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一、项目概略
随着乡村偏僻地域越来越多大中型学校的呈现，校园污水的污染问题也逐步突显出来。甘肃省西部地域某乡镇小学、中学一向制寄宿性学校，学生约为2000人，教职工约为100人，学校地处西北偏僻干旱地域，水资源短缺，校园卫生条件较差，生活污水由洗衣废水、食堂废水、冲厕及淋浴废水等组成，污水处置范围为60~100m3/d。请求污水经深度处置后到达《城市污水再生应用城市杂用水水质》(GB/T18920—2002)规范后回用于冲洗厕所、道路和校园绿化，同时不产生剩余污泥。
由于该学校地处西北地域，冬季冰冷枯燥，夏季酷热，因而用水量、污水水质月际变化较大。校园污水经化粪池处置后的实践水质如表1所示。
从表1可见，该污水有机物及氨氮浓度均较高，水质水量的变化又较大，而处置水还请求到达《城市污水再生应用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)规范后回用，以及无剩余污泥排放等。综合上述状况，最终采用的工艺流程如图1所示。
二、主要处置单元及其参数
2.1 调理池/水酸酸化池
冬季进水有机物浓度高，污水的可生化性好，有机物水解酸化速度快，造成pH值快速降落，干扰厌氧产甲烷阶段的运转。该工程将厌氧生物处置的产酸发酵阶段和产甲烷阶段分别放在不同的反响池完成。调理池同时用作产酸发酵池，使进水中的有机物在发酵菌及产酸菌的作用下快速水解，完成产酸发酵阶段。通常产酸发酵阶段会造成反响池内的pH值降落，但是由于进水氨氮含量较高，氨氮产生的碱度物质会中和有机酸，使水解酸化池出水pH值不至于过量降落，通常能维持产酸发酵池出水pH值为6.6~6.8，对产甲烷阶段不会产生较大的影响。同时，将好氧沉淀池污泥也回流到本处置单元，回流污泥中的硝酸盐氮在此实行反硝化脱氮，反硝化不彻底产生的亚硝酸盐氮还能继续进入厌氧折流板反响池，与原污水中的氨氮实行厌氧氨氧化，进一步降低出水中的氮源污染物。
调理池/水解酸化池采用钢筋混凝土构造矩形水池，平面尺寸为2.0mx4.0m，池深为4.3m，有效水深为3.8m，HRT=7~12h，VSS=30g/L，池内设潜水泵2台(1用1备)，在池底设多孔搅拌管3根，管径为48mm，管底向下设45°斜孔用于对池内水流实行搅拌混合。潜水泵出水一局部提升至后续处置构筑物，另一局部回流至池内多孔管用于循环搅拌，从而满足水解酸化过程中有机物与发酵菌的接触请求。调理池/水解酸化池进口设格栅槽，槽宽为1.0m，栅条间隙为10mm，装置倾角为60°，采用人工定期肃清栅渣。
2.2 改进式厌氧折流板反响池
常规的厌氧折流板反响池应用隔板将反响池实行分割，池内上向水流和下向水流距离呈现，由于污泥的密度大，因而下向流局部厌氧污泥汇集在池底，难以发挥应有的生物活性，反响器容积应用率降落。为了克制这种缺陷，设计中常常将下向流局部容积减少，扩展上向流局部反响器的容积，但是这样带来的负面作用是升流区水流速度降低，污泥同样易于汇集在反响器底部。本工程采用同时从厌氧沉淀池和生物接触氧化沉淀池回流污泥，提升回流污泥率来增加反响器内水流流速，使升流区流速到达0.8~1.25m/h，升流区污泥处于收缩状态，反响器的运转方式相似于厌氧收缩床工艺，提升了容积应用率。而升流区较高的上升流速也有助于对反响器内的污泥颗粒实行挑选，小颗粒污泥随水流排出，升流区仅保存大颗粒污泥。而在降流区，由于高速水流的剪切作用，使流失的小颗粒污泥破碎后重新被升流区颗粒污泥吸附，进一步加大了升流区污泥颗粒的直径，最终留存反响器内的只要大颗粒的厌氧污泥，污泥颗粒越大，越有利于提升反响区污泥浓度，增加厌氧反响速度，也有利于后续泥水别离。经过一段时间的运转察看，反响器内的污泥颗粒直径坚持在2~3mm，远高于通常的厌氧折流板反响器。本工艺由于采用产酸阶段和产甲烷阶段别离的工程措施，保证了产甲烷菌最佳的生存环境，提升了厌氧反响速度。
改进式厌氧折流板反响池采用钢筋混凝土构造矩形水池，平面尺寸为2.0mx8.0m，池深为4.3m，有效水深为3.8m，HRT为15~24h，VSS为25g/L，污泥回流比夏季为300%、冬季为400%，其中回流的厌氧污泥占总回流的50%，厌氧污泥回流至产甲烷阶段，而生物膜法后污泥回流至产酸发酵池。反响池内采用钢板分隔为8个反响室，最后1个反响室兼作沉淀池，在沉淀池内设2台潜水泵(1用1备，配套电机功率为1.1kW)实行厌氧污泥回流。
2.3 生物接触氧化池
生物接触氧化池分为两级。采用斜饼柱状填料，该填料相似一个斜切的圆柱体，内部具有放射状支撑构造，这种构造使填料在内外部水流的作用下，在池中沿柱轴方向运动，从而惹起填料间的互相摩擦，加速填料外表生物膜的零落更新。同时填料中心水流流速较高，在水力剪切力的作用下，惹起填料内部生物膜的零落更新，在这两种水流作用下，抑止了填料内表面面生物膜的厚度，使生物膜一直坚持较高的活性，提升生物反响速度，有助于取得良好的出水水质。生物接触氧化池的另一个主要功用是对厌氧反响出水的氨氮实行硝化反响，使厌氧出水中剩余的氨氮被氧化为硝酸盐氮，进而随高比率回流污泥被回流至厌氧反响池，与进水中的氨氮实行厌氧氨氧化，最终消弭废水中的氮源污染物。
生物接触氧化池两级串联，钢筋混凝土构造矩形水池，单池平面尺寸为2.0mx4.0m，池深为4.3m，有效水深为3.8m，两级生物接触氧化池的HRT均为7~12h，第一级有机负荷率为0.3~0.5kgBOD5/(m3.d)，第二级有机负荷率为0.1-0.2kgBOD5/(m3•d)。采用鼓风供氧，曝气量为15mVm3污水，设配套鼓风机2台(1用1备)，配套电机功率为7.5kW。
2.4 沉淀池
该工程的沉淀池分为厌氧沉淀池与好氧沉淀池，沉淀池兼有沉淀与回流污泥栗站的双重作用。采用竖流式沉淀池，其最大优点是占地面积小，但是沉淀区水流方向与颗粒物沉淀方向相反，造成粒径较小的颗粒物被上升水流带至出水区，沉淀效果较差。为了克制这一缺陷，将沉淀池与污泥泵站合建，将沉淀池污泥斗改为污泥泵站，应用不连续的回流污泥加速沉淀区下向水流，经过污泥回流惹起的下向水流与沉淀区上向水流之差，补偿了上升水流对小颗粒污泥沉淀的不利影响，从而提升了泥水别离效果。
该工程将好氧污泥回流率加大到夏季为300%、冬季为400%。提升好氧污泥的回流比有3个优势：首先，废水生物处置对氨氮的氧化主要在好氧反响池实行，这样回流污泥中就含有大量的硝酸盐氮，硝酸盐氮与进水中的氨氮在厌氧反响池中实行厌氧氨氧化，去除废水中氨氮污染物。其次，提升好氧污泥到厌氧反响器的回流率，能有效应用厌氧反响去除剩余污泥，从而省去专用的污泥处置系统。第三，将好氧污泥回流到厌氧反响器前端，能加大厌氧反响器的进水负荷，提升厌氧反响器颗粒污泥的产率，从而提升厌氧反响器的处置效率。
沉淀池为钢筋混凝土构造矩形池，平面尺寸为3.0mx3.0m，有效水深为3.5m，HRT均为1.5~2.5h，外表负荷为1.5~2.5m3/(m2•h)。池内装置潜水栗2台(1用1备)，配套电机功率为1.1kW。
2.5滤布滤池
滤布滤池采用小孔(<0.1μm)纤维滤布，低压力重力过滤，过滤时滤布两侧的水位差仅为0.1〜0.2m，水流穿过滤布时的流速低，滤布对水中SS的截留效果好，在进水SS≤30mg/L的条件下滤后出水SS≤10mg/L，且出水效果稳定，水质明澈。该机装备有滤布自动冲洗水系统，应用滤后水实行冲洗，主要目的是冲洗滤布外表截留的SS和附着生长的微生物，恢复过滤孔隙，冲洗水用量为产水量的3%，定时自动反冲洗，每过滤运转2h，依次冲洗滤布正面1min、背面1min。
经过半年的运转监测发现，该滤池产水量稳定。刮取滤布外表附着物实行检测，发现即便刚冲洗完毕的滤布外表依然附着一层生物膜，膜内的微生物主要为好氧微生物，经过与无污染滤布实行比照过滤实验，发现该生物膜的存在能有效地降低出水SS，取得良好的出水水质。
三、工艺特性
由于该工程地处西北干旱地域，冬季气候冰冷，因而构筑物全部地埋，应用地温实行保温，依据该校环境卫生请求，不能建立剩余污泥处置设备，需按无剩余活性污泥工艺实行设计，故选择生物接触氧化工艺。该工艺为生物膜法和通常活性污泥法的分离，应用生物膜法污泥量大、污泥龄长的特性来降低剩余污泥量，同时应用人工曝气来增加混合液中的含氧量，提升生物处置效率。同时，加大污泥回流率，生物膜法产生的剩余污泥首先回流到产酸发酵池，经产酸发酵菌的水解发酵作用转化为易于被产甲烷菌所应用的有机物然后在产甲烷阶段生成甲烷等物质后排放大气。厌氧折流板反响后的厌氧沉淀污泥回流到厌氧反响器进一步内循环合成。经过这两个污泥回流，使得污泥龄无限延长，从而完成根本无剩余污泥产生的效果。
在厌氧生物处置过程中，产酸发酵菌和产甲烷菌增殖所请求的环境截然不同，产甲烷菌请求绝对厌氧，而产酸发酵菌为兼性菌和厌氧菌，产酸菌请求较低的pH值，而产甲烷菌请求的PH值相对较高，因而，将产酸阶段和产甲烷阶段完整放置在不同的反响池内来完成，有利于为这两类细菌营造良好的环境、发挥最大的处置效率。
应用滤布滤池构造简单、自动化运转、效果稳定的特性实行深度处置以满足回用水的请求。
四、工艺运转及本钱剖析
4.1 工艺运转
该工程于2015年6月一8月实行土建施工，2015年9月初投入接种污泥实行启动调试运转。厌氧污泥来自本校和左近寓居小区的化粪池，产酸发酵池污泥的接种量为30g/L，厌氧折流板反响池的接种量为50g/L。采用连续培育法，在调试期均按设计水量进水[7]。调试期产酸发酵池反响速度较快，2个星期即到达了设计运转条件。厌氧折流板反响池的调试周期较长，为了补偿产酸发酵初期pH值降落过快的问题，在调试期向产酸发酵池出水中投加石灰粉以补充碱度，使厌氧折流板反响池进水的pH值>7.0以满足产甲烷菌属的请求。厌氧折流板反响池在培育启动期采用不连续式污泥回流，最初一个月内运转2h、污泥回流10min，第二个月厌氧池运转1h、污泥回流10min，第三个月厌氧池运转lh、污泥回流30min。经过这些方式保证以最快的速度累积产甲烷菌属厌氧污泥。生物接触氧化池微生物采用自然培育法：初始的第一个月每隔1h曝气20min，第二个月每隔1h曝气30min，第三个月曝气30min，中止曝气30min。在调试阶段滤布滤池中止运转，处置水直接排放。调试期完毕的标志是生物处置构筑物出水BOD5≤20mg/L，同时满足绿化规范请求。调试期历时3个月。调试完毕后开启滤布滤池实行深度处置，经检测出水满足设计请求。
该工程于2016年4月开端验收监测，其间均匀处置水量为67m3/d，出水水质见表2，各项指标均能稳定地满足《城市污水再生应用城市杂用水水质》(GB/T18920—2002)规范。该工艺从调试启动起，系统内没有排放剩余污泥，也没有发作污泥膨胀等异常现象，其中阅历了两个寒假和一个暑假的中缀运转，假期后系统可以自动恢复正常处置，出水水质也没有呈现异常，阐明整个工程到达了设计请求。
4.2 本钱剖析
该工程的建立本钱为41万元，主要为曝气机、污泥回流及滤布冲洗等费用，总装机功率为12.6kW。依据一年多的运转经历，均匀处置费为2.26元/m3。其中，冬季均匀运转本钱为2.73元/m3，夏季均匀运转本钱为1.81元/m3，与多数正在运转的再生水处置工程本钱相当。
五、结论
①采用产酸发酵一厌氧折流板反响一两级生物接触氧化一滤布滤池工艺处置西北干旱地域高有机物、高氨氮的校园生活污水，处置出水水质能稳定地满足《城市污水再生应用城市杂用水水质》(GB/T18920—2002)规范。
②采用厌氧污泥和堕落污泥分别回流，同时加大污泥回流率的方式能够将剩余污泥在反响过程中厌氧消化，完成无剩余污泥排放。
③两阶段厌氧生物处置及两级生物接触氧化运转条件下，采取加大污泥回流率等措施，能有效地完成高有机物、高氨氮工业污水处理。
④滤布滤池是一种简单有效的深度处置安装，对再生水的水质具有较高的保证作用。
