耗氧生物处理技术在农村污水中的应用及设计注意事项

马学松，易 然

（1.山东省城建设计院，济南 250021；2.中国城市建设研究院有限公司山东分院，济南 250101）

耗氧生物污水处理技术是指水处理过程采用好氧微生物来分解矿化污水中的有机污染物的过程。耗氧处理的优点是出水水质好，不产生臭味，可以作为生物处理的终端工艺。其工程形式也分为很多种，如生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池、氧化沟等[1]。

1 生物转盘

1.1 工艺介绍

生物转盘属于生物膜法污水处理工艺，生物转盘填料载体上可生长、繁育形成膜状的生物性污泥——生物膜。转盘在转动过程中不断进行“入水”“离水”的循环，形成好氧过程。转盘表面设置有空气罩，曝气管中释放出的压缩空气可以驱动空气罩使转盘转动，转盘“离水”时，转盘表层会形成一层薄水膜，水膜接触空气，可以吸收空气中的氧气。生物转盘有能耗低、产泥量少、固液分离效果好等优点。但也有容积负荷较小、在寒冷的地区需采取保温措施等缺点。

1.2 设计事项

农村集中污水处理宜采用单轴多级转盘，基数不宜小于3级。生物转盘的BOD5表面有机负荷宜根据试验资料确定，一般处理城镇污水表面有机负荷为5～20 g BOD5/（m2·d）。根据已有运行经验资料，要求出水BOD5≤60 mg/L时，表面有机负荷为20～40 g BOD5/（m2·d）；要求出水BOD5≤30 mg/L时，表面有机负荷为～20 g BOD5/（m2·d）。对于村庄集中污水处理，生物转盘的表面有机负荷可根据出水要求在6～30 g BOD5/（m2·d）之间取值。

2 生物接触氧化池

2.1 工艺介绍

生物接触氧化工艺属于生物膜法处理工艺，该工艺就是在池体中填充填料，污水淹没填料，同时通过曝气进行充氧，氧气、污水和填料在池内三相充分接触，填料上附着着微生物，通过微生物的新陈代谢可以有效去除水中的有机物、氨氮和总氮等污染物。

2.2 适用范围

适用于经济发展水平较好的地区，生物接触氧化池可用于多方面的污水处理工程，如用于单户、多户污水处理设施或村级的污水处理站，具有启动快、不产生臭味等优点。

2.3 类型和结构

根据污水处理流程的不同，生物接触氧化池可以分为一级接触氧化、二级接触氧化和多级接触氧化。其中，为了提高出水水质，后两者可以设置中间沉淀池，可在接触氧化池中间设置中间沉淀池。农村生活污水一般只采用一级接触氧化。

依据曝气装置位置形式，接触氧化池可分为分流式和直流式。分流式接触氧化池在污水流入装有填料的反应区之前先在单独的隔间内充氧。直流式接触氧化池是直接在填料底部曝气。依据水流特征，接触氧化池可以分为内循环和外循环式。内循环指单独在填料装填区进行循环，外循环指在填料体内、外形成循环。小型生活污水处理一般采用内循环直流式接触氧化池。

2.4 设计事项

为防止堵塞，在生物接触氧化池前应设置预处理设施，如沉淀池等。在布置生物接触氧化池的曝气系统时，要注意实现均匀曝气。此外，填料装填要合理，防止堵塞。

2.4.1 BOD5的容积负荷设计值

BOD5的容积负荷设计值如表1所示。由于村庄污水具有分散性，特别是小规模的污水处理设施通常疏于维护管理，宜将BOD5负荷适当降低。20 m3/d以上的村庄污水处理站设计时，应考虑运行模式，若采用连续曝气方式，可按大于20 m3/d的负荷选取，若采用每日3～4 h间歇曝气方式，按表中5～20 m3/d的负荷选取。

表1 生物接触氧化池BOD5容积负荷参数

2.4.2 水力停留时间、曝气量

好氧生物接触氧化池（I）曝气总时间宜为6～8 h，曝气池中的溶解氧含量宜维持在1.7～3.0 mg/L，水温不低于20℃。有脱氮要求时，应保证生物处理单元的停止曝气时间大于2 h，在气温较低时，生物接触氧化池的有效接触时间和曝气量可适当加大。应合理布置曝气系统，实现均匀曝气。运行时，通过气量调节实现防止生物膜整体大规模脱落。同时观察是否有无曝气死角，通过调整曝气头位置，保证均匀曝气。此外，需要定期查看填料是否出现结块堵塞现象并予以及时处理。

2.4.3 填料

生物接触氧化池的填料是决定处理效果的主要因素，填料必须采用适合长期浸泡在水中的材料，可以是弹性、软性或二者相结合，填充率不宜低于55%，分层填装，且高度不宜低于2 m，好氧生物接触氧化池的填料与池底应保持合适的距离。

3 生物滤池

3.1 概述

生物滤池是集物理截留、生物降解于一体的滤池，是结合生物接触氧化法和快滤池的设计思路，滤池包含曝气、过滤、生物降解、定期发冲洗的功能，生物滤池中装填一定量的滤料，滤料表面附着生长着生物膜，利用生物膜中微生物的生化过程净化污水。过滤时，滤料呈压实状态，利用生物膜的生物絮凝作用和滤料的过滤作用，截留悬浮物，同时保证自身脱落的微生物膜不会穿透随水流出。当滤池水头损失变大，过滤水量减少，就需要对生物滤池进行反冲洗，截留的悬浮物进行清洗及生物膜进行更新。

3.2 适用范围

对于用地面积少、水质水量波动大、不同气温和海拔的分散点源污染，生物滤池具有较强的适用性。

3.3 类型和构造

村庄污水处理宜选用高负荷生物滤池，按照生物滤池中水流的方向，可分为上向流、下向流、侧向流或折流式。侧向流和折流式曝气生物滤池是一种新型工艺，是为了减少反冲洗频率研发的。按照污染物去除功能，其可以分为碳氧化曝气生物滤池、硝化曝气生物滤池和反硝化曝气生物滤池，生物去除功能可在单级曝气生物滤池内完成，也可在多级曝气生物滤池内完成。

3.4 设计注意事项

生物滤池前进水SS不宜大于60 mg/L，并且应设置预处理设施。生物滤池采用成品模块化或标准化设计，形状为圆形或方形。滤料可采用陶粒或者其他轻质多空填料，陶粒滤料直径选用2～8 mm，轻质多孔填料粒径不宜大于25 mm，轻质多孔填料多用用于下向流或侧向流的滤池，反冲洗周期较长，滤料填装高度宜为1.5～3.0 m。滤料容积负荷率，其取值宜参考相关数据，如表2所示。

表2 生物滤池滤料区容积负荷率

对于反冲洗供气和曝气充氧系统，农村污水处理可采用穿孔管布气，曝气管可设在承托层或滤料层中。滤料底部设有支撑板，支撑板必须有一定的空隙率，空隙的总面积不得低于支撑板总表面积的20%。布水装置采用旋转布水器，小型的可采用穿孔管直接布水。

4 氧化沟

4.1 概述

氧化沟属于活性污泥法的一种污水处理工艺。氧化沟一般按延时曝气条件运行，为降低有机污染负荷，污水的停留时间长。氧化沟常利用卧式或立式的曝气和推动装置向池内提供水平动力和溶解氧。氧化沟的优点为：可不用设置初沉池，池体结构简单，设备少，运行维护简单，投资低；采用低负荷运行，剩余污泥量少，出水水质好。氧化沟的缺点是：因污泥龄长，出水悬浮物浓度较高，影响出水水质；与其他耗氧生物处理工艺相比，占地面积大。

4.2 适用范围

氧化沟适用于处理规模较大、进水污染物浓度高、对出水水质要求较高的镇级及以上生活污水处理工程。若受纳水体有更严格的要求，氧化沟出水后则需要进一步处理。

4.3 类型和结构

氧化沟种类多样，其中适用于农村污水处理工程为Passever氧化沟和一体式合建氧化沟。Passever氧化沟渠道呈跑道形，渠道内安装一个或数个转刷，通过转刷转动提供水流动力和溶解氧。一体化氧化沟特征是沉淀池与氧化沟合建，利用水流动力就可以实现污泥回流，无需设置回流污泥泵。

氧化沟的工艺特征如下：氧化沟的流态为完全混合式，由于流速快，可达0.25～0.35 m/s，进水能与沟内混合液快速混合；水力停留时间长，有机负荷低，运行稳定，管理维护简单，处理效果好；采用延时曝气法运行，污泥产率低，剩余污泥量少；污泥龄可达15～30 d，为传统活性污泥系统的3～6倍；因污泥龄长，可存活增殖世代时间长的细菌，如硝化菌和反硝化菌等，因此氧化沟具有较强的脱氮能力；氧化沟能够交替产生好氧/缺氧区域，因而特别能满足污水脱氮的条件要求；适应性强，抗水温、水质和水量的变化冲击负荷。

4.4 设计事项

氧化沟工程构造相对简单，但一些参数的确定需要足够的工程经验来支撑，为此应委托专门的设计机构来进行设计并指导施工。

5 结论

随着农村生活水平的提高，污水的产生量越来越多，如不及时处理，会对农村周围环境造成污染。随着农村人居环境综合整治的开展，农村污水治理势在必行。考虑到农村生活污水的特点及农村经济水平和管理水平，耗氧生物处理技术适合用于农村生活污水处理，常用的工艺有生物转盘、接触氧化池和氧化沟。根据各地的经济发展水平、管理水平及其他特征，人们要选择合适的处理工艺。