中国海洋大学 山东青岛 266500
摘要：目前我国农村生活污水处理工艺还处于多种并存状态，大体上分为微动力处理技术、传统城镇污水处理厂处理技术、生物处理+生态处理技术以及一体化集成装置处理技术，其中一体化集成装置处理技术具有占地面积小、施工周期短等特点，很好地适用了农村现状。
关键词：AO污水处理；装置设计；应用
1.前言
由于AO工艺适用性较强，但传统的AO工艺污泥回流和硝化液回流需要能耗，同时目前常用几种沉淀池的沉淀方式对一体化集成装置要求较高，因而以传统AO工艺为基础的一体化处理装置用于农村生活污水处理的典型成功案例并不多见，本文将进行分析。
2.AO工艺装置
该一体化农村生活污水处理工艺的设计，是在传统AO处理工艺及过滤澄清池的基础上，建立符合一级生物处理出水水质要求的工艺模型，通过一体化缺氧好氧过滤澄清组合技术的接续，完成农村分散式生活污水的净化。
在查阅国内外资料的基础上，根据生物脱氮及污泥层过滤技术，结合我国农村生活污水的特点，设计了一体化农村生活污水处理工艺，其基本设计思路如下：
（1）采用组合处理工艺。涉及上流式缺氧反应池、曝气池、过滤澄清池等处理工艺。
（2）一体化。将上述三种工艺有机结合为一体，密切相连。
（3）将硝化液回流与污泥回流集中在同一根管道内进行，且利用回流水头对缺氧池进行搅拌，节省了设备投资、能耗和空间。
（4）将常规的竖流沉淀池改为过滤池，利用污水向上流动和污泥向下沉淀过程形成的污泥层对污染物进行过滤，提高出水水质。工艺流程见图1。
图1污水处理工艺流程
整个工艺过程由缺氧池、好氧池、悬浮污泥过滤池、污泥池4部分组成。
（1）缺氧池
缺氧池具有混合、有机物氧化分解及反硝化等作用，本单元所占体积较小，内部装有硝化液（回流污泥）布水装置，使回流液与缺氧池进入混合均匀且反应充分，同时利用回流液剩余水头对混合液进行搅拌，无需安装搅拌装置。
（2）好氧池
好氧池具有有机物氧化分解和氨氮氧化分解能力，本单元所占体积最大，风机通过安装在好氧池底部曝气系统不断为好氧池提供空气，微生物利用空气中氧气分解污水中的有机物和氨氮等污染物。
（3）悬浮污泥过滤池
悬浮污泥层是新型AO工艺的核心处理单元，具有固液分离和过滤作用。整个处理单元呈V字形，污水自下而上流动，流速由下到上逐渐变小，污泥由上而下下沉，在某个位置形成污泥层。污泥层中老化后的污泥密度增大，向下沉淀进入污泥斗。
（4）污泥池
污泥池具有将悬浮污泥过滤池中排出的剩余污泥收集和浓缩作用。
3.AO及AAO污水处理系统运行能耗组成分析
典型的污水处理工艺包括粗格栅、提升泵站、细格栅、沉砂池、初沉池、生化处理段、二沉池和污泥处理处置单元等。
陈宏儒等研究指出，城市污水处理厂中电耗主要发生在二级生化处理的供氧系统、污水提升系统和污泥处理系统三部分，分别占工艺总电耗的55%、25%和13%.其中二级生化处理单元的能耗主要集中在鼓风机、搅拌器和内外回流泵上，鼓风机占总运行电耗的51.8%以上，是最主要的耗能单元。
常江等对北京某处理规模为60万立方米AAO污水处理系统运行过程的能耗分析指出，二级处理单元消耗电量最高，占整个污水厂总能耗的69.0%，预处理单元次之（20.5%），污泥处理单元与锅炉、照明等其他部分所占总能耗比例较小（分别为6.7%与3.9%）.其通过对污水处理各单元能耗的进一步分析指出，生化处理单元鼓风机消耗电量最高，占污水处理厂总电耗的51.8%，进水泵次之（占总能耗的19.5%），其次分别为搅拌器（9.4%）、外回流污泥泵（5.1%）、内回流污泥泵（1.9%）、二沉池刮泥机（0.44%）、剩余污泥泵（0.28%）等。
李鹏峰等通过对某10万立方米AAO污水处理运行能耗分析指出，鼓风系统、混合动力系统和进水泵房是该工艺最主要的能耗单元，三单元所消耗能源分别占到污水处理厂运行总能耗的33.8%、24.2%和18.6%，其次能耗相对较高的分别为污泥处置（8.6%）、内回流系统（6.6%）、外回流系统（5.7%）、二沉池（1.9%）、初沉池（0.6%）和格栅间（0.1%），所占能耗较小，作者认为进水泵房、鼓风系统和混合动力三系统具有较大的节能降耗潜力。姚远等通过对我国三家大型污水处理厂的能耗分析得出了相似的研究结果，指出污水提升泵站和鼓风机房是最主要耗能单元，采用AO工艺的沈阳市北部污水处理厂鼓风机房和提升泵的能耗分别占到污水处理厂总能耗的55.5%和23.1%；由AAO和SBR串联而成的深圳市盐田污水处理厂运行中鼓风机房和提升泵的能耗分别占总能耗的46.9%和14.6%；而基于AAO污水处理工艺的成都双流污水处理厂运行中上述两单元的能耗分别占总能耗的64.8%和19.7%。
4.应用实例分析
4.1工艺设计
某生物处理系统分为两个系列，每个系列由2座AO池组成，单池分为3个廊道，每个廊道长为100m，宽为6m，有效水深为6.0m，总池高为7.0m。厌氧段和曝气段的设计容积比为1∶3。污泥回流采用潜污泵，以避免对回流污泥充氧。好氧段采用膜片式微孔曝气器，厌氧段设水下搅拌器，同时也安装了微孔曝气器（在必要时可按普通活性污泥法运行）。主要设计参数：
流量为15×104m3/d；进水BOD5为108mg/L，COD为340mg/L，SS为240mg/L，TN为20mg/L，TP为2.6mg/L。出水水质执行《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025—93）及《污水综合排放标准》（GB8978—1996）的二级标准；污泥负荷为0.246kgBOD5/（kgMLSSd），容积负荷为0.493kgBOD5/（m3d），水力停留时间为8h，MLSS为2500mg/L，污泥回流比为100%。
图2污水厂工艺流程
4.2培养及驯化
由于有关AO法活性污泥的培养、驯化经验较少且进水负荷受客观因素影响而特别低，故采用一次闷曝连续进水培养方案，即正常进出水并持续曝气，直到池中出现絮状体时进行生物相观察，当特征微生物如变形虫、草履虫等大量出现时开始回流并逐渐增大回流比（从20%到100%），同时测定出水指标值。生物相观察中如出现枝虫、线虫等原生动物即转入试运行阶段，并将曝气转为间断曝气，即每曝气4h停曝1h，回流比为100%；测定进、出厂水的pH、COD和BOD5及SV和SVI，当出水水质达标且稳定后即转入正式运行。该方案的优点是：培养过程同正式运行基本一致，过渡到正式运行时易于管理和操作，出水水质波动不明显。缺点是较难控制每个环节的指标变化，停曝时易出现污泥沉淀及堵塞曝气头的现象。在实施过程中由于事先准备充足，应对措施得当，取得了令人满意的结果。
4.3效果分析
该污水处理厂采用厌氧—好氧活性污泥法，在水量远低于设计值、营养源严重不足的不利条件下，通过采用合理的培养驯化方案使系统很快启动成功，提前了一个月投入运行，节约资金近40万元，多处理污水约100×104m3并成功越冬，获得了良好的社会效益和环境效益。目前污水处理厂已稳定运行近两年时间，进水量接近10×104m3/d，各出水水质指标值均达到或低于设计标准。
5.结束语
总之，AO处理工艺在生活污水处理具有良好的处理效果，该工程对农村集聚区的生活污水处理进行了实践和探索，具有一定的示范作用。
参考文献：
[1]赵野驰.污水处理一体化集成技术在应急系统的应用与推广[J].资源环境与节能减灾，2017，（8）：131.
[2]郭林.微动力生活污水处理装置在废水处理中的应用[J].企业技术开发，2017，（11）：16-18.
论文作者:刘伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
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