隨著農村人口的增長和經濟的快速發展，農村生活污水排放量急劇增加，未經處理的農村生活污水直接排入水體，導致水體環境惡化。農村生活污水具有量大、面廣、分散，水質與水量波動大等特點，不適宜采用大規模的管網收集系統及污水處理方式，因此，因地制宜地選擇農村污水處理設施并加強農村生活污水的處理迫在眉睫。近年來 AO 與人工濕地組合工藝已大量應用于農村生活污水處理中，但受濕地填料的影響，該工藝對氮和磷的處理效果并不理想。人工濕地填料的吸附作用是去除水體中氮、磷元素的主要途徑，目前常用的磷吸附填料有沸石、硅藻土、粉煤灰等，但存在吸附不穩定，效率低，對磷的去除效果有限等缺點。給水廠的副產品———鋁污泥含有大量鋁及其聚合物，用作人工濕地的填料能夠較大幅度地提高濕地的除磷效果。操家順等的研究表明，鋁污泥單獨使用或與其他濾料組合都可顯著提高其除磷能力，延長濕地的使用壽命，同時能促進濕地中植物的生長并增加其生物量。筆者以南京市江寧區孫家邊村生活污水為處理對象，采用鋁污泥為人工濕地填料，研究 AO + 鋁污泥填料人工濕地組合工藝對生活污水中氮、磷等污染物的去除效果，以期為太湖流域農村生活污水處理的提標改造提供技術支撐。

　　1 材料與方法

　　1. 1 AO + 鋁污泥填料人工濕地組合工藝系統

　　1. 1. 1 生活污水排放量與濃度

　　組合工藝系統設置在南京市江寧區青山社區孫家邊村，該村居住人口約 265 人，按照 CECS 82 ∶ 96《農村給水設計規范》的相關規定，并考慮到農村的實際情況，確定該區域的人均生活用水量為 120L( 人·d) ，排水量取 80% 的折算系數加上 15% 的不可預見水量，則系統設計總水量約為 30. 0 m3 d。對孫家村生活污水排放情況進行調查，測得實際生活污水排放量為 28. 6 m3d，計算值與實測值差別不大，為保證處理能力和效果，生活污水排放量取Cr30. 0 m3 d。生活污水中化學需氧量( COD ) 為 150 ～ 220 mgL，氨氮( NH3 -N) 濃度為 15 ～ 30 mgL，總氮( TN) 濃度為 18 ～ 35 mgL，總磷( TP) 濃度為 2 ～ 3 mgL。

　　1. 1. 2 組合工藝流程

　　生活污水處理的工藝為 AO + 鋁污泥填料人工濕地組合工藝( 圖 1) ，其工藝流程為: 進水→AO 段→鋁污泥填料人工濕地段→出水。AO 段主要工藝流程為: 1) 進水經格柵去除生活污水中的大顆粒懸浮物; 2) 經格柵后的污水流入調節池，其有效容積為 10 m3 ; 3) 缺氧池容積約為 12 m3 ，根據實際需求向池內添加固體碳源以提高厭氧微生物的降解效率; 4) 好氧池容積為 15 m3 ，在池內均勻布設好氧生物填料，池底安裝微孔曝氣裝置 1 套，設置硝化液回流系統，好氧池的硝化液回流至缺氧池進行充分的脫氮反應，回流比設置為 2[1]; 5) 沉淀池容積為 20 m3 ，有效沉淀深度為 3 ～ 4 m，水力負荷為 1. 6 m3 ( m2·d) ，上清液流至人工濕地進行深度處理。鋁污泥填料人工濕地段采用 2 級水平潛流人工濕地，濕地底部的坡度為 1% ，2 級潛流濕地各長 6. 5m，寬 5 m，水力負荷為 0. 862 7 m3 ( m2·d) ，底部采用 HDPE 防滲膜進行防滲處理。

　　圖 1 AO + 鋁污泥填料人工濕地組合工藝流程

　　1. 1. 3 人工濕地填料與植物選擇

　　填料中鐵鋁氧化物含量是濕地對磷吸附能力的決定因素，鋁污泥中鋁含量高達 29. 7% ± 13. 3% ，對磷有較強的吸附能力。選用給水廠副產品———鋁污泥作為濕地填料時，為延緩濕地堵塞和延長濕地使用壽命，將 給水廠的脫水鋁污泥〔圖 2( a) 〕與工業廢料鋼渣混合制成粒徑小于 10mm 的球狀顆粒物〔圖 2 ( b) 〕。濕地自下而上依次鋪設 10 cm 厚的礫石層、25 cm 厚的鋁污泥球狀顆粒層和 10 cm 厚的鋁污泥層，其中礫石層作為承托層，鋁污泥球狀顆粒層作為吸附層，鋁污泥層作為植物根系生長層。

　　人工濕地植物選擇上，一級潛流濕地選用耐污能力及根系輸氧能力較強的蘆葦、風車草搭配景觀植物荷花和美人蕉，二級潛流濕地選用千屈菜、茭白、水芹、香蒲的組合，形成高低錯落、色彩相襯的優

　　美景觀。風車草和水芹為四季生長植物，可在一定程度上提高濕地冬季的處理效果，香蒲和蘆葦為深根型植物，入土深度可達 30 cm，非常適合種植于潛流濕地。一級潛流濕地的種植密度為 30株m2，二級潛流濕地的種植密度為 25 株m2 。

　　1. 2 采樣及分析方法

　　AO + 鋁污泥填料人工濕地組合工藝系統運行期間( 2018 年 4 月 5 日—6 月 28 日) ，于 2018 年 5月 7—13 日進行連續 7 d 的監測，對組合工藝的污染物去除效果進行分析，分別從調節池末端、好氧池出水以及人工濕地出水 3 處采集水樣，監測 CODCr、NH3 -N、TN、TP 水質指標。系統運行期間，每半個月 ( 2018 年 5 月 31 日，6 月 14 日、28 日) 對系統進水與出水水質指標進行監測，考察其對污染物去除效果的穩定性。各項指標均采用國家標準方法進行測定( 表 1) 。

　　1 結果

　　2. 1 進水與出水 CODCr變化

　　AO + 鋁污泥填料人工濕地組合工藝進水與出水 CODCr變化如圖 3 所示。由圖 3 可知，進水與出水 CODCr的變化基本一致，進水 CODCr為 174 ～ 197

　　圖 2 鋁污泥填料

　　mgL，出水為 25 ～ 40 mgL，組合工藝對 CODCr 的總平均 去 除 率 為 82. 33% ，出 水 CODCr 達 到 GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級 A 標準( < 50 mgL) [19]。

　　2. 2 進水與出水 NH3 -N 濃度變化

　　AO + 鋁污泥填料人工濕地組合工藝進水與出水 NH3 -N 濃度變化如圖 4 所示。由圖 4 可知，進水 NH3 -N 濃度為 15. 0 ～ 25. 0 mgL，出水為 2. 5 ～ 5. 0mgL，組 合工藝對 NH3 -N 的總平均去除率為81. 58% ，經組合工藝凈化后出水 NH3 -N 濃度較為穩定，且達到 GB 18918—2002 一級 A 標準( < 5 mgL) 。

　　2. 3 進水與出水 TN 濃度變化

　　AO + 鋁污泥填料人工濕地組合工藝進水與出水 TN 濃度變化如圖 5 所示。由圖 5 可知，進水 TN濃度為23. 0 ～ 33. 0 mgL，出水為5. 0 ～ 7. 5 mgL，組合工藝對 TN 的總平均去除率為 76. 22% ，經組合工藝凈化后出水 TN 濃度較為穩定，且 達到 GB18918—2002 一級 A 標準( < 15 mgL) 。

　　2. 4 進水與出水 TP 濃度變化

　　AO + 鋁污泥填料人工濕地組合工藝進水與出水 TP 濃度變化如圖 6 所示。由圖 6 可知，進水 TP濃度為 1. 60 ～ 2. 20 mgL，出水為 0. 15 ～ 0. 40 mgL，組合工藝對 TP 的總平均去除率為 86. 50% ，最大去除率可達到 91. 00% ，且在進水水質波動變化時，出水水質仍較為穩定，達到 GB 18918—2002 一級 A標準( < 0. 5 mgL) 。

　　2. 5 污染物總去除率及分段去除率

　　AO + 鋁污泥填料人工濕地組合工藝對農村生活污水中各污染物的總去除率及分段去除率如圖 7所示。由圖 7 可知，組合工藝對 CODCr 的總平均去除率為 82. 33% ，其中 AO 段和鋁污泥填料濕地段分別為 75. 74% 和 29. 79% ; 對 NH3 -N 的總平均去除率為 81. 58% ，其中 AO 段和鋁污泥填料濕地段分別為 70. 71% 和 35. 10% ; 對 TN 的總平均去除率為 76. 22% ，其中 AO 段和鋁污泥填料濕地段分別為 66. 75% 和 39. 14% ; 對 TP 的總平均去除率為86. 50% ，其中 AO 段和鋁污泥填料濕地段分別為75. 46% 和 50. 43% 。經組合工藝凈化后出水水質較為穩定，各項指標均優于 GB 18918—2002 一級 A

　　標準。

　　3 討論

　　表 2 組合工藝每半個月對污染物的平均去除率

　　組合工藝系統運行成本為 0. 17 元m3 ( 以污水體積計，不含折舊) ，鋁污泥作為人工濕地填料的吸附壽命為 9 ～ 40 a 。可見，將 AO 生化處理工藝與鋁污泥填料人工濕地相結合，AO 生化處理工藝經硝化與反硝化強力脫氮，鋁污泥填料人工濕地可強效除磷，該組合工藝既能有效提高脫氮與除磷效率，實現污水的深度處理，又能緩解濕地堵塞，延長人工濕地的使用壽命。該工藝具有較強的抗沖擊負荷能力，同時具有經濟性好、易于維護的特點。

　　4 結論

　　( 1) AO + 鋁污泥填料人工濕地組合工藝對CODCr 、NH3 -N、TN 和 TP 的總平均去除率分別為82. 33% 、81. 58% 、76. 22% 和 86. 50% ，系統出水水質穩定，優于 GB 18918—2002 一級A 標準。將AO生化處理工藝與鋁污泥填料人工濕地相結合，該組合工藝既能有效提高脫氮與除磷效率，實現污水的深度處理，又能緩解濕地堵塞，延長人工濕地的使用壽命。

　　( 2) 組合工藝的鋁污泥填料濕地段對 CODCr、 NH3 -N、TN 和 TP 的去除率分別為 29. 79% 、 35. 10% 、39. 14% 和 50. 43% ，其 對 TP 的去除率 ( 50. 43% ) 明顯高于傳統濕地對 TP 的去除率( 35% ～ 42% ) 。將鋁污泥作為人工濕地的填料，可提高人工濕地對磷的去除效果，鋁污泥填料的吸附作用是其去除磷的主要途徑，同時鋁污泥顆粒表面形成的生物膜可為微生物生長提供載體。

　　( 3) 組合工藝對污染物去除效果穩定性監測結果表明，CODCr 的平均去除率為 80. 59% ～ 85. 21% ， NH3 -N 的平均去除率為 80. 62% ～ 83. 73% ，TN 的平均去除率為 72. 28% ～ 81. 45% ，TP 的平均去除率為 82. 52% ～ 90. 46% 。組合工藝對各項污染物的去除效果較為穩定，可較長時間平穩運行且保持較好的處理效果。