近年來 ，隨著經濟的快速發展 ，中國農村地區生活汙水對環境的汙染日趨嚴重 ，這在水資源饋乏的北方地區 ，尤其是城郊更加突出[1] ，相對於城市而言,農村生活汙水具有規模小且分散,低碳高氮 、磷 ，日變化係數大等特點[2] ，這使農村生活汙水成為了我國麵源汙染的主要汙染源之一 。同時 ，農村生活汙水的收集還普遍存在雨汙合流現象 ，加之受經濟 、技術 、管理等方麵限製 ，導致農村生活汙水的處理不宜直接采用規模化城鎮汙水處理模式 ，因此開發投資成本適宜 ，運行成本和維護費用合理，管理操作簡單的新工藝尤為必要[3] 。

近年來 ，隨著天津郊縣城鎮化進程的加快 ，對農村生活汙水的處理與利用已勢在必行 。日光型厭氧好氧一體化技術就是結合農村實際 ，在厭氧-3級好氧/缺氧生物膜工藝基礎上改進後的一種新工藝 。本技術在汙水處理站主體的地上部分利用陽光板封閉 ，預留通風管 ，充分的利用太陽能 ，提高低溫運行效果 ，將調節池與水解酸化濾池合並為水解酸化調解池 ，使其即具有一定的調解水量和水質的能力又對進水進行了厭氧水解過程 ，大大降低了投資費用 ，將生物接觸氧化,彈性填料與二次沉澱 ，斜管填料 ，底部連通 ，部分汙泥經此通道回流到生物接觸氧化池提高池內汙泥濃度 ，係統運行過程中汙泥回流與出水循環交替進行 ，減小進水負荷 ，加速生物膜更新 ，提高缺氧脫氮能力 ，同時好氧產生的汙泥經過水解後 ，大大的降低了汙泥產生量 ，給實際運行帶來可操作性 。以實際運行的汙水處理站為研究對象 ，重點探討了新係統的實際運行效果 。

1　研究方法

1.1　工藝流程

工藝流程見圖1 。

圖1　工藝流程

本汙水處理站建於天津市寧河縣大北澗沽村 ，該處理站服務276戶 ，共962人日常生活汙水 ，日均汙水量89 m3 。因汙水管網每隔一段距離設有清淤井 ，並在進入汙水處理站前的清淤井處設置攔汙網 ，所以汙水處理站不設格柵和初沉池 。又因大北澗沽村地勢低窪 ，存在雨汙合流現象 ，故集水池又兼顧泄洪功能 。

整個係統由集水泄洪池 、水解酸化調節池 、接觸氧化池 、汙泥沉澱池和儲水池組成 ，總有效容積160 m3 ，其中水解酸化調節池（115 m3）和接觸氧化池（21 m3）容積比約5.5:1 ，水解酸化調節池設汙泥排出口 。本係統的水解酸化調節池和接觸氧化池為反應主體 ，整個反應主體填充組合填料 ，其中水解酸彈性填料化段填充率為60% ，水力負荷為0.78 m /( m3·d) ；接觸氧化段填充率為75% ，水力負荷為4.24 m3/( m3·d) ；設計處理能力100 m /d ，運行期間實際平均進水量為89 t/d ，進水方式為液位控製間歇進水 ，係統運行方式為間歇曝氣連續回流 。

該工藝產生的汙泥量極小 ，自運行至今沒有進行過汙泥的清掏 。該項目已於2010年10月建成並投入運行 ，目前運行情況良好，出水水質各項指標均達到設計要求 。

1.2　試驗水質與采樣

裝置從2010年10月建成後投入運行 ，進入生物掛膜階段 ，種泥取自天津市鹹陽路汙水處理廠脫水汙泥 ，汙泥投加量3%左右 ，經過1個多月的馴化 、掛膜 ，11月底基本達到穩定[4] 。於12月開始采樣分析 ，平均每10天取樣1次 ，連續測試6個月 ，共取樣18次 。試驗期間進水水質見表1 。

表1　進水水質各項指標 mg·L-1

1.3　測定項目及方法

CODcr ：重鉻酸鉀法 ；BOD5 ：稀釋與接種法 ；SS ：烘幹稱重法 ；NH3-N ：（Auto Analyzer3 Flowing Analyzer） ；pH ：pH-H J90B型酸度劑 ；TP ：鉬酸銨分光光度法[5] 。

2　結果與討論

2.1　有機物的去除效果

CODcr去除效果見圖2 。

圖2　COD 去除效果

運行結果顯示 ，盡管進水有機物波動較大 ，但日光型厭氧好氧一體化工藝對CODcr去除率穩定在62.2%～79.3%之間，平均為73.2% ，平均出水CODcr＜60.3 mg/L 。說明本工藝具有較強的耐衝擊負荷 ，整個運行過程中 ，COD的去除率波動範圍較小 ，說明回流技術的應用不僅具有調節進水水質的作用 ，也保證了微生物對碳源的穩定利用 ，氣溫的驟然變化對本係統有一定的影響 ，低溫條件 ，生物膜存在活性降低的現象 。對低碳氮比農村生活汙水中有機物的去除效果表明 ，日光型厭氧好氧一體化工藝對進水負荷和冬季低溫環境均有較強的適應能力 ，但仍要加強極端氣候條件下的運行可靠性[6] 。

2.2　NH3-N的去除效果

日光型厭氧好氧一體化工藝對NH3-N的去除始終維持在37.7%～59.9%之間平均為49.5% ，平均出水NH3-N＜20.4 mg/L 見圖3 。

圖3　NH3-N去除效果

雖然平均出水NH3-N濃度已達到設計要求 ，但去除率不高 ，其主要原因可能是汙水中的碳源不足 ，雖然在工藝上采取了汙泥回流技術 ，對進水的碳源有一定的補充 ，但仍沒有從根本上改變進水C/N比例失調的問題 ，從而使硝化細菌沒有足夠的碳源利用 ，導致硝化脫氨能力不強 。在今後工作中 ，可以嚐試補充碳源或提高碳源利用效率兩個方麵來提高脫氮效果 。

2.3　TP的去除效果　

在間歇曝氣接觸氧化段生物膜處於有氧和缺氧交替狀態 ，這給係統的除磷提供了有利條件 。運行期間 ，日光型厭氧好氧一體化工藝對汙水中磷的去除率穩定在30.7%～70.3% ，平均為56.1% ，出水磷平均濃度＜2.7 mg/L 。生物缺氧吸磷需要大量的碳源 ，汙水中的碳源不足可能是磷去除不高的原因 。由於整個係統采用生物膜技術 ，汙泥生成量大為減少，運行的6個月沒有進行排泥 ，這可能是磷去除率不高的另一個原因 ，見圖4 。

圖4　TP去除效果

2.4　SS的去除效果

由於采用的是生物膜法 ，膜載體對懸浮物起到很好的吸附 、過濾作用 ，同時 ，增加的汙泥回流也使進水中的懸浮物迅速被汙泥吸附 ，其中一部分形成生物膜 ，從數據分析看係統對SS的去除率穩定在74.2%～86% ，平均為79.3% ，出水平均值＜26.7 mg/L 。從而解決了常規工藝對分散型低碳氮比農村生活汙水中懸浮物去除不理想這一難題 ，見圖5 。

圖5　SS去除效果

3　結論

（1）日光型厭氧好氧一體化技術對低碳氮比農村生活汙水有機物 、NH3-N 、TP、SS具有較好的去除效果 。出水CODcr 、NH3-N 、TP 、SS的平均濃度分別在60.3 mg/L 、20.4 mg/L 、2.7 mg/L 、26.7 mg/L以下在穩定運行情況下對COD 、NH3-N 、TP和SS的平均去除率分別為73.2% 、49.5% 、56.1%和79.3% ，出水達到天津市農村汙水處理廠排水標準 ，可作為農業灌溉等農業生產用水 。

（2）日光型厭氧好氧一體化技術對生活汙水中氮、磷有一定去除能力 。但係統碳源不足成為脫氮 、除磷效果不理想的主要因素 ，沒有及時排泥也可能是除磷效果不佳的另一個因素 。

（3）日光型厭氧好氧一體化技術具有不易堵塞 、操作簡單 、占地少 、造價低 、出水水質較好等優點 ，比較適合華北地區低碳氮比農村生活汙水的處理 。不過在今後的研究和實踐中要重點考慮外加碳源和控製泥齡 ，保證係統的長期穩定運行和迎接更高的排水要求 。