耗氧生物處理技術(shù)在農(nóng)村污水中的應(yīng)用及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

馬學(xué)松，易 然

（1.山東省城建設(shè)計(jì)院，濟(jì)南 250021；2.中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司山東分院，濟(jì)南 250101）

耗氧生物污水處理技術(shù)是指水處理過程采用好氧微生物來(lái)分解礦化污水中的有機(jī)污染物的過程。耗氧處理的優(yōu)點(diǎn)是出水水質(zhì)好，不產(chǎn)生臭味，可以作為生物處理的終端工藝。其工程形式也分為很多種，如生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池、曝氣生物濾池、氧化溝等[1]。

1 生物轉(zhuǎn)盤

1.1 工藝介紹

生物轉(zhuǎn)盤屬于生物膜法污水處理工藝，生物轉(zhuǎn)盤填料載體上可生長(zhǎng)、繁育形成膜狀的生物性污泥——生物膜。轉(zhuǎn)盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不斷進(jìn)行“入水”“離水”的循環(huán)，形成好氧過程。轉(zhuǎn)盤表面設(shè)置有空氣罩，曝氣管中釋放出的壓縮空氣可以驅(qū)動(dòng)空氣罩使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤“離水”時(shí)，轉(zhuǎn)盤表層會(huì)形成一層薄水膜，水膜接觸空氣，可以吸收空氣中的氧氣。生物轉(zhuǎn)盤有能耗低、產(chǎn)泥量少、固液分離效果好等優(yōu)點(diǎn)。但也有容積負(fù)荷較小、在寒冷的地區(qū)需采取保溫措施等缺點(diǎn)。

1.2 設(shè)計(jì)事項(xiàng)

農(nóng)村集中污水處理宜采用單軸多級(jí)轉(zhuǎn)盤，基數(shù)不宜小于3級(jí)。生物轉(zhuǎn)盤的BOD5表面有機(jī)負(fù)荷宜根據(jù)試驗(yàn)資料確定，一般處理城鎮(zhèn)污水表面有機(jī)負(fù)荷為5～20 g BOD5/（m2·d）。根據(jù)已有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)資料，要求出水BOD5≤60 mg/L時(shí)，表面有機(jī)負(fù)荷為20～40 g BOD5/（m2·d）；要求出水BOD5≤30 mg/L時(shí)，表面有機(jī)負(fù)荷為～20 g BOD5/（m2·d）。對(duì)于村莊集中污水處理，生物轉(zhuǎn)盤的表面有機(jī)負(fù)荷可根據(jù)出水要求在6～30 g BOD5/（m2·d）之間取值。

2 生物接觸氧化池

2.1 工藝介紹

生物接觸氧化工藝屬于生物膜法處理工藝，該工藝就是在池體中填充填料，污水淹沒填料，同時(shí)通過曝氣進(jìn)行充氧，氧氣、污水和填料在池內(nèi)三相充分接觸，填料上附著著微生物，通過微生物的新陳代謝可以有效去除水中的有機(jī)物、氨氮和總氮等污染物。

2.2 適用范圍

適用于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較好的地區(qū)，生物接觸氧化池可用于多方面的污水處理工程，如用于單戶、多戶污水處理設(shè)施或村級(jí)的污水處理站，具有啟動(dòng)快、不產(chǎn)生臭味等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 類型和結(jié)構(gòu)

根據(jù)污水處理流程的不同，生物接觸氧化池可以分為一級(jí)接觸氧化、二級(jí)接觸氧化和多級(jí)接觸氧化。其中，為了提高出水水質(zhì)，后兩者可以設(shè)置中間沉淀池，可在接觸氧化池中間設(shè)置中間沉淀池。農(nóng)村生活污水一般只采用一級(jí)接觸氧化。

依據(jù)曝氣裝置位置形式，接觸氧化池可分為分流式和直流式。分流式接觸氧化池在污水流入裝有填料的反應(yīng)區(qū)之前先在單獨(dú)的隔間內(nèi)充氧。直流式接觸氧化池是直接在填料底部曝氣。依據(jù)水流特征，接觸氧化池可以分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)式。內(nèi)循環(huán)指單獨(dú)在填料裝填區(qū)進(jìn)行循環(huán)，外循環(huán)指在填料體內(nèi)、外形成循環(huán)。小型生活污水處理一般采用內(nèi)循環(huán)直流式接觸氧化池。

2.4 設(shè)計(jì)事項(xiàng)

為防止堵塞，在生物接觸氧化池前應(yīng)設(shè)置預(yù)處理設(shè)施，如沉淀池等。在布置生物接觸氧化池的曝氣系統(tǒng)時(shí)，要注意實(shí)現(xiàn)均勻曝氣。此外，填料裝填要合理，防止堵塞。

2.4.1 BOD5的容積負(fù)荷設(shè)計(jì)值

BOD5的容積負(fù)荷設(shè)計(jì)值如表1所示。由于村莊污水具有分散性，特別是小規(guī)模的污水處理設(shè)施通常疏于維護(hù)管理，宜將BOD5負(fù)荷適當(dāng)降低。20 m3/d以上的村莊污水處理站設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮運(yùn)行模式，若采用連續(xù)曝氣方式，可按大于20 m3/d的負(fù)荷選取，若采用每日3～4 h間歇曝氣方式，按表中5～20 m3/d的負(fù)荷選取。

表1 生物接觸氧化池BOD5容積負(fù)荷參數(shù)

2.4.2 水力停留時(shí)間、曝氣量

好氧生物接觸氧化池（I）曝氣總時(shí)間宜為6～8 h，曝氣池中的溶解氧含量宜維持在1.7～3.0 mg/L，水溫不低于20℃。有脫氮要求時(shí)，應(yīng)保證生物處理單元的停止曝氣時(shí)間大于2 h，在氣溫較低時(shí)，生物接觸氧化池的有效接觸時(shí)間和曝氣量可適當(dāng)加大。應(yīng)合理布置曝氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)均勻曝氣。運(yùn)行時(shí)，通過氣量調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)防止生物膜整體大規(guī)模脫落。同時(shí)觀察是否有無(wú)曝氣死角，通過調(diào)整曝氣頭位置，保證均勻曝氣。此外，需要定期查看填料是否出現(xiàn)結(jié)塊堵塞現(xiàn)象并予以及時(shí)處理。

2.4.3 填料

生物接觸氧化池的填料是決定處理效果的主要因素，填料必須采用適合長(zhǎng)期浸泡在水中的材料，可以是彈性、軟性或二者相結(jié)合，填充率不宜低于55%，分層填裝，且高度不宜低于2 m，好氧生物接觸氧化池的填料與池底應(yīng)保持合適的距離。

3 生物濾池

3.1 概述

生物濾池是集物理截留、生物降解于一體的濾池，是結(jié)合生物接觸氧化法和快濾池的設(shè)計(jì)思路，濾池包含曝氣、過濾、生物降解、定期發(fā)沖洗的功能，生物濾池中裝填一定量的濾料，濾料表面附著生長(zhǎng)著生物膜，利用生物膜中微生物的生化過程凈化污水。過濾時(shí)，濾料呈壓實(shí)狀態(tài)，利用生物膜的生物絮凝作用和濾料的過濾作用，截留懸浮物，同時(shí)保證自身脫落的微生物膜不會(huì)穿透隨水流出。當(dāng)濾池水頭損失變大，過濾水量減少，就需要對(duì)生物濾池進(jìn)行反沖洗，截留的懸浮物進(jìn)行清洗及生物膜進(jìn)行更新。

3.2 適用范圍

對(duì)于用地面積少、水質(zhì)水量波動(dòng)大、不同氣溫和海拔的分散點(diǎn)源污染，生物濾池具有較強(qiáng)的適用性。

3.3 類型和構(gòu)造

村莊污水處理宜選用高負(fù)荷生物濾池，按照生物濾池中水流的方向，可分為上向流、下向流、側(cè)向流或折流式。側(cè)向流和折流式曝氣生物濾池是一種新型工藝，是為了減少反沖洗頻率研發(fā)的。按照污染物去除功能，其可以分為碳氧化曝氣生物濾池、硝化曝氣生物濾池和反硝化曝氣生物濾池，生物去除功能可在單級(jí)曝氣生物濾池內(nèi)完成，也可在多級(jí)曝氣生物濾池內(nèi)完成。

3.4 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

生物濾池前進(jìn)水SS不宜大于60 mg/L，并且應(yīng)設(shè)置預(yù)處理設(shè)施。生物濾池采用成品模塊化或標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，形狀為圓形或方形。濾料可采用陶?；蛘咂渌p質(zhì)多空填料，陶粒濾料直徑選用2～8 mm，輕質(zhì)多孔填料粒徑不宜大于25 mm，輕質(zhì)多孔填料多用用于下向流或側(cè)向流的濾池，反沖洗周期較長(zhǎng)，濾料填裝高度宜為1.5～3.0 m。濾料容積負(fù)荷率，其取值宜參考相關(guān)數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 生物濾池濾料區(qū)容積負(fù)荷率

對(duì)于反沖洗供氣和曝氣充氧系統(tǒng)，農(nóng)村污水處理可采用穿孔管布?xì)?，曝氣管可設(shè)在承托層或?yàn)V料層中。濾料底部設(shè)有支撐板，支撐板必須有一定的空隙率，空隙的總面積不得低于支撐板總表面積的20%。布水裝置采用旋轉(zhuǎn)布水器，小型的可采用穿孔管直接布水。

4 氧化溝

4.1 概述

氧化溝屬于活性污泥法的一種污水處理工藝。氧化溝一般按延時(shí)曝氣條件運(yùn)行，為降低有機(jī)污染負(fù)荷，污水的停留時(shí)間長(zhǎng)。氧化溝常利用臥式或立式的曝氣和推動(dòng)裝置向池內(nèi)提供水平動(dòng)力和溶解氧。氧化溝的優(yōu)點(diǎn)為：可不用設(shè)置初沉池，池體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備少，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，投資低；采用低負(fù)荷運(yùn)行，剩余污泥量少，出水水質(zhì)好。氧化溝的缺點(diǎn)是：因污泥齡長(zhǎng)，出水懸浮物濃度較高，影響出水水質(zhì)；與其他耗氧生物處理工藝相比，占地面積大。

4.2 適用范圍

氧化溝適用于處理規(guī)模較大、進(jìn)水污染物濃度高、對(duì)出水水質(zhì)要求較高的鎮(zhèn)級(jí)及以上生活污水處理工程。若受納水體有更嚴(yán)格的要求，氧化溝出水后則需要進(jìn)一步處理。

4.3 類型和結(jié)構(gòu)

氧化溝種類多樣，其中適用于農(nóng)村污水處理工程為Passever氧化溝和一體式合建氧化溝。Passever氧化溝渠道呈跑道形，渠道內(nèi)安裝一個(gè)或數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)刷，通過轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)動(dòng)提供水流動(dòng)力和溶解氧。一體化氧化溝特征是沉淀池與氧化溝合建，利用水流動(dòng)力就可以實(shí)現(xiàn)污泥回流，無(wú)需設(shè)置回流污泥泵。

氧化溝的工藝特征如下：氧化溝的流態(tài)為完全混合式，由于流速快，可達(dá)0.25～0.35 m/s，進(jìn)水能與溝內(nèi)混合液快速混合；水力停留時(shí)間長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷低，運(yùn)行穩(wěn)定，管理維護(hù)簡(jiǎn)單，處理效果好；采用延時(shí)曝氣法運(yùn)行，污泥產(chǎn)率低，剩余污泥量少；污泥齡可達(dá)15～30 d，為傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的3～6倍；因污泥齡長(zhǎng)，可存活增殖世代時(shí)間長(zhǎng)的細(xì)菌，如硝化菌和反硝化菌等，因此氧化溝具有較強(qiáng)的脫氮能力；氧化溝能夠交替產(chǎn)生好氧/缺氧區(qū)域，因而特別能滿足污水脫氮的條件要求；適應(yīng)性強(qiáng)，抗水溫、水質(zhì)和水量的變化沖擊負(fù)荷。

4.4 設(shè)計(jì)事項(xiàng)

氧化溝工程構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，但一些參數(shù)的確定需要足夠的工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)支撐，為此應(yīng)委托專門的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)并指導(dǎo)施工。

5 結(jié)論

隨著農(nóng)村生活水平的提高，污水的產(chǎn)生量越來(lái)越多，如不及時(shí)處理，會(huì)對(duì)農(nóng)村周圍環(huán)境造成污染。隨著農(nóng)村人居環(huán)境綜合整治的開展，農(nóng)村污水治理勢(shì)在必行?？紤]到農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平和管理水平，耗氧生物處理技術(shù)適合用于農(nóng)村生活污水處理，常用的工藝有生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化池和氧化溝。根據(jù)各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、管理水平及其他特征，人們要選擇合適的處理工藝。