地埋式一體化農(nóng)村生活污水處理裝置
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傳統(tǒng)A²/O 法
A²/O是在厭氧- 缺氧工藝上開發(fā)出來的同步除磷脫氮工藝，傳統(tǒng)A²/O法即厭氧→缺氧→好氧活性污泥法。污水在流經(jīng)三個不同功能分區(qū)的過程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有機(jī)物、氮和磷得到去除。其流程簡圖見圖1。原污水的碳源物質(zhì)(BOD)首先進(jìn)入?yún)捬醭鼐哿拙鷥?yōu)先利用污水中易生物降解有機(jī)物成為優(yōu)勢菌種，為除磷創(chuàng)造了條件，然后污水進(jìn)入缺氧池，反硝化菌利用其它可利用的碳源將回流到缺氧池的硝態(tài)氮還原成氮氣排入到大氣中， 達(dá)到脫氮的目的。
改良型A²/O 法
為了克服傳統(tǒng)A²/O工藝的一個缺點，即由于厭氧區(qū)居前， 回流污泥中的硝酸鹽對厭氧區(qū)產(chǎn)生不利影響，改良A/O工藝在厭氧池之前增設(shè)厭氧/ 缺氧調(diào)節(jié)池， 來自二沉池的回流污泥10%左右的進(jìn)水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，停留時間20～30min，微生物利用約10%進(jìn)水中有機(jī)物去除回流污泥中的硝態(tài)氮，消除硝態(tài)氮對厭氧池的不利影響，從而保證厭氧池的穩(wěn)定性改良A/O 工藝雖然解決了傳統(tǒng)A/O工藝中厭氧段回流硝酸鹽對放磷的影響，但增加調(diào)節(jié)池，占地面積及土建費(fèi)用需相應(yīng)增加。
氧化溝法
氧化溝工藝因其構(gòu)造簡單、易于維護(hù)管理，很快得到廣泛應(yīng)用。主要 有Passveer單溝型、Orbal同心圓型、Carrousel循環(huán)折流型、D型雙溝式和T 型三溝式等。傳統(tǒng)Passveer單溝型和Carrousel型氧化溝不具備脫氮除磷功能，但是在Carrousel氧化溝前增設(shè)厭氧池，在溝體內(nèi)通過曝氣裝置的合理設(shè)置形成缺氧區(qū)和好氧區(qū)，形成改良型氧化溝，便具備生物脫氮除磷功能。
但Carrousel氧化溝缺氧區(qū)要求的充足碳源和缺氧區(qū)條件不能很好的滿足，因此，脫氮除磷效果不是很好。為了提高脫氮效果，在溝內(nèi)增加了一個預(yù)反硝化區(qū)，就成了Carrouse2000型氧化溝工藝。氧化溝池型具有*之處，兼有*混合和推流的特性，且不需要混合液回流系統(tǒng)，但氧化溝采用機(jī)械表面曝氣，水深不易過大，充氧動力效率低，能耗較高，占地面積較大。
SBR法
SBR法是間歇式活性污泥法，降解有機(jī)物，屬循環(huán)式活性污泥法范圍，主要是好氧活性污泥，回流到反應(yīng)池前部的污泥吸附區(qū)，回流污泥中硝酸鹽得以反硝化在充分條件下可大量吸附進(jìn)水中的有機(jī)物達(dá)到脫氮除磷的效果。
其去除機(jī)理如下：
a.脫氮是在適當(dāng)條件下進(jìn)行的和自然界中氮循環(huán)過程相同的過程，即含氮化合物在氨化菌作用下首先進(jìn)行氨化，然后在硝化菌作用下進(jìn)行硝化，后經(jīng)反硝化菌進(jìn)行反硝化，將NO3- N、NO2- N還原為N2 進(jìn)入大氣中。
b.除磷是利用聚磷菌能過量地從外部攝取磷并以聚合物形式貯藏于菌體內(nèi)形成高磷污泥，從而通過定期除泥而去除磷。SBR工藝在去除有機(jī)物的同時，可以完成脫氮除磷。從常規(guī)測定數(shù)據(jù)可以得到很好的證實，只要掌握合理的SBR 運(yùn)行參數(shù)，就會收到更理想的脫氮除磷效果。
CAST工藝(循環(huán)活性污泥法)
CAST工藝實質(zhì)上是可變?nèi)莘e活性污泥法過程和生物選擇器原理的有機(jī)結(jié)合， 整個工藝為一間歇式反應(yīng)器， 主反應(yīng)器前端有一個生物選擇器， 在主反應(yīng)器中活性污泥法過程按曝氣和非曝氣階段不斷重復(fù)。 將生物反應(yīng)過程和泥水分離過程結(jié)合在一個池子中進(jìn)行. CAST方法是一種“充水和排水”活性污泥法系統(tǒng)， 廢水按一定的周期和階段得到處理，是SBR工藝的一種變型。
OCO工藝
OCO是集BOD、N、P去除于一池的活性污泥法。原水經(jīng)過格柵、沉砂池的物理處理后，進(jìn)入OCO反應(yīng)池的1區(qū)，在厭氧區(qū)污水與活性污泥混合，混合液流入缺氧區(qū)2，并在缺氧區(qū)和好氧區(qū)3之間循環(huán)一定時間后流入沉淀池，澄清液排入處理廠出口，污泥一部分回流到OCO反應(yīng)池，另外一部分作為剩余污泥予以處理。
OCO工藝的特點在于：集厭氧-缺氧-好氧環(huán)境于一池，占地少，土建投資低;利用水解作用和反硝化作用，降解有機(jī)物時對充氧量要求低，使運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用降低;污泥濃度高，有機(jī)負(fù)荷低，污泥絮凝沉降好，且沉降污泥穩(wěn)定，剩余污泥少。
生物膜法是一種的廢水處理方法，具有污泥量少，不會引起污泥膨脹，對廢水的水質(zhì)和水量的變動具有較好的適應(yīng)能力，運(yùn)行管理簡單等特點。生物膜法是使微生物附著在載體表面上并形成生物膜，當(dāng)污水流經(jīng)載體表面時，污水中的有機(jī)物及溶解氧向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散。膜內(nèi)微生物在有氧存在的情況下對有機(jī)物進(jìn)行分解代謝和機(jī)體合成代謝，同時分解的代謝產(chǎn)物從生物膜擴(kuò)散到水相和空氣中，從而使廢水中的有機(jī)物得以降解。
生物膜法中生物膜的形成與那些因素有關(guān)？
活性污泥法和生物膜法的區(qū)別不僅僅是微生物的懸浮與附著之分，更重要的是擴(kuò)散過程在生物膜處理系統(tǒng)中是一個必須考慮的因素。在生物膜反應(yīng)器中，有機(jī)污染物、溶解氧及各種必須的營養(yǎng)物質(zhì)首先要從液相擴(kuò)散到生物膜表面，進(jìn)而進(jìn)到生物膜內(nèi)部，只有擴(kuò)散到生物膜表面或內(nèi)部的污染物才有可能被生物膜內(nèi)微生物分解與轉(zhuǎn)化，終形成各種代謝產(chǎn)物。另外，在生物膜反應(yīng)器中，由于微生物被固定在載體上，從而實現(xiàn)了SRT與HRT(水力停留時間)的分離，使得增殖速率慢的微生物也能生長繁殖。因此，生物膜是一穩(wěn)定的、多樣的微生物生態(tài)系統(tǒng)。
微生物在載體上的掛膜可分為微生物吸附和固著生長兩個階段。
生物膜的形成與載體表面性質(zhì)(載體表面親水性、表面電荷、表面化學(xué)組成和表面粗糙度)、微生物的性質(zhì)(微生物的種類、培養(yǎng)條件、活性和濃度)及環(huán)境因素(PH值、離子強(qiáng)度、水力剪切力、溫度、營養(yǎng)條件及微生物與載體的接觸時間)等因素有關(guān)。
載體表面性質(zhì)
載體表面電荷性、粗糙度、粒徑和載體濃度等直接影響著生物膜在其表面的附著、形成。在正常生長環(huán)境下，微生物表面帶有負(fù)電荷。如果能通過一定的改良技術(shù)，如化學(xué)氧化、低溫等離子體處理等可使載體表面帶有正電荷，從而可使微生物在載體表面的附著、形成過程更易進(jìn)行。載體表面的粗糙度有利于細(xì)菌在其表面附著、固定。
一方面，與光滑表面相比，粗糙的載體表面增加了細(xì)菌與載體間的有效接觸面積；另一方面載體表面的粗糙部分，如孔洞、裂縫等對已附著的細(xì)菌起著屏蔽保護(hù)作用，使它們免受水力剪切力的沖刷。
研究認(rèn)為，相對于大粒徑載體而言，小粒徑載體之間的相互摩擦小，比表面積大，因而更容易生成生物膜。另外，載體濃度對反應(yīng)器內(nèi)生物膜的掛膜也很重要。Wagner在用氣提式反應(yīng)器處理難降解物廢水時發(fā)現(xiàn)，在載體質(zhì)量濃度很低情況下，即使生物膜厚達(dá)295μm，還是不能達(dá)到穩(wěn)定的去除率。但是，在載體濃度為20-30g/L時，即使只有20％的載體上有75μn厚的生物膜，反應(yīng)器依然能達(dá)到穩(wěn)定的(98％)去除率，COD負(fù)荷zui高可達(dá)58kg/(m3·d)。
懸浮微生物濃度
在給定的系統(tǒng)中，懸浮微生物濃度反映了微生物與載體間的接觸頻度。一般來講，隨著懸浮微生物濃度的增加，微生物與載體間可能接觸的幾率也增加。許多研究結(jié)果表明，在微生物附著過程中存在著一個臨界的懸浮微生物濃度；隨著微生物濃度的增加，微生物借助濃度梯度的運(yùn)送得到加強(qiáng)。
在臨界值以前，微生物從液相傳送、擴(kuò)散到載體表面是控制步驟，一旦超過此臨界值，微生物在載體表面的附著、固定受到載體有效表面積的限制，不再依賴于懸浮微生物的濃度。但附著固定平衡后，載體表面微生物的量是由微生物及載體表面特性所決定的。
生物脫氮原理
一般來說， 生物脫氮過程可分為三步: 第yi步是氨化作用， 即水中的有機(jī)氮在氨化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化成氨氮。在普通活性污泥法中， 氨化作用進(jìn)行得很快， 無需采取特殊的措施。第二步是硝化作用， 即在供氧充足的條件下， 水中的氨氮首先在亞硝酸菌的作用下被氧化成亞硝酸鹽， 然后再在硝酸菌的作用下進(jìn)一步氧化成硝酸鹽。為防止生長緩慢的亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌從活性污泥系統(tǒng)中流失， 要求很長的污泥齡。第三步是反硝化作用， 即硝化產(chǎn)生的亞硝酸鹽和硝酸鹽在反硝化細(xì)菌的作用下被還原成氮氣。這一步速率也比較快， 但由于反硝化細(xì)菌是兼性厭氧菌， 只有在缺氧或厭氧條件下才能進(jìn)行反硝化， 因此需要為其創(chuàng)造一個缺氧或厭氧的環(huán)境( 好氧池的混合液回流到缺氧池) 。
