新型AO污水處理工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

鄧中田+劉啟東+張文+李健

摘要：根據(jù)我國北方農(nóng)村生活污水的水質(zhì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套基于AO處理工藝基礎(chǔ)上的農(nóng)村生活污水處理工藝，并詳細(xì)闡述了該工藝的設(shè)計(jì)思路及工藝過程。示范工程出水水質(zhì)檢測結(jié)果表明：經(jīng)該工藝處理后的出水COD、氨氮、總氮、總磷均達(dá)到了《農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 13/2171-2015）的一級A標(biāo)準(zhǔn)。該工程對北方農(nóng)村農(nóng)村生活污水處理具有一定的示范作用。

關(guān)鍵詞：新型AO；污水處理；工藝設(shè)計(jì)

中圖分類號：U703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0117-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.055

Abstract：Based on the water quality characteristics of rural domestic sewage in northern China， a set of rural domestic sewage treatment process based on AO treatment technology was designed， and the design idea and process of the process were elaborated. The effluent COD， ammonia nitrogen， total nitrogen and total phosphorus of the effluent from the demonstration project show that the effluent COD has reached the Grade A standard of “Rural Sewage Discharge Standard” （DB 13 / 2171-2015）. The project has a certain role in rural rural sewage treatment in rural areas.

Key words： New AO； Sewage treatment； Process design

由于處理技術(shù)研究工作開展相對較晚，同時(shí)不同區(qū)域之間污水水質(zhì)差別較大，目前我國農(nóng)村生活污水處理工藝還處于多種并存狀態(tài)，大體上分為微動(dòng)力處理技術(shù)[1]、傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水處理廠處理技術(shù)、生物處理+生態(tài)處理技術(shù)[2]以及一體化集成裝置處理技術(shù)[3]，其中一體化集成裝置處理技術(shù)具有占地面積小、施工周期短[4]等特點(diǎn)，很好地適用了農(nóng)村現(xiàn)狀。由于農(nóng)村污水中總磷含量較低，氨氮含量相對較高，因而傳統(tǒng)的AO工藝適用性較強(qiáng)，但由于傳統(tǒng)的AO工藝污泥回流和硝化液回流需要能耗，同時(shí)目前常用幾種沉淀池的沉淀方式對一體化集成裝置要求較高，因而以傳統(tǒng)AO工藝為基礎(chǔ)的一體化處理裝置用于農(nóng)村生活污水處理的典型成功案例并不多見。為此，設(shè)計(jì)了一種基于新型AO處理工藝的一體化裝置以便解決農(nóng)村污水處理問題。

1 工藝裝置

該一體化農(nóng)村生活污水處理工藝的設(shè)計(jì)，是在傳統(tǒng)AO處理工藝及過濾澄清池的基礎(chǔ)上，建立符合一級生物處理出水水質(zhì)要求的工藝模型，通過一體化缺氧好氧過濾澄清組合技術(shù)的接續(xù)，完成農(nóng)村分散式生活污水的凈化。

在查閱國內(nèi)外資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)生物脫氮及污泥層過濾技術(shù)，結(jié)合我國農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一體化農(nóng)村生活污水處理工藝，其基本設(shè)計(jì)思路如下：

（1）采用組合處理工藝。涉及上流式缺氧反應(yīng)池、曝氣池、過濾澄清池等處理工藝。

（2）一體化。將上述三種工藝有機(jī)結(jié)合為一體，密切相連。

（3）將硝化液回流與污泥回流集中在通一根管道內(nèi)進(jìn)行，且利用回流水頭對缺氧池進(jìn)行攪拌，節(jié)省了設(shè)備投資、能耗和空間。

（4）將常規(guī)的豎流沉淀池改為V型過濾澄清池，利用污水向上流動(dòng)和污泥向下沉淀過程形成的污泥層對污染物進(jìn)行過濾，提高出水水質(zhì)。

工藝流程見圖1。

整個(gè)工藝過程由缺氧池、好氧池、懸浮污泥過濾池、污泥池4部分組成。

（1）缺氧池

缺氧池具有混合、有機(jī)物氧化分解及反硝化等作用，本單元所占體積較小，內(nèi)部裝有硝化液（回流污泥）布水裝置，使回流液與缺氧池進(jìn)入混合均勻且反應(yīng)充分，同時(shí)利用回流液剩余水頭對混合液進(jìn)行攪拌，無需安裝攪拌裝置。

（2）好氧池

好氧池具有有機(jī)物氧化分解和氨氮氧化分解能力，本單元所占體積最大，風(fēng)機(jī)通過安裝在好氧池底部曝氣系統(tǒng)不斷為好氧池提供空氣，微生物利用空氣中氧氣分解污水中的有機(jī)物和氨氮等污染物。

（3）懸浮污泥過濾池

懸浮污泥層是新型AO工藝的核心處理單元，具有固液分離和過濾作用。整個(gè)處理單元呈V字形，污水自下而上流動(dòng)，流速由下到上逐漸變小，污泥由上而下下沉，在某個(gè)位置形成污泥層。污泥層對污水中的SS有良好的攔截能力，污泥層中老化后的污泥密度增大，向下沉淀進(jìn)入污泥斗。

（4）污泥池

污泥池具有將懸浮污泥過濾池中排出的剩余污泥收集和濃縮作用。

2 工程應(yīng)用

以上述設(shè)計(jì)思路以及工藝過程為基礎(chǔ)，根據(jù)河北省環(huán)保廳農(nóng)村污水處理示范工程以及館陶縣美麗鄉(xiāng)村建設(shè)要求，在館陶縣壽東村開展了一體化生活污水處理示范工程研究。

裝置示意圖如下：

污水首先進(jìn)入缺氧單元（3），在這里與氣提回流的從澄清單元（2）回流的活性污泥混合；混合液從缺氧單元（3）流入曝氣單元（1），在這里發(fā)生生物降解和硝化過程；然后混合液體從曝氣單元（1）流入澄清單元（2），在這里處理好的清水從混合液體中分離出來，通過溢流進(jìn)入澄清單元頂部的出水系統(tǒng)。部分污泥形成的懸浮物最后通過出水堰底部的出口回流到生物反應(yīng)器的缺氧單元。

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

調(diào)查分析表明，壽南村每人生活污水排放量約為10-30L/d，全村人口約為630人，最大生活污水排放量約為18.9m3/d，考慮到生活污水排放量變化，建設(shè)規(guī)模確定為20m3/d，24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。

2.2 工藝技術(shù)參數(shù)

一體化裝置生化處理池停留時(shí)間約為20小時(shí)，外形尺寸為：5000×2000×2700 mm。

（1）缺氧池

停留時(shí)間3.0h，外形尺寸：1000×2000×2700 mm（有效水深：2500mm）。

（2）好氧池

上表面尺寸：1750×2000 mm，下表面尺寸：2500×2000（有效水深：2400mm），主要材料設(shè)備：φ260旋混式曝氣器，共9套；

（3）懸浮污泥過濾池

上表面尺寸：1500×1500 mm，下表面尺寸：200×1500，（有效水深：2300mm），表面負(fù)荷：0.694 m3/m2.h，固體負(fù)荷：40.0kg/（m2·d），主要材料設(shè)備：設(shè)氣提污泥回流裝置1套，剩余污泥采用重力排放。

（4）污泥池

進(jìn)泥含水率：98.5%，出泥含水率：98.0%，上表面尺寸：1500×1500 mm，下表面尺寸：200×1500，與懸浮污泥過濾池相鄰。

（5）設(shè)備間

外形尺寸：1000×2000×2700 mm。主要配置設(shè)備：紫外消毒器，接觸時(shí)間2s，功率為40w；回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，HC-40S，Q=0.61m3/min，P=39.2 kp，N=0.75 kW。

2.3 運(yùn)行效果

由于本項(xiàng)目中沒有構(gòu)筑物建設(shè)內(nèi)容，土建部分僅有工程是設(shè)備基礎(chǔ)建設(shè)，因而從設(shè)計(jì)、施工到投產(chǎn)運(yùn)行僅僅用了40天，經(jīng)環(huán)保局監(jiān)測出水均達(dá)到《農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB13/2171-2015）中一級A標(biāo)準(zhǔn)。9月份檢測指標(biāo)見表2：

2.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

工程總投資為18.6萬元，污水處理動(dòng)力費(fèi)為0.56元/m3[電價(jià)為0.52元/（kW·h）]。

2.5 技術(shù)特點(diǎn)

本新型AO一體化污水處理裝置采用活性污泥生物濾池工藝一體化設(shè)計(jì)，集成智能感知與自動(dòng)控制單元和網(wǎng)絡(luò)傳輸單元，本一體化污水處理裝置由缺氧池、好氧池以及澄清過濾池組成，來水首先進(jìn)入缺氧池，與過濾池的回流污泥混合后進(jìn)行反硝化反應(yīng)，缺氧池出水直接進(jìn)入好氧池，在好氧池內(nèi)完成有機(jī)物及氨氮等的氧化反應(yīng)， 好氧池下端沉積污泥通過污泥泵提升進(jìn)入污泥池，其出水通過過濾池下端進(jìn)水口以上向流方式進(jìn)入過濾池，過濾池設(shè)置成漏斗形，形成底部流速大、上部流速小的流態(tài)，在運(yùn)行初期定時(shí)向過濾池投加一種特殊的菌種，最終在過濾池中間部位“營造”出一定厚度的污泥層， 污泥層中的部分污泥通過污泥泵提升返回缺氧池，污泥層不僅提高了泥水分離的效果，提升了出水水質(zhì)，而且運(yùn)行更穩(wěn)定、處理效果更佳、抗沖擊能力更強(qiáng)、運(yùn)行維護(hù)更方便快捷。具有工藝流程短，設(shè)備能耗低，處理單元少，運(yùn)維簡單，操作簡單，運(yùn)營管理方便等優(yōu)勢。

3 結(jié)論

新型AO處理工藝基于我國北方農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)以及先進(jìn)技術(shù)而設(shè)計(jì)，示范結(jié)果表明：該處理工藝在農(nóng)村生活污水處理具有較好的適用性，顯示了良好的處理效果，該工程對北方農(nóng)村集聚區(qū)的生活污水處理進(jìn)行了實(shí)踐和探索，具有一定的示范作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：鄧中田（1967-），男，本科，初級職稱，研究方向?yàn)槲鬯幚怼?