一体化设备应用于农村污水处理的探讨

王 昊

（沈阳建筑大学 市政与环境工程学院，辽宁 沈阳110168）

近些年来，虽然我国大部分城市的污水厂数量在不断增多，污水处理效果也越来越好，但我国许多农村及乡镇的污水却无法及时被处理，对环境造成了严重的影响[1-6]。由于农村污水的性质及排放因素等影响，使我们不能完全照搬城市污水处理的模式，必须开辟出一种新型处理道路。农村和小城镇具有以下特点：人口数量少、污水处理标准低、污水处理规模较小，但变化系数大，因此需要选择稳定性好低负荷的处理工艺[2]。而一体化污水处理设备具有耐冲击负荷能力强、易于实现自动化控制、后期维修方便等特点，因此在农村污水处理方面得到了广泛的应用，但由于各种原因，将其具体推进到农村污水处理的实际应用中，仍有一些设备及工艺需要在实践中不断完善，还仍未形成科学合理的治理系统，所以在一体化设备具体应用中还需进一步的探索。

1 农村污水处理现状

农村中的污水来源主要是日常洗浴洗涤污水、厨余废水及冲厕水。排水体制多为合流制排水，排水管道不够完善。农村污水的排放有以下特征：

1）水质水量差异较大，时变化系数较大[14]。

2）工业废水含量较低，通常不会含有化学有毒物质，但是可能含有大量的致病细菌等[8]。

3）一般没有固定的排污口[9-10]，污水直接就近排入河流或土壤中[15]。

由于不同地区的经济发展不平衡，各个农村的水质水量及排放方式差别较大，因此在研究不同地区的污水处理工艺时，不能采用单一的方式，应因地制宜选出投资少、维护管理方便的污水处理技术。

2 一体化污水处理工艺

污水处理主要有活性污泥法和生物膜法，一体化污水处理也是在这些工艺的基础上将一些核心处理模块整合到一个容器中，提高了空间利用率，也便于安装及后期维护，更适应于农村污水处理。

2.1 一体化A2/O 工艺

一体化A2/O 工艺也叫厌氧-缺氧-好氧工艺，是一种常见的活性污泥法，通过推流式或者往复式使污水依次通过各个反应区，可充分提高设备的脱氮除磷效率[8]。它抗冲击负荷能力强，脱氮除磷效果显著，同时运营成本低，污泥不易膨胀[7]。

图1 一体化A2/O 工艺图

2.2 一体化MBR 工艺

一体化MBR 工艺也叫膜生物反应器，是把膜过滤与活性污泥法结合一起的生物处理技术[7]，发挥了单独的活性污泥法和膜过滤不能发挥的功能，能较好地处理难降解有机物及其他病原微生物[4]。它通过膜分离工艺代替二沉池功能，可以较好地将混合液与回流污泥分离各自回流到相应的反应模块中。但其投资成本相对较高，还容易产生膜污染，对于后期维护造成了很大的困难。

图2 一体化MBR 工艺图

2.3 一体化SBR 工艺

一体化SBR 工艺也称间歇式活性污泥法，由于每个反应池都能进行曝气和沉淀，因此无需设置二沉池及污泥回流系统[16-20]。主要以进水、反应、沉淀、排水、闲置5 个阶段为一个运行周期。相对于传统A2/O 来说，整个设备更加紧凑，自动化程度高，但同时对工作人员的技术要求也较高[21-23]。

图3 一体化SBR 工艺图

3 一体化污水处理设备

3.1 EBF 一体化设备

在端艳[24]的研究中，设计了一种外形为圆柱体的一体化设备。该设备在一个反应器内复合“降流式预处理反硝化膨胀床生物滤池（A）、升流式流化床曝气生物滤池（O）、降流式脱氮除磷膨胀床生物滤（A）”等多种工艺，在同一设备内实现了去除悬浮物质和同步脱氮除磷等多种效果。EBF 一体化设备如图4 所示。

图4 EBF 一体化设备

污水首先进入降流式缺氧生物滤池，与池内的填料反应后去除大量悬浮物质；再进入升流式好氧生物滤池，进行硝化反应将氨态氮转化为硝态氮；最后一小部分回流至第一反应器，其他则进入降流式厌氧生物滤池，进行强化脱氮除磷。该设备在实际应用工程中，对COD、悬浮物质去除率可达86.8%、86.4%，达到一级B 标准，但氨态氮及总氮仍需进一步完善处理方可达到排放标准[25-28]。

3.2 基于以MSBR 为工艺主体的一体化设备

在史会欣[29]等的研究中，将连续流的空间控制（A2/O）和间歇的时间控制（SBR）巧妙地结合起来，通过连续进水 AAO 工艺可以保持较高的反应速率，SBR 则可以稳定出水水质。设备既可以保持稳定连续运行，又能随着水质波动调节系统的缺氧、好氧反应时间，具备良好的运行性能。基于以MSBR为工艺主体的一体化设备如图5 所示。

图5 基于以MSBR 为工艺为主体的一体化设备

污水首先在厌氧池内混合回流污泥，使得难降解的大分子物质被转化为易生物降解的有机物；随后进入缺氧池发生硝化反应；最后进入到好氧池发生吸收磷及有机物降解反应；好氧出水后进入两个交替运行的兼氧池，一个处于反应过程、一个处于沉淀出水过程。处于反应状态的兼氧池依次完成缺氧搅拌、好氧曝气和预沉淀[29]。最后通过气提装置进入污泥浓缩池；沉淀后的污泥进入前置缺氧池发生硝化反应。该一体化设备在对流量波动有一定的缓冲能力，出水COD、氨态氮、总氮浓度均符合一级A 标准，总磷符合一级B 标准。

3.3 悬挂填料AmOn 一体化设备

在阎宁宁[30]的研究中，设计一种悬挂填料AmOn 的一体化装置。通过调节曝气头的位置来调节m、n（缺氧/厌氧、好氧区）的大小。该设备做到了活性污泥法和生物膜法的结合。悬挂填料AmOn 一体化设备如图6 所示。

图6 悬挂填料AmOn 一体化设备

污水在进入装置的底部后，首先与厌、缺氧区发生反应，通过泵的搅拌及水流作用实现与活性污泥的充分混合，这一过程厌、缺氧区中实现释放磷及反硝化作用；反应后的污水继续上流至好氧区，好氧区悬挂填料，并处于活性污泥和生物膜共生的状态；污水最后经导流区进入沉淀区，自由沉淀后上层上清液通过两侧的溢流孔排出，下部分的污泥一部分进入厌、缺氧区，一部分排出装置。该设备在最佳填料比的条件下，COD、氨态氮、总氮、总磷的去除率分别为89.8%、99.02%、48.59%、32.47%。

4 结 论

农村污水治理是美丽乡村建设计划的重要一环，应当结合当下形势及不同村庄的特点，选出更适应农村污水处理的设备。污水一体化处理工艺是一种简便化的污水处理技术，可将复杂的传统污水处理方法整合到一个一体化设备中[31-34]，在一定程度上更适用于农村污水处理。笔者认为由于农村发展水平相比于城市较落后，因此设备的维护方面无法做到及时处理，并且处理深度很难达到设备的最大利用化，因此需要定期清理老旧膜的膜工艺不太适用，建议把研究重心放在后期维修及清理工序方面，制造出一种更便于农村广大群众处理的一体化设备。