典型農村生活污水處理工藝選擇

彭 蘭

（江西省生態環境科學研究與規劃院，江西 南昌 330039）

1 農村生活污水特點

農村生活污水主要包括廚房污水、洗衣污水和洗澡污水等。農村生活污水水質相對比較穩定，一般含有油類、脂類、蛋白質、淀粉等有機物和氨氮、磷等無機物，不含有毒有害物質，污水排放后經過發酵會含有寄生蟲、細菌等。總體而言，農村生活污水有以下特征。一是農村生活污水水量具有不均勻間歇排放的特點，瞬時變化較大，農戶用水高峰期主要有早中晚3個時段。早上主要是洗漱、廚房和洗衣用水等，用水量在一天中最大；中午主要是廚房用水，用水量最??；晚上主要是洗浴用水和廚房用水，用水量在一天中處于中位。二是農村生活污水屬低濃度污水類型，其中固體懸浮物（SS）質量濃度為100～500 mg/L，化學需氧量（COD值）為50～300 mg/L，氨氮（NH-N）質量濃度為5～38 mg/L，總磷（TP）質量濃度為0.5～12.0 mg/L。三是NH-N和TP質量濃度變化相對較大，NH-N較大值出現在中午和晚上時段，說明NH-N主要是由廚房污水引起的；TP較大值出現在早上時段，說明TP主要是由洗衣廢水引起的。四是污水中COD和SS存在一定的正相關性，SS的去除也將引起COD的降低。一般污水量較小時，SS含量相對較高。

2 農村生活污水處理工藝比選

農村生活污水一般分三級處理。一級處理工藝可分為戶內設施和終端設施兩部分，戶內設施一般指三格式化糞池，終端設施一般包括格柵井、沉沙池等處理設備和設施。二級處理工藝主要包含活性污泥法、生物膜法兩大類及其相應的組合或改良工藝。此外，厭氧生物法在二級處理工藝中也得到了廣泛的應用。三級處理工藝主要包括人工濕地、穩定塘、土地滲濾等常見的生態處理工藝。下面針對各級處理工藝進行簡單說明并比選。

2.1 一級處理工藝

一是化糞池?；S池是污水處理當中的第1個環節，主要是收集污水并對污水進行厭氧消化，實現固液分離。而后，上清液進入下一個處理單元，下層沉積物留在化糞池內繼續厭氧消化。二是格柵井。為保證污水提升泵不被大塊的污染物堵塞，并使其長期穩定高效運行，需在泵前設置格柵。三是沉沙池。沉沙池主要是用來去除污水中的沙粒，依據重力沉降原理將污水中的沙粒沉淀下來，防止沙粒進入管道和閥門，磨損或阻塞管道閥門。

2.2 二級處理工藝

二級處理工藝原理主要包括活性污泥法、生物膜法兩大類及其相應的組合或改良工藝。其中，活性污泥法有AO、AAO、SBR等處理工藝，生物膜法有MBR、FMBR、生物接觸氧化等技術，水解酸化是活性污泥法和生物膜法相組合的工藝。

2.2.1 AO工藝。AO是Anoxic-Oxic的縮寫，AO工藝法也叫厭氧好氧工藝法。A（Anaerobic）是厭氧段，用于脫氮除磷；O（Oxic）是好氧段，用于除去水中的小分子有機物。AO工藝將缺氧和好氧兩段工藝串聯在一起使用（見圖1、圖2）。

圖1 厭氧-好氧工藝流程圖（以除磷為主）

圖2 缺氧-好氧工藝流程圖（以脫氮為主，含內回流）

其中，缺氧段主要是將污水中的脂類、油類、蛋白質、淀粉等大分子有機物分解為小分子有機物，將不溶的有機物轉化為可溶的有機物，為好氧段有機物的充分分解做準備。好氧段主要是將小分子物質徹底分解為二氧化碳等無機物。此工藝中的缺氧段可提高污水的可生化性及好氧段氧的利用效率。根據污水中的淀粉、脂類、油類、蛋白質、淀粉等大分子有機物濃度的不同，可選擇使用厭氧好氧工藝或缺氧好氧工藝，前者適用于含高濃度大分子的有機廢水，后者適用于一般濃度的有機廢水。

2.2.2 AAO工藝。AAO工藝是厭氧—缺氧—好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic）的簡稱，是一種常用的污水處理工藝（見圖3），具有良好的脫氮除磷效果。各段處理工藝發揮著不同的效果，各段功能簡述如下。

圖3 厭氧-缺氧-好氧工藝流程圖（含內回流和污泥回流）

一是厭氧段。污水從初沉池出來后首先進入厭氧池中，污水中的淀粉、脂類、蛋白質等大分子有機物在兼性厭氧發酵菌的作用下硝化分解為小分子發酵產物，污水在厭氧區停留足夠長的時間后進入缺氧段。二是缺氧段。在缺氧段中，反硝化細菌將厭氧段沒有分解完的含碳有機物轉化為碳源，并利用回流污泥中帶來的硝酸鹽進行反硝化，將碳源還原成N進行釋放，達到去碳除氮目的。三是好氧段。污水中的各有機物經歷了厭氧段和缺氧段處理后來到好氧段時，有機污染物濃度已經較低。在好氧環境下硝化菌繁殖生長，硝化菌將水中的氨轉化為硝酸鹽，進一步去除水中的氨氮。好氧段混合液中含有的高濃度硝酸鹽回流至缺氧池中參與反硝化。四是二沉池。二沉池的作用主要是濃縮污泥，二沉池中的污泥一部分回流至厭氧池中保持系統中活性污泥的濃度，另外一部分排出。

2.2.3 SBR工藝。SBR工藝是序批式活性污泥法的簡稱，其是一種間歇式曝氣活性污泥污水處理工藝，各工作過程可在一個裝置內進行。其具體工作過程概括為進水—曝氣—沉淀—排水，按此過程循環進行，實現間歇式污水處理，每個工序根據需求進行時間控制。此工藝尤其適用于建設空間不足、間歇排放和流量變化較大的場合，在我國應用廣泛。其主要變形工藝包括循環式活性污泥法（Cyclic Activated Sludge System，CASS；Cyclic Activated Sludge Technology，CAST）、連續和間歇曝氣工藝（Demand Aeration Tank-Intermittent Aeration Tank，DATIAT）和交替式內循環活性污泥法（Alternated Internal Cyclic System，AICS）。

2.2.4 MBR技術。MBR膜生物反應器處理技術（Membrane Bioreactors，MBR）是MBR膜分離技術與活性污泥污水處理技術的一種新型組合。MBR膜分離技術主要是實現了固液分離，將大分子有機物直接分離出來，相當于活性污泥中二沉池的作用，極大地提高了活性污泥工序中污染物的降解速率，同時減少了污泥的產生量。該技術具有出水質量高、運行效果穩定、占地小、污泥量少且高效、節能和環保等特征。

2.2.5 FMBR技術。FMBR兼氧膜生物反應器技術（Facultative Membrane Bioreactor，FMBR技術），是江西金達萊環保股份有限公司在MBR技術基礎之上，結合兼性菌的污染物去除技術研發的一種新型膜生物反應技術。FMBR技術在兼氧環境下各反應同步進行，不僅具有高效脫氮功能，還實現了污水中碳、氮、磷等污染物和污泥的同步處理。

2.2.6 生物接觸氧化技術。生物接觸氧化技術是一種生物膜法，是介于活性污泥法和生物濾池之間的一種污水處理工藝。其工藝原理是在池內裝填料，然后底部曝氣，使池內的污水和填料上的生物膜充分接觸，在有氧的條件下，由微生物分解消化為有機物分子，從而達到凈化污水的作用。

2.2.7 水解酸化技術。水解、酸化是厭氧消化中的2個步驟。水解是指廢水中的有機物在進入微生物細胞之前，通過微生物細胞釋放的自由酶或固定酶發生生化反應。酸化是一種發酵過程，其代謝產物是有機酸。水解酸化配合不同的后處理環節的目的不一樣。水解酸化后面接好氧處理工藝，水解酸化的目的就是將污水中的淀粉、脂類、蛋白質等大分子有機物分解為小分子有機物，提高污水的可生化性，達到凈化污水的效果。

2.3 三級處理工藝

三級處理工藝主要包括人工濕地、穩定塘、土地滲濾等常見的生態處理工藝。

2.3.1 人工濕地工藝。人工濕地系統是利用工程措施建立起來的具有自然濕地性質和污水處理功能的仿自然處理系統，由水生植物、微生物、微型動物及處于水飽和狀態的填料層組成，通過微生物的物理、化學及生物反應達到污水處理的效果。其凈化原理主要包括過濾、吸附、植物吸收及微生物分解、轉化等。人工濕地根據進水方式的不同分為表面流、潛流和立式流人工濕地，根據處理規模和用地條件的不同，人工濕地可選擇使用獨立式、并聯、串聯或綜合式。

2.3.2 穩定塘工藝。穩定塘工藝是以天然塘或人造塘為基礎，利用塘中的微生物、水生植物和水生動物的綜合作用，在太陽輻射提供初始能量和空氣提供氧的前提下，將塘中的有機污染物進行降解消化的過程。穩定塘中的微生物、水生植物、動物將能量進行梯級傳遞轉化，不僅去除了污水中的有機物達到凈化水質的目的，還實現了能量轉化、資源回收。

2.3.3 土地滲濾工藝。土地滲濾工藝是運用生態學原理加工程學方法而形成的生態學污水處理技術，即在人工控制條件下將污水澆灌在土地上，土壤中微生物經過物理、化學和生物作用將污水中的有機物進行吸附、降解和凈化，達到處理污水的目的。污水中的氮、磷等營養物質和水分得以再利用，水質得到不同程度的改善，實現廢水資源化與無害化。土地滲濾工藝可分為慢速滲濾處理法、快速滲濾處理法、地表漫流處理法、濕地生態處理法及地下滲濾處理法等。

2.4 工藝比選

根據以上不同工藝的介紹，并結合各工藝的建設運行成本、主要污染物去除能力、運行維護要求、主要優缺點、可靠性和適用程度等方面進行比較，比較結果如表1所示。

表1 農村生活污水常用治理工藝比選表

3 選擇建議及總結

3.1 二級處理工藝選擇建議

總體來看，生物接觸氧化、AO（缺氧好氧）、水解酸化3種二級處理工藝處理效果較好，運行維護簡單，可實現可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自動化控制，可靠性較高，噸水投資及運維成本較為合理。各農村應根據區域特點，對于環境較敏感需執行一級排放標準的村莊優選生物接觸氧化、AO或水解酸化處理工藝；對于環境敏感程度一般執行二級排放標準的村莊，推薦水解酸化；對于人口較多的大型、環境較敏感村莊，建議選擇MBR或FMBR處理工藝。

3.2 三級處理工藝選擇建議

對于村莊內有可利用的現狀水塘，經相關部門和人員同意、推薦利用的，可選穩定塘作為三級處理工藝。對于無可利用的現狀水塘且用地無特殊需求的村莊，可選擇人工濕地或土地滲濾處理工藝。

總體而言，農村污水治理是農村生態環境污染防治的重要內容，是一個系統性的工程，應該從各個方面統籌考慮。農村污水處理技術在選擇上應遵循低投資、低耗能、高除污、簡單操作和穩定運行等原則。