎn)物組成的改變。
(3)產(chǎn)乙酸階段
在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
(4)甲烷階段
這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。
甲烷細(xì)菌將乙酸、乙酸鹽、二氧化碳和氫氣等轉(zhuǎn)化為甲烷的過程有兩種生理上不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的1/3，后者約占2/3。
廢水生物處理的目的
廢水生物處理的主要目的有以下3點(diǎn)：①絮凝和去除廢水中不可自然沉淀的膠體狀固體物；②穩(wěn)定和去除廢水中的有機(jī)物；③去除營(yíng)養(yǎng)元素氮和磷。
