•  毛映丹 李小雁 徐亚同

 
　2. 高效藻类塘
　　高效藻类塘(high rate algae pond, hrap)是由美国加州大学伯克利分校oswald教授提出并发展的一种传统稳定塘的改进形式[23]。与传统稳定塘相比，高效藻类塘具有停留时间短、占地面积小、费用低等优点，为小城镇和农村的污水处理提供了一条可行途径[24]，非常适合在经济相对落后、缺乏环保专业人员的农村地区用于农村生活污水的集中处理及回用。在国外，已有很多学者研究了高效氧化塘在处理农村污水中的利用。而在国内，研究工作处于起步阶段。
　　黄翔峰等人[25]对高效氧化塘处理太湖地区农村生活污水的效果进行了研究。发现农村生活污水的水质受季节影响变化较大，秋、冬季的有机物浓度较夏季高3～4倍；高效藻类塘内存在的菌藻共生体系使塘内溶解氧浓度较高(保持好氧状态)，而ph值则存在周期性变化；对cod的平均去除率可达70%，氨氮主要通过硝化作用去除，去除率>90%，磷酸盐主要通过沉淀作用去除，去除率为50%。系统运行效果受季节性光照和温度变化影响很大，夏季停留时间需4d，冬季需8d。较高流速可强化系统的传质效果，提高了对污染物的去除能力。塘深较浅时，塘深对处理效果影响不大。高效藻类塘系统能较好地净化太湖地区的农村生活污水。
　　何少林等人[26]从磷酸盐化学沉淀和藻类吸收两个方面探讨了高效藻类塘中磷酸盐的去除机理。首先通过化学沉淀及其解析解释了高效藻类塘中ph与磷酸盐浓度昼夜变化规律；其次测定了ph=7.5时藻类对磷酸盐的日均吸收速率；最后对高效藻类塘中磷酸盐浓度的变化规律进行了总结。总之，高效氧化塘对氮、磷以及其他有害物质的去除率较高，是一种比较好的农村污水处理技术。
　　高效藻类塘处理技术在我国具有广阔的应用前景，特别是对于那些需要运行费用和基建费用低，工艺管理维护方便和具有相对充足的土地资源的广大农村地区的生活污水的脱氮除磷，具有很好的推广应用价值。然而高效藻类塘也存在着一些缺点，受环境因素的影响明显，特别是光照、气温等气候条件。其处理技术还有待解决。
　　3. sw一体化污水处理装置
　　sw一体化污水处理装置是由苏州克莱尔环保科技有限公司开发、生产的。它集汽水高效混合、生物转盘、接触氧化、转刷曝气、生物强制自洁和梯度处理等多种技术于一体。
　　其装置占地面积小，土建费用低；安装灵活，可以根据不同水质水量的污水自由组合成串联或并联形式，可以安装在地面或地下，室外或室内；设备为封闭型，运行噪音小，无异味、蚊蝇滋生；污染物去除率高，具有生物脱氮除磷功能；设备主体材料耐酸碱、抗腐蚀能力强；运行费用低至0.10元每立方米。因此可以在村落相对比较独立的农村进行推广。
　　（1） 初沉池
　　污水通过水泵提升进入初沉池中，在初沉池中进行固液分离，污水中大颗粒悬浮物沉淀下来，同时去除部分有机物。
　　（2） 生物处理单元
　　初沉池出水经锯齿堰进入生物处理单元，生物处理单元是整个sw的核心部分，能在低能耗条件下高效去除污染物（bod5、tn等）。整个生化处理单元由多级旋转生物转子串联组成，每个旋转生物转子内部安装了多级生物盘片，它具有极大的比表面积。在减速机的驱动下，多个选装生物转子同步旋转，空气通过生物转子外壳开空处进入，与污水混合。经空气、污水、微生物三相充分接触、进行传质、氧化过程，最终实现有机物的降解。同时旋转的生物带被污水冲刷，老化的生物膜脱落，达到强制自洁的目的，保持微生物良好的活性。处理后的污水按一定比例回流，这样既可以将富氧污水带入贮泥区以防污泥因缺氧而腐化产生臭气，也能调节污水高峰期的有机负荷。
　　（3） 二沉池
　　生物处理单元出水中含有大量老化脱落的生物膜，这些生物膜经斜板沉入二沉池底，经污泥泵输送或重力排至贮泥池。斜板为活动型，便于清理附着的发酵腐烂的生物膜。
　　（4） 贮泥池
　　其作用是贮存并消化初沉池及二沉池的污泥。贮泥池与初沉池底部相通，整个处理系统所产生的污泥都储存在贮泥区里，一般6～12个月清理一次，由真空车抽取、外运。
　　4. 蚯蚓生态滤池
　　（1） 蚯蚓生态滤池原理
　　蚯蚓生态滤池（earthworm ecotypic filter）又称蚯蚓生物滤池（lombrifilter，vermifilter），采用生态学设计理念，在生态滤池中引入蚯蚓等物种，利用蚯蚓的活动增加滤池通透性以通气供氧和清除未完全分解的有机物以免造成滤池堵塞以及促进含氮有机物硝化—反硝化过程[27]，是一种新型的污水处理技术。在有机质分解过程中，大块有机物经过蚯蚓砂囊磨碎后，其表面积大大增加，便于微生物对其快速转化，而经过微生物的处理又反过来有效地促进了蚯蚓对有机物的吸收利用[28]。
　　（2） 蚯蚓生态滤池构造
图 2 蚯蚓生态滤池模式图
　　图2是同济大学采用蚯蚓生态滤池处理城镇污水的示意图。蚯蚓生态滤池由滤池上部的布水器、中部的生态蚯蚓滤床和下部的排水区三部分组成，集物理过滤、吸附、好氧和厌氧生物处理以及污泥堆肥处理等功能[29]。滤池一般采用比表面积大的小粒径填料，提高了滤池容积的利用率，增强了滤池的截留和吸附能力[30]。
　　（3） 蚯蚓生态滤池的应用
　　近年来，该工艺已在法国、智利和中国上海成功地进行了中型试验和生产性规模的应用。杨健等[27]首次在上海曲阳城市污水厂中应用绿色生态滤池处理城镇污水。结果表明：在水力负荷1.0m3/m2·d时，生态滤池的codcr去除率为83%~88%，bod5去除率为91%~96%，ss去除率为85%~92%。表明其有机物去除效率已明显超过了普通生物滤池，与普通活性污泥法相当。生态滤池在具有优异的bod5和ss去除功能的同时，其除氮效果明显优于普通活性污泥法，其氨氮去除率比普通活性污泥法高2~3倍，去除率达55%~65%，出水浓度达12~25mg/l，可满足国家排放标准的要求。
　　陈巧燕[31]通过对蚯蚓在驯化阶段和不同工况条件下的生理生态适应性的研究，为生态滤池的高效率、低能耗运行提供优化的技术参数和可靠的运行依据。试验研究表明：蚯蚓对生态滤池生物膜污泥具有较好的适口性。生态滤池中蚯蚓的生理生态变化受温度、降水、水力负荷以及滤池微环境等多个生态因子的协同影响。在6.5~32.0℃温度范围内，蚯蚓的生态功效随温度的升高而增大；当水力负荷达6.7m3/m2·d时蚯蚓的数量和生物量可减少约1/3。在自然条件相同的前提下，蚯蚓密度和含水率之间存在着极显著负相关，在蚯蚓生态滤池各区块的微环境中，含水率越大，蚯蚓密度越小。在高含水率区块重量<0.1g的个体较难存活，而0.1~0.2g的蚯蚓根据自身需要可以在区块间自由移动，在高含水率区块石英砂持泥率较高，蚯蚓可以获得更多的食料满足自身生命活动的需要。
　　生态滤池处理系统集初沉池、曝气池、二沉池、污泥回流设施以及供氧设施等于一身，大幅度简化了污水处理流程；运行管理简单方便，并能承受较强的冲击负荷[28]；同时蚯蚓具有增加过滤层通透性和清除未完全分解有机物沉淀堵塞的功能，使得水的物理性过滤处理过程和有机物质的分解处理过程得以分开进行，大大降低了处理器所需要的体积和处理所需要的时间，从而极大地提高了过滤器的处理效率，降低了成本[32]。而且通过蚯蚓对滤池中生物污泥的取食可以削减剩余污泥，省去污泥处理构筑物及其运行费用；滤床内增殖的蚯蚓可作为家禽饲料，而产生的蚯蚓粪中含有较丰富的有机物和氮、磷、钾等营养成分，可作为农肥和土壤改良剂使用[27]。
　　但由于蚯蚓的生活习性受温度影响明显，低于或高于一定温度会冬眠或夏眠，故在蚯蚓冬眠或夏眠时处理效果不是很理想，滤池的填料易发生堵塞[33]。
　　5. living machine
　　美国的john todd博士构想出一个 living machine(lm)系统 ，它是集生态工程 、废水处理 、园艺美观于一体的新型高级生态工程系统(aees)技术。近年来，这种技术在美国、加拿大 、英国、澳大利亚等国家流行开来[34]。
　　“living machine”生态处理系统的设计原理主要是利用自然生态系统将污水净化。它的主要处理过程包括：先将污水通过无氧设备进行厌氧消化，有效处理农村生活污水中负荷较高的有机物，然后对污水进行曝气使氨氮在好氧细菌的作用下分解为消化物，接着进入生物综合池接受生态系统的处理，最后进入湿地通过植物根系和微生物的作用，将硝化物转化为氮气。
　　“living machine”生态处理系统的核心部分是生物综合池。生物综合池相当于一个封闭的生态循环系统，它通过在反应箱中设计植物—动物—微生物的食物链关系，使生活污水中的有机物质成为这个食物链的营养物质，从而使污水中的有机物得到利用，并消化在这个食物链中。
　　john todd博士在他所设计的“living machine”生态处理系统的实验中得到农村生活污水处理的主要污染物去除率为：cod为96%，bod5为97.33%，tss为99.26%。整个系统对粪大肠杆菌的去除率也非常高。进水中粪大肠杆菌浓度为8000个/100ml ,最终处理出水中为1.7个/ 100ml ,故不需最终消毒就能直接排放或回用。胡小兵等人[35]总结了living machine的工艺流程，并分析了各个流程对氮、磷等去除效率，结果发现living machine 工艺中的厌氧反应池是主要处理单元，对cod、bod、tss和tp有较高的去除率，对磷的去除主要靠污泥吸收，不能通过生物途径完成。好氧池主要降解溶解性有机物，其中的硝化菌少，硝化菌作用不强。生态流化床通过硝化和反硝化作用能有效地去除凯氏氮和nh3。浮萍澄清池处理效果不大，但后面如没有高效湿地，作为终沉池还是必需的。
　　三、总结展望
　　随着农村现化化和城市化的发展，农村环境治理体系的建立明显滞后，农村的水污染普遍存在日趋严重的趋势，农村生活污水已成为农村水环境污染的重要原因之一，因此新农村生活污水处理与处置已提到议事日程上来。以上介绍的污水处理技术都是针对没有污水纳管的农村地区，其构造简单，运行费用低，管理简单。农村污水处理技术有很多工艺可供选择，应根据不同地区的区域特点，经济水平，自然条件，环境目标相结合理性选择适合本地区的处理工艺，真正实现可持续发展的目标，为建设社会主义新农村创造条件。

　　参考文献
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　　(作者：毛映丹、李小雁，华东师范大学资源与环境科学学院在读硕士；徐亚同，华东师范大学环境科学系研究员、博士生导师)