2.2.8　一体化处理装置

小型污水处理设备从型式上可分为只处理粪便污水的单独型和统一处理厨房排水、洗衣排水和浴室排水等杂排水的合并处理型两种。从处理工艺上分，单独处理装置又分为腐化池和延迟曝气池；而合并处理装置可分为洒水滤池式、高速洒水滤池式、延时曝气式、循环水道曝气式、标准活性污泥法、分流曝气式、接触氧化法、污泥再曝气式、标准洒水滤池式、膜生物反应器、膜分离净化装置等。

小型污水处理装置的规划和设计按以下顺序进行：a.根据服务人数来确定污水量；b.确定排放标准；c.了解污水特性；d.确定处理方法；e.计算处理装置容量；f.进行详细设计。

在国外，如日本设置小型污水处理厂处理水水质指标时，以公害对策基本法为准则。根据设置地域、服务人数的不同，处理水的BOD₅在90～30mg/L，深度处理水BOD₅小于10mg/L。同时对COD、SS、NH₃-N等也提出了明确的要求。在我国，由于小污水处理装置开发应用时间短，尚无专门的排放标准。目前，主要执行现行的污水排放标准和中水水质标准及中水用于景观水的水质标准。究竟执行哪一类标准，需要事先经过充分的调查，根据实际需要而定。

确定污水量和水质后即可进行设计，设计时需注意：a.污水排放时间；b.污水流量的时间变化和水质变化；c.污水量和BOD负荷每周的变化、月变化、季变化；d.作为生物营养源的物质；e.杂物、油脂类、消毒药剂混入的程度。

发展集预处理、二级处理和深度处理于一体的中小型污水处理一体化装置，是国外污水分散处理发展的一种趋势。日本研究的一体化处理装置主要采用厌氧-好氧-二沉池组合工艺，近年来开发的膜处理技术，可对BOD₅和TN进行深度处理。欧洲许多国家开发了以SBR、移动床生物膜反应器、生物转盘和滴滤池技术为主，结合化学除磷的小型污水处理集成装置。

日本在法律上规定严格保持河流、湖泊和海域的优良水质，因此，促进了日本农村污水协会研究开发一系列适用于在农村乡镇中应用的污水处理设备。设计的JARUS模式的15种不同型号污水处理一体化装置可分为两大类：一类采用生物膜法；另一类采用浮游生物法。

在自然界中存在着大量依赖有机物生活的微生物，它们具有氧化分解有机物并将其转化为无机物的功能。生物膜处理就是利用微生物的这一功能，采取人工措施来创造更有利于微生物生长和繁殖的环境，使其大量繁殖，从而提高对污水有机物氧化降解效率，达到净化污水的作用。经生物膜法处理装置处理的污水，其BOD₅含量<20mg/L、SS<50mg/L、TN<20mg/L。浮游生物法通过漂浮在污水中的微生物氧化作用净化污水。可使BOD₅含量为10～20mg/L、COD<5mg/L、SS为15～50mg/L、TN为10～15mg/L、TP下降到1～3mg/L。

日本农村污水处理主要利用生物膜法（生物接触氧化法），采用小型生活污水处理装置（净化槽），即淹没式生物滤池。这种工艺的污水处理设施体积小、成本低、运行操作简单，处理后的污水水质稳定，比较适合农村应用。这种处理工艺广泛用于小型gappei-shori净化槽系统，经过这个工艺处理后出水BOD<20mg/L，该工艺的流程见图2-20^［60］。

净化槽由厌氧滤池、接触氧化池、沉淀池和消毒池组成，在厌氧滤池和接触氧化池中加有填料。这一工艺已迅速发展成一体化的污水处理装置，图2-21为该净化槽的内部结构。在这个处理系统中，每个池子的池容等于或大于表2-22所给数值。

设计厌氧滤池不但能去除进水中的悬浮物，而且还降低了后续好氧处理的有机负荷。为了帮助污泥分离，厌氧滤池通常分成两个隔室。

日本的一体化的污水处理装置使用得较多的另一种工艺是反硝化型厌氧过滤-接触氧化工艺。这种净化槽处理系统用于要求出水BOD和总氮低于20mg/L的场合。系统中的每个池子的池容等于或大于表2-23所列的计算值。

为了确保氮的顺利去除，接触氧化池的池容和曝气量较普通净化槽大，接触氧化池出水回流到厌氧滤池，以保证氮的去除。

总而言之，日本采用的生物膜法设备类型很多，按照生物膜与污水接触的方式，有填充式和淹没式两类，日本农村污水协会采用的是生物接触氧化工艺。生物滤池由池体、滤料、布水装置和排水系统4部分组成。滤料是生物膜的载体，对净化作用的影响较大，常用的滤料有砂、碎石、卵石、炉渣、陶粒和红杉板条等。“石井法”是利用用过的废乳酸饮料瓶作曝气池填料。近年来对填料的研究有很大发展，如利用各种塑料和化学纤维制成的纤维球和蜂窝式滤料等，使每立方米滤料的比表面积大大增加，空隙率提高到93%～95%。例如日本尤尼奇卡公司用聚酯纤维制成的纤维球滤料的密度为1.38g/cm³，充填密度为50kg/m³，空隙率达到96%，比表面积达到3000m²/m³；流速高，水头损失小，经反冲洗后滤料可反复使用。

（1）芬兰污水处理设备

如图2-22和图2-23所示，目前已经能够买到一些工业制造的水处理设施，这些设施通常包括一个预处理器、组合的生物化学处理器以及用于除磷的排水渠。通常需要电力和化学药品。不同的处理设施有间歇式、活性污泥式、生物化学式。对于独立的家庭有很多模式可以选择，但是最好几个家庭共同使用一个处理系统。

1）制约因素　不同生产商之间的竞争十分激烈，广告的作用使消费者选择的过程变得复杂了。对于处理设施的长期运行和处理效果的研究不完善。各个系统都是在不断发展中，仅达到大致上精确。废水负荷要经过一年才能够达到完全无害的最佳的处理效果。设备要专业人士来维护。

2）优点　水处理设施不需要太大空间，也不需要特殊的土壤，净化过程可分为自动监视和人工控制，报警系统连在处理设施上。在认真建筑和维护的情况下处理效果良好。

3）花费　设备费用人工3500～8000美元，运行费用每年为200～500美元；平均10年的使用费用为5000～10000美元。

（2）英国污水处理设备

如图2-24和图2-25所示，英国的污水处理设施都是模块化、高度集成化的，只需要在现场组装完成就可以使用。装置通常包括初级沉淀池、滤床（空气注入或旋转式喷灌）和二级沉淀池。这种高度集成化的污水处理设备能够满足高标准的出水要求。家庭污水从各点收集到设备中（图2-24中A点），在那里经过初级沉降和厌氧分解（图2-24中B点）。这种污水处理设备在众多可供选择的处理方法中是最有效的，在英国也最普遍。这种污水处理设备的特点是：活性污泥单元延长了生物过滤作用，同时配备了旋转生物接触池。小型污水处理设备的特点如表2-24所列。

（3）国外好氧槽和污水处理设备

如图2-26所示，好氧槽在建筑上与化粪池相似，但是处理过程十分不同。这种方法花费高但是出水水质好。在氧化池中氧气进入废水中以提高好氧细菌的生长。微生物利用废水中的有机物生长将复杂的有机物氧化成简单无害的有机物。出水排入污水处置场或者进行进一步的处理。污泥必须由专业的人员用泵排出，需由一个权威的污水处理场操作工来对出水进行半年的监测，并且通过一个可信的监测站出具一年的出水监测报告并提交到环保局。