1、農村生活污水概述
1.1 農村生活污水來(lái)源及主要污染物
農村生活污水是指在農村居民的生活過(guò)程中產(chǎn)生的污水，主要包括沖廁污水、廚房污水以及洗滌、洗浴污水，此外，還包括一些農村分散養殖過(guò)程中所產(chǎn)生的污水。研究表明，生活污水的污染物主要是有機物、氮和磷。其中，廚房污水和沖廁污水是有機物的主要來(lái)源，沖廁污水是氮的主要來(lái)源，洗滌、洗浴污水是磷的主要來(lái)源。
1.2 農村生活污水的特征
1.2.1 水量特征。
農村生活污水的排放水量變化大，排放不均勻。一般來(lái)講，農村一天之中生活污水排放量有早上、中午、晚上3個(gè)高峰期，而午夜到凌晨污水產(chǎn)生量很少甚至出現斷流現象。
1.2.2 水質(zhì)特征。
農村生活污水的水質(zhì)與居民的生活習慣和當地風(fēng)俗息息相關(guān)，生化需氧量(BOD)、氮和磷的含量變化范圍比較廣，但農村生活污水水質(zhì)不是很差，可生化性好，幾乎不含有有毒有害的有機污染物和重金屬離子。
2、移動(dòng)床生物膜反應器(MBBR)-離子交換除磷工藝選擇分析
2.1 工藝選擇原則
由于我國農村經(jīng)濟相比城市欠發(fā)達，很難配備專(zhuān)業(yè)的污水處理、運行管理人員，因此不能將過(guò)于復雜的城鎮生活污水處理工藝照搬至農村。同時(shí)，考慮到農村人口居住特點(diǎn)以及生活污水的特征，選擇農村污水處理工藝技術(shù)時(shí)，應考慮以下基本原則:
�、僮詣�(dòng)化程度高，運行和后期維護管理簡(jiǎn)單。
�、诳箾_擊負荷能力強，處理后的污水能達標排放。
�、郾M量減少污泥產(chǎn)量或者基本無(wú)污泥產(chǎn)生。
�、軆�(yōu)先考慮“適度集中處理”的模式，降低建設和運行費用。
2.2 MBBR處理農村生活污水的優(yōu)勢及缺點(diǎn)分析
2.2.1 工藝優(yōu)勢分析。
相對于A(yíng)2/O和膜生物反應器(MBR)工藝，MBBR操作運行簡(jiǎn)單，無(wú)需調試復雜的工藝參數，后期的運行維護方便。
MBBR高性能填料上富集了大量的活性微生物，增加了活性污泥的量，抗負荷能力提升，污水處理能力增強，即使短時(shí)間內無(wú)進(jìn)水，其內部的生態(tài)環(huán)境也能使活性微生物保持在休眠狀態(tài)，并且一旦重新進(jìn)水，活性的恢復速度遠快于普通懸浮狀態(tài)的微生物，適合農村生活污水水量變化大、排放不均勻的特征。
在農村生活污水處理工藝中，MBBR是一種微動(dòng)力、低能耗工藝。在曝氣的過(guò)程中，高性能填料之間的相互摩擦及剪切作用，可使氣泡變得更小，增加氧氣的利用率，提高曝氣效率，降低曝氣能耗。另一方面，在日處理量不大的農村生活污水處理過(guò)程中，MBBR工藝的曝氣風(fēng)機完全可以采用風(fēng)量大、低耗能、噪音小的電磁鼓風(fēng)機，最大程度地降低能耗及對周邊環(huán)境的干擾。
MBBR工藝的特點(diǎn)可以使其在高容積負荷、低污泥負荷下運行，工藝過(guò)程中剩余污泥產(chǎn)量低或長(cháng)時(shí)間內可做到基本無(wú)剩余污泥的外排。因此，大大減少了污泥的產(chǎn)量，適合農村的基本情況，并且降低了污泥處理費用。
2.2.2 工藝劣勢分析。
MBBR工藝用于農村生活污水的處理，與A2/O和MBR相比，目前唯一的劣勢在于無(wú)法有效地保證磷元素的去除，尤其是在進(jìn)水磷含量高，出水磷含量低的情況下。由于生物法中磷元素的去除依托于剩余污泥的外排，而為了實(shí)現污泥減量化來(lái)適應農村的基本情況，MBBR工藝基本不排泥或者很長(cháng)時(shí)間才排放一次從高性能填料中脫落的失活污泥，這就使得磷元素的去除成為MBBR工藝的一個(gè)劣勢所在。
2.3 離子交換除磷工藝的優(yōu)勢
目前，水體除磷的主流工藝包括生物除磷、加藥除磷、人工濕地除磷、離子交換除磷和電化學(xué)除磷等。不同除磷技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。
通過(guò)對比不同除磷技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇離子交換除磷技術(shù)作為MBBR的補充除磷工藝形成農村生活污水的強化除磷工藝，主要理由如下:離子交換除磷技術(shù)出水穩定;運行簡(jiǎn)單，操作方便;無(wú)污泥產(chǎn)生;離子交換樹(shù)脂可以循環(huán)再生，重復利用，長(cháng)期運行可以降低成本。以上特點(diǎn)符合農村的實(shí)際情況。
2.4 MBBR-離子交換除磷工藝流程
MBBR-離子交換除磷工藝流程圖見(jiàn)圖1。
第一步，生活污水首先經(jīng)調節池均量均質(zhì)后由提升泵進(jìn)入厭氧區，在其中通過(guò)厭氧環(huán)境完成對污染物的高效降解，同時(shí)厭氧區的另一個(gè)作用是進(jìn)行回流污泥的厭氧自消化過(guò)程，以實(shí)現污泥的減量化。
第二步，厭氧區出水進(jìn)入缺氧區和好氧區，完成對污染物有機物的進(jìn)一步降解以及硝化和反硝化過(guò)程。
第三步，好氧區出水進(jìn)入沉淀過(guò)濾區，進(jìn)一步對污染物進(jìn)行降解，并降低出水的SS，以保證后續吸附除磷單元穩定運行。
第四步，沉淀過(guò)濾區出水進(jìn)入吸附除磷單元，進(jìn)行深度除磷。
3、工程應用分析
3.1 工程1
3.1.1 工程概況。
上海某農村生活污水處理示范工程，服務(wù)周邊96戶(hù)，每戶(hù)人口按照3人，排水量按照每人每天94.5L計算，要求為配合當地生態(tài)文明建設，出水指標達到GB18918—2002中一級A標準，同時(shí)做到節省投資，運行費用也要比較低，維護管理要方便。
工程設計處理水量30m3/d，進(jìn)水水質(zhì)化學(xué)需氧量COD≤400mg/L，BOD≤200mg/L，總氮(TN)≤45mg/L，氨氮(NH3-N)≤30mg/L，總磷(TP)≤7mg/L，SS≤120mg/L。
為保證出水達到GB18918—2002中一級A標準，MBBR-離子交換除磷工藝中的沉淀過(guò)濾區采用了高效斜管沉淀和簡(jiǎn)單的生物濾池(BAF)過(guò)濾工藝，所有工藝集中于分布式一體化裝置中。
3.1.2 MBBR-離子交換除磷工藝處理效果。
工程1出水水質(zhì)污染物的濃度情況見(jiàn)圖2。
出水S1是工程正式調試結束后的取樣，時(shí)間為6月份;出水S2～S4是工程正常運行后的取樣，時(shí)間分別為8月份、12月份和第2年的4月份從圖2中可以看出，該工程的出水COD、BOD、TN、NH3-N、TP和SS指標均達到了GB18918—2002中一級A標準。
3.2 工程2
3.2.1 工程概況。
四川某農村生活污水處理工程，服務(wù)人數600人，日人均排水按照80L計算，出水指標達到GB18918—2002中一級B標準，要求工藝運行穩定，操作簡(jiǎn)便，成本合理。
工程設計處理水量50m3/d，進(jìn)水水質(zhì)COD≤300mg/L，BOD≤150mg/L，TN≤40mg/L，NH3-N≤30mg/L，TP≤5mg/L，SS≤100mg/L。
由于出水達到GB18918—2002中一級B標準，MBBR-離子交換除磷工藝中的沉淀過(guò)濾區采用了高效斜管沉淀，所有工藝集中于分布式一體化裝置中。
3.2.2 MBBR-離子交換除磷工藝處理效果。
工程2出水水質(zhì)污染物的濃度情況見(jiàn)圖3。
出水S1和出水S2均是工程正常運行后的取樣，時(shí)間分別為為5月份和7月份。
從圖3中可以看出，該工程的出水COD、BOD、TN、NH3-N、TP和SS指標均達到了GB18918—2002中一級B標準。
4、處理農村生活污水存在的工程問(wèn)題及解決方法
我國農村生活污水處理市場(chǎng)非常廣，污水技術(shù)也非常繁多，MBBR-離子交換除磷工藝作為一種新的組合工藝在處理農村生活污水方面是一種新的開(kāi)拓。由于該工藝運行穩定、管理方便、無(wú)大量污泥產(chǎn)生的特點(diǎn)與農村的基本情況比較匹配，因此，MBBR-離子交換除磷組合工藝在農村污水處理技術(shù)中逐步得到發(fā)展和推廣。
目前，MBBR-離子交換除磷工藝尚有以下2個(gè)問(wèn)題需要進(jìn)一步討論。第一，雖然理論上該工藝不會(huì )有剩余污泥產(chǎn)生，但是實(shí)際應用中隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)，工藝會(huì )有少量的污泥產(chǎn)生，一部分是從高性能填料脫落的失活微生物，一部分是難生物降解的SS。這2部分組成的污泥量極少，根據工程經(jīng)驗，大概半年至1年的時(shí)間可以對一體化裝置進(jìn)行排泥一次，將污泥直接排至集水提升井，然后1年對集水提升井清理1次即可。由于是處理農村生活污水，該工藝產(chǎn)生的污泥不屬于危廢，且污泥產(chǎn)生量少，在就地初步脫水處理后，可以送至就近城鎮污水處理廠(chǎng)進(jìn)行處理，也可以根據當地政策與生活垃圾進(jìn)行填埋等處理。
第二，離子交換樹(shù)脂的再生與更換問(wèn)題。在正常的運行中，離子交換除磷單元不需要專(zhuān)業(yè)的操作及維護，非常方便，但是離子交換樹(shù)脂達到飽和的臨界交換閾值時(shí)需要進(jìn)行再生，以實(shí)現循環(huán)利用，降低成本。目前，在工程上，離子交換樹(shù)脂的再生是委托具有專(zhuān)業(yè)資質(zhì)的樹(shù)脂廠(chǎng)家進(jìn)行離線(xiàn)再生，并實(shí)現再生液的資源化(可做磷肥)。因此，離子交換樹(shù)脂的工程量再生問(wèn)題可以作為下一步研究討論的重點(diǎn)。
5、結語(yǔ)
MBBR-離子交換除磷工藝處理效率高，且微動(dòng)力、能耗低，具有很強的耐沖擊負荷能力，出水水質(zhì)穩定，不會(huì )產(chǎn)生大量污泥，也不會(huì )進(jìn)行反沖洗處理，維護管理比較簡(jiǎn)單，非常合適應用于農村生活污水的處理，具有良好的發(fā)展和應用前景。(來(lái)源：上海船研環(huán)保技術(shù)有限公司，同濟大學(xué)長(cháng)江水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗室)
