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近年来,随着中小城镇规模和数量的扩大,城镇污水排放量不断增加,但相应污水处理设施的建造与运行远远滞后于形势发展的要求。因此,未来一段时间内我国中小城镇污水处理设施建设将呈现高速增长的态势,开发适合中小城镇的污水处理技术具有巨大的市场前景。本课题针对我国中小城镇的社会经济状况、污水特点以及现有典型处理工艺存在的问题,提出了一种新型一体化污水处理工艺,并对其运行性能进行了试验研究。本研究首先考察了常温下一体化工艺的启动以及对生活污水的处理性能。试验表明,先快速排泥法进行挂膜,再投加驯化活性污泥的方法来启动一体化工艺,具有一定的可行性。依据理论分析和具体试验得到了一体化工艺的最佳运行控制参数:一级好氧区DO控制在2~3mg/L,二级好氧区DO控制在3~4mg/L,回流比控制在200%,HRT控制在12h左右,悬浮态污泥SRT控制在10d左右。系统在最佳运行控制参数下运行结果表明,一体化工艺具有较好的去除污染物能力,对COD、氨氮、TN、TP的平均去除率分别为:89.0%、86.7%、73.0%、73.2%,出水COD、氨氮、TN可以达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B类标准。为了考察一体化工艺的适用性,分别对一体化工艺在低浓度、冲击负荷、低温状况下的运行性能进行了试验研究。试验表明,一体化工艺在进水浓度较低的情况下,出水水质良好,出水COD、氨氮、TN均达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B类标准。一体化工艺受到流量冲击时,系统对COD的去除率保持稳定,抗短期水力冲击负荷能力强,且能在持续2h的400%的水力负荷冲击后仅需4h左右即恢复到冲击前的水平,表现出良好的稳定性。低温对COD、TP的去除影响不大,COD、TP平均去除率分别为85.8%、63.3% ,低温条件下一体化工艺的脱氮能力明显降低,氨氮、TN的平均去除率分别降低为43.5%、35.9%。在低温条件下,随着悬浮态污泥SRT的延长,一体化工艺的脱氮性能得到一定程度的改善。当SRT=20d时,COD、氨氮、TN、TP的平均去除率分别为86.2%、54.1%、44.7%、62.8%。适当延长悬浮态污泥SRT是改善低温条件下一体化工艺运行性能的有效措施。一体化污水处理工艺基于传统A/O工艺进行设计,综合了活性污泥法和生物膜法的优点,进行了功能分区,并实现了反应区和沉淀区一体化,具有结构紧凑、占地面积小、投资少、操作简单等特点。一体化污水处理工艺处理生活污水的试验研究表明:本工艺具有很好的去除有机物和脱氮能力,是一种易于实现工艺设备化、适用于中小城镇的污水处理技术。