【文章內(nèi)容簡介】 。厭氧生物濾池是一種淹沒式的固定填料生物膜法，即采用填充材料作為微生物載體的厭氧反應(yīng)器。經(jīng)過預(yù)處理的廢水進(jìn)人反應(yīng)器內(nèi)，逐漸被細(xì)菌酸化，最終被產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)化為甲烷。廢水與生物膜及懸浮的活性污泥充分接觸、吸附并降解有機(jī)物，截流懸浮固體。該項(xiàng)工藝設(shè)計(jì)為自流系統(tǒng)，無需提升和動力消耗，運(yùn)行能耗低。此外，厭氧生物濾池具有生物濃度高、微生物停留時間長、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、停止運(yùn)行后，再啟動容易、運(yùn)行穩(wěn)定和管理簡便的特點(diǎn)。目前，北京市新農(nóng)村治污工程建設(shè)中 MBR 工藝的應(yīng)用越來越普遍，水質(zhì)凈化效果顯著。其工藝原理為利用好氧生物處理加膜過濾技術(shù)對污水進(jìn)行凈化處8 / 39理。其技術(shù)原理可概括為生物降解作用和物理截留作用。但該工藝存在如下問題：（1）該項(xiàng)工藝在運(yùn)行過程中，管理要求程度高，存在膜污染難管理問題，膜的定期清洗需要相關(guān)技術(shù)管理人員操作或聘請公司進(jìn)行膜清洗外包服務(wù)；（2）投資費(fèi)用高、動力能耗較大，運(yùn)行費(fèi)用高，水處理運(yùn)行成本為～ 元/m 3。（3）膜通量不穩(wěn)定，盡管目前已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)自動在線清洗，但對物理性污染如麻線、紙張、樹葉等仍無法清理。嚴(yán)重影響膜的透水率，同時，長期曝氣條件下，膜表面磨損嚴(yán)重，容易出現(xiàn)斷絲等問題。而板式膜膜面積較小，投資費(fèi)用過高不適合農(nóng)村地區(qū)使用。 人工濕地工藝 除二級生物處理工藝外，根據(jù)目前農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、污水處理與水環(huán)境保護(hù)要求及歐美國家鄉(xiāng)村污水治理成功經(jīng)驗(yàn)的借鑒，人工濕地處理系統(tǒng)開始在北京市新農(nóng)村地區(qū)治污工程中得以廣泛應(yīng)用。人工濕地是利用人工水生村建設(shè)試點(diǎn)村治污工程中田各莊村污水處理采用的是人工濕地工藝，工程設(shè)計(jì)總規(guī)模 200m3/d，停留時間 ，出水排入人工湖作為景觀用水，并從中抽取一部分用于澆灌農(nóng)作物與綠化。從運(yùn)行期間具體水質(zhì)監(jiān)測平均值如表 35 所示。可以看出，在進(jìn)水濃度高的情況下，出水中污染物 SS、BOD CODcr、NH 3N、TP 與 TN 都很難達(dá)到北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （DB11/3072022）的三級限值。分析出水不達(dá)標(biāo)的原因，主要是因?yàn)閷?shí)際進(jìn)水水質(zhì)中污染物濃度高于設(shè)計(jì)值，而占地面積不夠，因而導(dǎo)致有機(jī)負(fù)荷偏大，致使?jié)竦毓に囄鬯幚硇适艿接绊憽６蜿枩喣匣劬壭麓逍^(qū)生活污水亦采用人工濕地工程處理，設(shè)計(jì)水量為 1000m3， 占地面積 6500m2，停留時間 3d，進(jìn)水 COD、NH 3N 、 TP、BOD 5和 TN 平均值分別為 、 、 和 況下，各項(xiàng)指標(biāo)平均去除率達(dá)到 ％、％、％、％和％。處理費(fèi)用較低僅為 ～ 元/m 3。但綜合分析人工濕地技術(shù)，有如下特點(diǎn)和問題：9 / 39（1）人工濕地技術(shù)是充分結(jié)合生態(tài)技術(shù)、生物技術(shù)的一體化處理工藝，在歐美等國家應(yīng)用較多，也取得了較好的處理效果，但由于國外處理的現(xiàn)狀為地廣人稀、沖擊負(fù)荷小，占地面積大，所以效果較好。但對北京地區(qū)來說，該工藝占地面積大，受季節(jié)影響明顯，處理效果波動大，因此，該技術(shù)不適合北京城市進(jìn)程較快的新農(nóng)村。（2）濕地處理技術(shù)難以管理、控制和修復(fù)，屬于被動型的處理模式，對于人口增長較快，污染物日趨復(fù)雜的北京新農(nóng)村，處理效果難以顯著提高。（3）總氮（TN）處理效果差，在濕地系統(tǒng)中，難以形成硝化反硝化、短程硝化反硝化的環(huán)境，同時，由于現(xiàn)在農(nóng)村污水中總氮有升高趨勢，因此，在反硝化菌的作用下，有機(jī)物需求量大，C/N 比不合理，因此，難以高效脫除。 A/O＋土地滲濾工藝 隨著水處理技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，單一種類的污水處理技術(shù)很難在空間、時間上同時實(shí)現(xiàn)所有污染物的最佳去除率和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的最優(yōu)，因此，越來越多的組合工藝被應(yīng)用于新農(nóng)村污水處理的工程中。其中，A/O ＋土地滲濾的組合工藝因其處理效果顯著和相對投資低的特點(diǎn)，逐漸受到人們的關(guān)注。 各種工藝綜合比較針對京郊地區(qū)污水處理，本文對上述 5 種常用工藝的主要污染物平均去除率進(jìn)行比較，結(jié)果如表 所示，可以看出水質(zhì)平均處理效率排序?yàn)镸BRA/O＋土地處理生物接觸氧化厭氧生物濾池人工濕地。但從投資成本上分析，基本如下：MBR 人工濕地 A/O＋土地處理生物接觸氧化 厭氧生物濾池。因此，綜合分析，現(xiàn)有的工藝存在處理效果好，投資運(yùn)行費(fèi)用高；集約化程度高，運(yùn)行費(fèi)用高。而其它工藝則存在占地面積大，處理效果不佳，環(huán)境影響大的問題。表 33 常用污水處理工藝污染物平均去除率 去除率工藝CODcr BOD5 氨氮 SS 總氮 總磷生物接觸氧化 79 厭氧生物濾池 10 / 39 國外村鎮(zhèn)污水處理技術(shù)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)借鑒目前，國外村鎮(zhèn)污水處理工藝大體分為兩類， （1）自然系統(tǒng)：即利用土壤作為處理和處置的媒體，包括土地應(yīng)用、人工濕地、地下滲濾等。 （2）生物化學(xué)處理系統(tǒng)：即結(jié)合生化和物化工藝，由池、泵、鼓風(fēng)機(jī)和其它機(jī)械裝置組成的系統(tǒng)。大多數(shù)歐美國家人口稀少，面積廣闊，主要采用土地處理等自然生物處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村地區(qū)生活污水的凈化；而挪威等國家在土壤滲透性差而不能使用土地滲濾系統(tǒng)的地方，常常使用預(yù)制的集成式微型生物處理設(shè)備。土地資源緊張的國家常使用生物膜法處理技術(shù)進(jìn)行污水的凈化。日本農(nóng)村污水處理協(xié)會設(shè)計(jì)、推廣的凈化槽污水處理裝置體積小、成本低、操作運(yùn)行簡單，十分適用于農(nóng)村。國外分散式生活污水處理在理念和工藝、技術(shù)上呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：（1）生活污水達(dá)標(biāo)排放與回收再利用并重，盡可能將現(xiàn)地處理水就地利用，以節(jié)約淡水資源；（2）重點(diǎn)研究開發(fā)低成本、小型化、集成式污水處理設(shè)備；（3）世界各國都在根據(jù)本國國情，因地制宜，大力發(fā)展低成本自然處理系統(tǒng)，這也是農(nóng)村生活污水處理技術(shù)發(fā)展的一個重要方向；（4）大量實(shí)例表明研究開發(fā)組合生活污水處理工藝前景廣闊，單一處理工藝多數(shù)情況下無法達(dá)到凈化要求，通過組合工藝可以有效解決這一問題。 昌平區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的適宜選擇 北京農(nóng)村地區(qū)人口較少，分布廣而分散，生活污水水質(zhì)水量波動性大，排水管網(wǎng)不健全；村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)力量相對薄弱；缺乏污水處理專業(yè)人員。針對這些現(xiàn)狀問題，在進(jìn)行污水處理工藝技術(shù)選擇時，應(yīng)給予以下幾方面的考慮： （1）依據(jù)原水水質(zhì)水量、受納水體的環(huán)境功能與環(huán)境承受能力，一般說來，處理工藝應(yīng)具有較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷能力； （2）優(yōu)先采用低能耗、低運(yùn)行費(fèi)、低基建費(fèi)、少占地、操作管理簡便的成熟處理工藝；處理工藝應(yīng)具有管理簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、維修方便等特點(diǎn)； 人工濕地 MBR A/O＋土地處理 87 78 79 11 / 39（3）所選擇的處理工藝應(yīng)具有可以方便的改變其處理流程的能力，這主要是為了滿足數(shù)量眾多村鎮(zhèn)的各種不同需求； 如：有的村莊地處封閉水體，污水需要脫氮除磷，而有些村莊附近有河流，這就要求所選擇的處理工藝流程能夠很方便地創(chuàng)造好氧、缺氧和厭氧環(huán)境。（4）積極慎重地采用經(jīng)實(shí)踐證明是行之有效的新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備；（5）處理出水水質(zhì)應(yīng)符合國家和地方現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定； 因各村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)狀況和工程投資情況的差異性，經(jīng)濟(jì)條件良好的農(nóng)村地區(qū)，選用工藝時應(yīng)重點(diǎn)考慮經(jīng)濟(jì)效益、占地面積等其他條件。值得注意的是，當(dāng)處理較高濃度的農(nóng)村污水時，單獨(dú)應(yīng)用人工濕地很難達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)。借鑒國外村鎮(zhèn)生活污水治理工藝選擇經(jīng)驗(yàn)，農(nóng)村地區(qū)應(yīng)考慮主要使用人工濕地/土地滲濾等自然生物處理技術(shù)和投資運(yùn)行費(fèi)用較低的生物膜法處理技術(shù)/厭氧生物處理技術(shù)，甚至可進(jìn)行以上述技術(shù)體系為主的微型或小型家庭污水處理設(shè)備開發(fā)和研制；而對位于水源保護(hù)區(qū)內(nèi)、經(jīng)濟(jì)狀況優(yōu)越、排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)較高的村鎮(zhèn)地區(qū)可考慮采用 MBR 工藝及一些高效組合工藝。根據(jù)農(nóng)村地區(qū)污水處理工藝技術(shù)選擇要點(diǎn)，結(jié)合各污水處理工藝污水處理效率差異，將幾種推薦工藝的性能及適用范圍對比分析如表 34。表 34 處理工藝對比分析表工藝名稱 適用范圍占地面積/（m 2m3）投資運(yùn)行費(fèi)用（含維修費(fèi)）/（元m 3）維護(hù)人員水平要求生物接觸氧化污染程度較高，規(guī)模較大的村鎮(zhèn)污水處理～2 較低 ～ 較高厭氧生物濾池經(jīng)濟(jì)水平較低、進(jìn)水污染物濃度較低、有高程落差條件、無閑置土地的村莊污水處理～2 較低 ～ 一般人工濕地村莊周邊有閑置荒地、場地開闊、排放標(biāo)準(zhǔn)要求不高的的村莊污水處理≥10 較低 ～ 一般12 / 39MBR污染程度較高且排放標(biāo)準(zhǔn)較高的水源地的污水處理1～2 較高 ～ 高A/O＋土地處理出水排放標(biāo)準(zhǔn)較高、規(guī)模較大和場地寬敞的污水處理～3 中等 ～ 高 本項(xiàng)目工藝選擇 芽孢桿菌處理工藝農(nóng)村地區(qū)居住分散，地區(qū)經(jīng)濟(jì)力量差異較大， 缺乏污水處理專業(yè)人員，其適宜的污水處理工藝的選用、家庭規(guī)模的微型污水處理工藝系統(tǒng)的開發(fā)和研制、完善的農(nóng)村地區(qū)污水處理工程體系的建立任重而道遠(yuǎn)，應(yīng)在不斷的技術(shù)更新中篩選適宜農(nóng)村污水處理的工藝模式，在將其應(yīng)用于實(shí)際農(nóng)村治污工程后進(jìn)行工藝優(yōu)化和創(chuàng)新，由此形成良性循環(huán)。根據(jù)昌平區(qū)南邵鎮(zhèn)農(nóng)村的特點(diǎn)和新農(nóng)村建設(shè)的要求，本方案推薦芽孢桿菌生物膜處理技術(shù)工藝，選用目前在日本、韓國廣泛使用的芽孢桿菌作為優(yōu)勢菌群，結(jié)合獨(dú)特的生物膜裝置，創(chuàng)造性處理高低濃度污水。它和傳統(tǒng)的活性污泥法比較如下圖：由上圖可知，芽孢桿菌生物膜處理技術(shù)和傳統(tǒng)的活性污泥法相比較，存在著如下優(yōu)勢：? 除臭能力好；13 / 39? 氮磷的消除效果好；? 有機(jī)物 BOD 消除效果好；? 省能源，省空間；? 剩余污泥少，在較低處理量時可以不做剩余污泥處理；? 設(shè)備擴(kuò)建、改造的成本低；? 提高了現(xiàn)有設(shè)備的處理能力；? 運(yùn)行成本低。目前在日本和韓國運(yùn)行的芽孢桿菌生物膜裝置的多個實(shí)例表明，芽孢桿菌生物膜相比較傳統(tǒng)的活性污泥法，具體的數(shù)據(jù)差別如表 35。表 35 傳統(tǒng)活性污泥法和芽孢桿菌生物膜法比較對比項(xiàng)傳統(tǒng)活性污泥（A）芽孢桿菌生物膜法（B）優(yōu)勢(A)(B)占地面積 100% % %曝氣槽容積 100% % %電力負(fù)荷 100% % %年消耗電力 100% % %廢水處理量 100 m3/d，原水 BOD2022mg/l，出水 BOD 20mg/l。根據(jù)本工程的具體情況，擬借鑒日本高度處理凈化槽技術(shù)、農(nóng)業(yè)村落排水處理技術(shù)和內(nèi)部循環(huán)技術(shù)，形成針對性的農(nóng)村村落污水處理技術(shù)—芽孢桿菌生物膜處理技術(shù)。芽孢桿菌生物膜處理技術(shù)正是針對傳統(tǒng)污水處理方法存在的不足所提出的污水生物處理改善技術(shù)，即生物增強(qiáng)技術(shù)(Bioaugmentation)，指為提高處理系統(tǒng)的處理能力，向該活性污泥體系投加從原系統(tǒng)中分離出來的高效菌或外源引進(jìn)菌種從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)污染物高效去除的方法。所投加的菌種一般是通過直接生物降解作用與污染治理體系中原有的細(xì)菌共代謝作用來完成對目標(biāo)污染物的去除。生物強(qiáng)化技術(shù)的核心在于高效菌種的篩選，芽孢桿菌正是目前高濃度有機(jī)廢水處理領(lǐng)域備受關(guān)注的一種高效菌，具有絮凝性好、耐酸堿、抗沖擊負(fù)荷、耐受強(qiáng)烈的溫度變化等優(yōu)點(diǎn)，已在日本、韓國等國家廣泛使用。14 / 39 芽孢桿菌處理工藝特點(diǎn)及應(yīng)用芽孢桿菌（bacillus ） ，細(xì)菌的一科，俗稱土壤菌，是一種天然的微生物，特指能形成芽孢（內(nèi)生孢子）的桿菌或球菌，一般為好氧或兼性厭氧菌，革蘭氏染色呈陽性。在某種環(huán)境下，菌體內(nèi)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，經(jīng)過前孢子階段，形成一個完整的芽孢。包括有芽孢桿菌屬、芽孢乳桿 菌屬、梭菌屬、脫硫腸狀菌屬和芽孢八疊球菌屬等。在芽孢桿菌屬中，對種的劃分是以菌體的大小、孢子的形狀及其在菌體內(nèi)的位置、糖的利用及其產(chǎn)物、能否還原硝酸，以及在高濃度的食鹽條件下能否生長等為依據(jù)，代表種是枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis） 、納豆芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、臘狀芽孢桿菌。芽孢桿菌在水處理過程中具有以下突出優(yōu)勢：（1）對外界有害因子抵抗力強(qiáng)。芽孢的原生質(zhì)外圍有三層膜，從內(nèi)到外是厚的皮層（cortex） 、孢子殼和孢子外膜。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定其對熱、放射線和化學(xué)物質(zhì)等有很強(qiáng)的抵抗力，能廣泛存在于各種環(huán)境。在對高濃度有機(jī)廢水處理過程中