污水一體化設(shè)備在村鎮(zhèn)污水處理中的應(yīng)用進(jìn)展

梁鳳葵

（廣州鵬凱環(huán)境科技股份有限公司，廣州 511400）

近年來(lái)，污水治理被社會(huì)廣泛關(guān)注，而村鎮(zhèn)污水的治理也需提高關(guān)注度。村鎮(zhèn)污水和城市污水處理方式不同，村鎮(zhèn)污水因?yàn)榕欧帕啃?、以生活污水為主，加上地形相?duì)復(fù)雜，目前主要采用人工濕地和污水一體化設(shè)備來(lái)處理。本文將對(duì)污水一體化設(shè)備處理村鎮(zhèn)污水做出綜合解析。

1 村鎮(zhèn)污水特點(diǎn)及治理現(xiàn)狀

1.1 村鎮(zhèn)污水特點(diǎn)

截至2017年底，我國(guó)城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诒戎貫?8.52%，農(nóng)村人口依舊占據(jù)較大比重。村鎮(zhèn)居民產(chǎn)生的生活污水量很大，但是不同于工業(yè)廢水，村鎮(zhèn)污水主要包括居民生活用水、養(yǎng)殖污水和服務(wù)機(jī)構(gòu)排水。

我國(guó)村鎮(zhèn)污水具有以下特點(diǎn)：村鎮(zhèn)污水主要為生活污水，處理指標(biāo)相對(duì)簡(jiǎn)易，但是由于各地區(qū)氣候、生活習(xí)慣、條件因素的原因，水質(zhì)不均勻；村鎮(zhèn)居民生活較為分散，一個(gè)地區(qū)內(nèi)村鎮(zhèn)居民相對(duì)較少，村鎮(zhèn)污水不容易集中、收集，污水分布較為分散，許多地區(qū)不具備管網(wǎng)收集系統(tǒng)；村鎮(zhèn)污水的污染物主要為總氮、總磷、總有機(jī)碳，因?yàn)榇彐?zhèn)污水以生活污水為主，所以含有大量氮磷，總有機(jī)碳的含量相對(duì)較少，屬于低碳氮比污水。

1.2 村鎮(zhèn)污水治理現(xiàn)狀

我國(guó)目前兩萬(wàn)個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水收集率僅為10%，農(nóng)村污水收集困難成為一大難題。隨著我國(guó)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)和新農(nóng)村建設(shè)等的推進(jìn)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理具有廣闊的發(fā)展空間。農(nóng)村污水治理目前主要有人工濕地（潛流式和表面流）、一體化成套設(shè)備兩種方案。人工濕地占地較大，容易受到溫度影響并且處理量較小，適合在有充足土地資源且南方一些氣溫變化不明顯的地區(qū)，不利于廣泛利用。污水一體化設(shè)備具有占地面積小、處理負(fù)荷大、分散性好、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，適宜推廣。目前，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水治理總體朝一體化設(shè)備方向發(fā)展。人們應(yīng)該因地制宜，選擇最適合村鎮(zhèn)污水的治理方法。

2 污水處理一體化設(shè)備

鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水一體化設(shè)備利用了多種污水處理工藝，并集中起來(lái)混合成一體化設(shè)備[1]。鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理一體化設(shè)備具有占地面積小、處理效果好、方便管理等優(yōu)點(diǎn)，其在污水處理行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水治理中[2]。污水處理一體化設(shè)備相對(duì)于大型污水廠具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：占地面積與投資少，能減輕市政污水管網(wǎng)的壓力，有利于節(jié)約成本，推動(dòng)污水產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。目前，污水一體化設(shè)備核心工藝為MBR、好氧厭氧處理法。

2.1 污水處理一體化設(shè)備的優(yōu)越性

污水處理一體化設(shè)備占地面積小，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，安裝基礎(chǔ)設(shè)施簡(jiǎn)易。根據(jù)村鎮(zhèn)地形分布安裝，管網(wǎng)投資費(fèi)用大大減少。結(jié)合電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)，人力、物力投入減少，運(yùn)營(yíng)成本費(fèi)用降低。處理后的污水可用來(lái)澆灌農(nóng)作物，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

2.2 污水處理一體化工藝

2.2.1 MBR工藝

20世紀(jì)60年代，人們第一次將膜技術(shù)用于廢水處理，70年代初，MBR（膜生物反應(yīng)器）出現(xiàn)在污水處理廠中，之后被廣泛研究應(yīng)用。20世紀(jì)90年代，我國(guó)引入了MBR技術(shù)，此后MBR技術(shù)研究在我國(guó)廣泛開(kāi)展。

MBR工藝是一種由膜生物處理單元和膜分離單元組成的新型工藝。MBR工藝將微生物和沉淀物截留在其反應(yīng)器中，可以節(jié)省掉二沉池的空間；MBR工藝的污泥齡很長(zhǎng)，水中的微生物濃度保持很高的水平，使得水中的氨氮保持較高的處理效率。MBR相對(duì)于其他生物處理工藝有著很大優(yōu)勢(shì)，因此一般作為一體化設(shè)備的核心工藝[3-4]。近年來(lái)，MBR研究主要集中在研發(fā)高性能的膜材料和有效預(yù)防膜污染上[5]。

MBR工藝將膜組件放置在生物反應(yīng)器內(nèi)。進(jìn)水進(jìn)入膜生物反應(yīng)器，其中大部分污染物被混合物中的活性污泥去除，然后在外部壓力作用下由膜過(guò)濾出來(lái)。這種膜生物反應(yīng)器由于省去了混合液循環(huán)系統(tǒng)，能耗相對(duì)較低，比分離式反應(yīng)器占地面積小，在水處理領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。然而，膜通量相對(duì)較低，膜污染容易發(fā)生，不易清洗和更換。

2.2.2 AO工藝

AO工藝（Anoxic Oxic），A（Anoxic）是厭氧段，主要作用是脫氮除磷；O（Oxic）是好氧段，能去除水中的有機(jī)物。它能同時(shí)去除有機(jī)物和氮磷，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水具有高氨氮的特征，適合選擇AO作為前處理工藝。近年來(lái)出現(xiàn)一些改良的AO工藝，在傳統(tǒng)AO工藝的基礎(chǔ)上配備電解等工藝，增強(qiáng)了去除效果。AO工藝在空間上為推流狀態(tài)，在處理過(guò)程中不需要額外增加碳源就能夠完成反硝化反應(yīng)，是目前應(yīng)用最廣泛的脫氮除磷技術(shù)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，AO法能很好地去除總氮和總磷。在AO工藝的基礎(chǔ)上，人們又研究出生物除磷效率更高的A2O工藝、UCT工藝等同步脫氮除磷工藝。

2.2.3 SBR工藝

SBR是一種間歇活性污泥法，在同一反應(yīng)池中按時(shí)間順序重復(fù)曝氣、反應(yīng)、沉淀、排水等單元操作過(guò)程。運(yùn)行順序一般分為五個(gè)階段：進(jìn)水階段、反應(yīng)階段、沉淀階段、排水階段和閑置階段。這五個(gè)階段稱為一個(gè)循環(huán)。厭氧和好氧階段交替進(jìn)行，有利于去除有機(jī)物。以SBR工藝為主要工藝的一體化污水處理設(shè)備具有工藝流程簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)少的特點(diǎn)。SBR工藝不需要污泥回流裝置，也不需要設(shè)置二次沉淀池。與傳統(tǒng)的連續(xù)活性污泥法相比，曝氣池體積更小，運(yùn)行成本更低。SVI（污泥指數(shù)）值低，污泥易沉降，不易產(chǎn)生污泥膨脹。通過(guò)調(diào)整操作，人們不僅可以去除COD，而且可以很好地去除氮磷。國(guó)內(nèi)外的很多一體化凈化設(shè)備對(duì)SBR工藝進(jìn)行了全面的改進(jìn)。有學(xué)者結(jié)合厭氧/好氧方法和SBR方法，處理養(yǎng)殖場(chǎng)COD和TN濃度較高的廢水，COD和TN可以保持較高的去除率，COD保持在80%左右，TN去除率保持在90%左右[6]。有學(xué)者在SBR工藝中用靜置段代替厭氧段，該方法省略了厭氧段的攪拌系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)水COD為340 mg/L，氨氮含量為40 mg/L時(shí)，碳氮比較高，總氮的去除率可以達(dá)到80%[7]。彈性填料在SBR工藝中有很好的應(yīng)用效果，當(dāng)COD濃度在1 700 mg/L時(shí)，彈性填料能提高COD的去除效率，方便快捷，但是該工藝仍然達(dá)不到村鎮(zhèn)廢水氨氮處理要求[8]。

3 AO/MBR工藝一體化設(shè)備

現(xiàn)有集成設(shè)備存在氮磷去除能力差、占地面積大等缺點(diǎn)，因此一些學(xué)者提出了其他工藝。AO/MBR是處理效果較好的工藝之一。AO/MBR工藝是在AO工藝中加入膜組件。在AO工藝中，采用膜代替二沉池，實(shí)現(xiàn)了良好的固液分離，提高了膜槽內(nèi)的污泥濃度。AO/MBR工藝兼具AO工藝和MBR工藝的特點(diǎn)，避免了兩種工藝的不足。AO/MBR工藝采用AO工藝的反硝化預(yù)處理來(lái)增強(qiáng)MBR的反硝化能力，提高M(jìn)BR池中污泥的濃度，增加微生物的多樣性，使微生物處理方法多樣化，增加非AO工藝的處理方法。該裝置的除磷效果仍可通過(guò)裝置的污泥排放來(lái)實(shí)現(xiàn)。但由于A池是缺氧池，氧含量限制了多磷菌和反硝化菌的生長(zhǎng)，反硝化除磷性能有待提高。張曉飛等采用多級(jí)AO/MBR處理生活污水，在進(jìn)水COD為400～1 600 mg/L、氨氮濃度在30～70 mg/L、總氮含量為50 mg/L、總磷含量為6 mg/L時(shí)，污染指標(biāo)去除效果好，總氮的去除率可以達(dá)到85%，并且達(dá)到相關(guān)排放要求，證明該裝置對(duì)高碳氮比廢水的除污染物效果好[9]。

AO/MBR工藝中，村鎮(zhèn)污水首先經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池，根據(jù)污水實(shí)際情況，調(diào)節(jié)池可加裝沉降裝置，污水可通過(guò)進(jìn)水泵進(jìn)入強(qiáng)化生物選擇區(qū)。該裝置的主要目的是提高綜合裝置的脫氮、除磷效果。廢水在經(jīng)過(guò)生物吸附后由重力游到缺氧池。強(qiáng)化生物吸附選擇區(qū)的設(shè)置，避免了好氧池混合回流對(duì)除磷效率的影響，并通過(guò)提高活性污泥濃度和廢水停留時(shí)間，建立了一個(gè)擋板，以提高一體化設(shè)備的磷釋放和反硝化能力。污水經(jīng)生物吸附后通過(guò)重力流進(jìn)入缺氧池。缺氧池的目的是進(jìn)行反硝化反應(yīng)，去除水中的硝酸鹽氮。為了加速反應(yīng)，其間建立了機(jī)械動(dòng)力攪拌裝置。經(jīng)過(guò)缺氧池后，廢水進(jìn)入好氧和MBR區(qū)，好氧和MBR工藝的主要功能是促進(jìn)氨氮在水中的硝化。要將填料加入好氧池中，以進(jìn)一步增強(qiáng)硝化性能。MBR池取代了傳統(tǒng)的二次沉淀池，不僅減少了占地面積，而且提高了設(shè)備的脫氮除磷性能。MBR池的設(shè)置確保了良好的出水效果，MBR池內(nèi)的污水經(jīng)處理后排出。

AO/MBR工藝的前景廣闊，有關(guān)研究越來(lái)越多。但研究顯示，AO/MBR工藝雖然對(duì)水中有機(jī)物去除效果很好，但其混合液在回流過(guò)程中并不能提供良好的缺氧狀態(tài)，脫氮除磷效果受到影響，所以接下來(lái)需要對(duì)該工藝進(jìn)行進(jìn)一步研究，創(chuàng)造良好的厭氧環(huán)境。

4 結(jié)論

目前，我國(guó)村鎮(zhèn)污水處理整體并未有效實(shí)施。本文以脫氮除磷為主要目的，對(duì)比分析了農(nóng)村污水治理的幾種方法，同時(shí)介紹了村鎮(zhèn)污水處理一體化設(shè)備的主要工藝和流程。結(jié)果表明，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理一體化設(shè)備是目前最適合處理村鎮(zhèn)污水的方法，有助于我國(guó)推進(jìn)村鎮(zhèn)污水處理事業(yè)。