一體化無動(dòng)力生活污水處理設(shè)備

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化糞池(septic tank )是世界上最普遍應(yīng)用的一種分散污水處理技術(shù)(初級處理)，具有結(jié)構(gòu)簡單、管理方便和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，既可以作為臨時(shí)性的或簡易的排水設(shè)施，也可以在現(xiàn)代污水處理系統(tǒng)中用作預(yù)處理設(shè)施，對衛(wèi)生防疫、降解污染物、截留污水中的大顆粒物質(zhì)、防止管道堵塞起著積極的作用。目前在我國，幾乎每一個(gè)城市建筑物都設(shè)有化糞池，安裝了水沖廁所的鄉(xiāng)村分散家庭一般也設(shè)有化糞池。而隨著城市集中污水處理廠的普及，國外許多國家逐步取消了化糞池的設(shè)置，但是化糞池仍在鄉(xiāng)村分散污水治理中發(fā)揮重要作用。

作為人類發(fā)明的第1種污水處理設(shè)施，化糞池在現(xiàn)代排水與污水處理發(fā)展史上具有里程碑的意義，為改善人類的生活衛(wèi)生與居住環(huán)境發(fā)揮了重要作用。但總體而言，由于被認(rèn)為技術(shù)過于簡單、處理性能也很初級，化糞池技術(shù)越來越不被學(xué)術(shù)界所關(guān)注。隨著現(xiàn)代污水處理技術(shù)發(fā)展，特別是深度脫氮問題日益突出，化糞池還面臨存廢問題。本文簡單回顧化糞池技術(shù)的發(fā)展歷程，探討該項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)前鄉(xiāng)村分散污水治理中的應(yīng)用方向。
化糞池技術(shù)的產(chǎn)生和原理
化糞池的產(chǎn)生
最早的化糞池可以追溯到19世紀(jì)的歐洲。1860年，法國研究人員在住宅和集糞坑之間設(shè)計(jì)了一個(gè)“箱”，并且這個(gè)“箱”的進(jìn)水管和出水管均深人水面下以形成水封。1881年，法國《宇宙》雜志報(bào)道了這個(gè)“箱”，并稱之為“MOURAS池”，其以去除大部分固體污物，還可以產(chǎn)生較清澈的液體用于灌溉土地。這便是現(xiàn)代化糞池的先驅(qū)，后來也被認(rèn)為是人工厭氧生物處理技術(shù)的開端。1883年，美國的研究人員設(shè)計(jì)兩格式池，并利用自動(dòng)虹吸管進(jìn)行間歇出水。隨后，化糞池在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的傳播與應(yīng)用;然而，由于池內(nèi)產(chǎn)生的氣體對底泥的擾動(dòng)性較大，導(dǎo)致出水中懸浮固體濃度較高，影響其回用于農(nóng)田，人們開始研究如何有效地分離污水中的液體和固體，因此兩格式、三格式化糞池應(yīng)運(yùn)而生，并至今仍被廣泛應(yīng)用。1905年，德國研究人員設(shè)計(jì)了一種雙層沉淀池(imhoff tank )，池子內(nèi)部分別完成沉淀和厭氧消化的過程，這就是目前在小型污水處理廠常見的隱化池。

曝氣生物濾池由內(nèi)錐即下向流對流接觸氧化區(qū)和外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)，以及下部導(dǎo)流沉降無泵污泥回流區(qū)三部分組成。
在內(nèi)錐即下向流生物接觸氧化過濾區(qū)和外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)內(nèi)，都設(shè)有濾料。在下部的導(dǎo)流沉降分離無泵污泥回流區(qū)內(nèi)裝有導(dǎo)流板和無泵污泥回流管。在內(nèi)錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區(qū)和外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)，與下部的導(dǎo)流沉降分離無泵污泥自動(dòng)回流區(qū)之間裝有濾料，并在濾料下部設(shè)有濾池反沖洗空氣管和水管。其污水流向?yàn)椋何鬯陨隙逻M(jìn)入內(nèi)錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區(qū)內(nèi)，通過濾料空隙間曲折下行至導(dǎo)流沉降無泵污泥回流區(qū)，實(shí)現(xiàn)泥水分離，分離出來的污泥在不用泵的條件下，自動(dòng)回流到污水池的前端，進(jìn)入?yún)捬醭鼗蛩馑峄胤聪趸幚怼?/span>

分離出來的水導(dǎo)入外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)，并同樣通過濾料空隙曲折上升，污水在上升的處理過程中產(chǎn)生的污泥也在重力作用下，自動(dòng)下沉于導(dǎo)流沉降分離區(qū)，通過無泵污泥排泥系統(tǒng)，回流到污水池前端進(jìn)入?yún)捬醭鼗蛩馑峄胤聪趸幚怼？諝獾牧飨驗(yàn)椋涸趦?nèi)錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區(qū)內(nèi)，空氣是自下而上，在濾料空隙間曲折上升;在外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)內(nèi)，空氣同樣是自下而上，在濾料空隙間曲折上升。

厭氧消化技術(shù)目前廣泛用于污泥及高濃度有機(jī)廢水的處理并可回收沼氣, 但厭氧消化液中存在高濃度氨氮及硫化物.研究發(fā)現(xiàn), 某些工業(yè)廢水如制革廢水和采礦廢水等也會產(chǎn)生高濃度的硫化物及氮素污染物(Guo et al., 2016).硫化物具有臭味和腐蝕性, 會嚴(yán)重影響人體健康及生活環(huán)境, 氮素污染物則是水體富營養(yǎng)化的主要誘因, 因此, 這些廢水排放前需除硫脫氮.

一體化無動(dòng)力生活污水處理設(shè)備近年來出現(xiàn)的微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell, MFC)可在去除污染物的同時(shí)回收電能, 在廢水脫氮或廢水除硫領(lǐng)域具有較好的發(fā)展前景(Sun et al., 2016; Zhao et al., 2008).前期的MFC除硫多采用化學(xué)陰極, 以高錳酸鉀或鐵為電子受體(Cai et al., 2015; Lee et al., 2012), 易產(chǎn)生二次污染.以S2-作為陽極電子供體, NO3-為陰極電子受體, 可在單一的反硝化除硫MFC內(nèi)分別完成陽極除硫與陰極脫氮(魏炎等, 2016), 具有處理含S2-/NH4+廢水的潛力.

值得注意的是, 廢水中的氮主要以NH4+形式存在, 采用反硝化除硫MFC處理含S2-/NH4+廢水之前, 需要先將NH4+氧化為NO3-.主要方法有:在陽極和陰極之間外接硝化反應(yīng)器產(chǎn)生NO3-(Virdis et al., 2008); 耦合好氧生物陰極MFC和反硝化MFC, 以好氧陰極MFC產(chǎn)生的NO3-為反硝化MFC提供陰極電子受體(Xie et al., 2011); 直接將含NH4+廢水充氧, 在MFC陰極進(jìn)行同步硝化/反硝化(Virdis et al.2010).相比而言, 在MFC陰極進(jìn)行同步硝化/反硝化時(shí), 氧作為更強(qiáng)的電子受體會抑制反硝化效果, 需謹(jǐn)慎控制陰極曝氣量.因此, 如以MFC同時(shí)進(jìn)行陽極除硫與陰極硝化, 可克服化學(xué)陰極的缺點(diǎn), 陰極硝化產(chǎn)生的NO3-還能為將來的反硝化除硫MFC提供陰極電子受體, 降低了氧對陰極反硝化的影響, 但這方面的研究目前還鮮見相關(guān)報(bào)道.

曝氣生化系統(tǒng)的調(diào)試流程及操作規(guī)程
曝氣生化系統(tǒng)主要是在有氧的情況下，廢水中的有機(jī)物通過活性污泥中的微生物吸附、氧化。