农村生活污水分散型处理组合工艺的选用
摘要：本文分析了农村生活污水的现状，通过对分散型污水处理设施中的传统AO工艺和新型A2/O-MBR工艺处理效果的对比，并结合笔者工作中对农村分散型污水处理设施的运营和管理的实际经验，思考和探讨了农村分散型污水处理设施中组合工艺的较优选择，以期对农村分散型污水处理设施组合工艺的选用提供借鉴。
关键词：农村生活污水；分散型处理；A2/O-MBR工艺
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0083-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.050
Abstract ： This article discusses the current situation of rural domestic sewage， through the comparison of the traditional AO process in a decentralized sewage treatment facility and the new A2/O-MBR process treatment effect， aiming at the operation of the scattered rural sewage treatment facilities in the authors work and The actual experience of management has considered and explored the better choices of the combined processes in the decentralized sewage treatment facilities in rural areas， with a view to providing reference for the selection of the combined process of the decentralized sewage treatment facilities in rural areas.
Keywords： Rural domestic sewage； Decentralized treatment； A2/O-MBR process
随着越来越多的城镇污水处理厂的建成和投入运行，相当一部分的城镇污水得到有效收集和处理。由于污水收集管网的建设成本高昂，一部分城镇的村级地区未能铺设管网，造成城镇污水处理厂的进水浓度偏低一些，同时村级地区的生活污水未能得到有效的收集和处理[1]。农村生活污水的排放大部分是通过家庭的化粪池简便地厌氧消化后便直接排放河涌或排放到市政管网后再集中排放到河涌，导致农村水环境日益恶化。在污水收集管网未铺设到村级地区的情况下，农村生活污水分散型处理设施便应运而生。
1 农村生活污水
农村生活污水一般包含厨房污水、生活洗涤污水和厕所污水等。农村生活污水有2个特点：①水质不稳定，不同时段的水质不同。一般不含重金属等有毒有害物质，但含有病原菌和洗涤剂；②污水中有机物和氮、磷等营养物含量高，可生化性好[1]。笔者所处珠三角地区的一个二级城市，村级地区的工业逐步发展，生活污水中时而夹杂着不少工业废水。笔者运行管理的几个分散型污水处理设施的进水浓度不尽相同，有的进水COD浓度偏低，进水COD浓度平均只有71.4 mg/L，有的分散型进水浓度平均可达149.5 mg/L，总体来说进水COD浓度不高。进水氨氮则普遍较高，进水氨氮平均可高达30 mg/L，进水总磷平均有3.5 mg/L。
2 分散型污水处理设施及传统工艺选择
2.1 分散型污水处理设施
城镇污水处理厂是集中式污水处理模式，污水收集管网未铺设到的农村地区，可以采取分散型的污水处理模式，对应的处理设施就叫作分散型污水处理设施。由于分散型污水处理设施占地普遍不大，采取一体化的分散型污水处理设施是较为合理的选择。
2.2 传统AO工艺
AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A是厌氧段，用与脱氮除磷；O是好氧段，用于除水中的有机物。它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以AO法是改进的活性污泥法[2]。AO工艺流程简单，通过实际操作后发现该工艺的污染物处理效果不理想。笔者运行的一个AO工艺的分散型污水处理设施，COD的去除率平均只有44.71%，氨氮和总磷的去除率就更低了。日常运行的污染物处理效果是达不到设计要求的，虽然该分散型污水处理设施的进水浓度不高却与进水污泥量大有密切相关，但AO工艺流程过于简单，处理效果不理想是一个重要因素影响着分散型污水处理设施没有主要选择它作为单一工艺[2]。
3 新型的一体化污水处理设备
3.1 A2/O-MBR膜处理工艺
膜生物反应器（MBR）是一种将膜分离技术与生物处理单元相结合的污水处理工艺， A2/O-MBR工艺处理生活污水装置是目前推广较为广泛的MBR技术装置，近年来倍受关注，在脱氮除磷和有机物去除方面优势显著。该工艺流程遵循微生物系统的氨化+污泥释磷、反硝化、硝化+污泥吸磷的顺序而设置。该组合工艺采用分段式管理，具有低能耗、易维修、出水稳定的特点[3]。
A2/O-MBR前段污泥以厌氧菌为主，有机物的降解主要是通过形成较高浓度的污泥在厌氧性菌作用下完成的。大分子有机污染物是被逐步降解为小分子有机物，最终氧化分解为CO2和水等稳定的无机物質。
由于厌氧菌的生成不需要溶解氧的保证，所以降低了动力消耗。曝气的主要作用是对膜丝进行冲刷，同时产生的溶解氧正好被用来氧化部分小分子有机物和维持出水的溶解氧值。
笔者运行了一个日处理水量300t/d的A2/O-MBR膜处理工艺的一体化处理装置接近一年，从出水COD和氨氮指标来看，该装置对污染物去除效率高。
下表1是笔者运行的该A2/O-MBR分散型装置稳定运行的一段时间内的进出水指标。从表中可以看得到，COD和氨氮的去除效率都是很高的。在该时间段内， COD去除效率平均高达86.94%，氨氮去除效率平均高达93.90%。该分散型的出水水质中的COD和氨氮明显达到了《城镇污污水处理设施污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级标准的B标准。与传统脱氮除磷工艺相比，A2/O-MBR组合工艺中高浓度的MLSS，独立控制的水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）、回流比及污泥负荷等与传统工艺不同。MBR 膜组件能够高效地固液分离和截留作用，出水悬浮物和浊度接近于零。高浓度的MLSS（最高可达到20000mg/L）使得处理系统对水质变化适应能力强，耐冲击负荷能力强。SRT 和HRT 的完全分离，有利于增值缓慢的硝化菌截留、生长和繁殖，硝化效率高[3]，从而使生物脱氮性能增强[4]。
A2/O-MBR工艺在传统A2/O工艺上，采用膜过滤取代二沉池出水，取得了较好的污染物去除效果，具有很强的反硝化除磷脱氮能力。从实际运行中得出结论，农村生活污水分散型处理选择A2/O-MBR组合工艺，针对进水COD和氨氮的处理效果是很好的。
3.2 存在的問题
该工艺的不足之处，主要是系统中高浓度的MLSS，会使出水TP 的去除效果差，要在系统中的微生物量达到预期要求后适量排放剩余污泥，才能提高TP的去除率[4]。在实际运行中，笔者运行的该分散型存在两个主要问题：第一个就是长期运行在不排泥处理下，污泥浓度会不断增高，出水浓度高导致MBR膜容易堵塞，从而导致出水流量严重降低；第二个是出水的总磷去除率太低。
由于该A2/O-MBR分散型一体化装置没有设置排泥装置，污泥浓度的不断增高，导致运行了一个季度后，MBR膜就出现严重堵塞情况，出水流量偏低到5m3/h。出水流量的偏低导致进水处理的流量也降低了很多，未能达到设计的处理水量300m3/d的标准。通过对MBR膜清洗后，出水流量回复正常，达到13m3/h，处理水量也达到设计要求。为了应对污泥浓度的过高导致MBR膜堵塞以致出水流量太低，目前的运行经验是每个季度需要对MBR膜清洗一次。
同时，该A2/O-MBR分散型对进水的总磷指标的去除率不高。统计下来，平均处理效率是低于40%的。据笔者的观察和分析，由于高浓度的污泥浓度最终导致总磷的去除效率不高，从而导致出水的总磷指标达不到出水要求。
3.3 解决思路
该工艺的不足之处，主要是系统中高浓度的MLSS，会使出水TP 的去除效果差，要在系统中的微生物量达到预期要求后适量排放剩余污泥，才能提高TP的去除率[4]。目前，A2/O-MBR分散型是分为厌氧池、缺氧池、好氧池、MBR膜曝气池和出水池。目前的MBR膜池的MBR膜是位于池的底端。对于上述发现的问题，我的解决思路是将MBR膜尽量往上移，移到MBR膜池的上端，同时在MBR膜池的底端增加一个小型的排泥装置。具体的施工设计可能会遇到困难，但是解决思路里面最重要的是在MBR膜池底端增加一个小型排泥装置。通过对MBR膜池定期的排泥，以解决控制污泥浓度不断增高的问题，提高总磷的去除率。
4 结论
通过实际的分散型运行和管理经验和讨论分析，农村生活污水分散型处理组合工艺的较优选择是选用A2/O-MBR工艺[4]，同时在MBR膜池增加一段小型的排泥装置或许是能够进一步改善现有的A2/O-MBR一体化设施的出水总磷处理效果并达到更加稳定的运行效果。
参考文献
[1]刘雪美.我国农村生活污水处理现状及展望[J].安徽农业科学，2017，（12）：101.
[2]孟喆.污废水资源化的相关问题研究[J].中国高新技术企业，2016，（8）：78.
[3]谢晴等.A2/O-MBR工艺在农村生活污水处理中的示范[J].环境工程，2016，（7）：136.
[4]冯雪娟.A2/O-MBR组合工艺在生活污水处理中的应用[J].低碳世界，2017，（9）：45.
收稿日期：2018-04-06
作者简介：林钊洪（1986-），男，本科，工程师，研究方向为环境工程。
关键词：农村生活污水；分散型处理；A2/O-MBR工艺
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0083-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.050
Abstract ： This article discusses the current situation of rural domestic sewage， through the comparison of the traditional AO process in a decentralized sewage treatment facility and the new A2/O-MBR process treatment effect， aiming at the operation of the scattered rural sewage treatment facilities in the authors work and The actual experience of management has considered and explored the better choices of the combined processes in the decentralized sewage treatment facilities in rural areas， with a view to providing reference for the selection of the combined process of the decentralized sewage treatment facilities in rural areas.
Keywords： Rural domestic sewage； Decentralized treatment； A2/O-MBR process
随着越来越多的城镇污水处理厂的建成和投入运行，相当一部分的城镇污水得到有效收集和处理。由于污水收集管网的建设成本高昂，一部分城镇的村级地区未能铺设管网，造成城镇污水处理厂的进水浓度偏低一些，同时村级地区的生活污水未能得到有效的收集和处理[1]。农村生活污水的排放大部分是通过家庭的化粪池简便地厌氧消化后便直接排放河涌或排放到市政管网后再集中排放到河涌，导致农村水环境日益恶化。在污水收集管网未铺设到村级地区的情况下，农村生活污水分散型处理设施便应运而生。
1 农村生活污水
农村生活污水一般包含厨房污水、生活洗涤污水和厕所污水等。农村生活污水有2个特点：①水质不稳定，不同时段的水质不同。一般不含重金属等有毒有害物质，但含有病原菌和洗涤剂；②污水中有机物和氮、磷等营养物含量高，可生化性好[1]。笔者所处珠三角地区的一个二级城市，村级地区的工业逐步发展，生活污水中时而夹杂着不少工业废水。笔者运行管理的几个分散型污水处理设施的进水浓度不尽相同，有的进水COD浓度偏低，进水COD浓度平均只有71.4 mg/L，有的分散型进水浓度平均可达149.5 mg/L，总体来说进水COD浓度不高。进水氨氮则普遍较高，进水氨氮平均可高达30 mg/L，进水总磷平均有3.5 mg/L。
2 分散型污水处理设施及传统工艺选择
2.1 分散型污水处理设施
城镇污水处理厂是集中式污水处理模式，污水收集管网未铺设到的农村地区，可以采取分散型的污水处理模式，对应的处理设施就叫作分散型污水处理设施。由于分散型污水处理设施占地普遍不大，采取一体化的分散型污水处理设施是较为合理的选择。
2.2 传统AO工艺
AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A是厌氧段，用与脱氮除磷；O是好氧段，用于除水中的有机物。它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以AO法是改进的活性污泥法[2]。AO工艺流程简单，通过实际操作后发现该工艺的污染物处理效果不理想。笔者运行的一个AO工艺的分散型污水处理设施，COD的去除率平均只有44.71%，氨氮和总磷的去除率就更低了。日常运行的污染物处理效果是达不到设计要求的，虽然该分散型污水处理设施的进水浓度不高却与进水污泥量大有密切相关，但AO工艺流程过于简单，处理效果不理想是一个重要因素影响着分散型污水处理设施没有主要选择它作为单一工艺[2]。
3 新型的一体化污水处理设备
3.1 A2/O-MBR膜处理工艺
膜生物反应器（MBR）是一种将膜分离技术与生物处理单元相结合的污水处理工艺， A2/O-MBR工艺处理生活污水装置是目前推广较为广泛的MBR技术装置，近年来倍受关注，在脱氮除磷和有机物去除方面优势显著。该工艺流程遵循微生物系统的氨化+污泥释磷、反硝化、硝化+污泥吸磷的顺序而设置。该组合工艺采用分段式管理，具有低能耗、易维修、出水稳定的特点[3]。
A2/O-MBR前段污泥以厌氧菌为主，有机物的降解主要是通过形成较高浓度的污泥在厌氧性菌作用下完成的。大分子有机污染物是被逐步降解为小分子有机物，最终氧化分解为CO2和水等稳定的无机物質。
由于厌氧菌的生成不需要溶解氧的保证，所以降低了动力消耗。曝气的主要作用是对膜丝进行冲刷，同时产生的溶解氧正好被用来氧化部分小分子有机物和维持出水的溶解氧值。
笔者运行了一个日处理水量300t/d的A2/O-MBR膜处理工艺的一体化处理装置接近一年，从出水COD和氨氮指标来看，该装置对污染物去除效率高。
下表1是笔者运行的该A2/O-MBR分散型装置稳定运行的一段时间内的进出水指标。从表中可以看得到，COD和氨氮的去除效率都是很高的。在该时间段内， COD去除效率平均高达86.94%，氨氮去除效率平均高达93.90%。该分散型的出水水质中的COD和氨氮明显达到了《城镇污污水处理设施污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级标准的B标准。与传统脱氮除磷工艺相比，A2/O-MBR组合工艺中高浓度的MLSS，独立控制的水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）、回流比及污泥负荷等与传统工艺不同。MBR 膜组件能够高效地固液分离和截留作用，出水悬浮物和浊度接近于零。高浓度的MLSS（最高可达到20000mg/L）使得处理系统对水质变化适应能力强，耐冲击负荷能力强。SRT 和HRT 的完全分离，有利于增值缓慢的硝化菌截留、生长和繁殖，硝化效率高[3]，从而使生物脱氮性能增强[4]。
A2/O-MBR工艺在传统A2/O工艺上，采用膜过滤取代二沉池出水，取得了较好的污染物去除效果，具有很强的反硝化除磷脱氮能力。从实际运行中得出结论，农村生活污水分散型处理选择A2/O-MBR组合工艺，针对进水COD和氨氮的处理效果是很好的。
3.2 存在的問题
该工艺的不足之处，主要是系统中高浓度的MLSS，会使出水TP 的去除效果差，要在系统中的微生物量达到预期要求后适量排放剩余污泥，才能提高TP的去除率[4]。在实际运行中，笔者运行的该分散型存在两个主要问题：第一个就是长期运行在不排泥处理下，污泥浓度会不断增高，出水浓度高导致MBR膜容易堵塞，从而导致出水流量严重降低；第二个是出水的总磷去除率太低。
由于该A2/O-MBR分散型一体化装置没有设置排泥装置，污泥浓度的不断增高，导致运行了一个季度后，MBR膜就出现严重堵塞情况，出水流量偏低到5m3/h。出水流量的偏低导致进水处理的流量也降低了很多，未能达到设计的处理水量300m3/d的标准。通过对MBR膜清洗后，出水流量回复正常，达到13m3/h，处理水量也达到设计要求。为了应对污泥浓度的过高导致MBR膜堵塞以致出水流量太低，目前的运行经验是每个季度需要对MBR膜清洗一次。
同时，该A2/O-MBR分散型对进水的总磷指标的去除率不高。统计下来，平均处理效率是低于40%的。据笔者的观察和分析，由于高浓度的污泥浓度最终导致总磷的去除效率不高，从而导致出水的总磷指标达不到出水要求。
3.3 解决思路
该工艺的不足之处，主要是系统中高浓度的MLSS，会使出水TP 的去除效果差，要在系统中的微生物量达到预期要求后适量排放剩余污泥，才能提高TP的去除率[4]。目前，A2/O-MBR分散型是分为厌氧池、缺氧池、好氧池、MBR膜曝气池和出水池。目前的MBR膜池的MBR膜是位于池的底端。对于上述发现的问题，我的解决思路是将MBR膜尽量往上移，移到MBR膜池的上端，同时在MBR膜池的底端增加一个小型的排泥装置。具体的施工设计可能会遇到困难，但是解决思路里面最重要的是在MBR膜池底端增加一个小型排泥装置。通过对MBR膜池定期的排泥，以解决控制污泥浓度不断增高的问题，提高总磷的去除率。
4 结论
通过实际的分散型运行和管理经验和讨论分析，农村生活污水分散型处理组合工艺的较优选择是选用A2/O-MBR工艺[4]，同时在MBR膜池增加一段小型的排泥装置或许是能够进一步改善现有的A2/O-MBR一体化设施的出水总磷处理效果并达到更加稳定的运行效果。
参考文献
[1]刘雪美.我国农村生活污水处理现状及展望[J].安徽农业科学，2017，（12）：101.
[2]孟喆.污废水资源化的相关问题研究[J].中国高新技术企业，2016，（8）：78.
[3]谢晴等.A2/O-MBR工艺在农村生活污水处理中的示范[J].环境工程，2016，（7）：136.
[4]冯雪娟.A2/O-MBR组合工艺在生活污水处理中的应用[J].低碳世界，2017，（9）：45.
收稿日期：2018-04-06
作者简介：林钊洪（1986-），男，本科，工程师，研究方向为环境工程。
