近年來(lái)，在農村經(jīng)濟快速發(fā)展的同時(shí)，農村環(huán)境污染問(wèn)題日漸突出。尤其是未經(jīng)處理的生活污水的肆意排放，嚴重污染了農村的水生態(tài)環(huán)境，威脅農村居民的健康生活。因此，研究新的適合農村生活污水特點(diǎn)的處理工藝，提升農村生活污水的處理效果，對農村水環(huán)境的改善具有重要的現實(shí)意義。

　　1、農村生活污水基本特征及常見(jiàn)的處理工藝

　　1.1 基本特征

　　據調查和研究顯示，不同于工業(yè)廢水，農村生活污水的排放和水質(zhì)水量呈現出特有的特征，具體如下：

　　1)來(lái)源較為簡(jiǎn)單，排放量隨時(shí)間變化波動(dòng)明顯。農村生活污水主要是農民在日常生活產(chǎn)生的污水，如，廚房污水、洗滌污水、廁所污水和其他混合污水，來(lái)源較為簡(jiǎn)單。同時(shí)，由于經(jīng)濟發(fā)展水平和生活習慣的差異，農村生活污水排放的時(shí)間段較為分散，具有極強的時(shí)間分布特征，在早、中、晚3個(gè)時(shí)間段達到高峰，而在其他時(shí)間段極小。

　　2)每日產(chǎn)量較小，排放范圍廣且分散。我國農村分布方式呈現小規模聚居、大范圍分散的特點(diǎn)，且農村居民的人均用水量低于城市居民，故具有來(lái)源分布廣泛、排放點(diǎn)分散以及污水排放量較小的特點(diǎn)。此外，不同時(shí)間排放的農村生活污水水質(zhì)差異也較大。

　　1.2 常見(jiàn)處理工藝

　　根據我國農村生活污水特點(diǎn)，常見(jiàn)的處理工藝有好氧生物處理和生態(tài)處理兩種皿。其中，好氧生物處理工藝主要是以活性污泥法和生物膜法為原理，主要有A2/O工藝、生物轉盤(pán)、曝氣生物濾池、膜生物反應器等。生態(tài)處理工藝的污染物去除機理為土壤、植物及微生物等，主要有穩定塘、人工濕地和土地滲濾系統。

　　1.3 運行維護管理模式

　　根據資料統計及實(shí)地調研顯示，目前我國農村生活污水主要有屬地管理和第三方運維。其中，第三方運維模式具有技術(shù)專(zhuān)業(yè)性強、市場(chǎng)化程度較高、運維管理制度建設全面等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于農村生活污水處理設施的分散度極高，且數量龐大，運維公司為確保盈利，無(wú)法做到專(zhuān)業(yè)運維人員高頻率地對每個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行運維，從而在一定程度上影響了農村生活污水處理站點(diǎn)的處理效果。

　　2、農村生活污水處理效果提升工藝設計

　　2.1 強化除污工藝設計原理

　　在眾多農村生活污水處理工藝中，人工濕地的植物系統能有效地將污水中磷進(jìn)行固定，且兼顧了除磷能力與運維便捷兩個(gè)因素，故有較強的除磷優(yōu)勢。然而，如果水力負荷過(guò)高，傳統的人工濕地除磷效果會(huì )有明顯的下降，且單純通過(guò)擴大濕地面積來(lái)提升除磷效果的可行度較低。生物濾池以土壤自?xún)粼頌橐罁?，廣泛運用于農村生活污水處理中，且具有緩沖容量大，耐沖擊負荷能力強，氨氮、COD污染去除效果良好，不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)，但其除磷效果會(huì )逐步下降。

　　本文根據導致人工濕地污染物去除效率較低的原因，同時(shí)基于人工濕地及生物濾池特點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)設計，提出一種新型混合流人工濕地-生物過(guò)濾復合污水處理工藝(MFWB)，以提高農村生活污水的處理效果。工藝具體改進(jìn)設計如下：

　　1)采用更高效的功能性填料。為了提升單位濕地面積的污染物去除效率，生物濾池工藝中采用污染物去除效率更高的填料，如，沸石等。

　　2)增設曝氣系統和循環(huán)布水系統。該工藝將增設曝氣系統，將人工濕地劃分為界限清晰的厭氧單元及好氧單元，以進(jìn)一步提高污水去除效果。同時(shí)，將出水以高比例回流垂直布水至填料表層，增加污水中污染物與填料、微生物、植物根系的接觸時(shí)間，提高填料利用率。通過(guò)垂直流和水平流結合以及多次循環(huán)，使循環(huán)污水中氮分別在兩個(gè)單元多次發(fā)生硝化及反硝化作用，以提高去除率。

　　3)填料模塊化布置。該工藝將設置更多的填料層，同時(shí)將填料層表層劃分出植物模塊和強化除磷填料模塊，在后期需要進(jìn)行植物收割的部分將植物所在的填料同時(shí)移除，確保其長(cháng)期穩定的除磷效果。值得注意的是，植物模塊和強化除磷填料模塊交錯布置，各自分別承擔著(zhù)不同污染物的去除功能。

　　2.2 MFWB設計結構

　　根據以上設計原理，本文設計的新型MFWBI藝的結構主要包括5個(gè)部分，具體結構示意圖見(jiàn)圖1。

　　由圖1可知，新型MFWB工藝結構的5個(gè)部分二分別為循環(huán)儲水池、功能填料層(好氧填料層與厭氧填料層)、濕地植物、布水系統和曝氣系統。其中，功能填料層為本次新型MFWBI藝的關(guān)鍵結構，除污反應主要發(fā)生在其中。具體的除污作用為，好氧填料層下層填料為粒徑3mm?5mm的沸石，起吸附和處理污水中氨氮等作用，上層為交錯分布有強化及植物除磷填料模塊，主要作用為對污水進(jìn)行除磷等;厭氧填料層為濕地原有的填料層，主要填料為粒徑3cm?5cm的碎石。布水管布置于填料頂部，由穿孔布水管進(jìn)行均勻布水。曝氣管布置于好氧填料層底部，確保好氧填料層充足的氧氣。循環(huán)儲水池布置在濕地的出水方向。

　　2.3 MFWB工藝運行方式

　　由圖1可知，本文設計的新型MFWBI藝強化處理農村生活污水的主要步驟為：厭氧處理→好氧處理→厭氧處理。具體運行方式為：進(jìn)水口-厭氧填料層→循環(huán)池→回流泵→人工濕地頂層(均勻布水)→好氧填料層→厭氧填料層→循環(huán)多次處理→循環(huán)池出口。

　　3、新型MFWBI藝處理農村生活污水試驗

　　為了驗證MFWB工藝的應用效果，本文選擇山西晉南某村生活污水處理站點(diǎn)作為試驗改造站點(diǎn)，參考《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》(DB33/937-2015)，探討其污染物去除效果分析。

　　3.1 CODcr去除效果分析

　　站點(diǎn)CODcr平均進(jìn)水質(zhì)量濃度為184mg/L，在改造前去除率僅為12.6%，幾乎沒(méi)有去除效果。但進(jìn)行新型MFWBI藝改造后，采用CODcr快速測定試劑盒(HACH)測得，CODcr總的出水質(zhì)量濃度為29mg/L，總平均去除率為84.2%，站點(diǎn)對于CODcr的去除效果提升明顯，且總去除率較為穩定，一直穩定在80%以上，出水符合《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》的一級A標準。站點(diǎn)CODcr進(jìn)、出水質(zhì)量濃度如圖2所示。

　　3.2 TP去除效果分析

　　站點(diǎn)TP平均進(jìn)水質(zhì)量濃度為7.75mg/L，在改造前去除率為14.2%，去除效果較差。但進(jìn)行新型MFWBI藝改造后，采用過(guò)硫酸鉀消解-鈕鑄抗分光光度法測得，TP總的出水質(zhì)量濃度為2.9mg/L，總平均去除率為62.2%，站點(diǎn)對于TP的去除效果提升明顯。值得注意的是，不同于新型MFWBI藝對CODcr的去除，由于進(jìn)水濃度過(guò)高，有效處理面積過(guò)小，而MFWBI藝對磷的去除能力是較為固定的，出水僅達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》二級標準。站點(diǎn)進(jìn)、出水TP質(zhì)量濃度如圖3所示。

　　3.3 NH3-N去除效果分析

　　站點(diǎn)NH3-N平均進(jìn)水質(zhì)量濃度為68.76mg/L，在改造前去除率為15.6%，去除效果較差。但進(jìn)行新型MFWB工藝改造后，采用納氏試劑分光光度法測得，總的出水質(zhì)量濃度為16.57mg/L，總平均去除率為75.9%，站點(diǎn)對于TP的去除效果提升明顯。同時(shí)，不同于原有的對農村生活污水中NH3-N的去除工藝，可能是由于出水的大量多次回流，使硝化細菌有充足的時(shí)間發(fā)生硝化作用，改造后的MFWBI藝受溫度和進(jìn)水濃度的影響較小，對于較高的NH3-N濃度仍保持良好的處理效率，且最終的去除率一直保持較為穩定的狀態(tài)，出水能達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》二級標準。站點(diǎn)進(jìn)、出水NHsN質(zhì)量濃度如圖4所示。

　　3.4 TN去除效果分析

　　站點(diǎn)TN平均進(jìn)水質(zhì)量濃度為69.57mg/L，在改造前去除率為19.6%，去除效果較差。但進(jìn)行新型MFWB工藝改造后，采用堿性過(guò)硫酸鉀消解-紫外分光光度法測得，總的出水質(zhì)量濃度為33.12mg/L，總平均去除率為52.4%，站點(diǎn)對于TP的去除效果提升明顯。同時(shí)，不同于新型MFWBI藝對農村生活污水中CODcr、TP、NH3-N等的去除，改造后的MFWB工藝對TN去除率低于其他三項指標，也不能保持較為穩定的去除率，出水未能達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》一級標準。究其原因可能是，由于污水在回流后并未完全進(jìn)入厭氧區，導致反硝化反應進(jìn)行不充足，且TP進(jìn)水濃度存在極大的波動(dòng)等原因。站點(diǎn)進(jìn)、出水TN質(zhì)量濃度如圖5所示。

　4、結論

　　本文采用MFWB工藝對污染物去除效率較低的人工濕地進(jìn)行改造，新型MFWBI藝強化處理農村生活污水的主要步驟為：厭氧處理→好氧處理→厭氧處理?？傮w而言，改造后，CODcr、TP、NH3-N、TN的去除率均得到了大幅度的提升，且出水一直保持在穩定的較低濃度，能達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》二級標準?？梢?jiàn)，本文改造具有良好效果，建議在相似工藝的處理站點(diǎn)進(jìn)行推廣。(來(lái)源：太原市環(huán)境科學(xué)研究院)