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、二級和三級處理。
一級處理，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處理的要求。經(jīng)過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標(biāo)準(zhǔn)。一級處理屬于二級處理的預(yù)處理。
二級處理，主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物質(zhì)(BOD，COD物質(zhì))，去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標(biāo)準(zhǔn)。
三級處理，進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機物等。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，之后進入沉砂池，經(jīng)過砂水分離的污水進入初次沉淀池，以上為一級處理，初沉池的出水進入生物處理設(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)備的出水進入二次沉淀池，二沉池的出水經(jīng)過消毒排放或者進入三級處理，一級處理結(jié)束到此為二級處理，三級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，一部分進入污泥濃縮池，之后進入污泥消化池，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)，它由個或多個SBR池組成，運行時，廢水分批進入池中，依次經(jīng)歷5個獨立階段，即進水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置。進水及排水用水位控制，反應(yīng)及沉淀用時間控制，一個運行周期的時間依負荷及出水要求而異，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，耐負荷沖擊的能力強;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，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)簡單，當(dāng)水量較小時，只需一個間歇反應(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，運行費用低。
(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，在較短的時間里(10～40min)，通過吸附去除廢水中懸浮的和膠態(tài)的有機物，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行。它適應(yīng)負荷沖擊的能力強，還可省去初次沉淀池。主要優(yōu)點是可以大大節(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曝氣法的一種特殊型式。
氧化溝氧化溝是延時曝氣法的一種特殊型式。它的平面象跑道，溝槽中設(shè)置兩個曝氣轉(zhuǎn)刷(盤)，也有用表面曝氣機、射流器或提升管式曝氣裝置的。曝氣設(shè)備工作時，推動溝液迅速流動，實現(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)負荷沖擊能力強等優(yōu)點。
(4)連續(xù)進水周期循環(huán)延時曝氣活性污泥法(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，并實現(xiàn)連續(xù)進水，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，防止污泥膨脹。被吸附的有機物在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)被活性污泥氧化分解。反應(yīng)連續(xù)進水，解決了來水與間歇進水不匹配的矛盾。但該工藝沉淀效果較差、凈化效果變差，易發(fā)生污泥膨脹，污泥負荷較低，反應(yīng)時間長，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物轉(zhuǎn)化為聚磷菌可以吸收小分子有機物(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，廢水進入缺氧區(qū)，反硝化細菌利用廢水中的有機基質(zhì)對隨回流混合液帶入的NO3-進行反硝化。廢水進入好氧池時，廢水中有機物的濃度較低，聚磷菌主要是通過分解體內(nèi)的PHB而獲得能量，供細菌增殖，同時將周圍環(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)的有機物濃度較低，正有利于該區(qū)中自養(yǎng)硝化菌的生長。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配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能;工藝簡單，水力停留時間較短;SVI一般小于100，不會發(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，初用作三級處理，后發(fā)展成直接用于二級處理，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、流程簡單、操作管理方便并可省去二沉池等優(yōu)點。
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)點的基礎(chǔ)上而發(fā)展起來的，它的大特點是使用一種新型的球形陶粒填料，在其表面及開口內(nèi)腔空間生長有微生物膜，污水由下向上流經(jīng)濾料層時，微生物膜吸收污水中的有機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)，使廢水中的有機物得到好氧降解，并進行硝化脫氮。它定期利用處理后的出水對濾池進行反沖洗，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，所以在實際工程中應(yīng)用較多。
曝氣生物濾池反應(yīng)器為周期運行，從開始過濾到反沖洗完畢為一個完整的周期。具體過程如下：
經(jīng)預(yù)處理的污水從濾池底部進入濾料層，濾料層下部設(shè)有供氧的曝氣系統(tǒng)進行曝氣，氣水為同向流。在濾池中，有機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，在硝化的同時實現(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)積累達到一定程度，使水頭損失達到極限水頭損失或?qū)е耂S發(fā)生穿透，此時就必須對濾池進行反沖洗，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。反沖洗時關(guān)閉進水和工藝空氣，先單獨氣沖，然后氣水聯(lián)合沖洗，后進行水漂洗。反沖洗時濾料層有輕微膨脹，在氣水對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：
具有較高的生物濃度和較高的有機負荷
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環(huán)境，易于掛膜及穩(wěn)定運行，可在濾料表面和濾料間保持較多的生物量，單位體積內(nèi)微生物量遠遠大于活性污泥法中的微生物量（可達10～15g/l），高濃度的微生物量使得BAF的容積負荷增大，進而減少了池容積和占地面積，使基建費用大大降低。
工藝簡單、出水水質(zhì)好
由于濾料的機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，進而降低基建費用。因進行周期性的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較薄，活性較高。有時即使生物處理發(fā)生故障，在短期內(nèi)其物理作用機理仍可保證高質(zhì)量的出水。BAF的處理出水不但可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，同時可用于回用。
抗沖擊負荷能力強
由于整個濾池中分布著較高濃度的微生物，其對有機負荷、水力負荷的變化不象傳統(tǒng)活性污泥那么敏感，同時無污泥膨脹問題。
氧的傳輸效率高
曝氣生物濾池中氧的利用率可達20%～30%，曝氣量明顯低于一般生物處理。其主要原因是：①因濾料粒徑小，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，延長了其停留時間，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
BAF調(diào)試時間短，一般只需7～12天，而且不需接種污泥，采用自然掛膜馴化。由于微生物生長在粗糙多孔的濾料表面，微生物不易流失，使其運行管理簡單。BAF在短時間內(nèi)不使用的情況下可關(guān)閉運行，一旦通水并曝氣，可在很短時間內(nèi)恢復(fù)正常運行，這一特點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。
