厭氧消化技術在農村生活污水處理中的應用研究

陳昭和

福建省弘惠建設工程有限公司

1 引言

農村地區擁有復雜的地形，人口居住較為分散，采用以往的污水處理方式，在進行處理時需要投入較高的資金，在后續進行維護時面臨較多的困難。因此，對于經濟欠發達地區來說，如果需要投入大量的資金集中處理污水顯然并不現實，需要結合實際需要選擇合理地污水處理技術。厭氧消化技術運行便利，處理費用較低，是一種可以適用于農村地區污水處理的先進技術，目前該技術經過不斷地發展和完善，已經廣泛應用于農村生活污水處理中，取得了十分顯著的效果。

2 厭氧消化技術概述

2.1 技術概念

目前，隨著科學技術的不斷發展，厭氧消化技術逐漸受到人們的廣泛關注和重視，其應用范圍逐漸延伸，已經在世界各地不同地區有所應用。絕大多數的城市生活有機垃圾場，在處理生活垃圾時處理量具有明確的標準，而在我國還沒有大型處理廠應用此技術的案例，主要就是因為厭氧消化技術需要投入大量的資金，比其他技術所應用的資金多出一倍以上，但考慮到有機垃圾厭氧消化處理技術擁有非常良好的經濟效益，每噸垃圾的處理費用與以往的好養堆肥費用基本相同，并且厭氧消化技術不會破壞環境占用面積較小，可以使溫室氣體排放量逐漸減少，同時從生命周期觀點來看電，消化技術具有極強的經濟性，因此在我國處理垃圾時可以持續推廣厭氧消化技術。

2.2 技術原理

以消化過程規律為依據，可以在不同的容器內酸化水解有機垃圾，首先需要對有機垃圾進行分類，如果垃圾屬于液體，可以直接進入甲烷階段反應器中進行消化，而水解池時主要用于處理固體部分，在4小時后可以有效分離垃圾，使液體進入甲烷階段，反應器經過一段時間的消化，絕大多數的有機物質都可以轉化為生物氣。

3 厭氧消化技術在農村生活污水處理工藝研究

隨著生活污水處理要求的逐漸提高，以往的厭氧處理技術已經難以達到水處理要求。因此以厭氧處理技術為基礎，結合不同的后期處理單元，衍生出了多種創新性的工藝。

3.1 硝化深床濾池

在以往生物濾池的基礎上發展出了硝化深床濾池，該濾池以微生物為載體，將傳統生物濾料代替為人工改性分子篩。人工改性分子篩所具有的生物載體較為優良，可以在交換的過程中充當交換劑，其可以結合水質特點針對性的進行改進，使水中污染物質可以被及時吸附，從而進一步提高廢水的生化性。不僅如此，其還可以在微生物的作用下再生，并不需要對其進行反復的沖洗，使運營成本有效降低，是深度深化處理中最為重要的一種優選工藝。

該工藝具有多重特點，其可以對污泥沉淀性能進行有效地改善，使二沉池固液分離能力得到有效地提高，也可以對不可分解COD或TOC的去除率進行顯著的提升，特別是其可以將化學藥劑、制革等污染物進行有效地去除，避免曝氣池出現發泡現象。

3.2 隔油隔渣井

隔油隔渣井主要起到對廢水中的雜質及處于懸浮態或上浮于水體表面的油漬進行隔除的作用。同時合并了截留井的功能，在暴雨可以將多余的地表水溢流出去，避免對處理站造成重大沖擊，處理時間15min。調節池用來進行水量調節和水質均化，以降低后續處理設施的沖擊負荷，HRT：8h。

3.3 UMAR

厭氧池采用UMAR 工藝，即：旋轉上流式多級厭氧反應工藝，是在厭氧生物濾池與UASB 的基礎上發展起來的，兼具了二者優點的厭氧生物處理工藝。其內的微生物不僅可以附著于生物填料上以生物膜的形態存在，而且還可以活性污泥的形態存在，高效地對溶解態及膠體態有機污染物、SS進行截留和吸附并將其中的可降解有機物進行轉化，在提高對有機污染物的降解效率的同時還縮短了HRT，表現為HRT＜MCRT，從而節省了土地和設備的投資成本。而生物填料不僅維持了較高的微生物固體量，而且還避免了反應器堵塞，大大降低了運行成本。其內的反硝化菌可以將分子篩催化濾池回流過來的硝態氮還原成氮氣，達到從根本上去除了氨氮的目的。總之，UMAR擁有良好的抗沖擊能力、有機負荷率、AS與SS流失率，可為后續的好氧處理工序提供良好的水質條件，是優選的厭氧處理工藝，處理時間4h。

3.4 UFOFe

好氧池采用UFOFe工藝，即：旋轉上流式多相廢水處理氧化工藝，是一種介乎于污泥法與生物濾池工藝間的，在有氧條件下附著于生物填料上的以生物膜形態存在的大量自養型、異養型微生物菌群對污水中的有機污染物進行轉化和徹底氧化的一種好氧生物處理工藝。異養型微生物以有機污染物為底物，將其徹底氧化成二氧化碳和水。而自養型微生物以無機物為底物，將無機物氧化成無機氧化物，為反硝化菌的徹底去除氨氮提供了良好的條件。其具有有機容積負荷高、抗沖擊能力強、污泥產量較低的特點，是優選的好氧處理工藝。

容積有機負荷：8kgCOD/m3·d。

HRT：4h。

3.5 反硝化池

反硝化池亦稱為缺氧池，內部結構依照UMAR進行設計，具備了UMAR 的所有優點，不同的是微生物的生理機理。反硝化池內的微生物在缺氧的條件下，以有機物為底物、硝態氮為電子受體，在分解有機物的同時將硝態氮還原為氮氣，從而達到徹底脫氮目的，處理時間4h。

3.6 硝化深床濾池

硝化深床濾池是在傳統生物濾池及PACT 工藝的基礎上發展起來的，其采用人工改性分子篩代替傳統生物濾料及PAC（顆粒碳）作為微生物載體。人工改性分子篩不僅是優良的生物載體，亦是良好的物理吸附和離子交換劑，其可根據不同的水質特點給予差異化的、針對性的改性，使其可以針對性地選擇吸附或交換水中污染物質，從而使廢水的生化性得以進一步的提高；不僅如此，其還可以通過微生物作用進行再生，而無須進行反沖洗及定期更換，大大降低了運營成本，是深度生化處理不可或缺的一款優選工藝。

該工藝所具備的特點。

（1）提高了不可降解COD或TOC的去除率，減少曝氣池的發泡現象。

（2）改善污泥絮體的形成。

（3）增加了無機物的去除率，增加了對重金屬沖擊負荷的適應性。

（4）降低了生物處理出水的毒性，減輕了出水對魚類的毒害。

（5）減少了對異養微生物或硝化微生物的抑制，有脫氮作用。

（6）降低了VOCS向氣相的轉移。

（7）提高系統總的去除效率，大大改善出水水質。

（8）便于污水處理設施的統一管理，以較低的投資提高污水處理設施的處理能力。

3.7 二沉池

二沉池采用裝配有蝶式沉淀器的新型沉淀池工藝，不但能有效地去除隨水流流出的處于靜止期和內源呼吸期的微生物殘體及微小懸浮物，且水力負荷比普通沉淀池高，不僅節省了占地面積及構筑物建設投資，且固液分離效果優良。

4 厭氧消化及時在農村生活污水處理費用及處理效果

從建設成本進行分析后發現，化糞池需要投入的資金最少，厭氧組合工藝成本最高。對于有動力的組合工藝來說，人工費、設備運行費等都是運行成本的重要組成，其運行成本比其他處理模式更高。

技術經濟指標按該廢水的單位廢水處理成本進行計算，此廢水每天處理量為80m3。

如表1所示為用電設備功率統計表，在處理污水的過程中需要使用多種不同的設備，這些設備在功率方面具有一定的差異，需要計算合計，為直接費用計算提供準確的依據。

表1 用電設備功率統計表

根據負荷表，主要設備總裝機容量為5.10kW，工作容量為2.85kW，功率因素取0.8。具體如表2所示。

表2 項目電費計算表

厭氧消化技術具有多方面的特點，第一，其可以有效控制整個消化過程，在短時間內迅速完成降解，同時可以全封閉生產過程；第二，其具有良好的能源化效果，可以將低品位生物能轉化為直接利用的高品位沼氣；第三，操作非常便利，與其他厭氧消化技術相比，其只需要基本設施即可執行操作，在運行過程中需要投入的資金也比較少，可以有效節約資源；第四，再利用產物，其對于高濃度有機廢水處理最為適合，經厭氧消化后，可以得到穩定的廢物，并將其作為農肥或飼料使用；第五，厭氧微生物生長速度相對比較緩慢，以往進行處理的方法需要花費大量的時間，設備占用體積也比較龐大；第六，在厭氧過程中會產生惡臭氣體，每噸垃圾的處理費與以往好氧堆肥費用基本相同，并且厭氧消化技術產生的環境效益相對比較良好。

5 結束語

在農村生活污水處理中，厭氧消化技術具有至關重要的作用，其可以通過無害化的方式經濟處理糞便污水。農村生活污水通過厭氧消化處，可以使絕大多數的污染物得到降解，并與無害化標準相符合。