耗氧生物處理技術在農村污水中的應用及設計注意事項

馬學松，易 然

（1.山東省城建設計院，濟南 250021；2.中國城市建設研究院有限公司山東分院，濟南 250101）

耗氧生物污水處理技術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。耗氧處理的優點是出水水質好，不產生臭味，可以作為生物處理的終端工藝。其工程形式也分為很多種，如生物轉盤、生物接觸氧化池、曝氣生物濾池、氧化溝等[1]。

1 生物轉盤

1.1 工藝介紹

生物轉盤屬于生物膜法污水處理工藝，生物轉盤填料載體上可生長、繁育形成膜狀的生物性污泥——生物膜。轉盤在轉動過程中不斷進行“入水”“離水”的循環，形成好氧過程。轉盤表面設置有空氣罩，曝氣管中釋放出的壓縮空氣可以驅動空氣罩使轉盤轉動，轉盤“離水”時，轉盤表層會形成一層薄水膜，水膜接觸空氣，可以吸收空氣中的氧氣。生物轉盤有能耗低、產泥量少、固液分離效果好等優點。但也有容積負荷較小、在寒冷的地區需采取保溫措施等缺點。

1.2 設計事項

農村集中污水處理宜采用單軸多級轉盤，基數不宜小于3級。生物轉盤的BOD5表面有機負荷宜根據試驗資料確定，一般處理城鎮污水表面有機負荷為5～20 g BOD5/（m2·d）。根據已有運行經驗資料，要求出水BOD5≤60 mg/L時，表面有機負荷為20～40 g BOD5/（m2·d）；要求出水BOD5≤30 mg/L時，表面有機負荷為～20 g BOD5/（m2·d）。對于村莊集中污水處理，生物轉盤的表面有機負荷可根據出水要求在6～30 g BOD5/（m2·d）之間取值。

2 生物接觸氧化池

2.1 工藝介紹

生物接觸氧化工藝屬于生物膜法處理工藝，該工藝就是在池體中填充填料，污水淹沒填料，同時通過曝氣進行充氧，氧氣、污水和填料在池內三相充分接觸，填料上附著著微生物，通過微生物的新陳代謝可以有效去除水中的有機物、氨氮和總氮等污染物。

2.2 適用范圍

適用于經濟發展水平較好的地區，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、多戶污水處理設施或村級的污水處理站，具有啟動快、不產生臭味等優點。

2.3 類型和結構

根據污水處理流程的不同，生物接觸氧化池可以分為一級接觸氧化、二級接觸氧化和多級接觸氧化。其中，為了提高出水水質，后兩者可以設置中間沉淀池，可在接觸氧化池中間設置中間沉淀池。農村生活污水一般只采用一級接觸氧化。

依據曝氣裝置位置形式，接觸氧化池可分為分流式和直流式。分流式接觸氧化池在污水流入裝有填料的反應區之前先在單獨的隔間內充氧。直流式接觸氧化池是直接在填料底部曝氣。依據水流特征，接觸氧化池可以分為內循環和外循環式。內循環指單獨在填料裝填區進行循環，外循環指在填料體內、外形成循環。小型生活污水處理一般采用內循環直流式接觸氧化池。

2.4 設計事項

為防止堵塞，在生物接觸氧化池前應設置預處理設施，如沉淀池等。在布置生物接觸氧化池的曝氣系統時，要注意實現均勻曝氣。此外，填料裝填要合理，防止堵塞。

2.4.1 BOD5的容積負荷設計值

BOD5的容積負荷設計值如表1所示。由于村莊污水具有分散性，特別是小規模的污水處理設施通常疏于維護管理，宜將BOD5負荷適當降低。20 m3/d以上的村莊污水處理站設計時，應考慮運行模式，若采用連續曝氣方式，可按大于20 m3/d的負荷選取，若采用每日3～4 h間歇曝氣方式，按表中5～20 m3/d的負荷選取。

表1 生物接觸氧化池BOD5容積負荷參數

2.4.2 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6～8 h，曝氣池中的溶解氧含量宜維持在1.7～3.0 mg/L，水溫不低于20℃。有脫氮要求時，應保證生物處理單元的停止曝氣時間大于2 h，在氣溫較低時，生物接觸氧化池的有效接觸時間和曝氣量可適當加大。應合理布置曝氣系統，實現均勻曝氣。運行時，通過氣量調節實現防止生物膜整體大規模脫落。同時觀察是否有無曝氣死角，通過調整曝氣頭位置，保證均勻曝氣。此外，需要定期查看填料是否出現結塊堵塞現象并予以及時處理。

2.4.3 填料

生物接觸氧化池的填料是決定處理效果的主要因素，填料必須采用適合長期浸泡在水中的材料，可以是彈性、軟性或二者相結合，填充率不宜低于55%，分層填裝，且高度不宜低于2 m，好氧生物接觸氧化池的填料與池底應保持合適的距離。

3 生物濾池

3.1 概述

生物濾池是集物理截留、生物降解于一體的濾池，是結合生物接觸氧化法和快濾池的設計思路，濾池包含曝氣、過濾、生物降解、定期發沖洗的功能，生物濾池中裝填一定量的濾料，濾料表面附著生長著生物膜，利用生物膜中微生物的生化過程凈化污水。過濾時，濾料呈壓實狀態，利用生物膜的生物絮凝作用和濾料的過濾作用，截留懸浮物，同時保證自身脫落的微生物膜不會穿透隨水流出。當濾池水頭損失變大，過濾水量減少，就需要對生物濾池進行反沖洗，截留的懸浮物進行清洗及生物膜進行更新。

3.2 適用范圍

對于用地面積少、水質水量波動大、不同氣溫和海拔的分散點源污染，生物濾池具有較強的適用性。

3.3 類型和構造

村莊污水處理宜選用高負荷生物濾池，按照生物濾池中水流的方向，可分為上向流、下向流、側向流或折流式。側向流和折流式曝氣生物濾池是一種新型工藝，是為了減少反沖洗頻率研發的。按照污染物去除功能，其可以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，生物去除功能可在單級曝氣生物濾池內完成，也可在多級曝氣生物濾池內完成。

3.4 設計注意事項

生物濾池前進水SS不宜大于60 mg/L，并且應設置預處理設施。生物濾池采用成品模塊化或標準化設計，形狀為圓形或方形。濾料可采用陶粒或者其他輕質多空填料，陶粒濾料直徑選用2～8 mm，輕質多孔填料粒徑不宜大于25 mm，輕質多孔填料多用用于下向流或側向流的濾池，反沖洗周期較長，濾料填裝高度宜為1.5～3.0 m。濾料容積負荷率，其取值宜參考相關數據，如表2所示。

表2 生物濾池濾料區容積負荷率

對于反沖洗供氣和曝氣充氧系統，農村污水處理可采用穿孔管布氣，曝氣管可設在承托層或濾料層中。濾料底部設有支撐板，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%。布水裝置采用旋轉布水器，小型的可采用穿孔管直接布水。

4 氧化溝

4.1 概述

氧化溝屬于活性污泥法的一種污水處理工藝。氧化溝一般按延時曝氣條件運行，為降低有機污染負荷，污水的停留時間長。氧化溝常利用臥式或立式的曝氣和推動裝置向池內提供水平動力和溶解氧。氧化溝的優點為：可不用設置初沉池，池體結構簡單，設備少，運行維護簡單，投資低；采用低負荷運行，剩余污泥量少，出水水質好。氧化溝的缺點是：因污泥齡長，出水懸浮物濃度較高，影響出水水質；與其他耗氧生物處理工藝相比，占地面積大。

4.2 適用范圍

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

4.3 類型和結構

氧化溝種類多樣，其中適用于農村污水處理工程為Passever氧化溝和一體式合建氧化溝。Passever氧化溝渠道呈跑道形，渠道內安裝一個或數個轉刷，通過轉刷轉動提供水流動力和溶解氧。一體化氧化溝特征是沉淀池與氧化溝合建，利用水流動力就可以實現污泥回流，無需設置回流污泥泵。

氧化溝的工藝特征如下：氧化溝的流態為完全混合式，由于流速快，可達0.25～0.35 m/s，進水能與溝內混合液快速混合；水力停留時間長，有機負荷低，運行穩定，管理維護簡單，處理效果好；采用延時曝氣法運行，污泥產率低，剩余污泥量少；污泥齡可達15～30 d，為傳統活性污泥系統的3～6倍；因污泥齡長，可存活增殖世代時間長的細菌，如硝化菌和反硝化菌等，因此氧化溝具有較強的脫氮能力；氧化溝能夠交替產生好氧/缺氧區域，因而特別能滿足污水脫氮的條件要求；適應性強，抗水溫、水質和水量的變化沖擊負荷。

4.4 設計事項

氧化溝工程構造相對簡單，但一些參數的確定需要足夠的工程經驗來支撐，為此應委托專門的設計機構來進行設計并指導施工。

5 結論

隨著農村生活水平的提高，污水的產生量越來越多，如不及時處理，會對農村周圍環境造成污染。隨著農村人居環境綜合整治的開展，農村污水治理勢在必行。考慮到農村生活污水的特點及農村經濟水平和管理水平，耗氧生物處理技術適合用于農村生活污水處理，常用的工藝有生物轉盤、接觸氧化池和氧化溝。根據各地的經濟發展水平、管理水平及其他特征，人們要選擇合適的處理工藝。