浙江省農村生活污水一體化處理設施應用現狀與典型工藝研究

唐占譜，何 芳，胡前亮，肖玉笛，曲云鵬

（1.浙江省建設工程質量檢驗站有限公司，浙江 杭州 310007；2.浙江建科節能環?？萍加邢薰?，浙江 杭州 310007）

1 浙江省農村生活污水處理設施建設現狀

2014年以來，在“美麗鄉村”建設理念的推動下，浙江省率先提出全面治理農村生活污水，每年浙江省都有新政策出臺，對農村生活污水進行多面性、持續性的管控治理，浙江省農村生活污水治理水平在近年得到顯著提升。根據浙江省農村生活污水治理監管平臺數據統計，截至目前，全省已建有處理設施的行政村數為15 525個，污水處理設施共57 381座，運維管理單位123家。其中已建成一體化集中處理設施47 712座，處理設施總設計日處理能力為1 449 179.7 t，行政村處理設施覆蓋率為93.2%，農村生活污水治理行政村出水水質達標率為84.1%。

全省約40 000座一體化集中處理設施中，主要由“活性污泥法衍生工藝”“生物膜處理工藝”“其他一體化組合工藝”3種工藝模式組成，其中活性污泥法衍生工藝占比達52.16%，生物膜處理工藝占比達35.50%，其他一體化組合工藝占比達12.34%。

2 浙江省農村生活污水特點及典型處理工藝

農村生活污水具有排放點分散、水量小、時段性和季節性強等特點，污水中氮、磷濃度高且含有大量的營養鹽、細菌和病毒[1-2]，農村生活污水若得不到有效治理，將會影響村鎮飲用水安全，造成土壤肥力下降，糧食產量降低，也會對地下水、湖泊、流域的水質產生影響[3-5]。因此，采用具有先進性、適用性、有效性的污水處理工藝是解決農村生活污水問題的關鍵。通過分析活性污泥法衍生工藝中的典型工藝“厭氧-缺氧-好氧法（anaerobicˉanoxicˉoxic,AAO）主體工藝”和“序批式活性污泥法（sequencing batch reactor,SBR）主體工藝”，生物膜處理工藝中的典型工藝“膜生物反應器（membrane bioˉreactor,MBR）主體工藝”，梳理和對比農村生活污水一體化處理設備相關原理和特點，為模式選擇、推廣和應用提供理論支持。

2.1 活性污泥法衍生工藝

2.1.1 AAO主體工藝

一體化AAO工藝將厭氧-好氧除磷系統和缺氧-好氧脫氮系統相結合，可同時去除水中的有機物、氮和磷。在厭氧池，聚磷菌利用生活污水中低級脂肪酸等易降解的有機物進行厭氧釋磷。在缺氧池，反硝化菌利用剩余的有機物和回流的硝酸鹽進行反硝化作用脫氮。在好氧池，硝化菌進行硝化作用將氨氮轉化為硝酸鹽，同時聚磷菌進行好氧吸磷，可有效去除水中的有機物、氮和磷，并且能夠有效避免出現污泥膨脹現象。該工藝整體穩定可靠，沉淀效果理想，可獲得穩定的出水水質。

2.1.2 SBR主體工藝

一體化SBR工藝是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，又稱為序批式活性污泥法。生活污水連續進入處理池直到反應器內最高行液位，通過池底泵的攪動，使污水和池中活性污泥充分混合，進水達到設定的液位后開始曝氣，使污水中的污染物在此階段通過微生物的降解作用得以去除；進入沉淀階段后停止曝氣和攪拌，使混合液處于靜止狀態，完成固水分離，水中的溶解氧將不斷下降，最終上清液排出，到循環開始時的最低水位。其運行次序一般分為進水期、反應期、沉淀期、排水期和閑置期5個階段，5個階段所需的時間為一個周期[6]。

2.2 生物膜處理工藝

MBR主體工藝是生物膜處理工藝中的典型工藝。一體化MBR 工藝是指膜分離與生物膜處理有機結合的新型污水處理技術[7]，污水通過過濾裝置進入調節池，再通過缺氧池進行生化反應處理。污水經過好氧處理后，在模組件進行過濾，濾膜直接浸入在曝氣池中，與反應混合液直接接觸。通過氣提方式在膜的底部通入空氣，對中空纖維膜的外表面進行擦洗，進而可連續去除掉黏附在膜表面上的固體物質，達到防止或降低膜的污染或堵塞的目的。同時氣流也具有曝氣作用，可提供生物降解所需要消耗的大部分氧，其余部分氧還要通過擴散曝氣系統來提供。濾膜組件將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物截留住，不僅有助于增殖緩慢的微生物生長，而且延長了難降解有機物在系統中的停留時間，生物反應中產生的過量污泥可以直接可以從超濾膜池中排出。

3 典型處理工藝出水水質指標對比

通過選取設備價格、主體質量相近，處理量為10 t/d 的農村生活污水一體化處理設備，對分別采用AAO 主體工藝、SBR 主體工藝和MBR 主體工藝的處理設備進行出水水質性能分析。完成設備培菌調試后，2022 年 4 月 11 日—6 月9 日期間采集污水處理廠內農村生活污水作為原水在水溫26 ℃±5 ℃條件下穩定運行60 d，期間設備進出水5 項基本污染物濃度指標如下。

（1）pH。測試期間進水 pH 為 6.8～7.7，AAO 主體工藝設備出水 pH 為 6.3～7.7，MBR 主體工藝設備出水pH 為 6.6～7.7，SBR 主體工藝設備出水 pH 為 6.8～7.8。

（2）化學需氧量。測試期間進水化學需氧量值為112～194 mg/L；期間AAO 主體工藝設備出水化學需氧量去除率為87.0%，處理后化學需氧量濃度最小值為14 mg/L，最大值為29 mg/L；期間MBR 主體工藝設備出水化學需氧量去除率為89.1%，處理后化學需氧量濃度最小值為13 mg/L，最大值為26 mg/L；期間SBR 主體工藝設備出水化學需氧量去除率為87.9%，處理后化學需氧量濃度最小值為15 mg/L，最大值為27 mg/L。

（3）懸浮物。測試期間進水懸浮物值為60～98 mg/L；期間AAO 主體工藝設備出水懸浮物去除率為87.6%，處理后懸浮物濃度最小值為5 mg/L，最大值為17 mg/L；期間MBR 主體工藝設備出水懸浮物去除率為93.1%，處理后懸浮物濃度最小值小于等于4 mg/L，最大值為9 mg/L；期間SBR 主體工藝設備出水懸浮物去除率為88.3%，處理后懸浮物濃度最小值為6 mg/L，最大值為14 mg/L。懸浮物處理前后對比如圖1 所示。

圖1 懸浮物處理前后對比

（4）氨氮。測試期間進水氨氮值為33.3～48.9 mg/L；期間AAO 主體工藝設備出水氨氮去除率為96.4%，處理后氨氮濃度最小值為0.817 mg/L，最大值為5.97 mg/L；期間MBR 主體工藝設備出水氨氮去除率為98.0%，處理后氨氮濃度最小值為0.076 mg/L，最大值為1.23 mg/L；期間SBR 主體工藝設備出水氨氮去除率為97.6%，處理后氨氮濃度最小值為0.568 mg/L，最大值為1.21 mg/L。

（5）總磷。測試期間進水總磷值為4.21～7.01 mg/L；期間AAO 主體工藝設備出水總磷去除率為72.3%，處理后總磷濃度最小值為1.17 mg/L，最大值為1.88 mg/L；期間MBR 主體工藝設備出水總磷去除率為77.6%，處理后總磷濃度最小值為0.781 mg/L，最大值為1.89 mg/L；期間SBR 主體工藝設備出水總磷去除率為78.9%，處理后總磷濃度最小值為0.719 mg/L，最大值為1.45 mg/L?？偭滋幚砬昂髮Ρ热鐖D2 所示。

圖2 總磷處理前后對比

通過60 d 的連續出水跟蹤化驗監測，對3 種不同主體工藝農村生活污水處理設備出水污染物中的pH、化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷5 個指標做了優效性、穩定性和經濟性的對比，得出AAO 主體工藝設備經濟性最佳，MBR 主體工藝5 項指標平均污染物去除率相較最佳，SBR 主體工藝穩定性最佳。

4 典型處理工藝技術、經濟、性能指標對比

結合運行狀態、維護管理、出水水質等對3 臺一體化處理設備的技術指標、經濟指標、性能指標等進行綜合對比總結，結果如表1 所示。

表1 技術指標、經濟指標、性能指標對比

5 結語

采用農村生活污水一體化處理設備是解決浙江省農村生活污水排放分散、濃度不均的有效方法，其具有投資成本低、維護管理便捷、充分利用土地資源、協控污水管網規模、水資源重復利用等一系列優勢。而AAO 主體工藝處理設備技術成熟，工藝結構簡單，運行維護成本低，但占地面積大，適用經濟狀況一般的農村地區。SBR 主體工藝水量適應性強，但運行維護次數頻繁，運維專業性強，適合具備一定經濟條件的農村地區。MBR 主體工藝設備出水穩定，但運維成本相較更高，需配備專業運行維護人員，適用經濟發達的農村地區。

浙江省作為農村生活污水治理先行者，連續出臺了相關政策與規范標準，未來應深入剖析治理經驗，重點加強農村生活污水處理設備精準性、適用性、有效性，統籌全省農村人居環境改善情況，推進相關技術創新，培育有效的市場監管體系，形成綠色健康的農村環境新局面。