2.2.8　一體化處理裝置

小型污水處理設備從型式上可分為只處理糞便污水的單獨型和統(tǒng)一處理廚房排水、洗衣排水和浴室排水等雜排水的合并處理型兩種。從處理工藝上分，單獨處理裝置又分為腐化池和延遲曝氣池；而合并處理裝置可分為灑水濾池式、高速灑水濾池式、延時曝氣式、循環(huán)水道曝氣式、標準活性污泥法、分流曝氣式、接觸氧化法、污泥再曝氣式、標準灑水濾池式、膜生物反應器、膜分離凈化裝置等。

小型污水處理裝置的規(guī)劃和設計按以下順序進行：a.根據(jù)服務人數(shù)來確定污水量；b.確定排放標準；c.了解污水特性；d.確定處理方法；e.計算處理裝置容量；f.進行詳細設計。

在國外，如日本設置小型污水處理廠處理水水質指標時，以公害對策基本法為準則。根據(jù)設置地域、服務人數(shù)的不同，處理水的BOD₅在90～30mg/L，深度處理水BOD₅小于10mg/L。同時對COD、SS、NH₃-N等也提出了明確的要求。在我國，由于小污水處理裝置開發(fā)應用時間短，尚無專門的排放標準。目前，主要執(zhí)行現(xiàn)行的污水排放標準和中水水質標準及中水用于景觀水的水質標準。究竟執(zhí)行哪一類標準，需要事先經(jīng)過充分的調查，根據(jù)實際需要而定。

確定污水量和水質后即可進行設計，設計時需注意：a.污水排放時間；b.污水流量的時間變化和水質變化；c.污水量和BOD負荷每周的變化、月變化、季變化；d.作為生物營養(yǎng)源的物質；e.雜物、油脂類、消毒藥劑混入的程度。

發(fā)展集預處理、二級處理和深度處理于一體的中小型污水處理一體化裝置，是國外污水分散處理發(fā)展的一種趨勢。日本研究的一體化處理裝置主要采用厭氧-好氧-二沉池組合工藝，近年來開發(fā)的膜處理技術，可對BOD₅和TN進行深度處理。歐洲許多國家開發(fā)了以SBR、移動床生物膜反應器、生物轉盤和滴濾池技術為主，結合化學除磷的小型污水處理集成裝置。

日本在法律上規(guī)定嚴格保持河流、湖泊和海域的優(yōu)良水質，因此，促進了日本農村污水協(xié)會研究開發(fā)一系列適用于在農村鄉(xiāng)鎮(zhèn)中應用的污水處理設備。設計的JARUS模式的15種不同型號污水處理一體化裝置可分為兩大類：一類采用生物膜法；另一類采用浮游生物法。

在自然界中存在著大量依賴有機物生活的微生物，它們具有氧化分解有機物并將其轉化為無機物的功能。生物膜處理就是利用微生物的這一功能，采取人工措施來創(chuàng)造更有利于微生物生長和繁殖的環(huán)境，使其大量繁殖，從而提高對污水有機物氧化降解效率，達到凈化污水的作用。經(jīng)生物膜法處理裝置處理的污水，其BOD₅含量<20mg/L、SS<50mg/L、TN<20mg/L。浮游生物法通過漂浮在污水中的微生物氧化作用凈化污水。可使BOD₅含量為10～20mg/L、COD<5mg/L、SS為15～50mg/L、TN為10～15mg/L、TP下降到1～3mg/L。

日本農村污水處理主要利用生物膜法（生物接觸氧化法），采用小型生活污水處理裝置（凈化槽），即淹沒式生物濾池。這種工藝的污水處理設施體積小、成本低、運行操作簡單，處理后的污水水質穩(wěn)定，比較適合農村應用。這種處理工藝廣泛用于小型gappei-shori凈化槽系統(tǒng)，經(jīng)過這個工藝處理后出水BOD<20mg/L，該工藝的流程見圖2-20^［60］。

凈化槽由厭氧濾池、接觸氧化池、沉淀池和消毒池組成，在厭氧濾池和接觸氧化池中加有填料。這一工藝已迅速發(fā)展成一體化的污水處理裝置，圖2-21為該凈化槽的內部結構。在這個處理系統(tǒng)中，每個池子的池容等于或大于表2-22所給數(shù)值。

設計厭氧濾池不但能去除進水中的懸浮物，而且還降低了后續(xù)好氧處理的有機負荷。為了幫助污泥分離，厭氧濾池通常分成兩個隔室。

日本的一體化的污水處理裝置使用得較多的另一種工藝是反硝化型厭氧過濾-接觸氧化工藝。這種凈化槽處理系統(tǒng)用于要求出水BOD和總氮低于20mg/L的場合。系統(tǒng)中的每個池子的池容等于或大于表2-23所列的計算值。

為了確保氮的順利去除，接觸氧化池的池容和曝氣量較普通凈化槽大，接觸氧化池出水回流到厭氧濾池，以保證氮的去除。

總而言之，日本采用的生物膜法設備類型很多，按照生物膜與污水接觸的方式，有填充式和淹沒式兩類，日本農村污水協(xié)會采用的是生物接觸氧化工藝。生物濾池由池體、濾料、布水裝置和排水系統(tǒng)4部分組成。濾料是生物膜的載體，對凈化作用的影響較大，常用的濾料有砂、碎石、卵石、爐渣、陶粒和紅杉板條等。“石井法”是利用用過的廢乳酸飲料瓶作曝氣池填料。近年來對填料的研究有很大發(fā)展，如利用各種塑料和化學纖維制成的纖維球和蜂窩式濾料等，使每立方米濾料的比表面積大大增加，空隙率提高到93%～95%。例如日本尤尼奇卡公司用聚酯纖維制成的纖維球濾料的密度為1.38g/cm³，充填密度為50kg/m³，空隙率達到96%，比表面積達到3000m²/m³；流速高，水頭損失小，經(jīng)反沖洗后濾料可反復使用。

（1）芬蘭污水處理設備

如圖2-22和圖2-23所示，目前已經(jīng)能夠買到一些工業(yè)制造的水處理設施，這些設施通常包括一個預處理器、組合的生物化學處理器以及用于除磷的排水渠。通常需要電力和化學藥品。不同的處理設施有間歇式、活性污泥式、生物化學式。對于獨立的家庭有很多模式可以選擇，但是最好幾個家庭共同使用一個處理系統(tǒng)。

1）制約因素　不同生產(chǎn)商之間的競爭十分激烈，廣告的作用使消費者選擇的過程變得復雜了。對于處理設施的長期運行和處理效果的研究不完善。各個系統(tǒng)都是在不斷發(fā)展中，僅達到大致上精確。廢水負荷要經(jīng)過一年才能夠達到完全無害的最佳的處理效果。設備要專業(yè)人士來維護。

2）優(yōu)點　水處理設施不需要太大空間，也不需要特殊的土壤，凈化過程可分為自動監(jiān)視和人工控制，報警系統(tǒng)連在處理設施上。在認真建筑和維護的情況下處理效果良好。

3）花費　設備費用人工3500～8000美元，運行費用每年為200～500美元；平均10年的使用費用為5000～10000美元。

（2）英國污水處理設備

如圖2-24和圖2-25所示，英國的污水處理設施都是模塊化、高度集成化的，只需要在現(xiàn)場組裝完成就可以使用。裝置通常包括初級沉淀池、濾床（空氣注入或旋轉式噴灌）和二級沉淀池。這種高度集成化的污水處理設備能夠滿足高標準的出水要求。家庭污水從各點收集到設備中（圖2-24中A點），在那里經(jīng)過初級沉降和厭氧分解（圖2-24中B點）。這種污水處理設備在眾多可供選擇的處理方法中是最有效的，在英國也最普遍。這種污水處理設備的特點是：活性污泥單元延長了生物過濾作用，同時配備了旋轉生物接觸池。小型污水處理設備的特點如表2-24所列。

（3）國外好氧槽和污水處理設備

如圖2-26所示，好氧槽在建筑上與化糞池相似，但是處理過程十分不同。這種方法花費高但是出水水質好。在氧化池中氧氣進入廢水中以提高好氧細菌的生長。微生物利用廢水中的有機物生長將復雜的有機物氧化成簡單無害的有機物。出水排入污水處置場或者進行進一步的處理。污泥必須由專業(yè)的人員用泵排出，需由一個權威的污水處理場操作工來對出水進行半年的監(jiān)測，并且通過一個可信的監(jiān)測站出具一年的出水監(jiān)測報告并提交到環(huán)保局。