云南污水生物处理工程

国家公园景区污水水质特点

公园景区内旅游设施及居民区用水主要依靠自然降水、河水、井水和自来水。用水和排水的间歇性明显，日变化系数大。多数农户习惯于直接倾倒、泼洒生活污水，或在房前屋后开挖简易明暗沟，污水未经任何处理沿沟蒸发、农灌，最后渗入地下或流入周边水体，污染十分严重，特别是随着游客及景区常住人口的增和加排放量的增加依靠自然蒸发和土地渗滤已经无法消减。

小城镇生活污水来源复杂，主要包含人体排泄物（黑水）、庭院养殖畜禽排泄物、厨房污水和生活洗涤污水（统称灰水）。污水中一般含有较高浓度的有机物和氮、磷，合成洗涤剂以及细菌、病毒、寄生虫卵等。

① 人体排泄物含高浓度污染物和致病菌，是环境恶化的重要污染源之一。我国农村历来有以人畜排泄物制取农肥的习惯。各地农民不同的施肥习惯使得农村户厕类型各异，由此产生不同数量和浓度的黑水。

② 庭院养殖是我国农村传统的庭院资源利用方式。产生的垃圾堆积物的渗滤液及粪水沿地表边沟漫流或入渗地下；粪渣及废弃物被随意堆放在院角，收集后用作农肥。暴雨时会产生大量的粪便污水，是造成环境污染和疾病传播的主要因素之一。

③ 我国居民生活习惯使厨房污水中普遍含有大量厨余，随着农村生活水平的提高，居民食用油消费量明显增长，厨房污水中的有机物、油脂含量相应增多。

④　在现代生活方式影响下，当地居民的化学洗涤用品使用量也在不断增多，使得生活洗涤污水中含有大量化学成分。

国家公园景区里污水处理难点分析

① 规模小且分散：景区内污水量比中小城镇还小很多，与城市和小城镇污水处理相比，户与户之间居住较分散，村与村间距也相对较远。还受地势及其他条件的影响无法架设或开挖地下污水管网。

② 区域差异大：由于排水量小，导致气温对处理效果影响很大。污水处理所适用的工艺及设计参数也有很大不同。

③ 水量水质变化大：每天的不同时段内，水质水量变化较大，且比较集中；特别是早、中、晚集中做饭时间，污水量达到高峰，是平时污水排放量的2~3倍；此外，目前的社区排水系统很不完善，更没有经过合理的规划，雨污混排，受雨季影响，水量变化系数较大。

④ 管理水平低：目前丽江老君山国家公园里的住户污水处理几乎没有管理，且无专业人员，维护管理技术人员及远行管理经验严重缺乏。

⑤ 资金短缺：供水排水设施建设与运营缺乏可靠的资金来源是阻碍国家公园及村镇水污染治理的一大难题。急需重新规划在建设初期就需要考虑设计独立式、小型化低能耗、低运行费用及管理方便的污水处理设施。

项目工程应用及研究示范内容

利用已拥有自主知识产权经过工程实践及大量试验优化的“集成式立体微循环厌氧菌床”直接处理CODcr550—1214㎎/L,SS213，BOD516—1000㎎/L的有机性废水。完成150-300m³/d适合国家公园景区及村镇使用的独立式、小型化、高效低能耗污水（中水）处理站示范工程，实现旅游景区村镇污水分散处理及再生利用的独立式、小型化、低投资和运行费的工程应用及关键技术研究示范。

拟通过应用示范，进一步开发景区生活污水和村落污水就地处理就地回用，从而达到节约污水集中处理过程中的污水输送、管网建设、改造和维护的费、降低污水处理成本及节能降耗目的，同时又实现水平衡和水循环利用的价值。因此，项目的实施需要研究（开发）的内容如下：

①运行数据及设计参数的相关性匹配标定。“集成式立体微循环厌氧菌床”反应器容积负荷、能耗与CODcr、BOD5、NH4-N和TP去除率的相关性表达。达到系统运行处理城市生活污水的综合运行费用低于0.26元/ m3，争取达到0.169元/ m3。

②设备全自动运行控制软件的开发。开发出小型化动态模糊智能控制系统，达到低能耗、无人管理、动态立体循环能耗参数与智能控制软件关联参数匹配设定。

③厌氧复合微生物的优化选育及培养。通过实验运用，优化选育多种厌氧微生物用做生物反应器反应底物激活剂，按比例配比共生复合，培养出厌氧复合微生物菌剂，使其在反应器中繁殖快速，缩短系统运行前的启动时间。

④链式生物反应器的配置。链式生物反应器的较佳配置方式与动态立体循环能耗参数的关联设定研究及多功能轻质介孔复合材料的配置及参数设定 。

⑤小型化微动力立体循环关联参数设置。本污水处理工艺技术一个运行周期包含进水、排水、排泥及反应期两个阶段，废水从下向上进水同时将反应期得到的净化废水从反应器上部推出实现排水，循环系统由反应器、管道、反应控制系统和微动力泵组成的立体微循环系统组成，反应器能利用同一空间的不同区段形成链式反应分别完成厌氧—兼氧—好氧的反应和沉淀过程，反应器的时间和空间利用率可达100%，废水处理工艺流程，采取微曝气时，不需污泥回流，容积负荷大，反应速度快，因此通过运用研究，达到低能耗、无人管理、动态立体循环关联参数及匹配设定；

⑥景区厕所污水处理中复合生物制剂除臭前端到终端到处理最后达标排放的工艺连通；通过实际工程运用，优化选育复合微生物菌种，按比例配比共生复合，培养出厕所专用除臭及消减粪便的复合微生物菌剂，同时用于有机性生活垃圾的减量--消臭--无害化处理；

⑦反应底物与厌氧复合微生物的复合及系统激活。通过实际工程运用，优化选育多种兼氧、厌氧微生物用做生物反应器反应底物激活剂，按比例与反应底物配比共生复合，缩短系统达到正常运行的启动时间。

⑧委托具有监测资质的丽江市环境监测站对进出水质进行效果监测，根据监测计划出具水质监测报告，通过定量分析测定，客观评价该集成技术的实际应用价值。

⑨建立（红鹰能源集团）风光一体能源独立提供系统，因为该工艺无需超过1500瓦功率的供电，达到提供黎明景区污水处理系统能源独立供应方式的应用研究及关联参数设定。

⑩建立独立供电系统在线监测连接。通过这关键技术应用研究及示范，体现老君山黎明实验区解决旅游设施（如景区厕所、酒店、民居等）污水深度处理与再生利用、节约水资源的的综合效应，解决目前旅游项目开发中亟待解决的环境保护技术问题，以期为我省重点旅游开发项目的生态保护及合理开发利用提供可行的环境保护技术支撑。

拟在两年内完成。

工程应用创新技术特点

通过项目的实施体现出有别于其他工艺的创新技术特点：

（1）只需微动力跌水曝气（无需曝气设施），硝化反应控制为部分亚硝化，可低动力运行，节省运行费用中的能源消耗，而确定该反应器运行费用的最大经济流量则是选择性底物材料的成本及获得途径，基本是一次性投入，无需阶段性投加。

（2）硝化和厌氧氨氧化在同一反应器中进行，产生的亚硝酸氮可被及时转化，解除了代谢过程的抑制，无需再添加后续生化系统深度处理。

（3）生物浓度高，水力停留时间短，反应器总体积约为原来UASB的1/3至，1/4减少占地面积，工程投资省。

（4）反应器内特异性厌氧污泥浓度高达10g/L以上，是普通UASB反应器活性污泥的2-3倍以上，反应器的容积负荷是普通UASB反应器活性污泥的1-2倍以上。

（5）系统采用恒水位进水、排水的运行方式，省去了污泥处理设备和昂贵的滗水设备以及沉淀池、过滤池，在整个污水处理过程中仅用两套并列的厌氧生化链式生物反应池（器）即可达到要求。

（6）工艺简单、设备投入少、能耗低、技术含量高。

（7）反应底物与微生物载体基本是一次性投入，其应用使厌氧微生物繁殖快速，厌氧活性污泥浓度高、形成的颗粒好，处理污水的效率高、出水水质好、系统稳定、耐负荷冲击能强。

（8）易操作管理，全智能化控制，平时只需1名具备相关电工专业知识的人员操作管理即可。

（9）系统是在地下封闭反应器中快速进行，对外界环境无任何影响，去除率高，出水水质好，可直接处理达标排放或中水回用。

（10）该工艺的突出优点是它能工作在厌氧－缺氧状态。其耗氧量仅为普通活性污泥法的1/10。投资和运行成本大大低于普通UASB、CASS反应器、OFR处理系统（氧化絮凝复合床技术）和膜分离等处理技术。

（11）用集成式立体微循环厌氧复合菌床链式生物反应器建设的厌氧生化处理池，其结构形式可采用地埋式建设，池顶面封闭，不占用土地资源；可做成停车场、操场和景观。

（12）污水经汇（收）集后送至该污水处理（站），直接进入高效厌氧生化反应池（器）处理，无须集水池、初沉池，污水自流进入厌氧生化处理反应池（器）底部，在厌氧生物反应池（器）内进行上流立体微循环厌氧链式生物化学反应，然后通过链式生物反应器高浓度的专属菌团反应、吸附、分解污染物作深度处理，污水中97%的CODcr、BOD5、LAS、石油类、动植物油，96%的SS，93%NH4-N、总氮、总磷在此被降解去除，最后出水达标排放。

小型化污水处理系统技术路线及工艺流程

工艺流程说明

集成厌氧复合菌床反应池（器）在初次使用前，需投入一定量的产酸菌种、甲烷菌种及反应底物，经培养、驯化扩培后达到要求时，就可正式投入污水处理运行。首先，污水进入格栅池将非有机固体漂浮物拦截，然后进入反应池（器）底部，在反应池（器）内进行立体微循环厌氧生物化学处理，经链式生物反应器反应处理。物质代谢过程：产酸菌将污水中大分子有机化合污染物转化成小分子有机化合物及小分子挥发性脂肪酸，再由甲烷菌将其转化成CH4和CO2气体而被挥发。污水中92%的CODcr、BOD5、LAS、石油类、动植物油，96%的SS，93%NH4-N、总氮、总磷在此被降解去除，污水从下向上流动过程中将反应期得到净化处理的污水从反应池（器）上部推出实现排水，排出水达标排放；需要作为农田灌溉用水或绿化用水的可用三氯异氰尿酸消毒剂进行消毒杀菌处理后回用。

需要特别说明的是：厌氧处理污水过程中，代谢途径与好氧处理完全不同，大部分有机污染物被降解后转化成CH4和CO2气体而被挥发；极少数被同化为细胞即污泥，也就是厌氧处理污水产污泥量低，污泥较稳定，通常运行一到三年才需清理一次，清理时雇请环卫抽粪车抽取污泥用作有机肥或拉至垃圾填埋场填埋即可。因此，不必设置专门的污泥处理设备，大幅度降低了污泥处理费用。

进水、排水过程

污水首先进入曝气池，从曝气池进入反应池底部布水器并以上流推流的方式进入反应池。污水进水时反应池内污水的上流速度可在0.8-50m/h的范围内选择。在污水从下向上进水时，反应池不进行循环反应，只将上一个反应期得到的净化污水从反应池上部推出实现排水。

反应过程

在此过程中反应池不进水、不排水。用微动力循环泵使反应池内的污水由曝气池、布水器、反应池、管道和循环泵组成的循环系统在反应池内向上循环流动，使反应池内污泥床处于流化状态。当反应结束时，停止循环反应，反应池进入下一周期的进水、排水期。

集成厌氧复合菌床反应池（器），能够形成高生物活性的颗粒污泥，不同的是这种反应器在循环反应时不进水、不排水，仅将反应器内污水在曝气池和反应池内进行循环反应。这样，即使采用很高的循环上流速度也不会将反应器内的活性污泥带出反应器。高的循环上流速度能使污泥床内的颗粒污泥处于流化状态，使污水中的基质与污泥充分接触和完全混合，加快传质速度。反应器在进水、排水时停止循环上流反应，进水通过反应池底部的布水器以推流的方式进入反应池。由于进水上流速度很低，而且到进水完成时原污水最多也只能到达反应池水深的3/5处，此时将重新开始循环反应，所以不存在进水影响沉淀，再加上原水进水时，原水与污泥床内的微生物菌体发生反应，其反应方式与UASB反应器相同，因此也没有原水“短路”的可能。

该工艺是在CASS工艺的基础上的深化改良技术，集成厌氧复合菌床反应池（器）的进水方式设计为自流，上流速度低，无需能耗产生，反应池表面水力负荷低，因此，污泥沉淀效果好，出水含悬浮物浓度低，无需设置过滤、沉淀设备，节约了投资及土地使用面积。

反应器的脱氮原理

在反应期间，在曝气池充了氧的循环污水通过特制布水器进入反应池底部并向上立体循环流动。使反应池从底向上形成好氧区、缺氧区和厌氧区，使反应器内循环着的污水周期性地处于高溶解氧、低溶解氧和厌氧环境中，整个反应器也相应形成好氧—缺氧—厌氧的交替过程。在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮；然后在缺氧和厌氧条件下，利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气（N2），从污水中逸出。由于该反应器的特殊结构和特有的运行方式，在反应器内立体循环反应的污水在曝气池的停留时间很短，约0.5-1小时，而在反应池的停留时间则较长，约3-6小时，这样就使反应器的曝气池易发生短程硝化反应，而反应池则多发生厌氧生化反应。

反应器的生物除磷原理

集成式立体微循环厌氧菌床反应池（器）除磷的原理是污水在好氧、缺氧、厌氧交替运行条件下产生的反硝化聚磷菌具有以硝酸盐代替氧气作为电子受体的特性，在反硝化的同时实现除磷。

排放水的消毒方法

经集成式立体微循环厌氧菌床反应池（器）处理污水后排放出的水必须进行消毒处理，消毒池设计消毒接触时间1hr,本设计采用三氯异氰尿酸消毒剂对回用的绿化用水进行消毒处理。