探討了傳統(tǒng)A/O、A/A/O及改進(jìn)式AAO工藝在村鎮(zhèn)分散化污水處理中的應(yīng)用及一體化污水處理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，分析了傳統(tǒng)工藝在城鎮(zhèn)分散化污水處理中的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了一體化污水處理技術(shù)的發(fā)展，提出了一體化污水處理技術(shù)在低碳氮比村鎮(zhèn)污水處理中的應(yīng)用研究建議，為開發(fā)簡單、可靠、高效、節(jié)能環(huán)保的一體化污水處理技術(shù)提供參考。

城鎮(zhèn)污水分散，規(guī)模小，傳統(tǒng)污水原處理技術(shù)對(duì)管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)等要求高等原因，城鎮(zhèn)污水污染村鎮(zhèn)環(huán)境，村鎮(zhèn)分散污水處理成為傳統(tǒng)污水處理后的另一個(gè)熱點(diǎn)，其處理效果影響我國黑臭水處理效果和生態(tài)環(huán)境狀況。因此，研發(fā)適合村鎮(zhèn)污水處理工藝對(duì)改善城鎮(zhèn)化過程中人居環(huán)境具有重要的意義。

1村鎮(zhèn)污水處理概況

1.1村鎮(zhèn)污水特征

村鎮(zhèn)污水主要包括居民生活污水、養(yǎng)殖廢水，學(xué)校、醫(yī)院、服務(wù)機(jī)構(gòu)及各種公共設(shè)施排水，以及部分工業(yè)廢水和雨水等。具有以下明顯特點(diǎn)[1]。（1）生活污水的比重較大，受地區(qū)生活習(xí)慣、環(huán)境管理、設(shè)施完善程度等因素的影響，水質(zhì)有較大的不均勻性。（2）村鎮(zhèn)人口相對(duì)較少，污水水量小且分散，水量不穩(wěn)定，不易收集；市場(chǎng)對(duì)某種行業(yè)或是產(chǎn)品的社會(huì)需求量不同也會(huì)影響廢水量的變化；受雨季及用水的影響，水量的變化系數(shù)較大。(3)污染物主要包括TOC、TN、TP，生活污水中含有大量氮和磷，有機(jī)物濃度相對(duì)較低，典型的低碳氮比污水。

1.2村鎮(zhèn)污水處理技術(shù)概述

隨著我國對(duì)水環(huán)境質(zhì)量要求的提高，修訂后的污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)特別嚴(yán)格要求出水氮、磷含量，現(xiàn)有污水處理設(shè)施重點(diǎn)考慮到氮、磷排放標(biāo)準(zhǔn)中國村鎮(zhèn)分散污水處理技術(shù)應(yīng)滿足以下要求:低碳氮比污染物處理效果好，出水氮磷符合標(biāo)準(zhǔn)投資少，能耗低，占地面積小，一體化設(shè)計(jì)污泥排放量少，運(yùn)行和維護(hù)簡單，操作管理方便。

1.2.1A/O技術(shù)

1980年代初開發(fā)的A/O技術(shù)是目前廣泛使用的脫氮技術(shù)。缺氧反硝化時(shí)，反硝化菌以污水中的有機(jī)碳為碳源，以硝化回流液為電子受體，完成反硝化脫氮[3]。主要優(yōu)點(diǎn):硝化反應(yīng)消耗堿度通過硝化產(chǎn)生堿度可以得到一定的補(bǔ)充，缺氧、好氧池的順序有助于減輕好氧池的負(fù)荷，提高有機(jī)物的去除率，以原污水為碳源，降低了建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用。主要缺點(diǎn):由于沒有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，培育出的污泥無法去除難以分解的物質(zhì)，大的內(nèi)循環(huán)比增加了運(yùn)行費(fèi)用的內(nèi)循環(huán)液具有一定的溶解氧，破壞了嚴(yán)格的缺氧環(huán)境，影響了反硝化脫氮效果。

1.2A/A/O技術(shù)

A/O技術(shù)是在A/O技術(shù)的基礎(chǔ)上增設(shè)厭氧池開發(fā)的具有同步脫氮除磷功能的技術(shù)，可用于二級(jí)污水處理、三級(jí)污水處理、中水再利用，具有良好的脫氮除磷效果[4]。出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，排出上清液和部分剩馀污泥，部分污泥返回厭氧反應(yīng)器。污水和含磷回流污泥進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，在釋放磷菌的作用下釋放磷產(chǎn)生能量的同時(shí)，分解部分有機(jī)物。出水進(jìn)入缺氧池后，利用從好氧區(qū)回流到缺氧區(qū)的混合液完成反硝化脫氮，最后進(jìn)入好氧區(qū)，進(jìn)行氧化分解有機(jī)物、吸收磷和硝化反應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷功能。主要優(yōu)點(diǎn):水力停留時(shí)間低于其他技術(shù)厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行，絲菌增殖少，具有減少污泥膨脹的可能性的脫氮除磷效果。主要缺點(diǎn):除磷效果難以進(jìn)一步提高，污泥生長有一定的限度，特別是處理低碳氮比城鎮(zhèn)污水的內(nèi)回流不應(yīng)過大，脫氮效果受一定限制的硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有機(jī)負(fù)荷、泥齡、碳源需求上存在矛盾和競(jìng)爭(zhēng)，影響氮、磷的去除效果[5]。

1.2.3改進(jìn)AAO技術(shù)

為了解決AAO技術(shù)碳源競(jìng)爭(zhēng)和同步脫氮除磷的矛盾，研究者進(jìn)行了大量技術(shù)改進(jìn)，開發(fā)了解決硝酸鹽干擾磷問題的UCT技術(shù)，對(duì)于碳源不足改變供水方式的倒置AAO技術(shù)和新型同步硝化脫氮除磷技術(shù)，如Dephanox[6]等。南非開普敦大學(xué)[7]提出的UCT脫氮除磷技術(shù)將污泥從厭氧區(qū)改為缺氧區(qū)，使污泥反硝化后返回厭氧區(qū)，減少硝酸鹽對(duì)厭氧區(qū)釋放磷的影響。UCT工藝的缺氧池分兩部分接納二沉池回流污泥和好氧區(qū)硝化混合液，使污泥脫氮與混合液脫氮分開進(jìn)行，進(jìn)而減少反硝化不足的硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)[8]。同濟(jì)大學(xué)高廷耀[9]等，為了解決AAO技術(shù)中碳源競(jìng)爭(zhēng)的矛盾，將缺氧區(qū)域放在技術(shù)的前端，在厭氧區(qū)域后，開發(fā)了通常的除磷脫氮技術(shù)提出了新的碳源分配方式的倒置AAO技術(shù)。Wanner[10]首次開發(fā)了以厭氧污泥中的PHB(聚羥基丁酸酯)為反硝化碳源的技術(shù)，在AAO技術(shù)的厭氧池和缺氧池之間增設(shè)了中間沉淀池和固定膜反應(yīng)池，為反硝化磷細(xì)菌提供了必要的環(huán)境和基質(zhì)，開發(fā)了強(qiáng)化磷的DEPHANOX技術(shù)。改善AAO技術(shù)的特點(diǎn):通過改變碳分配方式提高缺氧段的反硝化能力，充分利用提高系統(tǒng)脫氮能力的聚磷菌在厭氧條件下形成的吸磷動(dòng)力，提高回流污泥的釋磷和吸磷效果的污泥和混合液回流過程中的動(dòng)力消耗低。該技術(shù)在脫氮除磷效果方面提高，但一體化程度低，存在反應(yīng)器體積大、投資和運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)[11]。

2一體化村鎮(zhèn)分散化污水處理技術(shù)發(fā)展

現(xiàn)代分散化污水處理技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是一體化設(shè)計(jì)的趨勢(shì)，一系列一體化污水處理的新技術(shù)得到了良好的開發(fā)應(yīng)用，該技術(shù)大幅減少了占地面積，改變了傳統(tǒng)技術(shù)在時(shí)間和空間上的配置形式，大幅簡化了水處理技術(shù)的流程，適合處理城鎮(zhèn)污水。這種技術(shù)可以根據(jù)空間和時(shí)間歸納為兩種[12]:一種是合理地區(qū)分反應(yīng)器的內(nèi)部空間，如空間厭氧區(qū)-缺氧區(qū)-好氧區(qū)一體化設(shè)計(jì)等。另一個(gè)是將反應(yīng)、沉淀等工序按時(shí)間順序調(diào)配的一體化氧化溝技術(shù)等。M.Ro[13]等研究的厭氧-缺氧-好氧復(fù)合反應(yīng)器，污水依次通過厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)，取得了良好的一體化污水處理效果。Pasveer[14]開發(fā)的一體化氧化溝成功集曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流于一體，開發(fā)后迅速發(fā)展。比利時(shí)史格斯清水公司研發(fā)的UNITANK是一項(xiàng)專利技術(shù)，不需要二次沉淀池，污泥回流系統(tǒng)簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，生產(chǎn)后效果良好[15]。英國學(xué)者Lockett[16]采用集反應(yīng)曝氣、沉淀、出水、污泥回流為一體的SBR反應(yīng)器，投資和運(yùn)行費(fèi)用大幅度降低，改善污泥特性，技術(shù)簡單，具有良好的脫氮除磷效果。

一體化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):將傳統(tǒng)生物處理技術(shù)的反應(yīng)、沉淀和污泥回流一體化，減少占地面積，提高技術(shù)對(duì)分散污水的沖擊負(fù)荷的技術(shù)簡單，施工設(shè)置和運(yùn)行費(fèi)用低，運(yùn)行管理方便，能源消耗低的脫氮除磷反應(yīng)在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)連續(xù)發(fā)生，減少反應(yīng)器容積，節(jié)約反應(yīng)時(shí)間，對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)性強(qiáng)無厭氧、缺氧、好氧明顯分區(qū)的一體化設(shè)備有利于硝化和反硝化反應(yīng)的進(jìn)行，在達(dá)到更好的脫氮除磷目的的的同時(shí)，聚磷菌在缺氧環(huán)境中以硝酸鹽為電子受體提供吸磷反應(yīng)的環(huán)境，完成反硝化除磷是業(yè)內(nèi)研究開發(fā)新脫氮除磷技術(shù)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

一體化技術(shù)的缺點(diǎn):現(xiàn)有一體化技術(shù)的最大缺點(diǎn)是處理低碳氮比污水時(shí)脫氮除磷的效率有一定的限制，不能更好地應(yīng)用于村鎮(zhèn)分散污水處理領(lǐng)域，污水量不穩(wěn)定，技術(shù)設(shè)備利用率低，生物處理調(diào)整運(yùn)行對(duì)外部環(huán)境要求大，自動(dòng)化程度要求高，因此研究開發(fā)高效脫氮除磷技術(shù)和相關(guān)設(shè)備對(duì)處理村鎮(zhèn)分散污水具有重要意義[18，19]。目前，我國同步硝化硝化和硝化磷的環(huán)境保護(hù)、節(jié)能一體化技術(shù)還很少。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效、低消耗的新型脫氮除磷一體化技術(shù)仍然是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[20]。

3結(jié)論

（1）針對(duì)村鎮(zhèn)污水處理工程的設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)等較少，沒有相適應(yīng)的工藝，而是延用和照搬大、中型規(guī)模城市污水處理工藝，因此建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用高、占地面積大，開發(fā)適合村鎮(zhèn)分散污水處理的一體化污水處理技術(shù)尤為關(guān)鍵。

(2)現(xiàn)有一體化技術(shù)的最大缺點(diǎn)是脫氮除磷效率低，無法滿足村鎮(zhèn)污水處理的需要，因此研究和開發(fā)高效脫氮除磷技術(shù)和相關(guān)設(shè)備具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。