一体化污水处理设备现状

1一体化污水处理设备及其优势

1. 1一体化污水处理设备简介

      一体化污水处理设备是以生化反应为基础，将预处理、生化、沉淀、消毒、污泥回流等多个功能不同的单元有机的结合在一个设备之中而形成的污水处理组合体。该设备不仅适用于城市排水管网难以覆盖的城市边缘地带和新区以及经济相对落后的广大农村、小城镇地区，还可以处理与城市生活污水性质类似的部分工业废水和医院、涉外宾馆等城市特种废水。

1.2一体化污水处理设备的优势

    与大型的污水处理厂相比，一体化污水处理设备具有不可替代的优势:cu投资和运行费用少。-体化污水处理设备投资少，操作和管理力一便，不需对操作人员进行专门的培训，只需适时对设备进行维护和保养，所以，运行费用也很低。(2)节约空问。城市土地资源日益紧缺，大型的污水处理厂占地面积大，增加了城市用地压力。而一体化污水处理设备体积较小，节约空问，搬运灵活。一些设备还可以埋于地下，不占用地表面积。(3)缓解城市排水管网建设压力。完善的城市排水管网系统是污水处理厂正常运行的基础条件。对于人群聚居较分散的区域，一般离城市中心较远，建设排水管网并不现实，这就给一体化污水处理设备提供了应用的空问。这些地区产生的污水可以经污水处理设备处理后直接排放到附近的接纳水体中，而不需经排水管网收集进行集中处理，极大地缓解了建设市政污水管网的压力。(4)污水回用效率较高。污水处理厂的污水回用系统一般较复杂，管网规模大，管理维护难度较大。而一体化污水处理设备不需安装大规模的管网系统，可以灵活布置污水回用节点，比传统的大型污水处理系统更具优势。

2一体化污水处理设备研究现状

      一体化污水处理设备迄今己有30多年的研究历史，口前日本、欧美等国家和地区己将其广泛应用于城镇生活污水和部分工业废水处理。我国在这力-面也取得了较大的成绩近年来我国学者对一体化污水处理设备进行了广泛的研究，设备采用的工艺从原来单一的活性污泥法或生物膜法逐渐发展到多种力一法结合的复合工艺。

2. 1一体化生物接触氧化反应器

    当要求以有机物为主要去除对象时，可采用接触氧化工艺。生物接触氧化工艺兼具活性污泥法和生物膜法两者的特点，具有水力停留时问短，有机物负荷高，耐冲击负荷能力强，剩余污泥少，出水水质好，管理力一便等优点。生物接触氧化工艺己被广泛用于处理生活污水、工业废水、活性表面剂类废水以及含油废水等。研究表明，多级接触氧化反应器的处理效率要高于单级接触氧化反应器。

    于1994年开发的WSZ地埋式生活污水处理装置的核心处理单元就是接触氧化池，池内安装半软性填料，污水停留时问为2. 5-3. 2h，结果发现该设备处理效果好，对氨氮也有良好的去除率。该设备自研发至今，己在我国有较多的推广和应用。严荣等对一体化接触氧化反应器处理某景区生活污水的效果进行了实验研究。该反应器内装填生物膜组合填料，采用问歇曝气，在好氧一仄氧环境的不断交替下，达到脱氮的效果。实验表明，反应器对COD}NHi-和TN的去除率分别可达80.82%、69. 12%和63. 16%0 o，处理成本约为0. 2 5元/m近年来也有学者将接触氧化法和活性污泥法结合，如杨云平开发了一种活性污泥月妾触氧化气提式内循环一体化反应器，将组合填料置于曝气区，通过曝气动力实现了混合液的内循环。

2.2一体化生物流化床

    生物流化床是以粒径为0. 3 ^} 3. Omm的活性炭、沸石、磁环及多孔高分子聚合物等为载体，污水为流化介质，通过载体生物膜的吸附降解作用去除有机污染物。与接触氧化工艺相比，生物流化床污泥浓度更高、耐冲击能力更强、剩余污泥更少、无滤料堵塞难题，而且生物流化床具有流程紧凑、占地面积小、出水水质好等优点。但是，流化床必须在高速运行下才能使载体流态化，故能耗较高、运行管理较复杂，并不适合分散生活污水的处理。口前，生物流化床反应器形式多样:按循环力一式可分内循环、外循环流化床;按床内物相可分为二相、三相流化床;按微生物需氧环境可分为好氧、仄氧以及仄氧-好氧流化床。随着研究的进展，一些新型流化床反应器不断涌现，如MBBR移动床生物膜反应器、BASE三相生物流化床、Circox气提式生物流化床、磁场生物流化床、固定化-流化床生物反应器等。

    近年来，一体化生物流化床成为国内学者研究的热点。肖鸿等将多孔聚合物载体用于仄氧好氧一体化生物流化床反应器中处理高浓度有机废水。在新型一体化生物流化床反应器中添加多孔聚合物载体处理高浓度有机废水，是一种创新的尝试。当进水COD在2700 ^- 4653mg/I二时，反应器对COD的去除率均值可达90. 600;当进水氨氮浓度为280. 3 ^-350. 7mg/I二时，对氨氮的平均去除率为81. 0%。

2. 3  SBR反应器

    SBR反应器是由英国学者Arden和Locket于1914年发明的，而它的研究发展始于20世纪70年代。SBR反应器将进水、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段按时问顺序集中在一个装置中完成。基建费用少。同时，SBR反应器抗冲击负荷能力强，处理效果较好，对氮、磷也有一定的去除效果，不易产生污泥膨胀现象，适合小水量的污水处理。有研究表明，SBR反应器能实现分散式生活污水处理的达标排放.

    随着SBR反应器研究的进行，出现了很多可以处理不同性质污水的改进工艺，如LASS } IC'EASSBBR } MSBR } UNITANK } DAT-IAT等。其中，DAT-IAT是典型的SBR改进工艺。DAT-IAT-体化设备的主体构筑物由需氧池(DAT)和问歇曝气池(<IAT)组成。其中，DAT池连续进水，持续曝气;在IAT池完成曝气、沉淀、灌水、排泥过程。DAT-IAT一体化设备既有SBR的灵活性，又有传统活性污泥法的连续性和性，己在生活污水和工业废水处理力一面有所应用。秦皇岛采用地埋式DAT-IAT一体化设备对其生活污水进行处理，该设备一直稳定运行，无需专人管理，可实现仄氧、缺氧和好氧状态，对生活污水和洗涤废水处理效果良好。也有学者在DAT-IAT工艺基础上前置一个缺氧池，形成A/DAT-IAT工艺，增强了脱氮除磷的效果。

    近年来SBR与其他工艺相结合而成的复合工艺发展也比较迅速。SBR与A/()或Az /O工艺相结合的一体化设备，具有良好的脱氮除磷功能。序批式生物膜反应器(SBBR)是一种新型的变型SBR工艺，其将填料装填在 SBR反应器内，。口前国内对SBBR的研究主要集中在工业废水和部分城市生活污水处理上，将其用于一体化污水处理设备具有广阔的前景。

2.4一体化氧化沟

      一体化氧化沟的主要特点是船型的二沉池被合建于氧化沟内。按二沉池置于氧化沟的部位，可分为沟内式、侧沟式和中心岛式一体化氧化沟。一体化氧化沟不用另建单独的沉淀池，无需污泥回流系统，大大节省了占地面积和基建费用;抗冲击能力强，运行稳定，可以脱氮除磷，运行管理力一便。一体化氧化沟的这些优点使其特别适用于小区域污水的

集中处理。

    有学者将一体化氧化沟和仄氧、缺氧及好氧工艺合理组合，加强装置的脱氮除磷作用。如立体循环氧化沟(IODVC)，它由曝气转刷、上下两层沟道和沉淀区组成。上层沟道为好氧区，下层沟道为缺氧区，水流在上下两层竖直循环，无需污泥回流设备，节省了投资和能耗。实验结果表明，立体循环氧化沟处理城市生活污水是可行的，对COD的去除率可达9500,

NH:一和TN的去除率也分别达到99%和90%以上。在此基础上开发的一种新型一体化立体循环污水生物脱氮除磷反应器(IBNPRVC)，江苏金山环保有限公司发明了一种一体化多功能立体循环氧化沟设备，氧化沟内设有三块隔板，将其自上而下分为一级好氧区、二级好氧区、缺氧区及仄氧区四个隔室，二沉池安装在沟的两侧，在二沉池上部出水口处设有消毒装置，氧化沟顶部

设有生物除臭装置。本设备集脱氮、除磷、除臭和消毒与一体，具有结构紧凑、占地少、结构简单等特点，尤其适用于城市生活社区生活污水的处理。

2.5一体化膜生物反应器

      一体化膜生物反应器(MBR)是结合膜分离技术和生物处理工艺而开发的新型污水处理装置，它具有处理效果好、能耗低、结构紧凑、剩余污泥少、易于自动管理等优点，但也存在着膜污染的问题。口前MBR技术己广泛应用于国内很多大型污水处理厂，在20mj /d以下的小型污水处理工程中应用较少。COD,BOD,SS、和NH:一的去除率均在90%以上。2008北京奥运香港马术比赛场就采用了“一体化膜生物反应器"处理来自比赛马匹集中点的马粪尿、清洗污水及工作人员生活污水，该设备占地面积小、空问紧凑、节能效率高，实现了互联网上的水质和运行程序全自动在线监控。

    缺氧项子氧膜生物反应器(A/ O-MBR)具有良好的脱氮能力，广泛应用于分散聚居区回用水处理，按缺氧区和好氧区分布形式，一般可分为并式、立式一体化。立式一体化占地面积小，具备将其投入工程应用的潜质。重庆大学的Zhang DJ等m〕开发了一种立式一体化A/() MBR，膜组件置于好氧区，污水以升流形式依次通过仄氧区和好氧区，仄氧区产生的甲烷进入好氧区作为反硝化的碳源。结果表明，该反应器对COD和氨氮的去除率分别可达99%和。

    随着广大学者对一体化膜生物反应器的深入研究，现在出现了很多MBR与其他工艺相结合的复合一体化反应器。土星弊等将MBR与MBBR(移动床生物膜反应器)结合，开发了一体化新型移动床膜生物反应器M-MBBR;苏锦明等将MBR与CASS工艺结合开发了一种新型的一体化M-CASS设备;哈尔滨工业大学环境生物技术中心开发了一体式UASB-MBR反应器，。这些新型的一体化复合式膜生物反应器出水水质更稳定，管理运行力一便，在处理分散生活污水和部分工业废水领域有广阔的应用前景。

2. 6一体化A/()或Az/()设备

    A/ O或Az /O工艺是污水处理Z常用的工艺，具有出水水质好，耐冲击能力强，运行成本低，管理容易等优点。一体化A/O设备的外形多为筒式或套筒式。筒式设备的各功能区是上下分层布置的，污水以升流力一式依次流经仄氧区、好氧区和沉淀区;套筒式设备各功能区水平布置，内筒一般为仄氧区，中筒为好氧区，外筒为沉淀区，污水由内向外依次流经仄氧区、好氧区和沉淀区。

    而Az /O工艺脱氮除磷效果好，适合处理含复杂有机物和氮组分的工业废水。由丹麦开发的一体化OCO设备是一种变形的Az /O套筒式设备，曝气池由三个相互联接的圆形结构和带有半圆形隔板的结构组成，里圈、外圈隔墙为圆形，中圈为半圆形，分为仄氧区(内区)、缺氧区(中区)和好氧区(外区)，水流循环不需泵，由每区水下搅拌器控制水的混合程度。李德豪等在此基础上发明了一体化膜泥法0C0污水处理装置，主要特点是将二沉池合建于OCO反应器中，实现了污泥的自动回流，减少了投资和运行费用。该设备的除磷效果良好，除磷效率可达90%以上，有学者将一体化OCO设备进行了改进(即一体化MOCO设备)，分别将半圆形隔墙的两末端延伸600，使隔墙弧度增至3000，加大了缺氧区的有效容积，减少了混合区的体积，脱氮除磷效果较OCO工艺明显提高，活动导流墙代替

了回流搅拌器，明显降低能耗。

    针对不同类型的废水，一些A/ ()或Az / O装置多与活性污泥法或生物膜法结合，或科学的在仄氧段或好氧段的前、后加上其他处理工艺，以强化处理效果。

2. 7其他一体化污水处理设备

    除上述一体化污水处理设备外，将各种物理、化学与生化反应相结合的一体化设备也开始出现。-体化生物电化学反应器(BER)就是典型的代表，它将电凝聚和电气浮等电化学反应与生化反应相结合，在去除水中的有机物、细菌、有毒重金属和其他毒物的同时，还能降低浊度等Czo7用Fenton-SBBR一体化设备处理含抗生素废水，实验结果表明，氮的去除效果也良好，利用该设备处理抗生素制药废水是一种有效的力一法。

3结论及建议

      一体化污水处理设备因具有结构紧凑、占地小、投资及运行费用小、工艺简单、处理效果好等优点，在城市排水管网难以覆盖的区域具有广阔的应用和推广前景。针对不同类型的污水，可以合理组合各种工艺进行设计。纵观现有的一体化污水处理设备，作者对未来一体化污水处理技术的研究提出以下几点建

议:

    (1)应强化一体化污水处理设备脱氮除磷的功能，减轻河流、湖泊等水体富营养化的污染形势，保障居民饮用水的安全。

    (2)现有的一体化污水处理设备多是几种传统工艺的结合，仅仅实现了结构上的一体化，今后应在工艺的选择和结合力一面多作研究，设计出工艺更加合理、结构更紧凑、去除效率更高的一体化污水处理设备。

    (3)今后的一体化污水处理设备应向着高度集中化、自动化、系列化、成套化等力一向发展，实现一体化设备的现代化。