鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村污水處理廠—一體化設備工藝

鑒于我國農(nóng)村污水處理事業(yè)存在著較大的資金缺口，水處理行業(yè)對水設備投資的資金壓力，與大型傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)相比，具有投資低、能耗少、處理效率高、占地面積小、管理方便等一系列優(yōu)勢的一體化污水處理設備更加符合我國的國情與發(fā)展形勢。在這樣的契機與形勢下，一體化污水處理設備-農(nóng)村污水處理設備廠家-山東夢之潔水處理設備有限公司在廣大的農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)并將繼續(xù)得到廣泛的推廣與應用。

一般考慮規(guī)模1000m3/d及以下的小型污水處理廠采用一體化處理設備，目前市場上一體化污水處理設備單套規(guī)模最大300-500m3/d，從經(jīng)濟上考慮，一般最多采用2-3組組合使用。規(guī)模較大時，一體化污水處理設備需多套組織運行，經(jīng)濟性上不占優(yōu)勢，占地有條件且施工周期無特別要求時，一般不推薦采用。

一體化污水處理設備

1、A2/O工藝

1）工藝簡介及特點

A2/O工藝是活性污泥工藝的一種，具有同步脫氮除磷的功能，最初由厭氧/好氧工藝改進而來。為了達到同時去磷除氮，可在缺氧/好氧工藝的基礎上增設一個缺氧區(qū)，并使好氧區(qū)中的混合

液回流至缺氧區(qū)，使之反硝化脫氮，這樣就構(gòu)成了既除磷又去氮的厭氧/缺氧/好氧系統(tǒng)

(Anaerobic/Anoxic/OxicSystem)，簡稱A2/O工藝。

廢水首先進入?yún)捬鯀^(qū)，兼性厭氧的發(fā)酵細菌將廢水中的可生物降解大分子有機物轉(zhuǎn)化為VFA這一類小分子發(fā)酵產(chǎn)物，積磷細菌可將菌體內(nèi)積貯的聚磷鹽分解，所釋放的能量可供專性好氧的積磷細菌在厭氧的"壓抑"(Stress)環(huán)境下維持生存，另一部分能量還可供積磷細菌主動吸收環(huán)境中的VFA一類小分子有機物，并以PHB形式在菌體內(nèi)貯存起來。隨后廢水進入缺氧區(qū)，反硝化細菌就利用好氧區(qū)中經(jīng)混合液回流而帶來的硝酸鹽，以及廢水中可生物降解有機物進行反硝化，達到同時去碳與脫氮的目的。厭氧區(qū)和缺氧區(qū)都設有攪拌混合器，以防污泥沉積。接著廢水進入曝氣的好氧區(qū)，積磷細菌除了可吸收，利用廢水中殘剩的可生物降解有機物外，主要是分解體內(nèi)貯積的PHB，放出的能量可供本身生長繁殖。此外還可主動吸收周圍環(huán)境中的溶磷，并以聚磷鹽的形式在體內(nèi)貯積起來。這時排放的廢水中溶磷濃度已相當?shù)?。好氧區(qū)中有機物經(jīng)厭氧區(qū)，缺氧區(qū)分別被積磷細菌和反硝化細菌利用后，濃度已相當?shù)?，這有利于自養(yǎng)的硝化細菌生長繁殖，并將NH4+經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3—。非積磷的好氧性異養(yǎng)菌雖然也能存在，但它在厭氧區(qū)中受到嚴重的壓抑，在好氧區(qū)又得不到充足的營養(yǎng)，因此在與其它生理類群的微生物競爭中處于劣勢。排放的剩余污泥中，由于含有大量能過量積貯聚磷鹽的積磷細菌，污泥磷含量可達6%(干重)以上，因此較一般的好氧活性污泥系統(tǒng)大大地提高了磷的去除效果。

A2/O工藝

2）工藝特點

?本工藝在系統(tǒng)上可稱為是最簡單的同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時間少于其他同類工藝；

?限制了活性污泥系統(tǒng)內(nèi)絲狀菌的過量繁殖，改善污泥沉降性能；

?出水水質(zhì)穩(wěn)定，具有較好的同時脫氮除磷效果；

?運行中無需投藥，A段只用輕緩攪拌，運行費用低；

?污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效。

3）應用實例

A2/O工藝在只有除磷功能的A/O（厭氧+好氧）工藝中添加了一個無溶解氧缺氧池，反硝化回流混合液中的硝酸鹽，操作簡單，能同步除磷脫氮，運行費用低。A2/O工藝是我國最常用的同步除磷脫氮工藝，運行狀況均較好。廣州大坦沙污水處理廠，長沙市第二污水處理廠，昆明第二污水處理廠等均采用A2/O工藝。

4）應用實例

A2/O工藝應用實例

序號 工程名稱 設計規(guī)模(m3/d) 運行時間

1 廣州大坦沙污水處理廠 150000 1989年

2 蕪湖市朱家橋污水處理廠 300000 2007年

3 鄭州市五龍口污水處理廠一期工程 100000 2004年

4 桂林市第四污水處理廠 100000 1996年

2、膜生物反應器（MBR）

MBR是一種將高效膜分離技術與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型高效污水處理工藝，它用具有獨特結(jié)構(gòu)的MBR平片膜組件置于曝氣池中，經(jīng)過好氧曝氣和生物處理后的水，由泵通過濾膜過濾后抽出。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質(zhì)截留住，省掉二沉池。活性污泥濃度因此大大提高，水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質(zhì)在反應器中不斷反應、降解。

由于MBR膜的存在大大提高了系統(tǒng)固液分離的能力，從而使系統(tǒng)出水，水質(zhì)和容積負荷都得到大幅度提高，經(jīng)膜處理后的水水質(zhì)標準高(超過國家一級A標準)，經(jīng)過消毒，最后形成水質(zhì)和生物安全性高的優(yōu)質(zhì)再生水，可直接作為新生水源。由于膜的過濾作用，微生物被完全截留在MBR膜生物反應器中，實現(xiàn)了水力停留時間與活性污泥泥齡的徹底分離，消除了傳統(tǒng)活性污泥法中污泥膨脹問題。膜生物反應器具有對污染物去除效率高、硝化能力強，可同時進行硝化、反硝化、脫氮效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、剩余污泥產(chǎn)量低、設備緊湊、占地面積少(只有傳統(tǒng)工藝的1/3-1/2)、增量擴容方便、自動化程度高、操作簡單等優(yōu)點。但一次性投資額較高。其最大的優(yōu)點是出水水質(zhì)好，對溫度的敏感程度低于其他純生物法，能確保冬季溫度較低時出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。

膜生物反應器（MBR）

3、STCC工藝

是一種新型多介質(zhì)填料的曝氣生物濾池。有別于一般的曝氣生物濾池技術，它利用自然生物凈化原理，采用朽木、石頭、鐵屑等天然及廢棄材料，制成具有自凈功能的"不飽和炭""脫氮材料"和"除磷材料"等組成的復合填料床，為微生物提供良好的新陳代謝環(huán)境，營造完整的生物食物鏈群，提高了凈化效率。

STCC技術各水池單元的構(gòu)造與曝氣生物濾池（BAF）很相似，特點是采用升流式，其濾料采用粒狀或塊狀，浸沒入水中不懸浮。各單元均由以下幾部分組成：①配水裝置②填料支撐底座和支撐材料③各種介質(zhì)填料④曝氣和反沖洗氣管路⑤污泥提取裝置⑥頂蓋⑦處理后的出水與排出設備。其結(jié)構(gòu)形式采用鋼砼，對小型污水凈化也可以采用一體化處理裝置。

4、移動床生物膜反應器（MBBR）

MBBR工藝原理是通過向反應器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應器中的生物量及生物種類，從而提高反應器的處理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝氣的時候，與水呈完全混合狀態(tài)，微生物生長的環(huán)境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細小，增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內(nèi)外均具有不同的生物種類，內(nèi)部生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好養(yǎng)菌，這樣每個載體都為一個微型反應器，使硝化反應和反硝化反應同時存在，從而提高了處理效果。

MBBR工藝兼具傳統(tǒng)硫化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點，是一種新型高效的污水處理方法，依靠曝氣池內(nèi)的曝氣和水流的提升作用使載體處于流化狀態(tài)，進而形成懸浮生長的活性污泥和附著生長的生物膜，這就使得移動床生物膜使用了整個反應器空間，充分發(fā)揮附著相和懸浮相生物兩者的優(yōu)越性，使之揚長避短，相互補充。與以往的填料不同的是，懸浮填料能與污水頻繁多次接觸，因而被稱為“移動的生物膜”。

膜生物反應器（MBR）

5、連續(xù)流一體化間歇生物反應（IBR）

IBR生物處理工藝是一種集厭氧、兼氧、好氧反應及沉淀于一體的連續(xù)進出水的周期循環(huán)活性污泥法。它同時兼具按空間分割的連續(xù)流活性污泥法及按時間進行分割的間歇性活性污泥法的優(yōu)點，與按空間分割的連續(xù)流活性污泥法相比，省去了污泥回流的環(huán)節(jié)，因而節(jié)省運行能耗及減少處理設施及投資；與按時間分割的間歇流活性污泥法相比，具備連續(xù)進出水的特點，因而減少了處理設施容積及總的土建投資。按該工藝設計的反應池利用設置于池底的三相分離器實現(xiàn)單池連續(xù)進、出水，間歇曝氣。通過調(diào)節(jié)曝停比營造出污水在反應池中的多級A/A/O狀態(tài)，使污水在反應池中處于最佳狀態(tài)的脫N除P工況，以最大限度地去除N和P。在工藝運行過程中，曝停比可根據(jù)進水水質(zhì)、水量、溫度、季節(jié)的情況進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)最佳量曝氣，系統(tǒng)節(jié)能的目的。

一體化設備

以上一體化設備目前都有應用，各有優(yōu)缺點。

污水處理工藝比較表

污水處理工藝 優(yōu)勢 缺點

A2O法 處理效果較好，運行穩(wěn)定可靠，適應能力強，抗沖擊負荷能力強，結(jié)構(gòu)簡單。運維簡單，可以實現(xiàn)全自動化運行。占地面積稍大，內(nèi)回流耗能稍微大。

MBR 設備緊湊，占地??；出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定；剩余污泥產(chǎn)量少；易于從傳統(tǒng)工藝進行改造。 膜造價高，使膜生物反應器的基建投資高；膜污染容易出現(xiàn)，給操作管理帶來不便；能耗高。

STCC 自動化程度高、運行管理方便，產(chǎn)泥量少，操作人員少 該工藝所采用的材料（如不飽和炭）較高，工程建設投資高，污泥穩(wěn)定性較差MBBR 容積負荷高，抗沖擊負荷能力強；剩余污泥 磁性懸浮填料投資略高于懸掛彈性填產(chǎn)量少，一體化設備建設周期短；出水水質(zhì)好、穩(wěn)定性高；自動化程度高、運行管理方便，設備維護巡視簡單。 設備的磨損較固定床嚴重。

IBR 適用范圍廣，系統(tǒng)穩(wěn)定，構(gòu)筑物少，節(jié)省用地，能耗低，控制靈活 國內(nèi)較多的使用規(guī)模一般在1000-5000m3/d之間，更大規(guī)模的使用案例較少

就目前的污水處理工藝再進行技術經(jīng)濟的對比，農(nóng)村小規(guī)模的各污水處理工藝的技術經(jīng)濟比較表如下：

污水處理工藝技術經(jīng)濟比較

污水處理工藝 噸水面積（m2/m3） 噸水投資（萬元/m3） 運行費用（元/m3.d）

A2O法 1.5~2.2 0.5~0.7 0.90~1.10

MBR 0.8~1.6 0.6~0.8 1.0~1.2

STCC 1.0~1.8 0.4~0.7 0.8~1.2

MBBR 1.0~2.0 0.4~0.6 0.5~0.9

IBR 0.8~1.5 0.5~0.6 0.5~0.8

一體化污水處理設備采用的主體工藝以A/A/O（厭氧-缺氧-好氧活性污泥法）工藝為主。隨著污水處理要求的不斷提高與多元化需求，接觸氧化工藝、MBR（膜生物反應器）工藝、SBR（序批式活性污泥法）工藝也作為主體工藝運用到一體化污水處理設備中，以及比較新型的工藝MBBR（移動床生物膜反應器），現(xiàn)在正在逐漸取代其他工藝，成為主流工藝。一體化設備+人工濕地處理方式也經(jīng)常被用于農(nóng)村污水處理，由于人工濕地占地面積較大，該工藝一般適合50m3/d以下小型污水治理點，本工程暫不考慮。