苏州市农村生活污水治理适用技术

苏州市农村生活污水治理适用技术 兼谈气升回流一体化活性污泥工艺苏州科技学院 2010年5月21日

总论 分散式污水技术现状苏州市农村生活污水治理技术现状气升回流一体化活性污泥工艺简介内容提要

总论 农村生活污水的处理不能沿用和照搬大中型规模城市污水处理工艺及设计参数，避免造成工程投资和运行费用过高及与环境不协调的问题。农村生活污水的处理技术必须遵循经济、高效、节能和简便易行原则，要求处理工艺简单，净化效果有保证，运行维护简便。本着处理成本低、除污效能高、实现资源化利用的原则，采用生物和生态相结合的处理方式，形成符合农村生活污水水质、水量及排放和收集特征的处理技术，并要求便于管理。

分散式污水国外处理工艺  澳大利亚“FILTER”污水处理及再利用系统  土壤毛细管渗滤系统  人工湿地处理系统  生物膜技术  稳定塘处理技术  一体化集成装置处理技术

分散式污水国内处理工艺 • 厌氧沼气池处理技术 • 稳定塘处理技术 • 人工湿地处理技术 • 土壤渗滤技术

分散式污水国内外处理工艺 典型的分散污水处理工艺对比

分散式污水国内外处理工艺 • 一体化设施比分离式系统设施建造方便，投入使用快、见效快，占地面积小，但是灵活性不够，需要定期进行检修，维修相对较复杂。 • 厌氧技术在一定程度上比好氧技术节能，但是厌氧技术单独使用效果不太理想，对氮、磷的去除效果较差，出水水质很难达到相应的排放标准。 • 自然处理系统相对人工处理系统造价较低，运行管理方便，能耗低，但容易受到地理条件和气候条件的影响，而且出水水质较人工系统差。 • MBR较传统的生物处理工艺出水水质好，污水可再生会用，占地面积小，但是运行管理费用高，一次性投入大。 • 以活性污泥法、氧化沟、生物膜法和SBR为代表的生物处理工艺需要较高的投资费用和一定的管理技术和管理费用等，很难成为分散污水治理的推广技术。

目前苏州各区县农村污水所采用的处理工艺多种多样，大多着重于节省用地和处理高效的一体化系统，并通常包含厌氧和好氧工序，强化了对氮磷营养物质的去除，或采用土地生物处理系统，以求在满足达标排放的条件下降低运行费用。目前苏州各区县农村污水所采用的处理工艺多种多样，大多着重于节省用地和处理高效的一体化系统，并通常包含厌氧和好氧工序，强化了对氮磷营养物质的去除，或采用土地生物处理系统，以求在满足达标排放的条件下降低运行费用。 苏州市农村生活污水治理技术现状

苏州市农村生活污水常用处理工艺

 分散式生活污水处理技术对比 苏州市农村生活污水治理技术现状

 苏州市已建独立设施的建设及运行成本分析 苏州市农村生活污水治理技术现状

农村分散式生活污水治理技术小结 发展有较高水力负荷，并具备小规模设备化特征，多种生物处理单元复合的创新技术是苏州生活污水处理技术发展的主要方向。  苏州市农村生活污水治理技术现状

气升回流一体化活性污泥工艺简介 • 在总结典型分散污水处理工艺的基础上，综合分析许多分散污水处理工艺，如污染物的去除效能、占地面积、污泥处理、投资能耗和日常管理等指标，提出了一种新型的气升回流一体化活性污泥工艺，具有以下几个特点： • 通过一体化设计理念，尽量减小分散处理工艺的占地面积，使工艺显得较紧凑； • 为了降低能耗，通过利用曝气的剩余气体产生气升作用进行混合液的回流，不需采用回流泵，同时提高了气体的利用率； • 为了减少污泥排放量和处理量，利用该工艺的缺氧区污泥水解酸化而达到污泥稳定，实现长期不排泥的目的； • 为了降低工艺维护人员的专业要求，设计出的工艺日常管理和维护简单，对工艺的日常管理和维护的专业性要求低。不需要专门技术人员进行日常管理和维护，可实现长期无人值守。

反应器运行原理 气升回流一体化活性污泥工艺可看作厌/缺氧与好氧分离回流的UASB一体化反应器，其反应器可分为主反应区、三相分离区和沉淀区、以及气升回流区三大功能模块。 气升回流一体化活性污泥工艺简介

主反应区 气升回流一体化活性污泥工艺简介经格栅预处理后的污水由厌/缺氧反应区底部与回流过来的泥水混合液共同进入处理装置。该反应区的功能主要考虑悬浮固体的捕获、反硝化和污泥消化的需要，将缺氧区兼性厌氧微生物对污水中有机物的降解控制在水解、酸化阶段，产生于缺氧段的发酵产物经好氧段微生物进一步分解、转化以达到去除原水中污染物的目的，缺氧反应区的顶部设置溢流堰，在悬浮固体物质得到分离截留后，缺氧区出水经此溢流堰通过回流管道由进入好氧反应区下部进入，好氧反应区的下部设置鼓风曝气装置。污水和活性污泥在好氧反应室充分混合接触，完成有机物的去除氨氮的硝化过程。

三相分离区和沉淀区 气升回流一体化活性污泥工艺简介三相分离区位于好氧反应区的上部，其分离原理为：在曝气的均匀流化条件下，气体和泥水三相混合液由好氧区向上流至三相分离区时，气体受到斜板的阻挡而竖直上升，在斜板上部形成气室；上升的泥水混合液大部分进入分离板，遇到反射斜面则改变向上的方向，随混合液进入下降区（好氧区）；少量泥水混合物则在水力作用下由缝隙通道绕行进入上部的沉淀分离区，由于气体已经被分离形成良好的沉淀条件，混合液中悬浮固体将在重力作用下沉淀，部分污泥在沉淀区形成污泥层（沉淀区）；部分污泥通过斜板向下滑落，返回到好氧反应室，经过净化和澄清的水则经沉淀区顶部的出水堰收集后排放。

气升回流区 气升回流一体化活性污泥工艺简介三相气升室是一个具有较小的表面积的气水通道，好氧区曝气的尾气在此气升室释放，由于气体在一定压力作用下经气升室释放出来，形成密度较小的气水乳浊液产生气升作用，通过混合液回流管将三相分离区的水提升返回缺氧反应区，即回流的泥水混合液。气升回流区的混合液出水含有在好氧反应室的氨氮氧化生成的硝酸盐氮和部分活性污泥。同时，在缺氧区导流板的作用下，使回流泥水向下流动，通过缺氧区下部的污泥层后再向上流动；回流的泥水在与污泥接触混合后，水中的硝态氮在污泥层中微生物的作用下，利用进水及污泥水解提供的有机碳源，进行反硝化产生氮气，使氮得以从水中去除；回流水将与进水一道通过缺氧反应区顶部的溢流堰回到好氧反应室这样就形成了整个系统的循环。

工况Ⅰ反应器运行参数 气升回流一体化活性污泥工艺简介

气升回流一体化活性污泥工艺简介 COD进水负荷平均0.88kgCOD/(m3·d)，缺氧区出水COD浓度平均为122mg/L，沉淀区出水COD浓度为10～78mg/L，平均出水为52mg/L，平均去除率为88.2%。进水NH3-N平均负荷50kgN/(m3·d)，出水NH3-N浓度为0～5.0mg/L，平均值为2.5mg/L，平均去除率为89.8%。

气升回流一体化活性污泥工艺简介 好氧区污泥浓度由2985mg/L升高到10000mg/L左右后趋于稳定；SVI指数较低，在30～56之间。出水NO3-N浓度6.7～29.5mg/L，平均为17.2mg/L，平均去除率为23.7%

气升回流一体化活性污泥工艺简介 进水浊度平均为143.4NTU。出水浊度在进水浊度变化幅度较小的条件下由5.3 NTU减小到3.1 NTU 后又逐渐升高22.8NTU左右；在沉淀区无污泥回流的情况下，好氧区污泥浓度由2985 mg/L升高到10000mg/L左右后趋于稳定。

工况Ⅰ结果分析 气升回流一体化活性污泥工艺简介 • COD和NH3-N去除效能较高，出水浓度较低 • COD进水负荷平均为0.88kgCOD/(m3·d)，沉淀区出水COD平均52mg/L，平均去除率为88.2%，出水比较稳定。 • 进水NH3-N负荷的波动较大，变化范围为20～90gN/(m3·d) ，出水NH3-N浓度为0～5.0mg/L，平均为2.5mg/L， NH3-N的平均去除率为89.8%，说明好氧区硝化效果良好；同时，好氧区的污泥浓度的不断增加，从2985mg/L升高到10000mg/L，在一定程度上强化了好氧区的硝化效果。

工况Ⅰ结果分析 气升回流一体化活性污泥工艺简介 • NO3-N去除效果较差，好氧区污泥浓度较高，出水浊度不稳定 • 在无污泥回流的条件下，好氧区污泥浓度由2985 mg/L升高到10000mg/L左右后趋于稳定；SVI指数为30～56，SVI值明显偏低，说明存在污泥老化的现象。 • 出水NO3-N浓度17.2mg/L，去除率23.7%，说明缺氧区污泥量较少（不到缺氧区有效高度的八分之一），加之硝化液回流比较小，导致好氧区产生的硝酸盐不能及时的回流到缺氧区，使得出水NO3-N浓度较高。 • 进水浊度为119.2～174.5NTU，出水浊度由3.3 NTU减小到3.1 NTU 后又逐渐升高22.8NTU左右。说明污泥浓度升高到10000mg/L并稳定后，污泥负荷降低比较明显，产生污泥的老化解体现象，解体的污泥随出水流出，导致出水浊度升高。

工况Ⅱ反应器运行参数  为此，将好氧区产生的污泥回流到缺氧区；同时，又将好氧区污泥回流到缺氧区；最后，增加混合液回流比。得到运行工况Ⅱ。 气升回流一体化活性污泥工艺简介

气升回流一体化活性污泥工艺简介 进水COD容积负荷0.83kgCOD/(m3·d)，缺氧区出水COD浓度110mg/L，沉淀区出水COD浓度20～46mg/L（平均42mg/L），去除率为89.5%。进水NH3-N容积负荷60g/(m3·d)，出水NH3-N浓度＜4mg/L（平均1.1mg/L），去除率96.3%。

气升回流一体化活性污泥工艺简介 在好氧区合适的污泥浓度范围内（3000～4000mg/L），系统进水浊度为117.2～335.4NTU，出水浊度不超过10NTU，平均为6.6NTU。出水NO3-N为2.1～4.8mg/L，平均为3.8mg/L，平均去除率为84.9%，出水TN浓度也明显降低，与第一阶段相比，有了显著的提高。

气升回流一体化活性污泥工艺简介 在好氧区合适的污泥浓度（4000～5000mg/L）条件下，系统SVI指数稳定在50左右。

工况Ⅱ结果分析 气升回流一体化活性污泥工艺简介 • COD和NH3-N保持了较好的去除效率 • COD进水负荷为0.83kgCOD/(m3·d)，与工况Ⅰ相当；缺氧区出水COD浓度110mg/L，沉淀区出水COD浓度为20～46mg/L（平均42mg/L），去除率89.5%，与工况Ⅰ相比略有提高；此外，根据进水有机负荷的变化情况可知，系统对COD的去除比较稳定，并对有机负荷的波动有一定的抗冲击能力。 • 为14～152 g /(m3·d)（平均60g /(m3·d) ）；出水NH3-N浓度小于4mg/L（平均1.1mg/L），NH3-N去除率为96.3%；此外，好氧区的污泥浓度低于工况Ⅰ ，基本稳定在4300mg/L左右。

工况Ⅱ结果分析 气升回流一体化活性污泥工艺简介 • NO3-N去除效率明显提高，出水浊度较为稳定 • 出水NO3-N为2.1～4.8mg/L（平均3.8mg/L），去除率84.9%，与工况Ⅰ相比有了明显的提高。 • 在好氧区合适的污泥浓度范围内（3000～4000mg/L），系统进水浊度为117.2～335.4NTU，出水浊度≤10NTU（平均6.6NTU），表明好氧区合适的污泥浓度和较好的污染物取出效能对出水浊度有一定的稳定作用。

工况Ⅲ反应器运行参数  最后，由于气温持续偏低，提高容积负荷，通过温度较低条件下的运行，分析系统的运行性能和污染物的去除情况。得到运行工况Ⅲ。 气升回流一体化活性污泥工艺简介

气升回流一体化活性污泥工艺简介 进水COD负荷0.97kgCOD/(m3·d)，缺氧区出水COD浓度112.3mg/L，出水COD浓度为37.1～61.2mg/L（平均47.3mg/L），去除率达到89.7%。进水NH3-N容积负荷200N/(m3·d)，出水NH3-N浓度20.7～113.4mg/L（平均77.4mg/L），去除率为23.9%。

气升回流一体化活性污泥工艺简介 出水NO3-N浓度0.1～3.2mg/L（平均1.2mg/L），但出水中TN浓度较高，达到78.5 mg/L。系统进水浊度为112.2～268.4NTU，出水浊度≤9NTU（平均5.6NTU）。

气升回流一体化活性污泥工艺简介 好氧区污泥浓度在4300mg/L左右，SVI指数稳定在80左右。

工况Ⅲ结果分析 气升回流一体化活性污泥工艺简介 • 系统能保持较高的COD去除效率，出水浊度较稳定 • COD进水负荷为0.97kgCOD/(m3·d)，缺氧区出水COD浓度为112.3mg/L，最终出水COD浓度为37.1～61.2mg/L（平均47.3mg/L），去除率达到89.7%；说明系统在低温下对COD仍有较好的去除效率。 • 进水浊度为112.2～268.4NTU，出水浊度≤9NTU（平均5.6NTU），说明低温条件对系统出水浊度的影响较小。

工况Ⅲ结果分析 气升回流一体化活性污泥工艺简介 • 系统NH3-N、TN去除效率明显降低 • 进水NH3-N负荷200N/(m3·d)，出水NH3-N浓度20.7～113.4mg/L（平均77.4mg/L），去除率仅为23.9%；出水NO3-N浓度0.1～3.2mg/L（平均1.2mg/L），但出水TN浓度较高，平均达到78.5 mg/L，表明低温条件对NH3-N的去除率影响较大，导致了出水中有较高的TN浓度，这说明低温对系统脱氮影响显著。

气升回流一体化活性污泥工艺简介 • 小结 • 在硝化液回流比为1.2、平均温度13.9℃和好氧区污泥不回流到缺氧区的运行条件下（工况Ⅰ），系统的硝化效率和COD去除效果较好，出水COD平均为52mg/L，去除率达到88.2%；出水NH3-N为0～5.0mg/L（平均2.5mg/L）， NH3-N去除率达89.8%；且出水稳定，好氧区污泥沉降性能较好；但浊度的去除效果不佳，出现先降低后升高的现象；反硝化效率不高，出水NO3-N6.7～29.5mg/L（平均17.2mg/L），去除率为23.7%。 • 回流比从1.2增加为3之后，工况Ⅱ与工况Ⅰ有机负荷和水温基本相当，出水COD为20～46mg/L（平均42mg/L），去除率达到89.5%，比工况Ⅰ略有提高，出水NH3-N为1.1mg/L，去除率为96.3%，说明系统回流比增加对COD和 NH3-N的去除影响较小，而好氧区污泥浓度降低后对硝化效果的影响较小；但系统反硝化效率由23%提高到90%，说明缺氧区较高的污泥浓度和好氧区合适的回流比对NO3-N去除效率影响较大。 • 同时，提高回流比后TN的去除效率明显提高，出水TN降为5.0mg/L；此外，系统进水碳源充足以及保证缺氧区足够的污泥量，有利于反硝化的充分进行。 • 低温（平均4.5 ℃）条件下（工况Ⅲ）对COD和浊度去除的影响较小，但对NH3-N和TN的去除影响显著。

主反应区污泥的功效研究 气升回流一体化活性污泥工艺简介 • 回流点水流上升流速对好氧区污泥浓度的影响 • 由于反应器运行时硝化液的回流与污泥一起进入缺氧区，在回流量不变的情况下，可通过调节回流点的位置（即出水上升流速的位置）就可以控制好氧区的污泥浓度，而且短时间内就可以判定好氧区污泥的增减，并判断出好氧区污泥浓度能否稳定在一个合适的范围内。

反应器好氧区污泥浓度随着污泥回流点上升流速的增加而降低，上升流速从1.9m/h增加到10m/h时，好氧区的污泥浓度从8500mg/L降到2890m/L，尤其是在流速为10m/h以上时，好氧区的污泥浓度迅速减少；因此，回流点控制在8m/h左右的上升流速处是较为合适的，此时，好氧区污泥浓度能维持在3000～4000mg/L，有利于在好氧区上部的三项分离区保持有一定厚度的污泥层，增强系统运行的稳定性。反应器好氧区污泥浓度随着污泥回流点上升流速的增加而降低，上升流速从1.9m/h增加到10m/h时，好氧区的污泥浓度从8500mg/L降到2890m/L，尤其是在流速为10m/h以上时，好氧区的污泥浓度迅速减少；因此，回流点控制在8m/h左右的上升流速处是较为合适的，此时，好氧区污泥浓度能维持在3000～4000mg/L，有利于在好氧区上部的三项分离区保持有一定厚度的污泥层，增强系统运行的稳定性。 气升回流一体化活性污泥工艺简介

主反应区污泥的功效研究 在停留时间相当的情况下，缺氧区对悬浮物的去除率显著高于初沉池（初沉池对SS去除率不到50%），平均出水SS只有26mg/L，平均去除率在85%左右。上为缺氧区出水COD变化情况，下为系统出水COD变化情况。进水COD由300mg/L增加到601mg/L时，缺氧区出水COD由85增加到145mg/L，而系统出水COD由20mg/L增加到45mg/L。说明缺氧区对进水负荷变化有较强的抗冲击能力，可增强系统的稳定性，从而保证出水的达标排放。 气升回流一体化活性污泥工艺简介 • 系统对SS捕获及抗有机负荷冲击能力

气升回流一体化活性污泥工艺简介 • 结论优化系统运行的参数为：进水有机负荷0.8kgCOD/(m3·d)，回流比3，污泥浓度3000～5000mg/L。此时， NH3-N、NO3-N、COD和浊度的去除效率较佳；出水COD、NH3-N和NO3-N平均为42mg/L、2.0mg/L和5.4mg/L，去除率分别达到89.4%、91.9%和84%，出水可达GB18918-2002一级A标准的要求；且出水浊度较低，平均仅为6.6NTU。在其他运行条件不变时，回流比的提高对和COD的去除影响较小；回流比由1.2增加到3后，NH3-N的去除率稳定在90%以上，COD去除率稳定在89%左右。低温对NH3-N的去除影响较大，而对COD的去除影响较小。系统对有机负荷的抗冲击能力较强，其机理在于缺氧区污泥层对SS的捕获作用以及后续好氧区的有机物去除等共同作用的结果。

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