农村生活污水处理设备工艺流程

 一、工程概要   鉴于此类废水水量不大，且农村性质的土地资源较为珍贵，故本污水处理工程拟采用一体化污水处理装置进行处理。经过处理后，排水水质执行GB8978—1996《污水综合排放标准》城镇二级污水处理厂一级排放标准；回用的中水执行CJ25.1—89《生活杂用水水质标准》；排人□□河的水质执行建设部再生水用于景观水体的水质标准(CJ/T95—2000)。回用的中水主要用与场地、厕所、车辆的冲洗，以及喷泉等景观用水，大用量是园林草坪及花木的浇灌。  二、污水处理设备工艺流程及工艺说明    污水经格栅后进入调节池，进行水力水量调节，之后进入酸化池酸化（兼有沉淀作用），然后进入BFBR生物流化池进行生物降解及氧化处理，并经过滤池过滤，再经过加氯消毒，即可达标排放，若再经过深度过滤处理，即可作中水回用。  2.2一体化污水处理系统工艺流程特点  2.2.1一体化污水处理设备优点和优势  与大型污水处理系统相比，一体化设备具有处理效率高、能耗低、产泥量少、管理方便、占地面积小等优点。因此，一体化设备在污水处理领域得以广泛的应用，而且在新的形势下，更具有不可替代的优势：  (1)充分利用社会闲散资金。目前，一方面建设大型污水处理厂存在巨大的资金压力，另一方面又存在大量社会闲散资金难以利用。而一体化设备总投资额很小，适于房产物业、小型工厂等社会小额资金投资，可以直接有效地利用类似闲散资金。这也更符合我国“谁污染，谁治理”的环保特色。  (2)缓解市政管网建设的压力。建设大型污水处理厂往往需要配套建设大规模的市政管网系统。而对于小型住宅区、风景区、工厂等管网不发达的地方建设污水处理厂，既不便管理，也不经济。这种情况下采用一体化设备更为适宜。另外，对于分流制排水系统，较小流量的污水采用一体化设备处理后可以直接排人雨水管道或水体，而不增加污水管道的压力。  (3)有效节约建设面积。污水厂建设势必要占用大面积的土地，破坏生态。而随着城市化的进程，用地日益紧张。一体化设备处理效率高，而且可以地埋处理，基本不占用地表面积，不影响建筑群的整体布局和环境景观。  (4)有效实现中水回用，节约用水。大型污水处理厂开展中水水务的主要障碍同样在于要铺设庞大的中水道管网。而一体化设备则可以更为灵活在进行配置，通常排水点也是中水回用点，完全可以省却中水道建设。随着我国对中水回用要求的提高，一体化设备将体现出更大的优势。  2.2.2工艺流程说明  一体化设备以好氧生化法为主要处理工艺，设备本体包括格栅、调节池、酸化池、BFBR生物流化池和消毒池。设备本体之前一般须设置调节池，以均化水质和水量，调节池设计水力停留时间6h。BFBR生物流化池采用流化生物膜法，鼓风曝气，设计停留时间2～3h。BFBR生物流化池出水经过滤后进入消毒池，按规范设计接触时间1～2h。  一体化设备主体工艺采用生物膜法。生物膜法污泥浓度高、容积负荷大、耐冲击能力强，处理效率高。早期设备主要采用生物转盘，体积庞大，生物膜难控制，盘轴易损坏。目前，一体化设备逐渐发展为接触氧化法和生物流化床工艺。尤其是生物流化床成为近年来的一个研究热点。相比接触氧化法，生物流化床污泥浓度更高、耐冲击能力排放更强、剩余污泥率更低，且无堵塞、混合均匀，具有较好的脱氮效果，配置形式也较接触氧化法更为灵活。  普通的生物流化床是在污水中投加悬浮填料，给微生物提供一种良好的载体，提高了微生物浓度；填料在水流和气流的推动下呈流化状态，兼有生物膜和活性污泥的双重特点。随着研究的进展，生物半流化床、base三相生物流化床、Circox气提式生物流化床等新的型式不断涌现，流化床的充氧特性、水流状态、污泥浓度、脱氮效果得到较大的改进。新型流化床的处理效率更高，占地面积进一步减小，但是结构相对复杂，设备高度相应增加。因此，这些新型流化床应用于一体化设备还有待时日。  近年来，MHR、SBR、DAT—IAT等作为主体工艺的一体化设备也见诸报道。MBR法具有较高的处理效率，而且不需要二沉池；但是投资和运行费用较高，管理相对复杂。DAT—IAT和SBR法属于间歇式活性污泥法，处理效率较低。因此，作为一体化设备工艺应用并不广泛。  早期一体化设备的工艺流程的特点是“麻雀虽小，五脏俱全”，显得比较臃肿。随着一体化设备的应用与发展，其工艺流程不断得以改进，变得更加紧凑，提高了处理效率。  本工艺流程的改进主要着眼于提高处理效率、减少占地和降低能耗。 流程的改进主要包括三个方面：  (1)以酸化池代替原来的初沉池和污泥池，酸化池和调节池可以倒置。一体化设备的产泥量较少，沉淀池(过滤池)的污泥可以回流到酸化池中。酸化池的作用包括三个方面：其一，污水中的大分子有机物经过水解酸化可以分解为小分子有机物，提高可生化性；生化池的停留时间可以减少为3h左右；酸化池中也可设置填料，以提高酸化细菌的浓度；其二，回流污泥既可以提高酸化池的微生物浓度，又具有一定的生物絮凝功能，初步絮凝沉淀部分悬浮或胶体污染物，降低后续生化池的负荷；  其三，回流污泥在水力自重作用下压缩，同时污泥在酸化池中可以得到一定的消化，进一步减少污泥体积；酸化池中的污泥一般定期(1年)抽吸。酸化池、初沉池和污泥池三位一体，大大减小的占地面积，提高了处理效率。  (2)由原来的普通沉淀池改为在BFBR生物流化池上设置高效两相分离器，增加了分离效果，并使活性污泥及生物载体不向外流失，提高内循环延长了污泥泥龄，提高了生化处理效果，降低了出水悬浮物SS的含量，为后续过滤环节减轻了负担。过滤池可以采用轻质滤料，如采用轻质泡沫滤珠，设计滤速可以达到7～8m／h，进一步提高了处理效率。相比普通沉淀和斜管沉淀，过滤则利用生化池出水中的污泥的絮凝性，通过接触吸附在滤料表面上或者在滤料孔隙中沉积，实际上起到了絮凝吸附和浅池沉淀的双重作用。  (3)近年来，高效絮凝剂的不断发展促进了物化工艺在污水处理中的应用，污水处理趋于物化与生化工艺相结合。化学絮凝剂可以强烈吸附水中的悬浮物与胶体，可以进一步减少生化处理时间(0.5～2h)，从而更大限度减少占地面积。已有部分单位开始了物化／生化相结合的一体化设备研发和应用，并且，也有完全采用物化方法的处理设备见诸报道，如SPR设备等。但是，物化方式存在的一个缺点是产泥量相对较大，增加了管理上的困难。故本工艺不予采用。  2.2.3填料性能的提高  填料是生物膜法的主体，直接关系处理效果。填料的选择和研究包括四个方面：(1)水力特性：空隙率高、水流阻力小、流速均匀；(2)生物膜附着性：比表面积大，易于生物膜生长和老化膜脱落；(3)化学与机械稳定性：经久耐用，不溶出有毒物质；(4)经济性：来源广泛，价格便宜。  一体化设备生化池常用的生物填料包括蜂窝填料、波纹填料、束网填料、颗粒填料等。接触氧化法一般采用固定式的蜂窝填料、波纹填料、束网填料等，生物流化床采用悬浮式的颗粒填料。近年来，悬浮(流化)的颗料状或立体状填料得以迅速发展和广泛应用，并有逐渐取代固定式填料的趋势。相比因定式填料，悬浮填料具有一系列优点：  (1)孔隙率大，比表面积几百至几千不等。因此，填料表面附着的微生物数量大，种类多。污泥总浓度高达40～50g／L，是普通活性污泥法的污泥浓度的5～10倍。填料单元内可以形成多级微生物的食物链。而且，微生物的泥龄较高，对难降解的有机物有较好的去除率；同时也有利于世代时间较长的硝化菌和亚硝化菌生长，使出水达到硝化。通过控制空心柱状填料的长度，可以实现填料单元内层厌氧、外层好氧，并保证适宜的好氧菌／厌氧菌生长比例，可以达到8O%脱氮效果。  (2)比重接近于水，可以全池流化翻动。填料上的生物膜、水流和气流三相充分接触混合，增大了传质面积，提高了传质速率(氧利用率可达30%)，强化了传质过程，缩短了污水的生化停留时间。另外，悬浮填料受到气流、水流的冲刷，老化膜能脱落方便，保证了膜的活性，促进了**。  (3)多采用聚乙烯、聚丙烯、橡胶等材质，既具有一定的机械强度，又不失弹性，使用寿命大大延长，且无浸出毒性。可以直接投加，无需固定支架，投配、更新方便。  2.2.3BFBR生物流化池的特点及优势  BFBR生物好氧流化器是在“内循环三相生物流化床”的基础上，进行改进和创新，逐步发展而成的新产品。通过对反应器的结构进行优化，提高了技术集成度，具有处理效率高、能耗低、占地面积小、操作维护简单等特点，可广泛地应用于各种有机工业废水处理、城市生活污水处理和污水回用。BFBR生物好氧流化器分为三部分：下部是主体循环流化反应区，中间是气体分离区，上部为固液分离区。下部循环的同时，带动生物载体形成流化状态。载体分离器进行生物载体的分离，上部则进行泥水分离。  BFBR生物好氧流化器还可以通过增设缺氧区和气提装置，并与化学强化除磷设备配合，可形成具有缺氧－好氧的脱氮、除磷处理功能的流化床反应器，以满足不同水质的处理需要。  BFBR生物好氧流化器具有如下优点：  1、在典型城镇污水进水水质条件下，反应器容积负荷可达7～13kgCOD/m3d，当进水COD为400～1000mg/L，COD去除率为80%～90%；  2、占地为传统污水处理工艺的40%～50%，并大大降低操作管理强度。  3、BFBR生物好氧流化器在保持传统三相流化床所具有的反应器内混合性能好、传质速率快、生物量大、有机负荷高等优点的同时，解决了传统三相流化床所存在的问题。  4、可控制生物膜厚度的过度增长：在传统三相生物流化床中，为了防止载体的流失，反应器内循环流速较低,流体的剪切力不能有效地控制生物膜过度增长。而BFBR生物好氧流化器由于气、液、固在升流区和降流区之间的高速循环流动，流体造成的剪切作用可有效地控制生物膜厚度，避免过厚的生物膜引起内传质阻力增大，可使循环式流化床中生物膜保持较高的活性。  5、载体流失量小：由于反应器中的载体分离器可有效地截留生物载体，防止了载体的流失。  6、载体流化性能好：传统三相生物流化床为保证载体的充分流化，在不进行回流的情况下必须采用较大的高径比。而BFBR生物好氧流化器只要升流管直径合适，就可实现良好的载体流化。同时，载体在升流区和降流区之间循环流动，所受到的摩擦、剪切力基本相同，不存在传统三相流化床中的载体分层现象，载体流化具有较好的均匀性，这对于生物膜的良好生长十分有利。  7、氧的转移效率高：传统三相生物流化床内气体全部从反应器顶部逸出，而在BFBR生物好氧流化器中，液体在升流管和降流管之间循环流动，循环液体将升流管中一些小气泡挟带进入降流管，使气-液接触时间延长，故充氧效率较高。  8、BFBR生物好氧流化器由于取消了升流区和降流区之间的过渡管段，使结构更合理，因此具有流动阻力小、供气量小、运行费用低的优点，反应器起动流化方便，减小了操作运行的复杂性，并减小了所占空间及地面。  9、处理效果好  COD去除效果：  一般说来，BFBR生物好氧流化器出水COD浓度可≤100mg/L；当进水的COD浓度在400～1000mg/L时，COD去除率为80%～90%；本工艺中，BFBR生物好氧流化器有效容积为10m3，水力停留时间为2h，进水CODcr浓度设计为400mg/L，出水CODcr浓度为50mg/L，CODcr去除率为87.5%。  氨氮的去除效果：  若BFBR生物好氧流化器采用具有缺氧--好氧脱氮功能的反应器，当进水为典型生活污水时，出水NH3-N浓度可达到GB8978—1996一级排放标准。  SS的去除效果  反应器中固液分离装置对SS有较高的去除效率，能够使反应器出水SS控制在70mg/L以下。  TP的去除效果  反应器对TP的去除是微生物**和排泥共同作用的结果。TP去除率的平均值为50％。  同步化学强化除磷  若在反应器内投加铁盐进行化学除磷后,出水的TP平均浓度为0.88mg/L，总去除率为85％；  在反应器内投加铝盐进行化学除磷后,出水的TP平均浓度为0.84mg/L，总去除率为86％。  表1BFBR生物好氧流化器与传统废水生物处理工艺的比较    三、整个污水处理系统处理效果  污水经调节池调节水质水量后，设调节池出水水质如下：C0Dcr：500mg/L，NH3一N：40mg/L，TP：3mg／L，SS：300mg／L，经酸化池后，C0Dcr可去除20%，即进入BFBR生物好氧流化器的C0Dcr浓度为400mg/L。经过BFBR生物好氧流化器的高效生化处理，C0Dcr为50mg/L，再经过后续生物过滤等环节，可使终出水C0Dcr浓度＜50mg/L。  设计终系统出水水质如下：C0Dcr≤50mg/L（去除率90%），BOD≤10mg/L（去除率90%），NH3一N≤10mg/L（去除率75%），TP≤1mg/L（去除率67%），SS≤35mg/L（去除率88.3%），大肠菌群≤3个/L，pH值为6.5～7.5。   结语  （1）一体化设备具有处理效率高、能耗低、产泥量少、管理方便、占地面积小等优点。  （2）酸化池的设立，可以免设初沉池及终沉池，低氧运行；生物滤料利用短世代微生物的吸附能力，可减少曝气强度。  （3）BFBR生物好氧流化器处理效果好，占地少；混合性能好、传质速率快、生物量大、有机负荷高；可控制生物膜厚度的过度增长，可使循环式流化床中生物膜保持较高的活性；载体流失量小，流化性能好； 氧的转移效率高，出水水质好。  (4)污泥自行消化，剩余污泥少，一年排泥一到数次，省却巨额污泥处理费用。  综上所述，本一体化污水处理工艺技术水平**，处理效果佳，占地指标低，运行费用低，管理便利，相信能给□□□度假村带来明显的经济、社会、生态效益。