农村生活污水治理工艺的探讨

农村生活污水治理工艺的探讨

宋德安

安徽省博广运环保科技有限公司  安徽铜陵  244000

摘要：介绍农村生活污水的特点及农村生活污水处理脱氮除磷的原理。分析农村生活污水处理中应用到的几种主流工艺各自的特点，通过各工艺特点的比较并结合已实施的项目重点推荐A2O+人工湿地工艺、A2O+MBR。结合A2O+人工湿地工艺、A2O+MBR工艺在具体农村生活污水治理项目中应用情况，对存在的问题进行总结、分析，为不同的区农村生活污水治理项目工艺选择提供参考。

关键词：农村生活污水  脱氮除磷  A2O   人工湿地  MBR

根据不同的地形地貌及人口分布情况，采用“集中+分散处理相结合”的理念（处理规模为10m³/d及以下的站点为分散处理，处理规模为10m³/d以上的站点为集中处理），节约管网建设投资。尽可能将处理后的污水用于农田灌溉，资源化利用。农村生活污水治理现应用较多、较成熟的工艺有A2O工艺、A2O+人工湿地工艺、A2O+MBR工艺、氧化沟工艺、生物接触氧化工艺等。通过对各农村污水处理工艺的阐述及比较为不同地区、不同环境的农村污水治理提供参考。

1、农村生活污水的特点

村民住房以自建楼房为主，农村配套的污水收集管网、处理设施薄弱，造成大量洗澡、厕所等生活污水直接排放。农村生活污水主要包括洗衣污水、厕所冲洗水、厨房污水，且排放不具有连续性，早、中、晚排水集中，受季节变化影响大。排水具有点多、面广、分散性强的特点。农村生活污水中含有大量洗涤水，氮、鳞浓度含量高，并且含有油污、细菌、病毒等。在部分村庄存在个体餐馆、作坊、养殖场等，污水混入生活污水收集系统，污染物复杂，给污水处理系统带来较大压力。

2、农村生活污水治理主要工艺

2.1 A/O工艺

A/O法即厌氧/好氧活性污泥法。其作用是在活性污泥池中进一步降低有机物的浓度的同时可以降低氨氮的浓度，使出水就近回用。

氮是引起水体富营养化的主要因素，因此，对氮的污染物的处理也提出了更高的要求。该生物处理单元在去除有机物污染物的同时，能够更好的脱除氮的污染。

生物脱氮主要经历以下三个工程：

（1）同化过程，污水中一部分氨氮被同化成新细胞物质，以剩余污泥的形式去除；

（2）消化过，即硝化细菌将氨氮转化为硝态氮；

（3）反硝化过程，即反硝化细菌将硝态氮转化为氮气，然后氮气从污水中释放进入大气。

反硝化反应的发生需要具备充足的碳源，传统的脱氮工艺采用甲醇作为外加碳源来去除硝酸盐，需要高额的运行费用。而A/O工艺将消化反应和反硝化反应组合在一个单元中完成，利用污水中的碳源来去除硝酸盐。A/O工艺包括缺氧段和好氧段。

2.2“A2/O”工艺

A2/O法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。其构造是在A/O工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设一个缺氧区，好氧区具有硝化功能，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区进行硝化反应，使之脱氮。污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除，达到同时进行生物除磷和生物除氮的目的。

在系统上，该工艺是最简单的除磷脱氮工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得SVI值一般小于100，有利于污泥分离，在厌氧和缺氧段内只设搅拌机。由于厌氧、缺氧、好氧三个分区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖增长，脱氮除磷效果好。

2.3“MBR”工艺

在污水处理，水资源再利用领域，MBR又称膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor），是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术。它用具有独特结构的MBR膜组件置于曝气池中，经过好氧曝气和生物处理后的水，由泵通过滤膜过滤后抽出。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。 

2.4生物接触氧化工艺

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。其净化废水的基本原理与一般生物膜法相同，以生物膜吸附废水中的有机物，在有氧的条件下，有机物由微生物氧化分解，废水得到净化。

该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。

生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中，丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素;而在生物接触氧化池中，丝状菌在填料空隙间呈立体结构，大大增加了生物相与废水的接触表面，同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力，对水质负荷变化有较大的适应性，所以是提高净化能力的有力因素。

2.5氧化沟工艺

氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水渗入其中得到净化。氧化沟的特有技术经济优势和除磷脱氮的客观需求，使它能与其他工艺相结合形成一系列除磷脱氮技术。典型的结合方式为单独的厌氧池加氧化沟，硝化和反硝化功能在氧化沟内完成。

2.6曝气生物滤池工艺

曝气生物滤池将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中。以滤池中填装的粒状填料为载体，在滤池内部进行曝气，使滤料表面生长大量生物膜，当污水流经时，利用滤料上所附生物膜中高浓度的活性微生物强氧化分解作用清除污染物，同时利用反应器内好氧、缺氧区域的存在，实现脱氮除磷的功能。

2.7人工湿地

人工湿地是本世纪七八十年代发展起来的新型污水处理工艺，它很据自然湿地生态系统中物理、化学、生化反应的协同作用来处理污水，是一个独特的土壤-植物-微生物生态系统，可以促进废水循环、再生，是使废水中所含污染物质以作物生产形式再利用或直接去除，该方法具有“一高三低”的特点，即高效率、低投资、低运转费用、低维持技术。较适于资金短缺、土地面积相对丰富的农村地区。

2.8一体化工艺

用高效膜分离技术代替传统生物处理中的二沉池，并由此产生了膜-生物反应器。膜生物反应器是高效膜分离技术与活性污泥相结合的新型水处理技术。由于膜的高效截留作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现水力停留时间与污泥停留时间的彻底分离，消除了传统活性污泥工艺的污泥膨胀问题。由于一体化工艺具有污染物去除效率高、处理出水水质好（可去除细菌、病毒）、可直接回用、污泥产量低、易于实现自动控制、操作管理方便等优点，在有机废水和工业废水处理等方面得到了应用，具有广阔的应用前景。

一体化设备主要处理对象为中小水量生活污水以及低浓度有机废水，设计进水CODCr<400mg>

各工艺特点对比：

3、工艺选择

3.1 工艺选择的原则

根据农村生活污水特点及运行维护要求，选择污水处理工艺技术的原则如下：

（1）污水处理工程应实现“两低、一高、一稳定”，即投资低、运行成本低、处理效率高、处理设施运行稳定。

（2）采用技术先进成熟、处理效果好、运行稳定可靠、高效节能、经济合理的工艺，以确保污水处理的效果，减少工程投资和日常运行费用。

（3）妥善处理和处置污水处理过程产生的栅渣、沉砂和污泥，避免二次污染。

（4）确保工程可靠性及有效性，减少日常维护检修工作，改善人工操作条件。

3.2 工艺推荐

根据农村生活污水特点、排放要求及各工艺特点，结合多地多个项目实施的效果及经验，推荐一下2种工艺

（1）A2/O+人工湿地工艺；该工艺是目前国内外生活污水处理工艺中最为经典的工艺，其处理效果已经经过大量的市政污水以及农村生活污水处理工程实践证明，可靠性不容质疑。但因该工艺受到季节性影响较大，在南方冬季尚能满足处理效果，在北方冬季受到气温影响，人工湿地内植物受到较大影响，甚至出现死亡等情况，在北方寒冷地区适应性较差。

（2）A2/O+MBR工艺：主要用于出水水质要求较高（GB18918-2002一级A标）的站点。A2/O+MBR工艺为近几年生活污水处理提标改造的首选方案，同时也被广泛的应用于农村生活污水处理工程实践中。采用A2/O工艺+MBR工艺路线，可使系统出水稳定达（GB18918-2002一级A标）。另外，因近几年国内MBR膜行业技术长足发展，其购置成本和运行维护成本已经达到农污处理工程可接受范围。

4、具体实施项目情况

4.1中牟县孙家村农村生活污水项目

采用A2/O+人工湿地工艺，新建污水处理终端1个，设计规模为100m3/d； 配套污水收集管网，污水管道主管采用De225~De315HDPE双壁波纹管。

改造居民院内雨污分流户数290户，每户配套1.5m³化粪池1个，分流改造管道主要采用DN75~DN100U-PVC排水管。

    进水水质指标：

  进水水质指标：废水经处理后，出水指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A

工艺流程：

收集管网  生活污水       格栅井调节池        兼氧池        厌氧池         好氧池        二沉池        人工湿地

4.2巩义市大南沟村农村生活污水项目

采用A2/O+MBR工艺。大南沟村新建污水处理终端1个，设计规模为75m3/d； 配套污水收集管网，污水管道主管采用De225~De315HDPE双壁波纹管。

改造居民院内雨污分流户数243户，每户配套1m³化粪池1个，分流改造管道主要采用DN75~DN100U-PVC排水管。

进水水质指标：

  进水水质指标：废水经处理后，出水指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A

工艺流程：

收集管网  生活污水       格栅井调节池        兼氧池        厌氧池         好氧池        二沉池        MBR膜池

5、项目运行状态及存在问题

5.1 项目运行状态

两个项目自投运后均处于正常运行状态，出水水质正常情况下能够达到排放要求。

5.2存在问题

（1） 废水实际收集量严重低于设计处理量。因农村用水习惯、水资源匮乏程度、季节性变化等因素影响，实际收集的废水量明显低于设计量，终端出水量明显低于处理能力。根据收集水量小的情况可适当结合实际情况减小管网管径及终端处理能力，在满足实际处理能力的情况下减少建设成本。

（2） 中牟项目人工湿地受季节性影响大。因中牟项目地处华中，在冬季气温偏低时出现人工湿地结冻、大部分植物枯死，导致冬季出水质量较差，在北方地区选择工艺时要切实考虑当地气候条件，谨慎选择。

（3） 巩义大南沟项目出水水质较好，受季节影响不大，受运维人员能力及操作水平限制MBR在运行一段时间后出现堵塞，导致出水水质降低。受农村污水运维整体水平限制MBR在使用中常得不到有效维护，出现频繁堵塞进行清洗的情况。

（4） 终端净化后水的外排问题。平原地区，无明显的地势落差，终端选择存在一定困难，且终端附近并无合适的排水地点。处理后的水除部分用于农田就近灌溉外大部分需要外排泵通过管道排出，终端位置的选择及处理后水的利用是农村污水治理面临的较大问题。

（5） 充分考虑当地作坊、农家乐排污的影响，避免因进水污染物超标影响出水水质。

6 结束语

  目前A2/O+人工湿地工艺、A2/O+MBR工艺是农村污水治理的主要工艺，但在不同地域使用中应根据环境、排放标准、气候、运维水平等条件具体选择。选择合理的工艺是确保出水水质及减少建设成本、运维成本的前提。在选择终端污水处理能力时可结合当地水资源情况进行适当调整，终端位置选择及处理后水的利用和去处及污泥处理仍是农村污水治理项目面临的困难。

参考文献

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