美麗鄉(xiāng)村一體化生活污水處理裝置
污水處理按照處理程度劃分，可分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)處理。
一級(jí)處理，屬于物理處理，主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，物理處理法大部分只能完成一級(jí)處理的要求。經(jīng)過一級(jí)處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。一級(jí)處理屬于二級(jí)處理的預(yù)處理。
二級(jí)處理，主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)(BOD，COD物質(zhì))，去除率可達(dá)90%以上，使有機(jī)污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
三級(jí)處理，進(jìn)一步處理難降解的有機(jī)物、氮和磷等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲分析法等。
整個(gè)過程為通過粗格柵的原污水通過污水提升泵提升后，流經(jīng)格柵或者砂濾器，之后進(jìn)入沉砂池，經(jīng)過砂水分離的污水進(jìn)入初次沉淀池，以上為一級(jí)處理，初沉池的出水進(jìn)入生物處理設(shè)備，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反應(yīng)器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法和生物流化床)，生物處理設(shè)備的出水進(jìn)入二次沉淀池，二沉池的出水經(jīng)過消毒排放或者進(jìn)入三級(jí)處理，一級(jí)處理結(jié)束到此為二級(jí)處理，三級(jí)處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設(shè)備，一部分進(jìn)入污泥濃縮池，之后進(jìn)入污泥消化池，經(jīng)過脫水和干燥設(shè)備后，污泥被后利用。
典型的五種工藝
(1)間歇活性污泥法(SBR)
間歇活性污泥法也稱序批式活性污泥法(SequencingBatchreactor-SBR)，它由個(gè)或多個(gè)SBR池組成，運(yùn)行時(shí)，廢水分批進(jìn)入池中，依次經(jīng)歷5個(gè)獨(dú)立階段，即進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置。進(jìn)水及排水用水位控制，反應(yīng)及沉淀用時(shí)間控制，一個(gè)運(yùn)行周期的時(shí)間依負(fù)荷及出水要求而異，一般為4～12h，其中反應(yīng)占40%，有效池容積為周期內(nèi)進(jìn)水量與所需污泥體積之和。比連續(xù)流法反應(yīng)速度快，處理效率高，耐負(fù)荷沖擊的能力強(qiáng);由于底物濃度高，濃度梯度也大，交替出現(xiàn)缺氧、好氧狀態(tài)，能抑制專性好氧菌的過量繁殖，有利于生物脫氮除磷，又由于泥齡較短，絲狀菌不可能成為優(yōu)勢(shì)，因此，污泥不易膨脹;與連續(xù)流方法相比，SBR法流程短、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)水量較小時(shí)，只需一個(gè)間歇反應(yīng)器，不需要設(shè)專門沉淀池和調(diào)節(jié)池，不需要污泥回流，運(yùn)行費(fèi)用低。
(2)吸附再生(接觸穩(wěn)定)法
這種方式充分利用活性污泥的初期去除能力，在較短的時(shí)間里(10～40min)，通過吸附去除廢水中懸浮的和膠態(tài)的有機(jī)物，再通過液固分離，廢水即獲得凈化，BOD5可去除85%～90%左右。吸附飽和的活性污泥中，一部分需要回流的，引入再生池進(jìn)一步氧化分解，恢復(fù)其活性;另一部分剩余污泥不經(jīng)氧化分解即排入污泥處理系統(tǒng)。分別在兩池(吸附池和再生他)或在同一池的兩段進(jìn)行。它適應(yīng)負(fù)荷沖擊的能力強(qiáng)，還可省去初次沉淀池。主要優(yōu)點(diǎn)是可以大大節(jié)省基建投資，適于處理含懸浮和膠體物質(zhì)較多的廢水，如制革廢水、焦化廢水等，工藝靈活。但由于吸附時(shí)間較短，處理效率不及傳統(tǒng)法的高。
(3)氧化溝氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊型式。
氧化溝氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊型式。它的平面象跑道，溝槽中設(shè)置兩個(gè)曝氣轉(zhuǎn)刷(盤)，也有用表面曝氣機(jī)、射流器或提升管式曝氣裝置的。曝氣設(shè)備工作時(shí)，推動(dòng)溝液迅速流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)供氧和攪拌作用。與普通曝氣法相比，氧化溝具有基建投資省，維護(hù)管理容易，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，污泥產(chǎn)量少，還有較好的脫N、P作用，適應(yīng)負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
(4)連續(xù)進(jìn)水周期循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法(ICEAS)
ICEAS反應(yīng)器前部設(shè)有預(yù)反應(yīng)區(qū)(占池容積的10%)。反應(yīng)池由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水，間歇排水。預(yù)反應(yīng)區(qū)一般處在厭氧和缺氧狀態(tài)，有機(jī)物在此被活性污泥吸附，該區(qū)還具有生物選擇作用，抑制絲狀菌生長(zhǎng)，防止污泥膨脹。被吸附的有機(jī)物在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)被活性污泥氧化分解。反應(yīng)連續(xù)進(jìn)水，解決了來水與間歇進(jìn)水不匹配的矛盾。但該工藝沉淀效果較差、凈化效果變差，易發(fā)生污泥膨脹，污泥負(fù)荷較低，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備容積增大，投資較大。
(5)生物脫氮除磷工藝(A/A/O)
污水首先進(jìn)入?yún)捬醭嘏c回流污泥混合，在兼性厭氧發(fā)酵菌的作用下，廢水中易生物降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為聚磷菌可以吸收小分子有機(jī)物(如VFA)，并以PHB的形式貯存在體內(nèi)，其所需的能量來自聚磷鏈的分解。隨后，廢水進(jìn)入缺氧區(qū)，反硝化細(xì)菌利用廢水中的有機(jī)基質(zhì)對(duì)隨回流混合液帶入的NO3-進(jìn)行反硝化。廢水進(jìn)入好氧池時(shí)，廢水中有機(jī)物的濃度較低，聚磷菌主要是通過分解體內(nèi)的PHB而獲得能量，供細(xì)菌增殖，同時(shí)將周圍環(huán)境中的溶解性磷吸收到體內(nèi)，并以聚磷鏈的形式貯存起來，隨后以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)。系統(tǒng)中好氧區(qū)的有機(jī)物濃度較低，正有利于該區(qū)中自養(yǎng)硝化菌的生長(zhǎng)。厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物菌群的有機(jī)配合，能同時(shí)具有去除有機(jī)物、脫氮除磷的功能;工藝簡(jiǎn)單，水力停留時(shí)間較短;SVI一般小于100，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹;污泥中磷含量高，一般為2.5%以上;厭氧-缺氧池只需輕緩攪拌，使之混合，而以不增加溶解氧為度;沉淀池要避免發(fā)生厭氧-缺氧狀態(tài)，以避免聚磷菌釋放磷而降低出水水質(zhì)和反硝化產(chǎn)生N2而干擾沉淀;脫氮效果受混合液回流比大小的影響，除磷效果則受回流污泥中挾帶DO和硝酸態(tài)氧的影響，因而脫氮除磷效果不可能提高。
曝氣生物濾池是由滴濾池發(fā)展而來，屬于生物膜法范疇，初用作三級(jí)處理，后發(fā)展成直接用于二級(jí)處理，自90年代初在歐洲建成第yi座采用該工藝的城市污水處理廠后，該工藝已在歐美和日本等發(fā)達(dá)國家廣為流行，目前世界上已有3500多座大大小小的污水處理廠應(yīng)用了這種技術(shù)。該工藝綜合了過濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用，使其具有體積小、占地面積省、處理效率高、出水水質(zhì)好、流程簡(jiǎn)單、操作管理方便并可省去二沉池等優(yōu)點(diǎn)。
曝氣生物濾池技術(shù)是在充分吸取國外曝氣生物濾池(BAF)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上而發(fā)展起來的，它的大特點(diǎn)是使用一種新型的球形陶粒填料，在其表面及開口內(nèi)腔空間生長(zhǎng)有微生物膜，污水由下向上流經(jīng)濾料層時(shí)，微生物膜吸收污水中的有機(jī)污染物作為其自身新陳代謝的營養(yǎng)物質(zhì)，并在濾料層下部提供曝氣供氧的條件下，氣、水同為上向流態(tài)，使廢水中的有機(jī)物得到好氧降解，并進(jìn)行硝化脫氮。它定期利用處理后的出水對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，排除濾料表面增殖的老化微生物膜，以保證微生物膜的活性。
美麗鄉(xiāng)村一體化生活污水處理裝置曝氣生物濾池處理污水的原理是反應(yīng)器內(nèi)濾料上所附生物膜中微生物氧化分解作用，濾料及微生物膜的吸附阻留作用和沿著水流方向形成的食物鏈分級(jí)捕食作用以及微生物膜內(nèi)部微環(huán)境的反硝化作用。
根據(jù)曝氣生物濾池中的水流流向，其可分為上向流和下向流曝氣生物濾池，由于上向流曝氣生物濾池接近于理想濾池，所以在實(shí)際工程中應(yīng)用較多。
曝氣生物濾池反應(yīng)器為周期運(yùn)行，從開始過濾到反沖洗完畢為一個(gè)完整的周期。具體過程如下：
經(jīng)預(yù)處理的污水從濾池底部進(jìn)入濾料層，濾料層下部設(shè)有供氧的曝氣系統(tǒng)進(jìn)行曝氣，氣水為同向流。在濾池中，有機(jī)物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO3-N；另外，由于在堆積的濾料層內(nèi)和微生物膜的內(nèi)部存在厭氧/缺氧環(huán)境，在硝化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)部分反硝化，從濾池上部的出水可直接排出系統(tǒng)。
隨著過濾的進(jìn)行，由于濾料表面新產(chǎn)生的生物量越來越多，截留的SS不斷增加，在開始階段濾池水頭損失增加緩慢，當(dāng)固體物質(zhì)積累達(dá)到一定程度，使水頭損失達(dá)到極限水頭損失或?qū)е耂S發(fā)生穿透，此時(shí)就必須對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以除去濾床內(nèi)過量的微生物膜及SS，恢復(fù)其處理能力。
曝氣生物濾池的反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖，反沖洗水為經(jīng)處理后的達(dá)標(biāo)水，反沖洗空氣來自于濾板下部的反沖洗氣管。反沖洗時(shí)關(guān)閉進(jìn)水和工藝空氣，先單獨(dú)氣沖，然后氣水聯(lián)合沖洗，后進(jìn)行水漂洗。反沖洗時(shí)濾料層有輕微膨脹，在氣水對(duì)濾料的流體沖刷和濾料間相互摩擦下，老化的生物膜與被截留的SS與濾料分離，沖洗下來的生物膜及SS隨反沖洗排水排出濾池，反沖洗排水回流至預(yù)處理系統(tǒng)。
曝氣生物濾池作為一種膜法污水處理新工藝，與傳統(tǒng)活性污泥法和接觸氧化法相比，具有以下特點(diǎn)：
具有較高的生物濃度和較高的有機(jī)負(fù)荷
曝氣生物濾池采用的為粗糙多孔的球狀濾料，為微生物提供了較佳的生長(zhǎng)環(huán)境，易于掛膜及穩(wěn)定運(yùn)行，可在濾料表面和濾料間保持較多的生物量，單位體積內(nèi)微生物量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于活性污泥法中的微生物量（可達(dá)10～15g/l），高濃度的微生物量使得BAF的容積負(fù)荷增大，進(jìn)而減少了池容積和占地面積，使基建費(fèi)用大大降低。
工藝簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)好
由于濾料的機(jī)械截留作用以及濾料表面的微生物和代謝中產(chǎn)生的粘性物質(zhì)形成的吸附作用，使得出水的SS很低，一般不超過10mg/l，因此可省去二沉池，進(jìn)而降低基建費(fèi)用。因進(jìn)行周期性的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較薄，活性較高。有時(shí)即使生物處理發(fā)生故障，在短期內(nèi)其物理作用機(jī)理仍可保證高質(zhì)量的出水。BAF的處理出水不但可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可用于回用。
抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)
由于整個(gè)濾池中分布著較高濃度的微生物，其對(duì)有機(jī)負(fù)荷、水力負(fù)荷的變化不象傳統(tǒng)活性污泥那么敏感，同時(shí)無污泥膨脹問題。
氧的傳輸效率高
曝氣生物濾池中氧的利用率可達(dá)20%～30%，曝氣量明顯低于一般生物處理。其主要原因是：①因?yàn)V料粒徑小，氣泡在上升過程中不斷被切割成小氣泡，加大了氣液接觸面積，提高了氧的利用率；②氣泡在上升過程中，由于濾料的阻擋和分割作用，使氣泡必須經(jīng)過濾料的縫隙，延長(zhǎng)了其停留時(shí)間，同樣有利于氧的傳質(zhì)；③理論研究表明，BAF中氧氣可直接滲入生物膜，因而加快了氧氣的傳輸速度，減少了供氧量。
易掛膜、啟動(dòng)
BAF調(diào)試時(shí)間短，一般只需7～12天，而且不需接種污泥，采用自然掛膜馴化。由于微生物生長(zhǎng)在粗糙多孔的濾料表面，微生物不易流失，使其運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。BAF在短時(shí)間內(nèi)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行，一旦通水并曝氣，可在很短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行，這一特點(diǎn)說明曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大的地區(qū)的污水處理。
