上海市近年來幾種常用農村生活污水處理工藝比選

(上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海 201707)

1 背 景

當前，在全國各地的農村生活污水處理中，各種工藝層出不窮，實際運行情況各有差異，需要結合各地的特點選擇最適合的處理工藝。農村生活污水處理工藝的選取應根據工程所在地環境容量、人口規模和經濟能力等條件確定，采用集中收集與分散處理相結合的策略，以出水水質穩定、處理效率高、節省投資、簡單實用、運維方便、成本低廉為污水處理技術選取的原則。

上海市出臺了《上海市農村生活污水處理技術指南》《上海市農村生活污水處理技術管理要求》，對農村生活污水處理工程的工藝選擇作了基本要求，并推薦了幾種較為合適的工藝。本文結合上海市近幾年農村生活污水處理工程各工藝實際應用情況，選取膜生物反應器(MBR)工藝、一體化膜法A2O污水處理工藝、組合工藝、土壤滲濾等進行比選。

2 幾種常用的農村生活污水工藝

近年來，隨著上海市農村生活污水處理工程的推進，各種類型的污水處理工藝不斷涌現，層出不窮，比較有代表性的有膜生物反應器(MBR)工藝、一體化膜法A2O污水處理工藝、組合工藝和土壤滲濾等。

2.1 膜生物反應器(MBR)工藝

膜生物反應器(MBR)工藝是一種活性污泥法與膜分離技術相結合的新型水處理技術，整個反應系統主要由核心膜組件、主體反應器、出水系統、曝氣系統、清洗系統等組成。它以高效膜分離代替傳統活性污泥法工藝中的二沉池，省卻了傳統活性污泥法中二沉池濃縮后剩余污泥的回流流程，改用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質截留，因此活性污泥濃度大大提高，實現了對HRT和SRT的分別控制，同時將難降解的物質截留在反應器中不斷反應并降解。MBR工藝見圖1。

該類型工藝處理站一般將核心膜組件和主體反應器集成于一玻璃鋼槽罐內，再配以土建結構的集水井、調節池等輔助系統。可適應各種場地特征并快速安裝，可根據高程要求進行全地埋、半地埋或全地上布置；可做到地上建筑占地面積極小，裝置整體布局流暢、緊湊。

圖1 膜生物反應器(MBR)工藝流程

2.2 一體化膜法A2O污水處理工藝

一體化膜法A2O污水處理工藝為目前國內農村生活污水處理領域應用最多最成熟的厭氧—缺氧—好氧—沉淀工藝，屬于生物接觸氧化法。該系統設計在缺氧池和好氧池內添加有懸浮生物填料截留微生物，增加單位體積污泥濃度，提高系統抗沖擊能力和污水處理效果。一體化膜法A2O工藝見圖2。

圖2 一體化膜法A2O污水處理工藝流程

每個站區由數臺 A2O 工藝一體化設備組合而成，每個設備均為碳鋼或玻璃鋼材質，采用地埋式，地上覆土綠化，安裝一個電控柜負責給設備提供好氧曝氣的氣源及水泵的電源。系統內部安裝回流管，實現硝化-反硝化，脫氮效果良好；根據出水排放要求，可增加化學除磷單元，提高磷的去除效果。該工藝設備采用組合式安裝，應用的機械設備較少，具有施工方便、控制簡單、運行成本低的特點。

2.3 組合工藝

組合工藝主要由生物濾池和人工濕地兩部分組成，生物濾池反應器采用了特殊的組合式結構設計和生物濾料，濾池的分層特性有效促進了生物膜和大氣的接觸，高效生物填料具有良好的結構穩定性和透氣性能，可以保證系統長時間穩定運行。組合工藝流程見圖3。

圖3 組合工藝流程

生物濾池是該處理工藝的核心，采用模塊化結構，濾池建于室內，濾池房建于集水池上方，不僅節省了土地，而且節省了建筑基礎的費用。縮短了集水池和濾池之間的距離，以減少管道水頭損失，減少運行費用，便于管理。圖4為生物濾池示意圖。

圖4 生物濾池示意圖 (單位：m)

濾料層采用模塊化結構，根據需要設 6～7層，每層厚 300mm，層間距 50mm，可以根據現場情況適當調整。每層可采用不同濾料。上層濾料采用粒徑較大的多孔火山巖生物濾料，以提高濾池的抗堵性能和生物掛膜性能。下層采用粒徑較小的多孔火山巖生物濾料或陶粒填料，以增加單位體積的表面積，增加生物膜量。采用的火山巖生物濾料及陶粒濾料的性能及參數見表1，濾料層支架采用空心不銹鋼方管焊接。人工濕地見圖5。

表1 生物濾料性能參數

2.4 土壤滲濾

土壤滲濾是將污水有控制地投配到經一定構造、距地面約30～40cm深且具有良好擴散性能的土層中，充分利用土壤中棲息的土壤動物、土壤微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化學特性將污水凈化的工程技術。土壤滲濾流程見圖6。

圖6 土壤滲濾流程

3 不同工藝實測出水水質比較

3.1 上海市近年來生活污水進水水質

農村居民生活污水主要源于村內居民日常生活排放的衛生間糞便沖洗水、淋浴水、廚房污水以及日常洗滌廢水等。

上海市已實施多年農村生活污水處理工程，已經積累了一定量的水質檢測數據，參考近幾年上海市農村生活污水處理工程的進水水質設計數據，處理站進水水質可按表2進行取值。

表2 處理站設計進水水質 單位：mg/L

3.2 不同工藝處理站實測出水水質比較

自2017年開始，上海市后評價單位選擇已經正常運行的各類型農污工藝處理站進行了跟蹤監測，根據連續兩年每年兩次的各類工藝處理出水水質監測結果可知:盡管農村生活污水具有排水量少、日變化系數大、間歇排放等特點，但MBR和A2O工藝仍具有出水水質穩定、去除效率較高等優點，可較穩定地達到《上海市農村生活污水處理設施出水水質規定(試行)》(滬水務〔2017〕1077號，以下簡稱“新規”)中規定的一級A和一級B標準。其中MBR工藝出水水質COD在17.1～33.5mg/L、BOD5在4.6～7.7mg/L、NH3-N在4.9～6.7mg/L、TP在0.85～0.95mg/L之間，去除污染物效果良好。

對比之下，土壤滲濾工藝出水NH3-N、TP分別在10.8～15.3mg/L、2.43～2.81mg/L之間,對應的NH3-N、TP的去除率僅在56.8%～38.8%、45.1%～43.8%之間，處理效果難以達到新規的一級標準；而組合工藝雖然出水水質可以達到新規的一級B標準，但出水水質穩定性欠佳，受運維養護影響較大。

4 各類型工藝應用特點比選

上海市農村生活污水處理工程經過近幾年的實施，已取得了一定的經驗，同時政府出臺了《上海市農村生活污水處理技術指南》《上海市農村生活污水處理技術管理要求》《上海市農村生活污水處理設施出水水質規定(試行)》等指導文件，對工藝選擇、工程運行管理等提出了指導意見。

除出水水質外，污水處理工藝的比較和選擇應根據處理站規模、工藝成熟度、管理難易性、對周邊環境的影響、占地面積、征地費用、電價等因素慎重考慮。污水處理的每項工藝技術都有其優點、特點、適用條件和不足之處，不可能以一種工藝代替其他一切工藝，也不宜不考慮當地的具體條件和我國國情。

根據調研，對前述四種農村生活污水處理工藝特點進行歸納對比分析，結果見表3。

表3 工藝技術經濟比較

續表

由表3可見，MBR工藝具有微生物濃度高、容積負荷大、出水水質優良(可達到一級A)、占地面積小、污泥產量小等優點，但工程投資和后期運行費用略高。A2O工藝填料表面積大、接觸面積大、出水水質有保障(可達到一級B)，但占地面積相對較大，單元曝氣量和回流比需妥善控制。而組合工藝工藝簡單、運行費用低、易維護管理，但生物濾料和人工濕地運行多年后有堵塞的可能，且濾池房占地較大、濾池布水會產生輕微的氣味，影響處理站的選址。土壤滲濾工藝投資相對較少、運行費用低、易維護管理，但冬季受溫度影響較大，處理效果不穩定、占地面積大，只適合于有較多可利用土地的場地，且后期維護不便，土壤滲濾床易堵塞，一旦出現堵塞問題需要整個系統重建。

5 結論與建議

綜上所述，污水處理工藝的選擇應根據工程所在地的具體條件綜合確定。對于環境容量較小，對出水水質、占地面積要求較高的地區，MBR和A2O工藝因具有出水水質穩定、純地埋式結構(上部僅需建設配電柜)、無氣味、安裝操作簡便、處理效率高、污泥量小等優勢則是首選；對于環境容量較大、污水處理出水水質要求稍低且有充分用地儲備的地區，可適當考慮土壤滲濾和組合工藝等以增加工程經濟性。

另外，隨著MBR工藝在國內快速普及，各類型膜組件及生物反應器形式層出不窮，膜生產廠家也由純進口轉為進口膜與國產膜齊頭并進，建議工程設計增加國產膜的使用比例，在節省工程造價的同時，為日后農村生活污水處理執行更高出水標準積累運行管理經驗和豐富技術儲備。