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user: 3. 新型农村生活污水处理解决方案分析 为了贯彻中央有关于新农村建设要求以及《水污染防治行动计划》，从根本上改善上海农村河道水质和生态环境，寻求有效解决方案，为此在上海某村进行农村生活污水处理试点工程并进行推广。 3.1. 试点工程概况 本次试点工程位于上海某村，涉及居民28户，设计水量22.4 m 3 /d，设计出水要求达到一级A排放标准，采用相对集中的处理模式，并利用一体化处理装置进行就地处理。对每户居民排放的污水(黑水和灰水)先进行分类预处理再通过管道收集，最后汇聚到站点再进行集中处理(表3)。 Table 3 The designed quality and volume of inflo 指标 水量 COD BOD 5 NH 3 -N TN TP 单位 m 3 /d mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 数值 22.4 493 206 60 86 7 表3. 设计进水水质水量 3.2. 一体化处理装置 装置为集装箱式标准化产品，具有不同的规格，依据设计水量选用30 m 3 /d规模处理量的装置。装置外形如图1。 图1. 一体化处理装置外形图 装置主要包括MBBR处理模块和离子交换树脂吸附除磷模块。 3.2.1. 处理工艺流程 一体化处理装置的核心是MBBR工艺，主要的流程是首先居民排放的灰水和黑水分别经过隔油池和化粪池预处理后，经管道收集进入到站点调节池，然后污水再进入水解酸化柜进行污染物的初步降解和可生化性的提高，水解柜出水再经过填充了高性能填料的缺氧/好氧柜进一步降解，组成A/O + MBBR工艺。生化氧化出水经二沉池进行固液分离，并回流部分污泥和硝化液，上清液再经过滤除杂后进入离子交换除磷单元，最后尾水经紫外消毒杀菌后排放至河道。站点处除调节池需要埋地外，其余单元均集中在一体化的集装箱内操作，集装箱上部并设置生化除臭装置，防止臭气污染。其工艺流程示意图如图2所示。 图2. 一体化处理设备工艺流程图 通过MBBR工艺实现生物挂膜增加了废水中的微生物量，提高了系统抗冲击负荷的能力，完全混合态填料的运动剪切作用更增加了氧气利用效率，减少了动力消耗，并且由于微生物的挂摸极大地减少了污泥的产生，也降低了后续污泥的处理难度。采用集装箱式的一体化结构可以将构筑物完全集中在一起，也极大的减小了占地面积。 3.2.2. 工艺设备特点 MBBR一体化设备具有工艺一体化、设备集约化、应用广泛化、运维智能化、投资节约化和污染最小化等特点。 将处理单元全部集中在集装箱中的布置，不仅可以减小设备的占地面积，满足农村不占用基本农田的前提，此外还可以方便运输和安装，设备模块也可根据出水水质要求灵活地拆卸组装。 3.2.3. 工艺参数 MBBR处理工艺主要包括调节池，箱体部分以及除磷模块，其结构和工艺参数如表4所示。 Table 4 Technological parameter of MBB 装置名称 参数名称 详参 (1) 一体化装置 结构： 标准化集装箱 外形尺寸，LxBxH： 4058 × 2438 × 2438 mm 总功率： 3 kw 水力停留时间： 12 h (水解酸化2 h、缺氧2 h、好氧6 h、沉淀池2 h) 回流比 1:3 (2) 调节池 结构： 玻璃钢 外形尺寸，LxBxH 2800 × 1500 × 1500 mm 有效容积 4 m 3 (3) 除磷模块 类型： 阴离子交换树脂 外形尺寸，LxBxH： 2000 × 1000 × 1000 mm 水力停留时间： 1 h 有效容积： 1 m 3 树脂交换容量： 1.25 meq/mL 交换流速： 10 m/h 再生周期： 60 d 表4. MBBR工艺参数 3.3. 出水水质分析 经过设备的安装、调试并稳定运行后，对一体化设备的出水水质进行检测，其出水的水质指标见表5。 Table 5 The detection on effluent qualit 项目 COD BOD 5 SS TN (以N计) TP NH 3 -N (以N计) 动植物油 类大肠菌群 阴离子表面活性剂 单位 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 个/L mg/L 一级A 50 10 10 15 0.5 5 1 10^3 0.5 检测1 49 8.60 9.40 10.36 0.14 1.25 0.85 330 0.37 检测2 22 6.0 / / 0.49 2.30 / / / 表5. 出水水质检测 *两次检测日期间隔60天。 从表5中可以得出，出水水质均满足一级A排放标准中的各项水质指标。根据进水和出水水质，计算各污染物的平均去除率，结果如图3所示。 图3. 各水质指标平均去除率 从图3可以得到，经过一体化设备工艺装置的处理，各污染物指标的去除率均可以达到88.0%以上，TP的去除率甚至达到了99.5%。出水中各项水质指标均满足GB18918-2002一级A排放标准。其设备处理效果如图4所示。 图4. 处理前后纳污河道水体对比 3.4. 运行成本估算 设备的实用性不仅在于技术的处理效果还在于其运营费用是否在合理的范围。一体化设备运行的主要成本包括：电费，树脂的补充、再生和处置费用。此外，由于MBBR工艺产泥量小，短周期内污泥处置量少，而且设备采用智能云端监控，无需人员值守，因此，此处不计污泥处置费用和人工费用。 3.4.1. 电费* 用电设备及其各项参数如表6所示。 Table 6 The electric equipment and operation parameter 设备 功率/kW 数量/台 运行时间/h 费用/元 鼓风机1#(2#) 0.384 2 24(12) 6.912 提升泵(一用一备) 0.600 2 1.5 0.45 紫外灯 0.060 1 12 0.36 加压泵 0.440 1 12 2.64 控制系统 0.500 1 24 6 表6. 用电设备及其运行参数 *注：该电费为设备运行一天所需费用，该地区电费以0.5元/Kwh计。 根据表6所示的设备及其单日运行费用计算可得处理吨水的电费为：(6.912 + 0.45 + 0.36 + 2.64 + 6)/22.4 = 0.73元/m 3 。 3.4.2. 除磷模块 除磷模块的费用主要包括树脂的再生费用以及补损费用。 1) 树脂的再生费用 树脂的再生也就是树脂的离子交换除磷的逆过程。主要采用化学药剂进行洗脱。因此再生过程的费用主要是化学试剂的消耗。每个周期需要再生树脂量的计算方法如下： V = 24 ∗ ( C 0 − C t ) T / ( Q m ∗ M / n ) 式中：V为树脂用量，L；T为再生周期，d；C 0 为进水磷浓度，mg/L；C t 为出水磷浓度，mg/L；Q m 为最大交换容量，meq/L；n为离子电子数；M为元素相对分子质量，g/mol。 V = 22.4 ∗ ( 5 − 0.5 ) ∗ 60 / ( 1.25 ∗ 31 / 3 ) = 468   L 树脂每60天再生一次，每升树脂再生需要消耗100 g药剂，其中再生药剂的单价为7500元/吨，则吨水费用为(468 × 100 × 7500/10 6 )/(22.4 × 60) = 0.261元/吨。 2) 树脂的补损费用 树脂的补损量按照每年3%计，补损价按150元/L计，则其补损费用为150 × 0.03 × 468 = 2106元，按照吨水费用计算为2106/(22.4 × 365) = 0.257元/吨。 因此，综上计算，一体化设备的综合运行成本约为：0.730 + 0.261 + 0.257 = 1.248元/吨，与城镇污水处理厂的运行处理费用相近，具有一定的经济适用性。