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摘要:一体化水处理技术是近几年开始研究并发展起来的新型节能型水处理技术。其具有占地面积小、设备投资底、运行技术简单等优点，可用于乡镇、企业的生活生产污水的处理处置。通过研究分析污水处理技术，节能减排，实现经济和社会效益的最大化。
关键词：一体化水处理技术；污水处理
中图分类号：U664文献标识码： A 文章编号：
引言
受经济发展水平偏低、基础设施不完善、适用技术及设备滞后，运营管理经验缺乏等多方面因素的影响，目前我国城镇污水处理水平还比较低。据不完全统计，截至2010年底，我国城市和县城的污水排放总量已达到450.8亿吨。其中，657座城市污水排放总量为378.7亿吨，1633座县城污水排放总量为72.1亿吨。随着经济的快速增长，农村生活水平和生活方式也发生了极大改变，农村生活污染对环境的压力越来越明显。但是，目前对于农村生活污水排放量的统计还是空白。据测算，全国农村每年约产生生活污水量90多亿吨，人粪尿年产生量为2.6亿吨，但乡镇一级的污水处理率不超过1%，96%的村庄没有排水沟渠和污水处理系统。因此，乡镇产生的生活污水绝大多数没有处理，直接排放，对生活环境产生的极大的污染危害。
一体化水处理技术定义及分类
一体化水处理技术是近几年开始研究并发展起来的新型节能型水处理技术。其具有占地面积小、设备投资底、运行技术简单等优点，可用于乡镇、企业的生活生产污水的处理处置。根据处理工艺流程的不同，小型一体化污水处理设备可分为压力式污水生物处理设备、间歇式污水生物处理设备和地埋式污水生物处理设备[1]。目前，一体化设备已经成为国内外研究的热点。例如，姚庆文等[2]研究的采用双向旋流混凝、絮凝设计，并通过改进动水模型和斜板结构的一体化水处理装置，试验结果表明，一体化水处理装置不仅可有效去除废水中的盐类和COD，而且出水水质大大提高。陈东辉等[3]设计的一体化MBR中水处理系统，由膜组件、曝气系统和反冲洗系统三部分组成，其能较好地解决膜堵塞、膜污染的以及能耗高等问题，同时，具有占地面积小、出水水质好、出水水质稳定的优点，能用于生活住宅小区、大型公用建筑物、学校的中水回用系统中。蔡苏宁等[4]设计的一体化污水处理设备，是针对某造纸企业污水特点，集絮凝、沉淀、过滤工艺为一体，该设备具有投资少、占地面积小、处理效果好及操作方便等优点。
由此可见，小型一體化污水处理设备多用于生活污水的处理，但也能用于工业污水处理及中水回用系统。本研究主要针对生活污水处理，由于生活污水可生化性强，采用生物处理比较经济有效，故设计采用生物处理工艺。
方案设计及工艺流程
本研究设计的一体化氧化沟污水处理工艺，由预处理、二级处理、深度处理等单元组成，具有空间安排合理、构造简单、造价低、占地面积小等优点，能满足5-2000m3/d的不同污水处理要求；可有效降低COD、氨氮等主要污染物的排放量；不但适用于独家独户的污水处理，也适用于多人的区域型污水处理。
工艺流程
本研究中，一体化氧化沟为混凝土结构，在一个池体中用混凝土隔墙分别隔离出预处理、二级处理（氧化沟）、深度处理单元。工艺流程图如图1所示。
图1 工艺流程图
预处理
预处理就是在一级处理之前去除污水中大块的呈悬浮状或漂浮状态的污物以及沉降效果较好的砂砾等，以确保处理系统安全运行。一级处理主要目的是为二级处理减轻负荷。本研究中，预处理系统由粗格栅、提升水泵、及细格栅组成。其中粗格栅设置在调节水池前端，细格栅设置在调节水池后端，产生栅渣均采用栅渣小车外运方式。提升水泵设置在调节水池后端、细格栅前端，采用高水位启泵、低水位停泵方式。调节水池根据设计规模选取停留时间在4-12h。
二级处理（氧化沟）
氧化沟(Oxidation Ditch)工艺，又称氧化渠，是一种基于活性污泥法的变形工艺，具有出水水质良好且稳定、剩余污泥产量低、运行管理简单等优点，因此越来越多地应用在各种规模的城市污水处理系统中[5]。
氧化沟工艺主要由水渠和曝气推流设备两部分组成，其中曝气推流设备作为氧化沟工艺中的核心机械设备，是影响氧化沟处理效率、能耗及稳定性的关键因素之一。导流式潜水曝气器在氧化沟中的功能主要有三点：1向混合液供氧；2使混合液中有机污染物、活性污泥、溶解氧三者充分混合、接触；3推动水流以一定的流速（不低于0.25m/s）沿池长循环流动。其中，第三点是氧化沟对曝气装置的特殊要求，其对氧化沟保持工艺特征方面具有重要的意义。
本工艺中采用导流式潜水曝气器，其优点有：1导流式潜水曝气器构造简单，主体部分的设置和取出都很容易，便于保修和点检；2包括导流罩结构，水流由导流罩上方流入，下方流出，均衡供氧，原水不会短路，处理水质稳定；3可自由切换为厌氧搅拌和好氧搅拌；4不与户外空气直接接触，可防止冬季水温降低过多，在寒冷地区也能充分发挥功能；5叶轮采用大流量低扬程叶轮，实现小动力强搅拌，提高稀释倍数，促进氧化沟的循环流态；6在氧化沟的底部设置，搅拌能力和氧溶解效率都很高；7推流效果好，设备数量少，不需另外设置推流搅拌器；8不产生飞沫、水声和臭气等二次污染；9后期维护管理简单，费用低；10可对应任何形状的氧化沟，可对应水位的变动，可随意改变氧化沟的形状和深度。
本研究中，氧化沟设计在预处理后端，根据设计规模设计廊道数量不小于2条，停留时间介于10-24h范围内，污泥龄介于15-30d范围内。本设计中，导流式潜水曝气器的空气由鼓风机提供，鼓风机位于一体化池顶，可与粗细格栅出渣口一同放置在彩板房内。
深度处理
深度处理可采用多种形式，本研究中采用的为消毒池工艺，投加药剂为氯片，其具有投加方式简单、药剂便宜易得等优点。
污泥处置
由于一体化污水处理设备多用于较小规模的污水处理系统中，因此产生污泥量较少，为了合理降低污泥处理成本，因此采用设计污泥储池，部分污泥回流，部分污泥由吸泥车外运的污泥处置方案。另外，由于本研究中一体化氧化沟污水处理工艺为地下式混凝土结构，因此在必要时，可考虑在一体化池体池顶设计污水脱水车间，采用机械脱水装置。
一体化设计
本研究的一体化氧化沟污水处理工艺是将预处理、二级处理和深度处理合建在一个混凝土池体中，合理划分工艺单元，从而实现，整套工艺占地面积小，投资低等优势。设计总平面布置示意图见图2.
图2 一体化氧化沟污水处理工艺
结论
本研究中，设计一种一体化氧化沟污水处理工艺，整个工艺设计在一个混凝土结构池体中，具有非常广阔的应用前景。其优势和特点主要包括4点。
（1）可用于小城镇的生活污水处理，有效降低COD、氨氮等主要污染物的排放量；
（2）应用范围广，不但适用于独家独户的污水处理，也适用于多人的区域型污水处理；（3）通过对构筑物的一体化设计，利用最合理的空间安排，克服传统污水处理工艺流程复杂弊端，因此具有构造简单、造价低、占地面积小等特点，能满足5-2000m3/d的不同污水处理要求；
（4）运行操作简单，能实现自动化控制。
参考文献
[1]于慧卿、田苗、何延新等，一体化设备在水处理中的研究及应用，工程技术化学之友，2006（11）：11-12
[2]姚庆文、何成平、蒋珍琦等，一体化水处理装置及其控制系统设计，机械设计与制造，2012，6（6）：87-89
[3]陈东辉、徐志。一体化MBR中水处理系统在小区中的应用，陕西环境，2002，9（2）：47-49
[4]蔡苏宁、董继先、谈树美。新型一体化污水处理设备的研究，陕西科技大学学报，2011，29，51-55
[5]张自杰等。排水工程（下）（第四版），中国建筑工业出版社，2008，北京，637.
关键词：一体化水处理技术；污水处理
中图分类号：U664文献标识码： A 文章编号：
引言
受经济发展水平偏低、基础设施不完善、适用技术及设备滞后，运营管理经验缺乏等多方面因素的影响，目前我国城镇污水处理水平还比较低。据不完全统计，截至2010年底，我国城市和县城的污水排放总量已达到450.8亿吨。其中，657座城市污水排放总量为378.7亿吨，1633座县城污水排放总量为72.1亿吨。随着经济的快速增长，农村生活水平和生活方式也发生了极大改变，农村生活污染对环境的压力越来越明显。但是，目前对于农村生活污水排放量的统计还是空白。据测算，全国农村每年约产生生活污水量90多亿吨，人粪尿年产生量为2.6亿吨，但乡镇一级的污水处理率不超过1%，96%的村庄没有排水沟渠和污水处理系统。因此，乡镇产生的生活污水绝大多数没有处理，直接排放，对生活环境产生的极大的污染危害。
一体化水处理技术定义及分类
一体化水处理技术是近几年开始研究并发展起来的新型节能型水处理技术。其具有占地面积小、设备投资底、运行技术简单等优点，可用于乡镇、企业的生活生产污水的处理处置。根据处理工艺流程的不同，小型一体化污水处理设备可分为压力式污水生物处理设备、间歇式污水生物处理设备和地埋式污水生物处理设备[1]。目前，一体化设备已经成为国内外研究的热点。例如，姚庆文等[2]研究的采用双向旋流混凝、絮凝设计，并通过改进动水模型和斜板结构的一体化水处理装置，试验结果表明，一体化水处理装置不仅可有效去除废水中的盐类和COD，而且出水水质大大提高。陈东辉等[3]设计的一体化MBR中水处理系统，由膜组件、曝气系统和反冲洗系统三部分组成，其能较好地解决膜堵塞、膜污染的以及能耗高等问题，同时，具有占地面积小、出水水质好、出水水质稳定的优点，能用于生活住宅小区、大型公用建筑物、学校的中水回用系统中。蔡苏宁等[4]设计的一体化污水处理设备，是针对某造纸企业污水特点，集絮凝、沉淀、过滤工艺为一体，该设备具有投资少、占地面积小、处理效果好及操作方便等优点。
由此可见，小型一體化污水处理设备多用于生活污水的处理，但也能用于工业污水处理及中水回用系统。本研究主要针对生活污水处理，由于生活污水可生化性强，采用生物处理比较经济有效，故设计采用生物处理工艺。
方案设计及工艺流程
本研究设计的一体化氧化沟污水处理工艺，由预处理、二级处理、深度处理等单元组成，具有空间安排合理、构造简单、造价低、占地面积小等优点，能满足5-2000m3/d的不同污水处理要求；可有效降低COD、氨氮等主要污染物的排放量；不但适用于独家独户的污水处理，也适用于多人的区域型污水处理。
工艺流程
本研究中，一体化氧化沟为混凝土结构，在一个池体中用混凝土隔墙分别隔离出预处理、二级处理（氧化沟）、深度处理单元。工艺流程图如图1所示。
图1 工艺流程图
预处理
预处理就是在一级处理之前去除污水中大块的呈悬浮状或漂浮状态的污物以及沉降效果较好的砂砾等，以确保处理系统安全运行。一级处理主要目的是为二级处理减轻负荷。本研究中，预处理系统由粗格栅、提升水泵、及细格栅组成。其中粗格栅设置在调节水池前端，细格栅设置在调节水池后端，产生栅渣均采用栅渣小车外运方式。提升水泵设置在调节水池后端、细格栅前端，采用高水位启泵、低水位停泵方式。调节水池根据设计规模选取停留时间在4-12h。
二级处理（氧化沟）
氧化沟(Oxidation Ditch)工艺，又称氧化渠，是一种基于活性污泥法的变形工艺，具有出水水质良好且稳定、剩余污泥产量低、运行管理简单等优点，因此越来越多地应用在各种规模的城市污水处理系统中[5]。
氧化沟工艺主要由水渠和曝气推流设备两部分组成，其中曝气推流设备作为氧化沟工艺中的核心机械设备，是影响氧化沟处理效率、能耗及稳定性的关键因素之一。导流式潜水曝气器在氧化沟中的功能主要有三点：1向混合液供氧；2使混合液中有机污染物、活性污泥、溶解氧三者充分混合、接触；3推动水流以一定的流速（不低于0.25m/s）沿池长循环流动。其中，第三点是氧化沟对曝气装置的特殊要求，其对氧化沟保持工艺特征方面具有重要的意义。
本工艺中采用导流式潜水曝气器，其优点有：1导流式潜水曝气器构造简单，主体部分的设置和取出都很容易，便于保修和点检；2包括导流罩结构，水流由导流罩上方流入，下方流出，均衡供氧，原水不会短路，处理水质稳定；3可自由切换为厌氧搅拌和好氧搅拌；4不与户外空气直接接触，可防止冬季水温降低过多，在寒冷地区也能充分发挥功能；5叶轮采用大流量低扬程叶轮，实现小动力强搅拌，提高稀释倍数，促进氧化沟的循环流态；6在氧化沟的底部设置，搅拌能力和氧溶解效率都很高；7推流效果好，设备数量少，不需另外设置推流搅拌器；8不产生飞沫、水声和臭气等二次污染；9后期维护管理简单，费用低；10可对应任何形状的氧化沟，可对应水位的变动，可随意改变氧化沟的形状和深度。
本研究中，氧化沟设计在预处理后端，根据设计规模设计廊道数量不小于2条，停留时间介于10-24h范围内，污泥龄介于15-30d范围内。本设计中，导流式潜水曝气器的空气由鼓风机提供，鼓风机位于一体化池顶，可与粗细格栅出渣口一同放置在彩板房内。
深度处理
深度处理可采用多种形式，本研究中采用的为消毒池工艺，投加药剂为氯片，其具有投加方式简单、药剂便宜易得等优点。
污泥处置
由于一体化污水处理设备多用于较小规模的污水处理系统中，因此产生污泥量较少，为了合理降低污泥处理成本，因此采用设计污泥储池，部分污泥回流，部分污泥由吸泥车外运的污泥处置方案。另外，由于本研究中一体化氧化沟污水处理工艺为地下式混凝土结构，因此在必要时，可考虑在一体化池体池顶设计污水脱水车间，采用机械脱水装置。
一体化设计
本研究的一体化氧化沟污水处理工艺是将预处理、二级处理和深度处理合建在一个混凝土池体中，合理划分工艺单元，从而实现，整套工艺占地面积小，投资低等优势。设计总平面布置示意图见图2.
图2 一体化氧化沟污水处理工艺
结论
本研究中，设计一种一体化氧化沟污水处理工艺，整个工艺设计在一个混凝土结构池体中，具有非常广阔的应用前景。其优势和特点主要包括4点。
（1）可用于小城镇的生活污水处理，有效降低COD、氨氮等主要污染物的排放量；
（2）应用范围广，不但适用于独家独户的污水处理，也适用于多人的区域型污水处理；（3）通过对构筑物的一体化设计，利用最合理的空间安排，克服传统污水处理工艺流程复杂弊端，因此具有构造简单、造价低、占地面积小等特点，能满足5-2000m3/d的不同污水处理要求；
（4）运行操作简单，能实现自动化控制。
参考文献
[1]于慧卿、田苗、何延新等，一体化设备在水处理中的研究及应用，工程技术化学之友，2006（11）：11-12
[2]姚庆文、何成平、蒋珍琦等，一体化水处理装置及其控制系统设计，机械设计与制造，2012，6（6）：87-89
[3]陈东辉、徐志。一体化MBR中水处理系统在小区中的应用，陕西环境，2002，9（2）：47-49
[4]蔡苏宁、董继先、谈树美。新型一体化污水处理设备的研究，陕西科技大学学报，2011，29，51-55
[5]张自杰等。排水工程（下）（第四版），中国建筑工业出版社，2008，北京，637.