小型生活污水處理系統(tǒng)
氧化溝工藝是傳統(tǒng)活性污泥法的一種變形和發(fā)展，突出的優(yōu)點是在保證穩(wěn)定的處理效果前提下，占地面積小，運行管理簡單，降低了總投資和運行費用，同時除氮，除磷的效果優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法。氧化溝工藝也有許多類型，按池型，運行方式、曝氣設(shè)備的差別，目前較流行的有兩種：T型氧化溝（三溝氧化溝）。
主要設(shè)備：排污泵、格柵、轉(zhuǎn)刷曝氣機、潛水推流器、污泥回流泵、刮吸泥機、壓榨機等。
氧化溝又名氧化渠，是一種無終端連續(xù)流環(huán)形反應(yīng)生物器，是活性污泥的一種改良方法。因為廢水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣溝渠中不斷循環(huán)，又被稱為“連續(xù)循環(huán)曝氣池”。目前應(yīng)用較為普遍的為卡魯塞爾氧化溝工藝。氧化溝的基本特點是污水在一個首尾相接的閉合溝道中循環(huán)流動，溝內(nèi)設(shè)有曝氣和推動水流的裝置，污水在流動過程中得到凈化。
小型生活污水處理系統(tǒng)大部分的氧化溝平面呈環(huán)狀溝渠形，由池體、曝氣設(shè)備、進(jìn)水分配井、出水溢流堰和自動控制設(shè)備等部分組成。曝氣設(shè)備又是氧化溝的主要裝置，它起著供氧、推動水流作水平方向的流動和防止活性污泥沉淀等作用。常用曝氣設(shè)備有表面曝氣機、曝氣轉(zhuǎn)刷、剪切式轉(zhuǎn)盤曝氣機、射流曝氣器和導(dǎo)管式曝氣機等。曝氣設(shè)備通常安裝在溝體直線段的適當(dāng)位置上，并應(yīng)考慮通過改變曝氣機的轉(zhuǎn)速或淹沒深度來調(diào)節(jié)曝氣機的充氧能力，以適應(yīng)運行的要求。
氧化溝的主要特點有：
1）具有廣泛適用性和靈活性：既可以用于中小型污水處理廠，又可以用于較大型污水處理廠；既可以去除有機污染物，又可以脫氮除磷；既可以機械曝氣，也可以鼓風(fēng)曝氣；既可以低負(fù)荷運行，也可以高負(fù)荷運行。
2）流程簡化，一般不需設(shè)初沉池。由于氧化溝內(nèi)的水力停留時間與泥齡都很長，懸浮狀有機物在溝內(nèi)可獲得較*的降解，出水水質(zhì)較好，活性污泥產(chǎn)量少而且趨于穩(wěn)定，勿需進(jìn)行消化處理。設(shè)計中甚至可考慮不單設(shè)二沉池，使氧化溝與二沉池合建，可省去污泥回流裝置，從而簡化了處理流程，降低了工程基建費用。
3）氧化溝中的循環(huán)流量很大，進(jìn)入溝內(nèi)的污水立即被大量的循環(huán)水所混合和稀釋，因此具有很強的承受沖擊負(fù)荷的能力。對不易降解的有機物也有較好的處理效果。對水質(zhì)、水量變化劇烈的中小型污水處理廠很有利。
4）處理效果穩(wěn)定可靠，不僅可滿足COD、BOD5、SS的排放要求，還可以達(dá)到脫氮除磷的效果。氧化溝存在的溶解氧濃度梯度使微生物交替處于好氧狀態(tài)和缺氧狀態(tài)，而引起污泥膨脹的絲狀菌絕大多數(shù)是專性好氧菌，在這種環(huán)境中處于生存劣勢，因而氧化溝可以有效的控制污泥膨脹。
5）氧化溝設(shè)備基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，在質(zhì)量上能滿足使用要求，價格比國外設(shè)備便宜很多，能顯著降低設(shè)備費用。
2）氧化溝具有推流特性，因此沿池長方向具有溶解氧梯度，分別形成好氧、缺氧和厭氧區(qū)。通過合理設(shè)計和控制可使N和P得到較好地去除。
3）操控靈活，如曝氣強度可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或通過出水溢流堰來改變曝氣機的淹沒深度；交替式氧化溝各溝間交替運行的動態(tài)控制等。
4）在技術(shù)上具有凈化程度高、耐沖擊、運行穩(wěn)定可靠、操作簡單、運行管理方便、維修簡單、投資少、能耗低等特點。
小型生活污水處理系統(tǒng)氧化溝工藝的缺點：
（1）污泥膨脹問題當(dāng)廢水中的碳水化合物較多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化溝中污泥負(fù)荷過高，溶解氧濃度不足，排泥不暢等易引發(fā)絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負(fù)荷較高時。微生物的負(fù)荷高，細(xì)菌吸取了大量營養(yǎng)物質(zhì)，由于溫度低，代謝速度較慢，積貯起大量高粘性的多糖類物質(zhì)，使活性污泥的表面附著水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨脹。
（2）泡沫問題由于進(jìn)水中帶有大量油脂，處理系統(tǒng)不能*有效地將其除去，部分油脂富集于污泥中，經(jīng)轉(zhuǎn)刷充氧攪拌，產(chǎn)生大量泡沫；泥齡偏長，污泥老化，也易產(chǎn)生泡沫。
（3）污泥上浮問題當(dāng)廢水中含油量過大，整個系統(tǒng)泥質(zhì)變輕，在操作過程中不能很好控制其在二沉池的停留時間，易造成缺氧，產(chǎn)生腐化污泥上浮；當(dāng)曝氣時間過長，在池中發(fā)生高度硝化作用，使硝酸鹽濃度高，在二沉池易發(fā)生反硝化作用，產(chǎn)生氮氣，使污泥上浮；另外，廢水中含油量過大，污泥可能挾油上浮。
厭氧池內(nèi)利用厭氧菌的作用，使有機物發(fā)生水解、酸化和甲烷化，去除廢水中的有機物，并提高污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧處理。
高分子有機物的厭氧降解過程可以被分為四個階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。
(1)水解階段
水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。
高分子有機物因相對分子量巨大，不能透過細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們在階段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如，纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過程通常較緩慢，因此被認(rèn)為是含高分子有機物或懸浮物廢液厭氧降解的限速階段。多種因素如溫度、有機物的組成、水解產(chǎn)物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。
（2）發(fā)酵（或酸化）階段
發(fā)酵可定義為有機物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性有機物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過程也稱為酸化。
在這一階段，上述小分子的化合物發(fā)酵細(xì)菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物并分泌到細(xì)胞外。發(fā)酵細(xì)菌絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，但通常有約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護(hù)像甲烷菌這樣的嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。與此同時，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此，未酸化廢水厭氧處理時產(chǎn)生更多的剩余污泥。
MBR膜地埋式生活污水處理裝置在厭氧降解過程中，酸化細(xì)菌對酸的耐受力必須加以考慮。酸化過程pH下降到4時能可以進(jìn)行。但是產(chǎn)甲烷過程pH值的范圍在6.5～7.5之間，因此pH值的下降將會減少甲烷的生成和氫的消耗，并進(jìn)一步引起酸化末端產(chǎn)物組成的改變。
(3)產(chǎn)乙酸階段
在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
(4)甲烷階段
這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。
甲烷細(xì)菌將乙酸、乙酸鹽、二氧化碳和氫氣等轉(zhuǎn)化為甲烷的過程有兩種生理上不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的1/3，后者約占2/3。
廢水生物處理的目的
廢水生物處理的主要目的有以下3點：①絮凝和去除廢水中不可自然沉淀的膠體狀固體物；②穩(wěn)定和去除廢水中的有機物；③去除營養(yǎng)元素氮和磷。
