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[摘 要] 本实验就一体化设备生物接触氧化法对某厂区污水量为12吨/d的生活污水进行了挂膜驯化的试验。试验利用城市污水处理厂的脱水污泥进行挂膜和驯化，微生物很快富集生长在组合填料上，形成了稳定的生物膜。经过两个月的调试与运行，生物膜生长良好，系统对进水负荷有很强的适应性，COD、氨氮、SS去除效率分别为59.3%、76.8%、83.1%，出水达到城镇污水处理厂出水一级标准的B标准。本文还进行了运行经济核算，处理成本为每吨1.67元，处理成本较低，便于工程应用推广。
[关键词] 生物接触氧化 生活污水 挂膜
地埋式污水处理设备是针对生活小区、别墅、写字楼、宾馆、中小型工厂、医院、车站、机场等远离城市污水管网的场所进行开发的污水处理设备，其主要处理工艺为生物接触氧化工艺。该设备具有污水适应性强、设备紧凑、占地面积小、出水水质高等特点。设备自动化程度高，操作简单，并有事故应对措施，运行时可实现无人值守。地埋式污水处理设备处理水量一般小于500m3/d。
生物接触氧化法的技术实质是在反应器内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。生物膜吸附废水中的有机物，在有氧的条件下，有机物由微生物氧化分解，废水得到净化。生物接触氧化法的主要特点是：（1）供微生物栖附的填料全部浸在废水中，所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。（2）采用机械设备向废水中充氧，而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧，相当于在池中添加供微生物栖附的填料，也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。（3）池内废水中还存在约2％～5％的悬浮状态活性污泥，对废水也起净化作用[1]。填料是微生物赖以栖息的场所，影响微生物的生长、繁殖、脱落和形态。填料不仅与去除效果有关，而且与氧化池的工程造价、运行费用等密切相关，因此在工程设计时要充分考虑填料对系统经济和技术上的影响。为此，提出该项试验研究，确定工艺可行后再进行推广。本文采用新型多面空心球填料处理实际生活污水，通过试验总结出该工艺的运行参数以及管理经验，为今后的污水处理工艺选择、设计规范等做出指导。使其在技术上和经济上的参考标准更具有科学性、合理性和指导性。
1试验装置与方法
1.1试验进出水
试验废水为某厂区生活污水。试验最终出水按城镇污水处理厂出水指标最高允许排放浓度(GB18918-2002)中的一级标准的B标准进行考核。工艺设计进出水水质概况如表1
表1 试验设计进
测定项目 COD（mg/L） NH4+－N （mg/L） SS （mg/L）
进水范围
出水标准 ≤400
≤60 ≤50
≤8 ≤150
≤20
1.2 试验装置
本实验设计处理水量12m3/d，采用连续进出水、连续曝气方式运行。装置主要由调节池、接触氧化池、二沉池等组成，如图1所示。
图1
调节池尺寸3.69×1.2×1.7（m）。生物接触氧化池单组池（共两池）尺寸为：1.2×0.834×1.7（m）,填料高度0.75m,曝气方式为穿孔管曝气，气水比18.6:1。二沉池边长为1.2×1.136（m）,有效水深0.85m,二沉池总高度1.716m。二沉池的污泥采用气吹排泥的形式，排到调节池随进水再次流入接触氧化池。在接触氧化池和二沉池分别设有检视口用来观察挂膜情况和出水情况。
在接触氧化池中填装的填料为某公司生产的多面空心球填料。此填料具有传质效应好、氧利用率高，比表面积大、不堵塞、耐冲击、处理稳定等优点。
1.3运行过程
试验采用接种挂膜法，填料体积为反应器容积的1/2，接种污泥采用白沙污水处理厂含水率为80%脱水污泥，占反应器有效容积的10％，活性污泥和废水混合后加入反应器内。闷曝3天后，填料上附上一层薄薄的生物膜，随后采用连续进水，开始以0.25m3/h连续进出水3天，控制接触氧化池DO为2～4mg/L，水温为25～35℃，pH为6～8。此后每天增大进水量0.05m3/h，直至达到0.5m3/h。运行中监测进出水水质，包括pH、COD、氨氮、SS。系统运行到第12天时，进出水达到了设计值，能观察到生物膜外观呈黄褐色，有较明显的泥腥味，生物膜厚約0.3～0.5 mm，系统运行稳定且对有机污染物去除效果好，标志着挂膜成功。
在随后的稳定运行的过程中，控制进出水流量为12m3/d，水力停留时间为6h，填料容积负荷为0.045kgBOD5/(m3*d)，接触氧化池DO为2～4mg/L，填料上的生物膜较厚，颜色黄白色，出水清澈透亮，监测数据结果显示，COD、氨氮、SS这些出水指标都达到城镇污水处理厂出水指标最高允许排放浓度(GB18918-2002)中的一级标准的A标准。到50天，生物接触氧化池的调试工作完成。
1.4 分析测定方法
COD采用重铬酸钾法测定
NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法
SS采用重量法
2.结果与讨论
2.1装置对COD的去除效果
装置对COD的去除效果如图2所示。试验期间进水COD范围在6.56～108 mg/L的范围内变动，出水COD平均浓度为13.8mg/L，达到了城镇污水处理厂排放浓度，系统的平均去除率为59.3%。当生活污水的进水浓度波动范围很大时，该系统对进水有机负荷的变动表现出较强的适应性。但试验过程中发现当进水COD浓度过高时，出水COD会出现较大波动。具体的进出水水质和去除效果如图2所示。
图2 系统对COD的处理效果
2.2 装置对氨氮的去除效果
装置对氨氮的去除效果如图3所示。试验在稳定后（从第33天开始）氨氮的进水浓度在1.86～19.3mg/L之间，出水氨氮的平均浓度在1.81mg/L，平均去除率在76.8%。
试验初期，系统对氨氮基本无去除率。分析原因是在挂膜初期，硝化菌的数量上升较缓慢。这是由于硝化菌是自养菌，世代时间较长，对新的生长环境也会有一个适应过程，且硝化菌表面的多聚糖类物质含量比较少，细菌的粘附性较小。在此阶段，填料上异养菌正快速繁殖，与硝化菌存在强烈的竞争关系。至16天后，硝化菌数量的上升明显加快，这是因为硝化菌在填料表面大量积累，进入了对数生长期[2]。但是去除效果仍有波动。至33天后，系统对氨氮的去除效果达到稳定，出水达到排放标准。具体的进出水水质和去除效果如图3所示。
图3系统对氨氮的处理效果
2.3 装置对SS的去除效果
装置对SS的去除效果如图4所示。试验期间进水SS范围在4～144 mg/L的范围内变动，出水SS平均浓度为5.13mg/L，达到了国家城镇污水处理厂出水排放标准。系统对SS的平均去除率为83.1%。系统对悬浮物的去除效果很好是由于二沉池的沉降性能好所致，并且排泥顺畅。在运行过程中产生的剩余污泥通过气吹排泥排到调节池中通过微生物的自身氧化进行去除，本工艺在污泥处理方面具有产泥量少，易维护等特点。具体的进出水水质和去除效果如图4所示。
图4 系统对SS的处理效果
3.运行费用估算
在工程运行中，运行费用主要有动力费和人工费。
运行费用=动力费+人工费
3.1动力费用
本系统耗电量主要为风机和泵上。
系统总轴功率为0.55+0.15=0.7 kW，如按电费0.6元／kWh计算，则该系统运行所需要电费为：
0.7×0.6÷0.5=0.84元／m3
经计算电费为0.84元／m3污水。
3.2人工费
本系统工艺简单，操作简便。安排一名兼职人员工作即可，工资为300元/月。则每立方米废水需要的人工费为：
300/（12*30）=0.83元/m3
所以该一体化设备运行成本为1.67元/m3，处理成本较低。在运行的过程中由于系统水量小，可以通过降低鼓风机的频率从而降低运行费用。在运行过程中也可通过间歇曝气降低鼓风机的能耗从而降低运行成本。
4.技术与装置的特点
(1)本地埋式污水处理设备，埋设于地表以下，设备上面的地表可作为绿化或其他用地，不需要建房及保温。一体化设备采用钢板制作，并进行防腐处理。
(2) 本地埋式污水处理设备，填料的体积负荷较低，微生物处于自身氧化阶断，所以产泥量少，产生的少量污泥直接排入调节池与污水一起进入接触氧化池再次进行处理，无需专门设置排泥系统。
(3) 本地埋式污水处理设备采用推流式生物接触氧化处理工艺，比活性污泥池体积小，对水质变化的适应性强，耐冲击负荷性能高，出水稳定，不会产生污泥膨胀。池中采用多面空心球填料，传质效应好、氧利用率高，比表面积大、不堵塞、耐冲击、处理效果稳定。
(4)本地埋式污水处理设备的鼓风机除采取隔振垫、消声器等外，还对鼓风机房进行隔音处理，使设备运行时的噪声小于A声级50db，不会对周围环境造成影响。
(5) 本地埋式污水处理设备配有PLC控制系统和设备故障报警系统，并对电动机配有零压保护、短路保护、断相保护、过载保护。运行安全可靠，一般不需要专人管理，只需适时地对设备进行维护和保养。
5. 结论及建议
（1） 通过同鑫一体化生物接触氧化两个月的调试与运行，系统挂膜馴化良好，出水稳定。
（2） 生物接触氧化处理水质效果好，处理效率高，系统挂膜完成后COD、氨氮、SS的去除率分别为59.3%、76.8%、83.1%。出水达到 GB18918-2002中的一级标准的B标准，可以进行工程的放大应用。
（3）一体化设备运行成本较低，处理成本为1.67元/m3，基本无需污水管网，并且随着水量的增加成本会变得更低。
（4）吴俊奇[3]的研究发现在工程运行中可以进行间歇曝气，不仅可以达到好的处理效果，也可以达到降低电耗的目的。建议在以后的工程运行中可以进行间歇曝气，达到减少运行成本的目的。
（5）在工程放大设计时，由于污泥产生的量会增大，建议应增加污泥处理设施。
总之，一体化设备在处理远离城市污水系统管网场所的污水时，处理效果好、系统运行稳定、自动化程度高，将来会有很好的应用前景。
参考文献：
[1] 周光元，SHS3一体化地埋式生化污水处理设备使用分析，江汉石油科技，2008年6月 第l8卷第2期.
[2] 冉飞亚，何淑英，徐亚同.生物接触氧化修复景观水的填料挂膜试验研究. 中国给水排水，2010年1月，第26卷第1期.
[3] 吴俊奇 ，潘强 ，陆华. 间歇曝气生物接触氧化法处理生活污水小试研究，工业用水与废水，Vo1.40 No.6 Dec.20.
[关键词] 生物接触氧化 生活污水 挂膜
地埋式污水处理设备是针对生活小区、别墅、写字楼、宾馆、中小型工厂、医院、车站、机场等远离城市污水管网的场所进行开发的污水处理设备，其主要处理工艺为生物接触氧化工艺。该设备具有污水适应性强、设备紧凑、占地面积小、出水水质高等特点。设备自动化程度高，操作简单，并有事故应对措施，运行时可实现无人值守。地埋式污水处理设备处理水量一般小于500m3/d。
生物接触氧化法的技术实质是在反应器内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。生物膜吸附废水中的有机物，在有氧的条件下，有机物由微生物氧化分解，废水得到净化。生物接触氧化法的主要特点是：（1）供微生物栖附的填料全部浸在废水中，所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。（2）采用机械设备向废水中充氧，而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧，相当于在池中添加供微生物栖附的填料，也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。（3）池内废水中还存在约2％～5％的悬浮状态活性污泥，对废水也起净化作用[1]。填料是微生物赖以栖息的场所，影响微生物的生长、繁殖、脱落和形态。填料不仅与去除效果有关，而且与氧化池的工程造价、运行费用等密切相关，因此在工程设计时要充分考虑填料对系统经济和技术上的影响。为此，提出该项试验研究，确定工艺可行后再进行推广。本文采用新型多面空心球填料处理实际生活污水，通过试验总结出该工艺的运行参数以及管理经验，为今后的污水处理工艺选择、设计规范等做出指导。使其在技术上和经济上的参考标准更具有科学性、合理性和指导性。
1试验装置与方法
1.1试验进出水
试验废水为某厂区生活污水。试验最终出水按城镇污水处理厂出水指标最高允许排放浓度(GB18918-2002)中的一级标准的B标准进行考核。工艺设计进出水水质概况如表1
表1 试验设计进
测定项目 COD（mg/L） NH4+－N （mg/L） SS （mg/L）
进水范围
出水标准 ≤400
≤60 ≤50
≤8 ≤150
≤20
1.2 试验装置
本实验设计处理水量12m3/d，采用连续进出水、连续曝气方式运行。装置主要由调节池、接触氧化池、二沉池等组成，如图1所示。
图1
调节池尺寸3.69×1.2×1.7（m）。生物接触氧化池单组池（共两池）尺寸为：1.2×0.834×1.7（m）,填料高度0.75m,曝气方式为穿孔管曝气，气水比18.6:1。二沉池边长为1.2×1.136（m）,有效水深0.85m,二沉池总高度1.716m。二沉池的污泥采用气吹排泥的形式，排到调节池随进水再次流入接触氧化池。在接触氧化池和二沉池分别设有检视口用来观察挂膜情况和出水情况。
在接触氧化池中填装的填料为某公司生产的多面空心球填料。此填料具有传质效应好、氧利用率高，比表面积大、不堵塞、耐冲击、处理稳定等优点。
1.3运行过程
试验采用接种挂膜法，填料体积为反应器容积的1/2，接种污泥采用白沙污水处理厂含水率为80%脱水污泥，占反应器有效容积的10％，活性污泥和废水混合后加入反应器内。闷曝3天后，填料上附上一层薄薄的生物膜，随后采用连续进水，开始以0.25m3/h连续进出水3天，控制接触氧化池DO为2～4mg/L，水温为25～35℃，pH为6～8。此后每天增大进水量0.05m3/h，直至达到0.5m3/h。运行中监测进出水水质，包括pH、COD、氨氮、SS。系统运行到第12天时，进出水达到了设计值，能观察到生物膜外观呈黄褐色，有较明显的泥腥味，生物膜厚約0.3～0.5 mm，系统运行稳定且对有机污染物去除效果好，标志着挂膜成功。
在随后的稳定运行的过程中，控制进出水流量为12m3/d，水力停留时间为6h，填料容积负荷为0.045kgBOD5/(m3*d)，接触氧化池DO为2～4mg/L，填料上的生物膜较厚，颜色黄白色，出水清澈透亮，监测数据结果显示，COD、氨氮、SS这些出水指标都达到城镇污水处理厂出水指标最高允许排放浓度(GB18918-2002)中的一级标准的A标准。到50天，生物接触氧化池的调试工作完成。
1.4 分析测定方法
COD采用重铬酸钾法测定
NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法
SS采用重量法
2.结果与讨论
2.1装置对COD的去除效果
装置对COD的去除效果如图2所示。试验期间进水COD范围在6.56～108 mg/L的范围内变动，出水COD平均浓度为13.8mg/L，达到了城镇污水处理厂排放浓度，系统的平均去除率为59.3%。当生活污水的进水浓度波动范围很大时，该系统对进水有机负荷的变动表现出较强的适应性。但试验过程中发现当进水COD浓度过高时，出水COD会出现较大波动。具体的进出水水质和去除效果如图2所示。
图2 系统对COD的处理效果
2.2 装置对氨氮的去除效果
装置对氨氮的去除效果如图3所示。试验在稳定后（从第33天开始）氨氮的进水浓度在1.86～19.3mg/L之间，出水氨氮的平均浓度在1.81mg/L，平均去除率在76.8%。
试验初期，系统对氨氮基本无去除率。分析原因是在挂膜初期，硝化菌的数量上升较缓慢。这是由于硝化菌是自养菌，世代时间较长，对新的生长环境也会有一个适应过程，且硝化菌表面的多聚糖类物质含量比较少，细菌的粘附性较小。在此阶段，填料上异养菌正快速繁殖，与硝化菌存在强烈的竞争关系。至16天后，硝化菌数量的上升明显加快，这是因为硝化菌在填料表面大量积累，进入了对数生长期[2]。但是去除效果仍有波动。至33天后，系统对氨氮的去除效果达到稳定，出水达到排放标准。具体的进出水水质和去除效果如图3所示。
图3系统对氨氮的处理效果
2.3 装置对SS的去除效果
装置对SS的去除效果如图4所示。试验期间进水SS范围在4～144 mg/L的范围内变动，出水SS平均浓度为5.13mg/L，达到了国家城镇污水处理厂出水排放标准。系统对SS的平均去除率为83.1%。系统对悬浮物的去除效果很好是由于二沉池的沉降性能好所致，并且排泥顺畅。在运行过程中产生的剩余污泥通过气吹排泥排到调节池中通过微生物的自身氧化进行去除，本工艺在污泥处理方面具有产泥量少，易维护等特点。具体的进出水水质和去除效果如图4所示。
图4 系统对SS的处理效果
3.运行费用估算
在工程运行中，运行费用主要有动力费和人工费。
运行费用=动力费+人工费
3.1动力费用
本系统耗电量主要为风机和泵上。
系统总轴功率为0.55+0.15=0.7 kW，如按电费0.6元／kWh计算，则该系统运行所需要电费为：
0.7×0.6÷0.5=0.84元／m3
经计算电费为0.84元／m3污水。
3.2人工费
本系统工艺简单，操作简便。安排一名兼职人员工作即可，工资为300元/月。则每立方米废水需要的人工费为：
300/（12*30）=0.83元/m3
所以该一体化设备运行成本为1.67元/m3，处理成本较低。在运行的过程中由于系统水量小，可以通过降低鼓风机的频率从而降低运行费用。在运行过程中也可通过间歇曝气降低鼓风机的能耗从而降低运行成本。
4.技术与装置的特点
(1)本地埋式污水处理设备，埋设于地表以下，设备上面的地表可作为绿化或其他用地，不需要建房及保温。一体化设备采用钢板制作，并进行防腐处理。
(2) 本地埋式污水处理设备，填料的体积负荷较低，微生物处于自身氧化阶断，所以产泥量少，产生的少量污泥直接排入调节池与污水一起进入接触氧化池再次进行处理，无需专门设置排泥系统。
(3) 本地埋式污水处理设备采用推流式生物接触氧化处理工艺，比活性污泥池体积小，对水质变化的适应性强，耐冲击负荷性能高，出水稳定，不会产生污泥膨胀。池中采用多面空心球填料，传质效应好、氧利用率高，比表面积大、不堵塞、耐冲击、处理效果稳定。
(4)本地埋式污水处理设备的鼓风机除采取隔振垫、消声器等外，还对鼓风机房进行隔音处理，使设备运行时的噪声小于A声级50db，不会对周围环境造成影响。
(5) 本地埋式污水处理设备配有PLC控制系统和设备故障报警系统，并对电动机配有零压保护、短路保护、断相保护、过载保护。运行安全可靠，一般不需要专人管理，只需适时地对设备进行维护和保养。
5. 结论及建议
（1） 通过同鑫一体化生物接触氧化两个月的调试与运行，系统挂膜馴化良好，出水稳定。
（2） 生物接触氧化处理水质效果好，处理效率高，系统挂膜完成后COD、氨氮、SS的去除率分别为59.3%、76.8%、83.1%。出水达到 GB18918-2002中的一级标准的B标准，可以进行工程的放大应用。
（3）一体化设备运行成本较低，处理成本为1.67元/m3，基本无需污水管网，并且随着水量的增加成本会变得更低。
（4）吴俊奇[3]的研究发现在工程运行中可以进行间歇曝气，不仅可以达到好的处理效果，也可以达到降低电耗的目的。建议在以后的工程运行中可以进行间歇曝气，达到减少运行成本的目的。
（5）在工程放大设计时，由于污泥产生的量会增大，建议应增加污泥处理设施。
总之，一体化设备在处理远离城市污水系统管网场所的污水时，处理效果好、系统运行稳定、自动化程度高，将来会有很好的应用前景。
参考文献：
[1] 周光元，SHS3一体化地埋式生化污水处理设备使用分析，江汉石油科技，2008年6月 第l8卷第2期.
[2] 冉飞亚，何淑英，徐亚同.生物接触氧化修复景观水的填料挂膜试验研究. 中国给水排水，2010年1月，第26卷第1期.
[3] 吴俊奇 ，潘强 ，陆华. 间歇曝气生物接触氧化法处理生活污水小试研究，工业用水与废水，Vo1.40 No.6 Dec.20.