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1　概述

        建筑小區(qū)是具有一種功能或多種功能的相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域，其排水系統(tǒng)通常不在城市市政管網(wǎng)覆蓋范圍之內(nèi)。根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，必須設(shè)置獨(dú)立的污水處理設(shè)施，這就是我們所指的小區(qū)污水處理。

        小區(qū)污水系統(tǒng)的處理能力，各國(guó)并無(wú)統(tǒng)一的限定。前蘇聯(lián)曾建議單個(gè)構(gòu)筑物的處理能力不宜超過1400m³/d，美國(guó)則把處理能力限定在3785m³/d的范圍內(nèi)。根據(jù)我國(guó)情況，建議把污水量在4000m³/d以下的處理廠定義為小區(qū)污水處理廠。

        小區(qū)污水不同于城市污水(常包括部分工業(yè)廢水)，屬于生活污水范疇。其水質(zhì)水量特征可概括為：水質(zhì)水量變化較大，污染物濃度偏低，即比城市污水低，污水可生化性好，處理難度小。

        小區(qū)污水的處理工藝因污水排入的水體功能不同而異，常用處理方法有：化糞池、一級(jí)處理 (初次沉淀池)、生物二級(jí)處理及二級(jí)處理后再經(jīng)過濾消毒回用等。由于小區(qū)污水量較小，管理者水平不高，所以在工藝設(shè)計(jì)時(shí)盡可能選用無(wú)污泥或少污泥的處理工 藝，以防因污泥處理不善造成二次污染。本文在介紹小區(qū)污水處理設(shè)計(jì)原則及常用流程的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了周期循環(huán)活性污泥(CASS)工藝處理小區(qū)污水及回 用的設(shè)計(jì)參數(shù)與應(yīng)用情況。 

2　小區(qū)污水處理設(shè)計(jì)原則及常用流程 

2.1　設(shè)計(jì)原則
 
        (1)一般來(lái)說，不同小區(qū)對(duì)出水的要求差異較大，應(yīng)根據(jù)我國(guó)《地面環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838 -88)和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)的有關(guān)規(guī)定和當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求確定處理程度，以確保出水水質(zhì)。
 
        (2)污水處理設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)必須結(jié)合小區(qū)的整體規(guī)劃和建筑特點(diǎn)，即外觀設(shè)計(jì)上要與小區(qū)建筑環(huán)境相協(xié)調(diào)，以求美觀。
 
        (3)在污水處理工藝上力求簡(jiǎn)單實(shí)用，以方便管理。
 
        (4)在高程布置上應(yīng)盡量采用立體布局，充分利用地下空間。平面布置上要緊湊，以節(jié)省用地。
 
        (5)污水處理廠位置應(yīng)盡可能位于小區(qū)下風(fēng)向，與其它建筑物有一定的距離，以減少對(duì)環(huán)境的影響。
 
        (6)設(shè)備化，定型化，模塊化，施工安裝方便，運(yùn)行簡(jiǎn)易，設(shè)備性能穩(wěn)定，適合分期建設(shè)。 

        (7)處理程度高，污泥產(chǎn)量少，并盡可能采用節(jié)能處理技術(shù)。
 
        (8)處理構(gòu)筑物對(duì)水力負(fù)荷和有機(jī)物負(fù)荷的適應(yīng)范圍較大，使系統(tǒng)有較好的經(jīng)受沖擊負(fù)荷的能力。
 
        (9)小區(qū)內(nèi)的人口是逐漸增加的，因此小區(qū)污水處理廠應(yīng)留有發(fā)展余地。 
　　

2.2　常用流程

        根據(jù)小區(qū)廢水處理的原則，應(yīng)選擇處理效果穩(wěn)定、產(chǎn)泥少、節(jié)能的處理方法。小區(qū)系統(tǒng)中的各類建筑物一般均建有化糞池，所以化糞池應(yīng)與污水處理方法相結(jié)合。常用的工藝流程有： 
 ①污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→接觸氧化池→沉淀池 →出水。 
    
 ②污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→曝氣池→沉淀池污泥回流　→出水。 
    
 ③污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→SBR池或CASS池→出水。 
    
 ④污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→混凝沉淀(加藥)→過濾→出水(物化方法)。 
    
 ⑤污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→接觸氧化池→混凝過濾(加藥)→出水。

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小區(qū)污水處理設(shè)計(jì)中組合式處理廠曾風(fēng)靡一時(shí)，組合式處理指裝配好的或易于組裝的定型設(shè)備，其主要優(yōu)點(diǎn)是施工快，不占綠地。但實(shí)際應(yīng)用表明，存在不少問 題。如設(shè)備的維修管理困難，對(duì)運(yùn)行情況考核不便，單機(jī)處理水量有限，使用壽命等均有待時(shí)間驗(yàn)證。根據(jù)工程設(shè)計(jì)及實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建議日處理能力1000m³以上的污水處理廠宜采用地上式。在水量不大，場(chǎng)地十分緊張時(shí)可考慮用埋地設(shè)備。 

3　CASS工藝處理小區(qū)污水 
　　
3.1　工作原理
　　 
 CASS(Cyclic Activated Sludge System)是在SBR的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，即在SBR池內(nèi)進(jìn)水端增加了一個(gè)生物選擇器，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水(沉淀期、排水期仍連續(xù)進(jìn)水)，間歇排水。設(shè)置 生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細(xì)菌，其容積約占整個(gè)池子的10%。生物選擇器的工藝過程遵循活性污泥的基質(zhì)積累--再生理論，使活性污泥在選 擇器中經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的吸附階段(基質(zhì)積累)，隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)較低負(fù)荷的基質(zhì)降解階段，以完成整個(gè)基質(zhì)降解的全過程和污泥再生。

 據(jù)有關(guān)資料介紹，污泥膨脹的直接原因是絲狀菌的過量繁殖。由于絲狀菌比菌膠團(tuán)的比表面積大，因此有利于攝取低濃度底物。但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀 菌小，在高底物濃度下菌膠團(tuán)和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由于膠團(tuán)細(xì)菌比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優(yōu)勢(shì)，這樣利用基質(zhì)作為 推動(dòng)力選擇性地培養(yǎng)膠團(tuán)細(xì)菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢(shì)菌。所以，在CASS池進(jìn)水端增加一個(gè)設(shè)計(jì)合理的生物選擇器，可以有效地抑制絲狀菌的生長(zhǎng)和繁殖，克 服污泥膨脹，提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。
 
 CASS工藝對(duì)污染物質(zhì)降解是一個(gè)時(shí)間上的推流過程，集反應(yīng)、沉淀、排水于一體，是一個(gè)好氧-缺氧-厭氧交替運(yùn)行的過程，因此具有一定脫氮除磷效果。 

3.2　與傳統(tǒng)活性污泥法的比較
　　
 與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，CASS工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：
 
(1)建設(shè)費(fèi)用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備，建設(shè)費(fèi)用可節(jié)省20%～30%。工藝流程簡(jiǎn)潔，污水廠主要構(gòu)筑物為集水池、沉砂池、CASS曝氣池、污泥池，布局緊湊，占地面積可減少35%。
 
 (2)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用省。由于曝氣是周期性的，池內(nèi)溶解氧的濃度也是變化的，沉淀階段和排水階段溶解氧降低，重新開始曝氣時(shí)，氧濃度梯度大，傳遞效率高，節(jié)能*，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用可節(jié)省10%～25%。
 
 (3)有機(jī)物去除率高，出水水質(zhì)好。不僅能有效去除污水中有機(jī)碳源污染物，而且具有良好的脫氮、除磷功能。
 
(4)管理簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，不易發(fā)生污泥膨脹。污水處理廠設(shè)備種類和數(shù)量較少，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全可靠。
 
 (5)污泥產(chǎn)量低，性質(zhì)穩(wěn)定。 

3.3　曝氣方式的選擇

  由于小區(qū)大都是居民居住區(qū)，對(duì)環(huán)境的要求比較高，因此污水廠建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮噪音擾民問題和污水廠操作人員的工作環(huán)境，采用水下曝氣機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)曝 氣可有效解決噪音污染。另外，由于CASS工藝*的運(yùn)行方式，采用水下曝氣機(jī)可省去復(fù)雜的管路及閥門，安裝、維修方便，使用靈活，可根據(jù)進(jìn)出水情況開不 同的臺(tái)數(shù)，在保證效果的條件下，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。 
　　
3.4　撇水方式的選擇

  撇水機(jī)是CASS工藝的關(guān)鍵組成部分，其性能是否穩(wěn)定可靠直接影響到CASS工藝的正常運(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)撇水機(jī)仍在進(jìn)行研究和開發(fā)，按照目前所用的原 理，撇水機(jī)可分為三種類型，即浮球式、旋轉(zhuǎn)式和虹吸式。撇水機(jī)研制的關(guān)鍵是解決潷水過程中，堰口、導(dǎo)水軟管和升降控制裝置與水流之間形成的動(dòng)態(tài)平衡，使之 可隨排水量的不同調(diào)整浮動(dòng)水堰浸沒的深度，并隨水位均勻地升降，將排水對(duì)底層污泥的干擾降低到zui低限度，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。

  我院自主研制開發(fā)的撇水機(jī)屬絲杠旋轉(zhuǎn)式，自動(dòng)撇水裝置主要組成部分是：潷水器、可擾動(dòng)的軟管、水位控制器、可伸縮推動(dòng)桿和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等。其中潷水器又叫自動(dòng) 浮動(dòng)式水堰，上部為堰口和防止浮渣進(jìn)入出水的浮筒，下部出水管兼起支撐作用，部分浸沒在水中，通過可伸縮推動(dòng)桿使方形堰口達(dá)到連續(xù)均勻地排出反應(yīng)池中的上 清液。具有升降平穩(wěn)、排水均勻、自動(dòng)控制、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。 

3.5　主要設(shè)計(jì)參數(shù)
 CASS設(shè)計(jì)參數(shù)：污泥負(fù)荷0.1～0.2 kg BOD₅/(kgMLSS•d)，污泥齡15～30 d。
 水力停留時(shí)間12 h，工作周期4 h，其中曝氣2.5 h，沉淀0.75 h，排水0.5～0.75 h。 

4　CASS工藝的出水回用
　　

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皮草廢水脫色法—氧化法

　　目前化學(xué)氧化法是皮草廢水脫色較為常見和比較成熟的方法，其代表是高級(jí)氧化技術(shù)，脫色原理是利用強(qiáng)氧化劑的強(qiáng)氧化性將染料分子發(fā)色基團(tuán)中的不飽和鍵斷開，從而形成相對(duì)分子質(zhì)量較小的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物，使染料失去發(fā)色能力常用的氧化法有氯氧化法、臭氧氧化、過氧化氫氧化、Fenton氧化以及次氯酸鈉氧化等。臭氧雖有良好的脫色效果，但缺點(diǎn)是費(fèi)用相對(duì)偏高。

　　光催化氧化法

　　光催化氧化技術(shù)是以光氧化為基礎(chǔ)并以N型半導(dǎo)體的能帶理論為依據(jù)而發(fā)展起來(lái)的，是以N型半導(dǎo)體作敏化劑的一種光敏氧化法。當(dāng)能量大于禁帶寬度的光照射到半導(dǎo)體催化劑時(shí)，滿帶上的電子(e-)被激發(fā)，越過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶并在價(jià)帶上產(chǎn)生相應(yīng)的電子空穴(h+)，從而引發(fā)相關(guān)反應(yīng)。在一系列變化后溶液中的水分子產(chǎn)生氧化性*的經(jīng)基自由基((-OH)，將各類有機(jī)物氧化成COZ和H20。光催化氧化的N型半導(dǎo)體催化劑的活性順序?yàn)門i02>Zn0>W03oTi02是常用的催化劑，具有無(wú)毒廉價(jià)、來(lái)源充足、易再生可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。

　　以光催化氧化法處理染料分散大紅和分散藍(lán)廢水為例，選用Ti02作為催化劑，用300W高壓汞燈作為光源照射_50min，廢水的脫色率達(dá)到100070,COD去除率>70%。

　　光催化氧化技術(shù)能夠有效地破壞許多結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的、生物難降解的有機(jī)污染物，具有氧化效率高、反應(yīng)條件溫和、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但是光催化氧化法對(duì)高濃度廢水的處理效果并不理想。

　　混凝法是向廢水中投加一定量的絮凝劑，通過脫穩(wěn)、吸附、架橋等一系列的反應(yīng)過程，zui終使廢水中的污染物質(zhì)得到凝聚并且發(fā)生沉降的過程?；炷ㄊ瞧げ輳U水脫色處理的一種重要方法，用以降低廢水的色度，去除高分子物、膠狀有機(jī)物、重金屬有毒物質(zhì)以及導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的磷等可溶性物質(zhì)。皮草廢水中殘留的部分染料和其他化工材料，多呈膠體狀態(tài)，采用混凝法處理*。

　　混凝劑主要包括有機(jī)混凝劑、無(wú)機(jī)混凝劑以及復(fù)合混凝劑，其中無(wú)機(jī)一有機(jī)復(fù)合型混凝劑是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。復(fù)合混凝劑則是將有機(jī)、無(wú)機(jī)混凝劑進(jìn)行復(fù)配。

　　人工合成的有機(jī)混凝劑脫色*。劉漢希等人運(yùn)用陽(yáng)離子絮凝劑PDAC對(duì)活性染料模擬廢水的脫色性能進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，PDAC對(duì)處理活性染料(紅3BF、黃RF和艷藍(lán)KN-R)三種模擬廢水，脫色率分別為94.1070,88.2%。

　　混凝法具有工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，設(shè)備占地面積小，廢水處理量大，工程投資少，見效快等優(yōu)點(diǎn)，是多年以來(lái)zui常用的皮草廢水處理方法之一。但混凝法污泥產(chǎn)量大且脫水困難，因此影響了該方法的應(yīng)用推廣。

　　在物理化學(xué)法中，吸附法是zui常用的方法。吸附法是將活性炭、粘土等多孔物質(zhì)的粉末或顆粒與廢水混合，或讓廢水通過由其顆粒狀物組成的濾床，使廢水中的污染物被吸附在多孔物質(zhì)表面上或被過濾而去除。吸附劑可以分為可再生吸附劑和*吸附劑兩大類，可再生吸附劑主要包括活性炭、活性焦等，*吸附劑主要為粉煤灰、礦渣、硅藻土、鐵屑、竹屑等。

　　目前，活性炭是被廣泛應(yīng)用于各種工程中的一種固體吸附劑，它具有較高的比表面積，可選擇性的對(duì)水溶性染料進(jìn)行吸附。有實(shí)驗(yàn)研究表明，活性炭對(duì)堿性染料廢水的吸附脫色率可達(dá)到90%以上，但對(duì)酸性染料的吸附脫色率卻僅為30%-40%?；钚蕴课椒ㄒ话阒贿m用于濃度較低的廢水和深度廢水處理。另外，活性炭再生成本較高，這使得活性炭吸附法的應(yīng)用受到一定的限制。

　　吸附法具有操作簡(jiǎn)單、處理效果良好等優(yōu)點(diǎn)，是目前處理染料廢水較為成熟的方法之一。但吸附劑具有選擇性，對(duì)于濃度較大的廢水，通常吸附容量有限，導(dǎo)致去除效果不理想。

　　根據(jù)所利用的微生物種類不同，生物處理技術(shù)可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。好氧生物處理是指在有氧存在的條件下，借助于好氧和兼氧菌的新陳代謝作用，將有機(jī)物氧化分解為無(wú)機(jī)物(C02,N02一或N03,NH3,P04、S042-)zui終達(dá)到凈化廢水的目的;厭氧生物處理是指在無(wú)氧存在的條件下，借助于厭氧菌的新陳代謝作用來(lái)降解廢水中的有機(jī)污染物，zui終達(dá)到凈化廢水的目的。

　　一般情況下，生物處理技術(shù)成本較低，耐沖擊負(fù)荷較好，但是活性污泥法和生物膜法的COD和色度的去除率并不高，處理后的出水達(dá)不到排放要求，剩余污泥的處理困難，運(yùn)行費(fèi)用高昂。