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)人口相對較少，污水水量小且分散，水量不穩(wěn)定，不易收集；市場對某種行業(yè)或是產(chǎn)品的社會需求量不同也會影響廢水量的變化；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，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)，可用于二級污水處理、三級污水處理、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，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爭，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)碳源競爭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)中碳源競爭的矛盾，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)展的總趨勢是一體化設(shè)計(jì)的趨勢，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。另一個是將反應(yīng)、沉淀等工序按時間順序調(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)在一個反應(yīng)器內(nèi)同時連續(xù)發(fā)生，減少反應(yīng)器容積，節(jié)約反應(yīng)時間，對負(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，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)行對外部環(huán)境要求大，自動化程度要求高，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。