厌氧消化技术在农村生活污水处理中的应用研究

陈昭和

福建省弘惠建设工程有限公司

1 引言

农村地区拥有复杂的地形，人口居住较为分散，采用以往的污水处理方式，在进行处理时需要投入较高的资金，在后续进行维护时面临较多的困难。因此，对于经济欠发达地区来说，如果需要投入大量的资金集中处理污水显然并不现实，需要结合实际需要选择合理地污水处理技术。厌氧消化技术运行便利，处理费用较低，是一种可以适用于农村地区污水处理的先进技术，目前该技术经过不断地发展和完善，已经广泛应用于农村生活污水处理中，取得了十分显著的效果。

2 厌氧消化技术概述

2.1 技术概念

目前，随着科学技术的不断发展，厌氧消化技术逐渐受到人们的广泛关注和重视，其应用范围逐渐延伸，已经在世界各地不同地区有所应用。绝大多数的城市生活有机垃圾场，在处理生活垃圾时处理量具有明确的标准，而在我国还没有大型处理厂应用此技术的案例，主要就是因为厌氧消化技术需要投入大量的资金，比其他技术所应用的资金多出一倍以上，但考虑到有机垃圾厌氧消化处理技术拥有非常良好的经济效益，每吨垃圾的处理费用与以往的好养堆肥费用基本相同，并且厌氧消化技术不会破坏环境占用面积较小，可以使温室气体排放量逐渐减少，同时从生命周期观点来看电，消化技术具有极强的经济性，因此在我国处理垃圾时可以持续推广厌氧消化技术。

2.2 技术原理

以消化过程规律为依据，可以在不同的容器内酸化水解有机垃圾，首先需要对有机垃圾进行分类，如果垃圾属于液体，可以直接进入甲烷阶段反应器中进行消化，而水解池时主要用于处理固体部分，在4小时后可以有效分离垃圾，使液体进入甲烷阶段，反应器经过一段时间的消化，绝大多数的有机物质都可以转化为生物气。

3 厌氧消化技术在农村生活污水处理工艺研究

随着生活污水处理要求的逐渐提高，以往的厌氧处理技术已经难以达到水处理要求。因此以厌氧处理技术为基础，结合不同的后期处理单元，衍生出了多种创新性的工艺。

3.1 硝化深床滤池

在以往生物滤池的基础上发展出了硝化深床滤池，该滤池以微生物为载体，将传统生物滤料代替为人工改性分子筛。人工改性分子筛所具有的生物载体较为优良，可以在交换的过程中充当交换剂，其可以结合水质特点针对性的进行改进，使水中污染物质可以被及时吸附，从而进一步提高废水的生化性。不仅如此，其还可以在微生物的作用下再生，并不需要对其进行反复的冲洗，使运营成本有效降低，是深度深化处理中最为重要的一种优选工艺。

该工艺具有多重特点，其可以对污泥沉淀性能进行有效地改善，使二沉池固液分离能力得到有效地提高，也可以对不可分解COD或TOC的去除率进行显著的提升，特别是其可以将化学药剂、制革等污染物进行有效地去除，避免曝气池出现发泡现象。

3.2 隔油隔渣井

隔油隔渣井主要起到对废水中的杂质及处于悬浮态或上浮于水体表面的油渍进行隔除的作用。同时合并了截留井的功能，在暴雨可以将多余的地表水溢流出去，避免对处理站造成重大冲击，处理时间15min。调节池用来进行水量调节和水质均化，以降低后续处理设施的冲击负荷，HRT：8h。

3.3 UMAR

厌氧池采用UMAR 工艺，即：旋转上流式多级厌氧反应工艺，是在厌氧生物滤池与UASB 的基础上发展起来的，兼具了二者优点的厌氧生物处理工艺。其内的微生物不仅可以附着于生物填料上以生物膜的形态存在，而且还可以活性污泥的形态存在，高效地对溶解态及胶体态有机污染物、SS进行截留和吸附并将其中的可降解有机物进行转化，在提高对有机污染物的降解效率的同时还缩短了HRT，表现为HRT＜MCRT，从而节省了土地和设备的投资成本。而生物填料不仅维持了较高的微生物固体量，而且还避免了反应器堵塞，大大降低了运行成本。其内的反硝化菌可以将分子筛催化滤池回流过来的硝态氮还原成氮气，达到从根本上去除了氨氮的目的。总之，UMAR拥有良好的抗冲击能力、有机负荷率、AS与SS流失率，可为后续的好氧处理工序提供良好的水质条件，是优选的厌氧处理工艺，处理时间4h。

3.4 UFOFe

好氧池采用UFOFe工艺，即：旋转上流式多相废水处理氧化工艺，是一种介乎于污泥法与生物滤池工艺间的，在有氧条件下附着于生物填料上的以生物膜形态存在的大量自养型、异养型微生物菌群对污水中的有机污染物进行转化和彻底氧化的一种好氧生物处理工艺。异养型微生物以有机污染物为底物，将其彻底氧化成二氧化碳和水。而自养型微生物以无机物为底物，将无机物氧化成无机氧化物，为反硝化菌的彻底去除氨氮提供了良好的条件。其具有有机容积负荷高、抗冲击能力强、污泥产量较低的特点，是优选的好氧处理工艺。

容积有机负荷：8kgCOD/m3·d。

HRT：4h。

3.5 反硝化池

反硝化池亦称为缺氧池，内部结构依照UMAR进行设计，具备了UMAR 的所有优点，不同的是微生物的生理机理。反硝化池内的微生物在缺氧的条件下，以有机物为底物、硝态氮为电子受体，在分解有机物的同时将硝态氮还原为氮气，从而达到彻底脱氮目的，处理时间4h。

3.6 硝化深床滤池

硝化深床滤池是在传统生物滤池及PACT 工艺的基础上发展起来的，其采用人工改性分子筛代替传统生物滤料及PAC（颗粒碳）作为微生物载体。人工改性分子筛不仅是优良的生物载体，亦是良好的物理吸附和离子交换剂，其可根据不同的水质特点给予差异化的、针对性的改性，使其可以针对性地选择吸附或交换水中污染物质，从而使废水的生化性得以进一步的提高；不仅如此，其还可以通过微生物作用进行再生，而无须进行反冲洗及定期更换，大大降低了运营成本，是深度生化处理不可或缺的一款优选工艺。

该工艺所具备的特点。

（1）提高了不可降解COD或TOC的去除率，减少曝气池的发泡现象。

（2）改善污泥絮体的形成。

（3）增加了无机物的去除率，增加了对重金属冲击负荷的适应性。

（4）降低了生物处理出水的毒性，减轻了出水对鱼类的毒害。

（5）减少了对异养微生物或硝化微生物的抑制，有脱氮作用。

（6）降低了VOCS向气相的转移。

（7）提高系统总的去除效率，大大改善出水水质。

（8）便于污水处理设施的统一管理，以较低的投资提高污水处理设施的处理能力。

3.7 二沉池

二沉池采用装配有蝶式沉淀器的新型沉淀池工艺，不但能有效地去除随水流流出的处于静止期和内源呼吸期的微生物残体及微小悬浮物，且水力负荷比普通沉淀池高，不仅节省了占地面积及构筑物建设投资，且固液分离效果优良。

4 厌氧消化及时在农村生活污水处理费用及处理效果

从建设成本进行分析后发现，化粪池需要投入的资金最少，厌氧组合工艺成本最高。对于有动力的组合工艺来说，人工费、设备运行费等都是运行成本的重要组成，其运行成本比其他处理模式更高。

技术经济指标按该废水的单位废水处理成本进行计算，此废水每天处理量为80m3。

如表1所示为用电设备功率统计表，在处理污水的过程中需要使用多种不同的设备，这些设备在功率方面具有一定的差异，需要计算合计，为直接费用计算提供准确的依据。

表1 用电设备功率统计表

根据负荷表，主要设备总装机容量为5.10kW，工作容量为2.85kW，功率因素取0.8。具体如表2所示。

表2 项目电费计算表

厌氧消化技术具有多方面的特点，第一，其可以有效控制整个消化过程，在短时间内迅速完成降解，同时可以全封闭生产过程；第二，其具有良好的能源化效果，可以将低品位生物能转化为直接利用的高品位沼气；第三，操作非常便利，与其他厌氧消化技术相比，其只需要基本设施即可执行操作，在运行过程中需要投入的资金也比较少，可以有效节约资源；第四，再利用产物，其对于高浓度有机废水处理最为适合，经厌氧消化后，可以得到稳定的废物，并将其作为农肥或饲料使用；第五，厌氧微生物生长速度相对比较缓慢，以往进行处理的方法需要花费大量的时间，设备占用体积也比较庞大；第六，在厌氧过程中会产生恶臭气体，每吨垃圾的处理费与以往好氧堆肥费用基本相同，并且厌氧消化技术产生的环境效益相对比较良好。

5 结束语

在农村生活污水处理中，厌氧消化技术具有至关重要的作用，其可以通过无害化的方式经济处理粪便污水。农村生活污水通过厌氧消化处，可以使绝大多数的污染物得到降解，并与无害化标准相符合。