一體化污水處理設備在農村生活污水應用案例分析

文_張嘉豪 廣東新泰隆環保集團有限公司

佛山市某村戶籍人口3500人，居民在日常生活中產生的污水含有各種污染物，若不進行處理直接排放，將對周圍水體和環境產生不良的影響。按照農村污水綜合治理的要求，規劃在該村建設一座小型污水處理站。

1 設計規模

該村戶籍人口3500人，平均每人每天綜合生活用水定額為180L，居民綜合污水定額取生活用水定額85%，污水收集率取90%，則該村污水收集量為：Q=3500×180×0.85×0.9=481.95m3/d，考慮到預測的不確定性，最終確定污水處理站的設計規模500m3/d。

2 進、出水水質

污水站處理規模為500m3/d，進水根據結合實際產生污水監測數據，出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，詳見表1。

3 污染物的去除及工藝流程

3.1 SS 的去除

污水中的SS主要是有機顆粒和無機顆粒，依靠自身重力自然沉淀或者被活性污泥吸附、網格后與活性污泥同時沉淀去除。污水處理出水的懸浮物濃度不僅和SS指標有關，也關系BOD5、COD、TP等指標，因為活性污泥絮體也是組成懸浮物的重要組成部分，其本身有機物含量高。因此污水處理廠出水的SS指標是污水處理中重要也是最基本的指標之一。為了減少污水處理廠出水SS指標，工程中一般采用適當的污泥負荷以保持活性污泥的絮凝和沉降、二沉池設計時取較低的表面負荷及充分利用活性污泥的吸附網捕作用。污水處理設施方案選擇合理、工藝參數及單體設計優化的條件下，SS完全能達到出水設計標準。

3.2 BOD5 的去除

BOD5為可生物降解有機物，其去除是依靠活性污泥的吸附和代謝功能，然后形成污泥與水進行分離。微生物在有氧的條件下利用水中的有機物合成新細胞，同時將另外一部分有機物進行分解代謝從而獲取能量，最終產物為CO2和H2O 等。在合成、分解代謝中，溶解性有機物直接進入細胞內利用，非溶解性有機物首先被微生物吸附在表面，然后被細胞酶分解進入細胞內利用?？梢钥闯?，溶解性的有機物和非溶解性的有機物均在有氧環境下被微生物代謝產出無害的穩定性物質，所以處理后的污水中剩余的BOD5濃度很低。

表1 污水處理站進、出水水質基本控制項目指標（mg/L）

3.3 COD 的去除

污水中有機污染物可分為可生物降解有機物、不可生物降解有機物。對可生物降解有機物的生化去除方法主要有厭氧處理和好氧處理兩大類。厭氧處理是通過厭氧菌在厭氧的條件下對污水中的有機物進行水解酸化處理，然后在甲烷菌的作用下轉化為CH4和CO2；好氧處理是好氧菌在好氧的條件下通過細菌的呼吸代謝將污水中的有機物轉化生成CO2和H2O。對懸浮性不可生物降解有機物的去除主要是靠微生物的吸附作用，活性細菌對污水中的有機顆粒和膠體有很強的吸附能力，可通過泥水分離將污水中的有機物去除。

污水的組成決定污水的生化性，從而決定COD的去除率。居民生活污水的 BOD5/COD比值一般接近0.5，BOD5/COD比值高于0.35代表污水的可生化，經過二級生化處理后出水COD值可以控制在較低的水平，本項目要求COD≤50mg/L，可以通過生物降解作用達到目標。

3.4 氮的去除

常規二級處理工藝對氮的去除有限，氮的去除率一般為10%～20%，難以達到本項目要求。生物脫氮主要通過硝化作用和反硝化作用來完成，因此，本項目考慮采用將接觸氧化池混合液回流至缺氧池的方式，可創造生物脫氮條件，脫氮率達60%～85%。

3.5 細菌的去除

根據同類污水實測資料情況，生活污水中含有些病菌、寄生蟲卵等。因此，本項目在沉淀池后增加一道消毒工藝，以去除水中的細菌。

3.6 磷的去除

污水除磷技術主要包括生物除磷和化學除磷。對于農村生活污水，一般以生物除磷為主，化學除磷為輔。生物除磷先是聚磷菌在厭氧條件下釋放出體內的磷酸鹽，產生能量用以吸收快速降解有機物，并轉化為聚β羥丁酸儲存體內，當這些聚磷菌進入好氧環境下會降解體內儲存的聚β羥丁酸產生能量，大量吸收水中磷用于細胞合成，然后形成污泥隨著剩余污泥系統排出污水，從而達到除磷的目的。

3.7 處理工藝流程

污水處理站采用“一體化污水處理設備（AAO）+濾布濾池+消毒+計量”為主體的處理工藝，生活污水需要經過三級化糞池，進入原有收集管網或新建收集管網，再進入污水處理站處理后達標排放或回用。

4 工藝流程說明和工藝設計

4.1 格柵集水池

格柵集水池攔截污水中較大的漂浮物及雜質，起到凈化水質，保護泵體的作用。該污水站設置1座格柵集水池，有效容積為7m3。

4.2 調節池

混合污水進入調節池，調節池的作用包括調節水量、均化水質、預沉淀。通過調節池后，稍大的無機物、有機物及懸浮進行沉淀，水質和水量相對均衡，便于后續設施處理。

調節池內預沉會形成污泥。此污泥可以用吸泥車定期清理，此部分污泥量很少，一般每月清理一次。該站設置1座調節池，有效水深為3.5m，有效容積為172m3，停留時間為8.27h。

4.3 厭氧池

通過調節后的污水通過泵體進入厭氧池，后續沉淀池的污泥回流，與進水充分混合在厭氧條件下，聚磷菌能分解體內的聚磷酸鹽，產生的磷酸排出體外，具有良好的除磷脫氮功能，使最終出水水質良好。該站厭氧池屬于一體化設備的一部分，有效水深為3.0m，有效容積為17.3m3，停留時間為1.67h。

4.4 缺氧池

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入大量NO3-N和NO2-N還原為N2釋放至空氣，因此BOD5濃度下降，NO3-N濃度大幅度下降。 該站缺氧池屬于一體化設備的一部分，有效水深為3.0m，有效容積為25.5m3，停留時間為2.45h。

4.5 好氧池

好氧池是生活污水處理的最關鍵工序，決定出水是否達標的關鍵之一。本工程好氧池采用生物接觸氧化工藝，池內裝有彈性生物填料，微生物以填料為載體，大量附著、生長和繁殖，形成生物膜。在好氧微生物的作用下，可以分解、利用水中的有機物、動植物油、氨氮、磷等營養物質，最終分解為二氧化碳和水、氮氣。從而去除了污水中的有機物（即COD和BOD5）、氨氮、磷等，使出水得到凈化。填料上的微生物膜不斷老化而脫落形成污泥，同時新微生物膜不斷繁殖生長。好氧微生物新陳代謝所需的氧氣由鼓風機提供。該站好氧池屬于一體化設備的一部分，采用接觸氧化法，有效水深為2.9m，有效容積為74m3，停留時間為7.1h，氣水比為12：1。

4.6 回流

接觸氧化池的出水端設置硝化液回流至厭氧池，沉淀池底部污泥回流到污泥濃縮池，進行厭氧消化。該站設計混合液回流比為200%。

4.7 二沉池

二沉池是污水處理的關鍵工序之一，其效果影響最終出水的SS是否達標。經生物處理后污水進入二沉池進行泥水分離。脫落的生物膜形成污泥比重略大于水，在斜管沉淀池進行重力分離，懸浮物沉淀下來，收集在底部污泥斗從而排出，污水進行下一步處理。該站二沉池屬于一體化設備的一部分，表面負荷為1m3/（m2·h）。

4.8 濾布濾池

設計清水池出水經提升泵進入濾布濾池，該過濾器具有出水水質穩定，運行成本可通過PLC進行自控等優點。進一步去除水中的懸浮雜質，以保證對排放污水的把關處理。過濾飽和后定期進行反沖洗，反沖洗水去調節池，重新處理。濾布濾池出水排入清水箱通過提升泵加壓進入紫外消毒。該站設置濾布濾池1座，設計進水SS≤20mg/L；出水SS≤10mg/L，單盤直徑：1.2m，共2個盤片，濾盤支架304不銹鋼，反洗水量≤1%，設計濾速為9.2m/h。

4.9 消毒

采用紫外線殺毒，具備高效、無消毒副產物。特殊時期增加氯片加強消毒。設置消毒計量裝置1套。

4.10 計量監控池

在線流量實時監控及統計系統，設置一套。

4.11 臭味處理

污水處理站在運行過程中污水處理系統及污泥處理系統會產生一定的臭氣，格柵泵站池、調節池酸化池、污泥濃縮池等是主要臭氣源，主要的臭氣物質為氨、硫化氫和甲硫醇。通過收集管道收集，由風機輸送至離子除臭裝置，把臭味物質分解為CO2、H2O和其他無臭的無機物，從而臭味得以去除。設置離子除臭裝置1套，流量：1500m3/h。

4.12 污泥處理

沉淀池的剩余污泥由污泥泵抽往疊螺壓濾機進行機械脫水，濾液回調節池重新處理，脫水后污泥交由有資質單位處理。設置疊螺壓濾機1臺，處理能力為140kgTDS/h。

5 運行效果和運行成本

5.1 運行效果

經過2021年3月運行數據監測，出水能穩定達到設計標準，詳見圖1和圖2。

圖1 2021年3月出水COD、BOD5濃度

5.2 運行成本

運行成本主要是電費、藥劑、人工及設備及管網維修維護等費用，經過測算，噸水運行成本為1.81元/m3。

表2 運行成本分析表

6 結語

該村污水處理廠站規模為500m3/d，主體采用厭氧-缺氧-生物接觸氧化法（一體化設備）+纖維轉盤濾池工藝，經過一個月運行出水分析，出水水質能穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。年運行總費用為32.98萬元，噸水運行成本為1.81元/m3。