生物處理

所謂好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分解礦化污水中的有機污染物的過程，因為水中微生物需要消耗一定的溶解氧，人們就稱之為好氧處理過程。好氧處理的優(yōu)點是出水水質(zhì)好，不產(chǎn)生臭味，可以做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。

3.1  生物轉(zhuǎn)盤

（1）概述

生物轉(zhuǎn)盤工藝是生物膜法污水處理技術(shù)的一種，生物轉(zhuǎn)盤填料載體上可生長繁育形成膜狀生物性污泥——生物膜。生物轉(zhuǎn)盤的核心處理裝置是垂直固定在水平軸上附著一層生物膜的圓形盤片，轉(zhuǎn)軸帶動轉(zhuǎn)盤以一定的速度不停地轉(zhuǎn)動，生物膜交替的與廢水和空氣接觸，形成一個連續(xù)的吸氧、吸附、氧化分解過程，使氧化槽內(nèi)污水中的有機物減少，使污水得到凈化。

生物轉(zhuǎn)盤的優(yōu)點：能耗低、管理方便；產(chǎn)泥量少、固液分離效果好；脫落的生物膜比活性污泥法易沉淀，不易發(fā)生堵塞。 生物轉(zhuǎn)盤的缺點：容積負荷較小；在寒冷的地區(qū)需采取保溫措施。 生物轉(zhuǎn)盤適應(yīng)的污水濃度范圍較廣，運行管理簡單。

（2）設(shè)計事項

1）村莊集中污水處理宜采用單軸多級轉(zhuǎn)盤，級數(shù)宜為1～3級。

2）生物轉(zhuǎn)盤的BOD5表面有機負荷宜根據(jù)試驗資料確定，一般處理城鎮(zhèn)污水表面有機負荷為5g BOD5/（m2·d）~20g BOD5/（m2·d）。

根據(jù)已有運行經(jīng)驗資料：

要求出水BOD5≤60mg/L時，表面有機負荷為20g BOD5/（m2·d）~40g BOD5/（m2·d）；

要求出水BOD5≤30mg/L時，表面有機負荷為10g BOD5/（m2·d）~20g BOD5/（m2·d）。

對于村莊集中污水處理，生物轉(zhuǎn)盤的表面有機負荷可根據(jù)出水要求在6gBOD5（/~30g BOD5/（m2·d）之間取值。

3）有條件時，生物轉(zhuǎn)盤宜加設(shè)防護設(shè)施，減少分解氣體的擴散，污染環(huán)境。

（3）施工事項

采用成品設(shè)備時，施工要嚴格按照設(shè)備廠家提出的要求設(shè)計附屬工程設(shè)施。

3.2 生物接觸氧化池

（1）概述

生物接觸氧化池是生物膜法的一種，其特征是池體中填充填料，污水浸沒全部填料，通過曝氣充氧，使氧氣、污水和填料三相充分接觸，填料上附著生長的微生物可有效地去除污水中的懸浮物、有機物、氨氮、總氮等污染物。

生物接觸氧化池優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，對水質(zhì)、水量波動有較強的適應(yīng)性，污泥產(chǎn)量少，無需污泥回流，無污泥膨脹問題，操作簡單，較活性污泥法的動力消耗少，對污染物去除效果好。

生物接觸氧化池缺點：安裝生物填料使建設(shè)費用增高，可調(diào)控性差，對磷的處理效果較差，對總磷指標要求較高的農(nóng)村地區(qū)應(yīng)配套建設(shè)深度除磷單元。

（2）適用范圍

適用于有一定經(jīng)濟承受能力的地區(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)施或村級的污水處理站，具有啟動快、不產(chǎn)生臭味等優(yōu)點。

（3）類型和結(jié)構(gòu)

根據(jù)污水處理流程，生物接觸氧化池可分為一級接觸氧化、二級接觸氧化和多級接觸氧化。二級接觸氧化和多級接觸氧化可在各級接觸氧化池中間設(shè)置中間沉淀池，提高出水水質(zhì)。農(nóng)村生活污水一般只采用一級接觸氧化，Z多不超過兩級。

根據(jù)曝氣裝置位置的不同，接觸氧化池在形式上可分為分流式和直流式，分流式接觸氧化池污水先在單獨的隔間內(nèi)充氧后，再緩緩流入裝有填料的反應(yīng)區(qū)，直流式接觸氧化池是直接在填料底部曝氣。按水流特征，又可分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)式，內(nèi)循環(huán)指單獨在填料裝填區(qū)進行循環(huán)，外循環(huán)指在填料體內(nèi)、外形成循環(huán)。處理小型生活污水的接觸氧化池一般設(shè)計為內(nèi)循環(huán)直流式接觸氧化池，

（4）設(shè)計事項

生物接觸氧化池前應(yīng)設(shè)置沉淀池等預處理設(shè)施，以防止堵塞。沉淀單元可以是單獨的沉淀池或一體化設(shè)備中的沉淀單元。此外，需要合理布置生物接觸氧化池的曝氣系統(tǒng)， 實現(xiàn)均勻曝氣。填料裝填要合理，防止堵塞。

1）有效容積計算

生物接觸氧化池有效容積宜依據(jù)以下公式計算：

V＝Q×n×（La-Le）/（M×1000）

式中：

V   ——生物接觸氧化池的有效容積，m3；

Q   ——每人每天污水量，m3/（人·d）； n      ——服務(wù)人數(shù)，人；

La   ——進水BOD5濃度，mg/L；

Le   ——出水BOD5濃度，mg/L；

M  ——BOD5容積負荷，kgBOD5/m3·d。

2）水力停留時間、曝氣量

好氧生物接觸氧化池（I）曝氣總時間宜為6h~8h，曝氣池中的溶解氧含量宜維持在1.7mg/L~3.0mg/L。有脫氮要求時，應(yīng)保證生物處理單元的停止曝氣時間大于2h，在氣溫較低時，生物接觸氧化池的有效接觸時間及曝氣量可適當加大。

應(yīng)合理布置曝氣系統(tǒng)，實現(xiàn)均勻曝氣。運行時，需觀察填料載體上生物膜生長與脫 落情況，通過適當?shù)臍饬空{(diào)節(jié)防止生物膜整體大規(guī)模脫落。確定有無曝氣死角，調(diào)整曝氣頭位置，保證均勻曝氣。定期察看有無填料結(jié)塊堵塞現(xiàn)象發(fā)生并予以及時處理。

3）填料

填料是決定生物接觸氧化池處理效果的關(guān)鍵。生物填料須滿足以下要求：填料采用適于長期浸入污水環(huán)境的彈性填料、軟性填料及其組合；填料填充率應(yīng)大于55%；填料分層裝填，總高不宜小于2米；在好氧生物接觸氧化池中填料應(yīng)與底部保持合適的距離。

（5）施工事項

接觸氧化池的施工事項包括池體的建造、填料的安裝和曝氣系統(tǒng)的布置。

1）池體建造：戶級污水處理系統(tǒng)的池體容積小，池體宜采用熱塑性復合材料、PVC 塑料材料、玻璃鋼等材質(zhì)，材料的厚度應(yīng)在10mm以上。若板較高、較長，則板中間需進行加固處理，以防池體裝滿水后池體*向外凸出導致池體破裂；村級污水處理系統(tǒng)池體容積大，為安全考慮，宜采用現(xiàn)場鋼筋混凝土澆注，也可采用設(shè)備現(xiàn)場安裝。

2）填料安裝：填料安裝需搭建支架，支架應(yīng)采用抗腐蝕材料。支架應(yīng)根據(jù)待安裝填料的體積和浸水重量進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證其具有足夠的承載能力。填料的安裝應(yīng)疏密適中，單戶或多戶污水處理設(shè)施的填料安裝方式可咨詢環(huán)保工程師或填料供貨方，對于村落污水處理設(shè)施，填料安裝參數(shù)應(yīng)由有資質(zhì)的設(shè)計院通過計算設(shè)計方可施工。

3）曝氣裝置：單戶或多戶小型接觸氧化池的曝氣裝置較為簡單，可采取管道打孔 的方式曝氣，孔徑不宜大于1mm；村落污水處理接觸氧化池池體較大，曝氣裝置的安裝 方式應(yīng)經(jīng)過專業(yè)設(shè)計，并由專門的施工隊進行安裝。鼓風機、曝氣泵等曝氣設(shè)備安裝應(yīng) 考慮噪聲影響，若建造于要求環(huán)境安靜的地方，需采取降噪措施。

3.3生物濾池

（1）概述

生物濾池集合了污水處理接觸氧化法和給水處理快濾池的設(shè)計思路，集曝氣、高濾 速、截留懸浮物、生物處理、定期反沖洗等于一體。生物濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料表面生長著生物膜，污水流經(jīng)時，與濾料表面生物膜接觸，利用生物膜中微生物的生化過程凈化污水；污水流經(jīng)時，濾料呈壓實狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的特 點及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量懸浮物，且保證脫落的生物膜不會隨水漂出；運行一定時間后，因生物膜的增殖以及截留的固體污染物的增加，水頭損失增大， 水通量減少，需對濾池進行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜。

生物濾池優(yōu)點：占地小，抗沖擊能力強，保持較高的微生物數(shù)量與種類，處理效果穩(wěn)定等。

生物濾池缺點：投資較高，運行費用較高。

（2）適用范圍

對用地面積少、水質(zhì)水量波動大、不同氣溫和海拔的分散點源污染等具有較強的適用性。

（3）類型和構(gòu)造

村莊污水處理宜選用高負荷生物濾池，按照污染物的去除功能可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。按照水流在生物濾池中穿行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為了延長反沖洗周期或避免濾池反沖洗而開發(fā)出的新型曝氣生物濾池工藝形式。碳氧化、硝化和反硝化可在單級曝氣生物濾池內(nèi)完成，也可在多級曝氣生物濾池內(nèi)完成。

（4）設(shè)計注意事項

1）碳氧化曝氣生物濾池對BOD5去除率為75%~90%，硝化曝氣生物濾池對NH3-N去 除率可大于80%，反硝化曝氣生物濾池系統(tǒng)TN去除率可大于60％；生物濾池出水SS應(yīng)小于20mg/L。

2）生物濾池前應(yīng)設(shè)置沉砂池、初沉池、水解調(diào)節(jié)池或隔油池等預處理設(shè)施，其進水SS不宜大于60mg/L。

3）生物濾池可采用模塊化或標準化設(shè)計，其池形可為圓柱形或方柱形，水池之間宜采用管道連接。

4）生物濾池填料一般選用陶粒濾料或輕質(zhì)多孔填料，陶粒濾料粒徑宜為2～8mm， 輕質(zhì)多孔填料粒徑宜控制在25mm以下，輕質(zhì)多孔填料適用于下向流或側(cè)向流曝氣生物濾池，可延長濾池反沖洗周期，濾料填裝高度宜為1.5m～3m。

5）生物濾池濾料體積計算

V＝Q×n×（La-Le）/（Nw×1000）

式中：

V   ——生物濾池濾料體積，m3；

Q   ——每人每天污水量，m3/（人·d）；

n    ——服務(wù)人口數(shù)，人；

La    ——設(shè)計進水污染物濃度，kgBOD5（或NH3-N或NO3-N）；

Le    ——設(shè)計出水污染物濃度，kgBOD5（或NH3-N或NO3-N）；

Nw  ——濾料容積負荷率，kgBOD5（或NH3-N或NO3-N）/（m3·d），其取值宜參考

生物濾池濾料區(qū)容積負荷率：

曝氣生物濾池類別  濾料區(qū)容積負荷率 Nw

碳氧化曝氣生物濾池[kgBOD5/（m3·d）]     3.0-6.0

硝化曝氣生物濾池[kgNH3-N/（m3·d）]    0.3-0.8

反硝化曝氣生物濾池[kgNO3-N/（m3·d）]   0.8-4.0

出水回用曝氣生物濾池[kgBOD5/（m3·d）]  0.5-2.0

注：在低溫或高海拔地區(qū)設(shè)計容積負荷可適當降低。

6）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氣，曝氣管可設(shè)在承托層或濾料層中。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%。

7）布水裝置：生物濾池的布水必須均勻。

（5）施工事項

生物濾池可參照上述參數(shù)進行設(shè)計施工，也可直接選用一體化曝氣生物濾池污水處理設(shè)備，宜選用專業(yè)施工隊進行施工和安裝。

3.4  氧化溝

（1）概述

氧化溝因其構(gòu)筑物呈封閉的環(huán)形溝渠而得名，屬于活性污泥法的一種變型。因為污水和活性污泥在溝中不斷循環(huán)流動，因此也稱其為“循環(huán)曝氣池”、“無終端曝氣池”等。氧化溝通常按延時曝氣條件運行，以延長污水的停留時間以降低有機污染負荷。氧化溝通常使用臥式或立式的曝氣和推動裝置，向反應(yīng)池內(nèi)的物質(zhì)傳遞水平速度和溶解氧。

氧化溝優(yōu)點：氧化溝一般不設(shè)初沉池，池體結(jié)構(gòu)與設(shè)備簡單，運行維護簡單，投資較省；采用低負荷運行，剩余污泥量少，處理水質(zhì)好。

氧化溝缺點：因污泥齡較長，出水中懸浮物濃度較高，影響出水水質(zhì)；相對其他好氧生物處理工藝，傳統(tǒng)氧化溝的占地面積大。

（2）適用范圍

氧化溝適用于處理規(guī)模較大，進水污染物濃度高，對出水水質(zhì)要求較高的鎮(zhèn)級及以上生活污水處理工程。若受納水體有更嚴格的要求，則需要進一步處理。

（3）類型和結(jié)構(gòu)

氧化溝種類多樣，如：帕思維爾（Passever）氧化溝、卡羅塞（Carrousel）氧化溝、奧爾伯（Orbal）氧化溝、射流曝氣氧化溝、障礙式氧化溝、T型（又稱三溝式）、D型（又稱雙溝式）、DE型氧化溝、一體化氧化溝以及將曝氣與推動循環(huán)流動功能相分離的氧化溝等。

一體化合建式氧化溝結(jié)構(gòu)特征是沉淀池與氧化溝合建，圖所示為合建式氧化溝構(gòu)造示意圖。

氧化溝的工藝特征如下：

1）在流態(tài)上，氧化溝介于*混合式與推流式之間，從水流動來看是推流式，由于流速快，可達0.25~0.35m/s，進水能與溝內(nèi)混合液快速混合，因此氧化溝的流態(tài)又是*混合式。

2）水力停留時間長，有機負荷低，運行穩(wěn)定，處理水質(zhì)良好。

3）采用延時曝氣法運行，污泥產(chǎn)率低，剩余污泥量少。

4）污泥齡長，達15~30d，為傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的3~6倍。

5）能夠存活增殖世代時間長的細菌如硝化菌和反硝化菌等，在溝內(nèi)可發(fā)生硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)，使氧化溝具有較強的脫氮能力。同時，氧化溝這種封閉循環(huán)式的結(jié)構(gòu) 能夠交替產(chǎn)生好氧/缺氧區(qū)域，因而特別能滿足污水的脫氮要求。

6）對水溫、水質(zhì)和水量的變化有較強的適應(yīng)性。

7）工藝操作管理方便。可不設(shè)置初沉池，污水只經(jīng)過格柵和沉砂池即可進入氧化溝。氧化溝的維護管理簡單，產(chǎn)生機械故障的可能性也相對較小。

（4）設(shè)計施工事項

氧化溝工程構(gòu)造相對簡單，但一些參數(shù)的確定需要有足夠的工程經(jīng)驗來支撐，為此應(yīng)委托專門的設(shè)計機構(gòu)來進行設(shè)計并指導施工。