近年來,太湖水體的富營養化日趨嚴重,對社會、經濟的影響日益顯現。富營養化治理的根本在于控制入湖的氮、磷營養負荷,而農村生活污水的排放對太湖氮、磷污染的貢獻率分別達25.1%、60.0%[1]。因此,確保農村生活污水達標排放是從源頭上控制面源污染,解決太湖水體富營養化最主要、最根本的措施之一。農村生活污水具有水量小、有機物濃度偏高、日變化系數大等特點,且相對分散,宜采用小型裝置處理。生態處理工藝特別是土地處理系統因運行費用低、管理方便、脫氮除磷效果較好而被廣泛用于處理農村生活污水,但其占地多、處理效果受天氣的影響大,而太湖地區土地稀缺且冬季有3個月的低溫期,因此在太湖地區不宜單獨采用生態工藝處理生活污水。筆者針對農村生活污水水量較小、有機物濃度較高、日變化系數大及農村地區經濟相對落后的特點,將生物和生態處理工藝相結合,以期充分發揮兩者的優勢,提高出水水質和系統運行的穩定性[2]。

1試驗材料與方法

1·1試驗裝置

試驗裝置設在宜興大浦鎮漳北村,采用“厭氧/跌水充氧接觸氧化/水生蔬菜型人工濕地”工藝處理農村生活污水,具體流程如圖1所示。

污水首先進入厭氧池，然后由泵提升進入五級跌水充氧接觸氧化池。該接觸氧化池采用無動力跌水方式充氧，池內裝有填料；單池尺寸為0.8m×0.5m×0.5m，池底設泥斗，泥斗高為0.15m。跌水充氧接觸氧化池出水進入水生蔬菜型人工濕地，床體尺寸為3m×0.6m×0.8m，池底坡度為1%。

該人工濕地為改進型水平潛流人工濕地，沿程分4格，中間用隔墻分開，濕地中從下到上依次裝填20cm厚碎磚、28cm厚礫石、10cm厚河沙。試驗初期，人工濕地中種植茭白，11月以后改種適合冬季生長的土著植物水芹。

1.2　運行條件

試驗以漳北村的生活污水為原水，連續運行5個月，進水水質如表1所示。由于農田排灌水以及雨水的滲入，導致實際進水濃度偏低。

運行初期(7月—9月)跌水充氧接觸氧化池中填充組合填料，但運行中發現該組合填料易結球，這大大減小了填料的比表面積，導致填料上的生物量不高，因此在9月以后將其更換為孔隙率較高的無紡布。

1.3　測定指標及方法

COD:重鉻酸鉀法[3]；NH+4-N:納氏試劑分光光度法；TN:過硫酸鉀消解—紫外分光光度法；TP:鉬酸鹽分光光度法；DO:溶氧儀；pH:pH-3C型酸度計。

2　結果與討論

2.1　對COD的去除效果

組合工藝對COD的去除效果如圖2所示。

由圖2可知，出水COD為2.56～89.19mg/L，平均為34.39mg/L，組合工藝對COD的平均去除率為68.15%。穩定運行期間出水COD濃度受進水濃度的影響較小，出水水質較穩定，例如11月15日的進水COD高達274mg/L，但出水COD僅為35.6mg/L。7月—9月的出水COD濃度波動較大，這是因為濕地還未達到穩定運行狀態，同時組合填料上的生物量也不高。之后出水COD濃度較穩定，平均僅為23.26mg/L。

2.2　對氨氮的去除效果

組合工藝對NH+4-N的去除效果如圖3所示。

由圖3可知，出水NH+4-N為2.65～15.03mg/L，平均為6.77mg/L，組合工藝對NH+4-N的平均去除率為68.15%。7月的出水NH+4-N濃度較高，原因是濕地還未達到穩定運行狀態；8月—10月的出水NH+4-N濃度比較穩定(平均為4.87mg/L)，平均去除率為71.06%；進入10月以后出水NH+4-N濃度出現輕微的波動，這是由于溫度降低導致微生物的活性下降，因此處理效果出現了波動。

2.3　對總氮的去除效果

組合工藝對TN的去除效果如圖4所示。

由圖4可以看出，盡管進水TN濃度波動較大，但出水TN濃度保持在很低的水平(平均為6.86mg/L)，平均去除率為69.50%。從總體上看，組合工藝對TN的去除效果很好，出水總氮<15mg/L，可以達到一級A標準[4]。

運行后期進入了冬季，出水TN濃度雖有所波動，但仍能保持在很低的水平，原因是人工濕地中種植的是耐寒的水芹，這保證了其在冬季運行的穩定性。

2.4　對TP的去除效果

組合工藝對TP的去除效果如圖5所示。

由圖5可知，進水TP濃度波動較大，平均為0.96mg/L。出水TP濃度平均為0.11mg/L，遠低于一級A標準(0.5mg/L)，組合工藝對TP的平均去除率為86.30%。在7月15日、10月3日和12月1日進水TP濃度急劇升高，但出水TP均穩定在0.4mg/L以下。進入8月后，大部分的出水TP均在0.1mg/L左右。運行前期(7月)出水TP濃度略高(平均為0.27mg/L)，原因是該階段濕地還未達到穩定運行狀態。

3　討論

組合工藝各處理單元對去除污染物的貢獻率如圖6所示。

由圖6可知，厭氧池、跌水充氧接觸氧化池和人工濕地對COD的去除率差不多，但是各單元降解有機物的途徑不同。在厭氧池中異養微生物通過厭氧發酵將不溶性的有機物和大分子的溶解性有機物分解為CH4和CO2；在跌水充氧接觸氧化池中，組合填料上的好氧微生物將部分可生物降解的小分子有機物降解為CO2和H2O；在人工濕地中，通過異養微生物的降解作用及基質的截留作用進一步去除有機物。厭氧池和接觸氧化池可以大幅度削減污水中的有機物，這減輕了濕地的負擔，解決了濕地易堵塞的問題。

人工濕地對去除NH+4-N的貢獻率最大，為48.82%；接觸氧化池的貢獻率最小，為19.08%，這是因為跌水充氧接觸氧化池中的水流緩慢，對生物膜的沖刷力小，生物膜的活性較低，對氧的利用率不高，導致硝化效果不佳。

人工濕地對去除TN的貢獻率也最大(59.44%)，厭氧池次之(27.49%)，接觸氧化池的貢獻率最小(13.07%)。在該組合工藝中，好氧段與厭氧段之間無回流，跌水充氧接觸氧化池僅靠同步硝化反硝化以及微生物的同化作用脫氮。由于硝化菌的好氧和自養特性與反硝化菌的缺氧和異養特性明顯不同，硝化與反硝化作用難以在時間和空間上統一[5]，因此很難實現高效的同步硝化反硝化，故跌水充氧接觸氧化池的脫氮效率很低。

人工濕地去除的TP量占組合工藝除磷量的57.94%，它主要是利用介質的吸附截留、植物吸收及微生物作用來完成對磷的去除。接觸氧化池的貢獻率最小，僅為9.67%。這是因為跌水充氧接觸氧化池主要通過生物法除磷[6]，但運行中污泥的生成量少，因此以富磷污泥的形式排出的磷就較少，故跌水充氧接觸氧化池對TP的去除率不高。

綜上所述，厭氧池具有預處理功能，有效地降低了污染物負荷，減輕了后續處理單元的負擔；跌水充氧接觸氧化池主要用于去除有機物，并具有一定的脫氮除磷功能；人工濕地具有脫氮除磷和進一步去除有機物的功能。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

4　結論

①　采用厭氧/跌水充氧接觸氧化/水生蔬菜型人工濕地組合工藝處理農村生活污水，對COD、NH+4-N、TN、TP的去除率分別為68.15%、68.15%、69.50%、86.30%。

②　跌水充氧接觸氧化池對去除TN、TP的貢獻率較小，對去除COD的貢獻率相對較大；人工濕地對去除TN、TP的貢獻率較大，對去除COD的貢獻率相對較小。

③　跌水充氧接觸氧化工藝對有機物的去除效果穩定，而人工濕地則具有穩定的脫氮除磷功能，將它們結合可以發揮兩者的優勢并提高出水水質和系統運行的穩定性。（中國給水排水）