一體化無動力生活污水處理設備

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化糞池(septic tank )是世界上最普遍應用的一種分散污水處理技術(初級處理)，具有結構簡單、管理方便和成本低廉等優點，既可以作為臨時性的或簡易的排水設施，也可以在現代污水處理系統中用作預處理設施，對衛生防疫、降解污染物、截留污水中的大顆粒物質、防止管道堵塞起著積極的作用。目前在我國，幾乎每一個城市建筑物都設有化糞池，安裝了水沖廁所的鄉村分散家庭一般也設有化糞池。而隨著城市集中污水處理廠的普及，國外許多國家逐步取消了化糞池的設置，但是化糞池仍在鄉村分散污水治理中發揮重要作用。

作為人類發明的第1種污水處理設施，化糞池在現代排水與污水處理發展史上具有里程碑的意義，為改善人類的生活衛生與居住環境發揮了重要作用。但總體而言，由于被認為技術過于簡單、處理性能也很初級，化糞池技術越來越不被學術界所關注。隨著現代污水處理技術發展，特別是深度脫氮問題日益突出，化糞池還面臨存廢問題。本文簡單回顧化糞池技術的發展歷程，探討該項技術在當前鄉村分散污水治理中的應用方向。
化糞池技術的產生和原理
化糞池的產生
最早的化糞池可以追溯到19世紀的歐洲。1860年，法國研究人員在住宅和集糞坑之間設計了一個“箱”，并且這個“箱”的進水管和出水管均深人水面下以形成水封。1881年，法國《宇宙》雜志報道了這個“箱”，并稱之為“MOURAS池”，其以去除大部分固體污物，還可以產生較清澈的液體用于灌溉土地。這便是現代化糞池的先驅，后來也被認為是人工厭氧生物處理技術的開端。1883年，美國的研究人員設計兩格式池，并利用自動虹吸管進行間歇出水。隨后，化糞池在世界范圍內得到了廣泛的傳播與應用;然而，由于池內產生的氣體對底泥的擾動性較大，導致出水中懸浮固體濃度較高，影響其回用于農田，人們開始研究如何有效地分離污水中的液體和固體，因此兩格式、三格式化糞池應運而生，并至今仍被廣泛應用。1905年，德國研究人員設計了一種雙層沉淀池(imhoff tank )，池子內部分別完成沉淀和厭氧消化的過程，這就是目前在小型污水處理廠常見的隱化池。

曝氣生物濾池由內錐即下向流對流接觸氧化區和外錐即上向流曝氣生物過濾區，以及下部導流沉降無泵污泥回流區三部分組成。
在內錐即下向流生物接觸氧化過濾區和外錐即上向流曝氣生物過濾區內，都設有濾料。在下部的導流沉降分離無泵污泥回流區內裝有導流板和無泵污泥回流管。在內錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區和外錐即上向流曝氣生物過濾區，與下部的導流沉降分離無泵污泥自動回流區之間裝有濾料，并在濾料下部設有濾池反沖洗空氣管和水管。其污水流向為：污水自上而下進入內錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區內，通過濾料空隙間曲折下行至導流沉降無泵污泥回流區，實現泥水分離，分離出來的污泥在不用泵的條件下，自動回流到污水池的前端，進入厭氧池或水解酸化池反硝化處理。

分離出來的水導入外錐即上向流曝氣生物過濾區，并同樣通過濾料空隙曲折上升，污水在上升的處理過程中產生的污泥也在重力作用下，自動下沉于導流沉降分離區，通過無泵污泥排泥系統，回流到污水池前端進入厭氧池或水解酸化池反硝化處理?？諝獾牧飨驗椋涸趦儒F即下向流對流接觸氧化生物過濾區內，空氣是自下而上，在濾料空隙間曲折上升;在外錐即上向流曝氣生物過濾區內，空氣同樣是自下而上，在濾料空隙間曲折上升。

厭氧消化技術目前廣泛用于污泥及高濃度有機廢水的處理并可回收沼氣, 但厭氧消化液中存在高濃度氨氮及硫化物.研究發現, 某些工業廢水如制革廢水和采礦廢水等也會產生高濃度的硫化物及氮素污染物(Guo et al., 2016).硫化物具有臭味和腐蝕性, 會嚴重影響人體健康及生活環境, 氮素污染物則是水體富營養化的主要誘因, 因此, 這些廢水排放前需除硫脫氮.

一體化無動力生活污水處理設備近年來出現的微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell, MFC)可在去除污染物的同時回收電能, 在廢水脫氮或廢水除硫領域具有較好的發展前景(Sun et al., 2016; Zhao et al., 2008).前期的MFC除硫多采用化學陰極, 以高錳酸鉀或鐵為電子受體(Cai et al., 2015; Lee et al., 2012), 易產生二次污染.以S2-作為陽極電子供體, NO3-為陰極電子受體, 可在單一的反硝化除硫MFC內分別完成陽極除硫與陰極脫氮(魏炎等, 2016), 具有處理含S2-/NH4+廢水的潛力.

值得注意的是, 廢水中的氮主要以NH4+形式存在, 采用反硝化除硫MFC處理含S2-/NH4+廢水之前, 需要先將NH4+氧化為NO3-.主要方法有:在陽極和陰極之間外接硝化反應器產生NO3-(Virdis et al., 2008); 耦合好氧生物陰極MFC和反硝化MFC, 以好氧陰極MFC產生的NO3-為反硝化MFC提供陰極電子受體(Xie et al., 2011); 直接將含NH4+廢水充氧, 在MFC陰極進行同步硝化/反硝化(Virdis et al.2010).相比而言, 在MFC陰極進行同步硝化/反硝化時, 氧作為更強的電子受體會抑制反硝化效果, 需謹慎控制陰極曝氣量.因此, 如以MFC同時進行陽極除硫與陰極硝化, 可克服化學陰極的缺點, 陰極硝化產生的NO3-還能為將來的反硝化除硫MFC提供陰極電子受體, 降低了氧對陰極反硝化的影響, 但這方面的研究目前還鮮見相關報道.

曝氣生化系統的調試流程及操作規程
曝氣生化系統主要是在有氧的情況下，廢水中的有機物通過活性污泥中的微生物吸附、氧化。