农村生活污水分散式处理现状与问题探讨

彭彬，胡思源，王铸 ，徐国良, ，莫凌梓，李玉坤，利曼琳，李杏子

（1. 广州大学地理科学与遥感学院，广东 广州 510006；2. 广东省农村水环境面源污染综合治理工程技术研究中心，广东 广州 510006；3. 广州大学环境科学与工程学院，广东 广州 510006；4. 意大利帕多瓦大学土地、环境、农业与森林学院，意大利 帕多瓦 35100）

农村生活污水的排放是水环境污染的重要因素。加强农村生活污水的收集、处理和资源化利用，是农村水环境改善迫切需要解决的问题，也是乡村振兴战略的重要内容。然而，我国农村污水处理设施覆盖率严重不足。2016年全国农村生活污水处理率仅为22%，农村生活污水问题已经成为影响农村人居环境和生态环境的重要因素。

从处理方式看，我国农村污水处理主要包括分散式处理、村镇集中处理和市政统一处理三种方式。受地理和经济因素的制约，集中式污水处理模式在居民居住较为分散的农村地区难以开展，而小型分散式污水处理设施能够实现生活污水的就近处理与利用，适用区域广，占用场地小，可以较好适应水质水量的变化，能有效地保护环境和公众健康[1]，更适应农村地区。在农村分散式污水处理工艺中，厌氧+人工湿地工艺、MBR工艺、土地渗滤工艺和A2O工艺的使用较为广泛。19 世纪中叶，美国开始研究并建设农村污水处理设施，并发布了分散式污水处理系统应用手册[2]。此后，丹麦也颁布了分散式农村生活污水处理指导守则[3]。我国从20 世纪 80 年代开始推广分散式污水处理技术，人工湿地、稳定塘、生物滤池和A2O 等工艺逐渐在农村地区得到推广使用。但是就以往的研究来看，关于处理技术的实验室阶段和设施建成运行初期较多，而研究者对后续阶段设施的运行状况的关注较少；而招标和投标方可能具有较大的主观性和逐经济性，一味选择前沿先进和自动化水平高的工艺，很难因地制宜选择合适的工艺种类。

为了进一步比较和探析我国农村分散式污水处理技术的特点、效果与存在的问题，本文对厌氧+人工湿地工艺、MBR工艺、土地渗滤工艺和A2O工艺4种处理工艺进行评述，评价其原理、特征和优缺点。在此基础上，结合广东省农村生活污水处理的实际情况，开展广东省农村生活污水处理设施的实地调研工作，选取其中广州市增城区某村的厌氧+人工湿地工艺、珠海市斗门区某村的土地渗滤工艺、中山市横栏镇某村的MBR工艺和佛山市顺德区某村的A2O工艺，对其设备运行方式、污水处理效果和设施设备状况等进行比较分析，为优化现有工艺、推动新技术发展和推进我国农村生活污水处理设施的建设与维护管理提供科学数据分析和参考建议。

1 农村生活污水分散式处理工艺

1.1 厌氧工艺

厌氧工艺主要是利用厌氧微生物来降解污水中的有机物。一般来说，厌氧处理主要分为水解、产乙酸和产甲烷三个阶段。在水解阶段，通过水解和发酵的作用，将一些复杂有机物转化为氨基酸、糖和脂肪酸等简单有机物，再将氨基酸和糖类转化为短链脂肪酸；在产乙酸阶段将长链脂肪酸转化为乙酸；最后再通过甲烷阶段，利用乙酸和H2、CO2生成甲烷。

这种技术模式可以通过多种微生物的作用，有效地去除生物降解的有机物，留下NH4+，PO43-和S2-等物质[4]。然而，厌氧工艺的技术体系也有一些缺点和不足。张正哲等[5]综述了厌氧氨氧化工艺运行的研究认为，在进水负荷方面，当pH＞8.0时会导致AnAOB活性降低导致亚硝酸盐积累，pH＜6.8时则会抑制AOB进水总悬浮固体的浓度，也会影响该工艺的性能；此外，厌氧氨氧化工艺还会有氮素积累、温室气体排放等问题。诸多研究表明，厌氧工艺是一种简易、高效和低耗的废水处理装置，但是也存在过程扰动和氮素积累等问题，可以尝试与其他工艺结合使用。

1.2 人工湿地工艺

人工湿地是一种模拟自然湿地的人工生态系统，适用于我国农村地区。这种工艺是通过基质和生物的共同作用来运行。基质是承载体，是利用植物和微生物进行污水处理的场所，同时还可以拦截污水附带的营养成分、过滤有机物等；植物通过吸收、吸附、过滤和富集等作用去除污染物[6]；微生物则用于去除有机物和含氮化合物[7]。

人工湿地工艺通过物理、化学和生物的协同作用，能够高效处理污水，在我国已得到广泛应用。孙亚兵等[8]研究认为，自动增氧型潜流人工湿地具有较强的抗冲击负荷能力，当COD、NH4+-N 和TP 进水浓度分别在 132～393 mg/L、21.6～50.3 mg/L和 3.6～13.2 mg/L范围内变化时，其去除负荷均随着进水浓度的升高而增大，最高去除负荷分别为 226 kg/(hm2·d)、44.4 kg/(hm2·d) 和 10.4 kg/(hm2·d)，相应的去除率分别为 89.5%、88.9%和90.3%。

由于人工湿地工艺的处理能力有限，容易受气候等条件的制约，常与厌氧工艺结合使用，组成“厌氧+人工湿地”的组合工艺。但是这种组合工艺目前也存在着一些问题。钟秋爽和王俊玉[9]研究表明，部分工艺出水水质波动较大，具有不稳定性。该工艺的运行参数还需优化，以保持碳源供给与微生物脱氮除磷之间的平衡[10]。为此，可以建立并完善一套湿地工程数据库，以达到提供参数、减少重复劳动、实现资源优化配置的效果[11]。

1.3 土地渗滤工艺

土地渗滤工艺是一种人工强化的污水生态工程处理技术，其利用土壤中各成分，通过物理、化学等作用对污水进行处理，属于一种小型的污水土地处理系统。在土地渗滤工艺中，土壤中的生物和土壤胶体都发挥了重要的作用。植物的根系和微生物通过吸收、转化、降解和合成等作用，选择吸收污水中的有效态养分，使其与污水产生分离，并最终将这些养分收集在土壤表层；同时，植物根系可以吸收污水中的部分污染物，微生物还具有矿化作用[12]。在这一工艺中，土壤通过机械吸收、化学吸收、物理吸收和代换吸收等方式，对污水进行净化。

土地渗滤工艺简单实用、成本低廉和便于分散化管理，适宜在我国经济条件欠发达的农村地区推广使用。黄伯平和李晓慧[13]研究认为，进水COD约250 mg/L、TN约34 mg/L、NH4+-N约23 mg/L、TP约4 mg/L，主要出水水质需达到一级B标准，各项指标的去除率都在80%以上，而Duan等[14]的研究则认为其对氮磷等营养元素的去除尤为有效。

但是这种工艺也有一定的缺点。它容易受外界条件影响而造成阻塞，影响运行的稳定性；而阻塞后的土地渗滤工艺的水力负荷也会降低，导致系统的处理量下降[15]。

1.4 A2O工艺

A2O工艺由厌氧、缺氧和好氧等三个部分组成，是传统活性污泥工艺、生物硝化与反硝化工艺、生物除磷工艺的综合。在好氧环节中，通过生物硝化作用，把氨氮和有机氮氨化成的氨氮，转化为硝酸盐；缺氧环节中，通过反硝化作用，将回流带入的硝酸盐转化成氮气，逸入到大气中，实现脱氮；厌氧环节中，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；回流到好氧环节之后，聚磷菌超量吸收磷，通过剩余污泥的排放，实现除磷[16]。

A2O工艺具有投资少、方便灵活、水力停留时间短、活性污泥不易膨胀、产出污泥肥效高等优点，特别是在脱氮去磷有很好的效果[17]，在我国农村生活污水处理方面具有很大的优势。郝红元等[18]研究认为，A2O工艺处理在总氮负荷率和总磷负荷率分别为0.01～0.03 kgTN/(kgMLSS·d)和0.002～0.003 kgTP/(kgMLSS·d)的条件下脱氮和除磷的效果较好。

A2O工艺也存在一些缺点和不足。在A2O工艺中，不同菌群对于环境的要求不同，这会对污水处理效果造成一定的影响[19]。在回流过程中，回流污泥当中富含硝酸盐，这对除磷的效果会产生影响；而不同菌群对于碳源需要的矛盾则会造成除氮效果不好。目前也有一些A2O工艺的改良方案，包括UCT，MUCT，VIP这些通过防止硝酸盐进入厌氧池而改善除磷效果的工艺以及将不同的物种群控制在各自最佳的泥龄条件下的Dephanox工艺等[20]。此外，还有双循环两相生物处理工艺、倒置型的A2O工艺等改进方式。

1.5 膜生物反应器技术

膜生物反应器（MBR）技术，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。MBR工艺通常包括固液分离、膜曝气和萃取三种类型。MBR技术主要包括通过生物降解去除溶解有机物与无机成分和通过膜分离去除悬浮物两个部分。在厌氧池部分，对污水中的有机物进行高效降解并生成甲烷等清洁气体[21]；进入缺氧池后，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；在好氧池中，通过空气与水的接触，将空气中的氧溶解于水中或水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中[22]。

MBR技术占地面积小、生化效率高和出水水质好，在污水处理领域有着不俗的表现。MBR工艺能够有效地脱氮、除磷和去除难降解有机物[23]，并且具有较强的抗冲击负荷能力。Ding等[24]采用一体化立式膜生物反应器处理生活废水，COD和NH4+-N的去除率分别可达 95%和 99%。另外，这项技术能够和高级氧化设备、电絮凝、颗粒污泥等技术相结合，在处理高氮废水、提高COD去除率、提高出水水质方面取得良好效果[25]。MBR技术也有一定的劣势，主要是膜污染这一难题。膜表面的微生物群落结构的变化会引起SMP和EPS浓度的不断增加，进而导致膜污染[26]；此外，原污水特性、污泥混合液特性和膜自身的特性也会造成膜污染，通常需要膜池持续曝气来冲刷膜表面[27]。总而言之，MBR技术具有较大的发展潜力，而对膜污染形成机制和膜污染处理的研究以及MBR的标准化是未来MBR技术研究的重要方向[28]。

2 材料与方法

2.1 调研区域情况

广东省是我国的人口大省，地貌多山地丘陵，气候高温多雨。根据广东省统计局和广东年鉴编纂委员会的统计资料，广东全省年平均气温21.8 ℃，最冷的1月平均气温为13.3 ℃，最热的7月为28.5℃；年平均降水量为1 789.3 mm，平均降水量最少的12月为32.0 mm，最多的6月为313.5 mm。2015年广东省乡镇人口总数为6 807.01万人，其中珠江三角洲地区乡镇人口为2 251.29万人，粤东、粤西和粤北地区4 555.71万人。根据广东省住房和城乡建设厅在2015年开展的全省农村生活污水处理设施调研，珠三角地区已建设设施点1 344个，粤东、粤西和粤北地区仅为265个，处理设施覆盖率低且分布不均衡。

2.2 调研时间与地点

课题组于2017—2018年间对广东全省农村生活污水处理设施进行了调研。调研中发现，厌氧+人工湿地工艺和MBR工艺具有较高的覆盖率，A2O工艺和土地渗滤工艺也得到较好的推广[29]。因此，选取广州市增城区某村、珠海市斗门区某村、中山市横栏镇某村和佛山市顺德区某村所分别采取的厌氧+人工湿地工艺、土地渗滤工艺、MBR工艺和A2O工艺进行采样并做具体的分析比较。

2.3 检测指标与方法

考虑到农村生活污水较强的波动性，结合各地村民的生活作息习惯，为尽可能还原居民全天用水的实际情况，基于11月和12月期间TN、TP浓度最接近全年平均值[30-31]，课题组从2017年11月1日起，择期对相关处理设施进行单日水质监测，监测时段为当日6:00—22:00，每隔2 h在各污水处理站进水口和出水口分别采集水样（共18个样品），样品采集后，用500 ml白色塑料封口瓶密封口，放入车载冰箱中冷冻并送回实验室，在24 h内进行样品的检测分析。

根据广东省住房和城乡建设厅制订的农村生活污水处理设施技术标准及常用的检测指标，指定监测的水质指标为COD、NH4+-N、TN和TP。其中COD采用重铬酸钾法（HJ 828—2017）测定；NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法（HJ 535—2009）测定；TN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 636—2012）测定；TP采用钼锑抗分光光度法（GB/T 11893—1989）测定。

依据广东省农村生活污水处理技术规范，本文使用的排放标准参照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）规定。

2.4 数据分析

使用Excel 2016、SPSS 22.0进行数据分析，并使用Excel 2016进行制图。

3 结果与分析

3.1 污水处理设施进出水浓度分析

通过对4种工艺进出水的COD、NH4+-N、TN和TP等浓度的检测，发现进水COD、NH4+-N、TN和TP的浓度（厌氧池前，下同）范围分别为17～213 mg/L、0.29～79.6 mg/L、7～87.6 mg/L和0.5～21.6 mg/L；出水浓度范围分别为7～69 mg/L、0.04～60.8 mg/L、4.26～72.9 mg/L和0.42～6.32 mg/L（表1）。通过检测的污染物浓度数值，求出每种工艺对应污染物当天的最大值和最小值的差值，然后求出4种工艺对应同种污染物的均值，可得4种工艺进水浓度的波动差值。4种工艺进水浓度波动较大，其中，进水COD、NH4+-N、TN和TP波动差值平均分别为97.75 mg/L、14.47 mg/L、16.68 mg/L和8.01 mg/L，出水浓度相对稳定，出水波动差值平均分别为39.75 mg/L、8.8 mg/L、12.11 mg/L和0.89 mg/L。检测结果显示，从整体上看，污水的浓度得到一定的降低；从均值来看，A2O工艺进出水COD浓度为最高，分别达84.56 mg/L和48.78 mg/L，厌氧+人工湿地工艺进出水NH4+-N、TN和TP浓度均值为最高，分别达64.12 mg/L和51.24 mg/L、74.91 mg/L和64.46 mg/L、7.27 mg/L和5.68 mg/L。

除土地渗滤工艺和MBR工艺NH4+-N去除率外，4种工艺各项污染指标的日均去除率均低于60%，各污染指标的去除率日变化系数（当日去除率最大值/最小值）大部分都在3以上（表2），说明4种工艺对污染指标的去除率较低且波动较大。相关分析结果显示，4种工艺污染指标去除率与进水浓度呈正相关的有7个，表明去除率随进水污染指标浓度的升高而升高，去除率与出水浓度没有明显相关性，说明对应工艺对该项污染指标的去除能力或抗冲击负荷能力较强。因此推测A2O工艺对COD和TP的去除能力或抗冲击负荷能力较强，TN和NH4+-N则相反。土地渗滤工艺对NH4+-N和TP的去除能力较强，COD则较弱；MBR工艺对TP的去除能力或抗冲击负荷能力较强，对NH4+-N去除能力或抗冲击负荷较弱。同时，MBR工艺COD去除率与进水浓度呈极显著正相关（P＜0.01），与出水呈极显著负相关（P＜0.01）。其原因可能在于系统没有满负荷运行[32]。Luederitz等[33]认为足够大的人工湿地面积将获得很好的N、P处理效果，但是本研究中由于厌氧+人工湿地工艺的面积相对较小，除COD外的其余指标日均去除率均在22%以下。

表1 农村生活污水处理设施进出水浓度设计参数与实际检测的比较（mg/L）Table 1 comparison between designed values and actual measurement values of the concentration of the influent and effluent pollutants by the different rural domestic sewage treatment facilities

表2 4种工艺日均去除率及日变化系数对比Table 2 The average daily removal rates and daily variation coefficients of the 4 discharge technologies

本研究中，广州市增城区某村（厌氧+人工湿地）的水样采集工作在冬季完成，较低的环境温度和污水水温会对湿地处理效率产生影响。有研究表明，不同区域气候环境下，人工湿地设施的脱氮除磷效果随温度变化而变化。如钱昊[34]发现，随着温度的持续降低，CANON型潮汐流人工湿地TN、NH4+-N的去除率将分别降至33.7%和56.1%；对于种植芦苇、水葱和千屈草的湿地，15～20 ℃是最适宜的反应温度，此时细菌数量达到最大值[35]；但增城区的设施现场并未针对冬季低温采取植物体覆盖、地膜覆盖等适当方式进行处理[36]。运行温度同样影响MBR工艺的出水效果，随运行温度升高，COD和NH4+-N去除率先升后降，25 ℃附近将达最优水平。温度为30～35 ℃时可提高MBR系统中的硝化、反硝化反应速率，并使MBR出水浓度更为稳定[37]。中山市横栏镇某村（MBR工艺）于上午6时、夜间3个时段（18时、20时和22时）COD去除率下降，一方面为进水负荷不足，另一方面则可能由夜间低温条件所致。

3.2 厌氧+人工湿地工艺处理结果分析

厌氧+人工湿地工艺在广东省全省范围内进行了大面积的建设。广州市增城区某村厌氧+人工湿地工艺建成年份为2011年，总占地面积约930 m2，设计处理污水规模为70 t/d，设计进出水水质参数见表1。结果显示，采样当天处理点出水COD浓度（进水C/N约为0.92）、去除率不稳定（介于20%～90%之间），与出水浓度之间呈极显著负相关关系（P＜0.01），与进水浓度相关性较差，说明出水效果不稳定、抗冲击负荷能力较差。出水NH4+-N浓度未达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准（8 mg/L，以下简称一级B标），去除率低，硝化作用弱。随着时段的变化，进水NH4+-N浓度显著增加（P＜0.05），出水浓度始终维持在高位，去除率低。

TN去除能力较差，进水和出水TN浓度较高，其浓度随着时间极显著增加（P＜0.01），去除效果不理想，波动较大。进水TP负荷较高，出水未达标，去除效果不理想，这可能与该处理点较长的运行时间有关。就各个时段样品超标数量看，出水COD、TN、TP和NH4+-N浓度超标数分别为0个、9个、9个和9个（图1）。

3.3 土地渗滤工艺处理结果分析

珠海斗门区某村污水处理点采用土地渗滤工艺，占地面积约200 m2，设计处理污水规模为180 m3/d，具有4个渗滤单元，有专人值守，负责土壤基质的疏松和翻耙工作，每日定时（每天4次）打开渗滤单元的污水喷洒装置，引导污水进入土壤渗滤环节。结果显示，该处理点早上进水COD浓度向上波动，出水COD浓度也随进水浓度上升，但经过适应，出水COD浓度回到一级B标（60 mg/L）以下。进出水TN浓度较接近，去除率低，各时段出水浓度均达到一级B标准（20 mg/L）。进水NH4+-N浓度较低，出水达一级B标，相关性分析结果显示，NH4+-N去除率与进水有着极显著的正相关关系（P＜0.01），但与出水关系不明显，说明该处理技术具有较强的NH4+-N去除能力，抗冲击负荷能力较强。进水TP浓度不高，且较稳定，出水保持在1级B标（1 mg/L）以下。各时段出水COD、TN、TP和NH4+-N浓度超标数分别为1个、0个、0个和0个（图2）。

3.4 膜生物反应器（MBR）工艺处理结果分析

中山市横栏镇某村采用MBR工艺对当地生活污水进行处理，整体投资约80万元，收集范围为附近200户居民约500人，处理污水规模约为100 t/d，其设计出水水质见表1。结果显示，进水COD、NH4+-N、TN和TP浓度随着时间产生了明显波动，在8点—16点出现了高峰（图3），表明其在白天时间段的污染负荷较大。进水COD浓度在45～220 mg/L之间变化，但出水浓度基本稳定在40 mg/L以下，达到一级B标，去除率介于25%～90%之间，波动较大。相关分析结果显示其进水浓度与去除率之间为极显著正相关（P＜0.01），出水波动较小，说明该处理技术抗COD冲击负荷能力较强。进水NH4+-N浓度约在6.6～24.5 mg/L之间，出水浓度基本保持在6 mg/L以下，达一级B标，去除率基本在50%以上，大部分时间保持在80%以上。

进水TN浓度波动较大，出水浓度基本在20 mg/L以下，达一级B标，去除率则保持在15%～60%之间。进水TP浓度为1.3～10.3 mg/L之间，出水TP浓 度 保 持在0.80～2.23 mg/L之 间，去 除率则在27%～82%之间波动，相关性分析结果显示进水TP浓度与去除率之间呈极显著正相关关系（P＜0.01），出水TP浓度与去除率之间关系不显著，说明该处理技术TP去除能力较强，但由于进水TP浓度于10点—14点时的明显升高，使得其出水也出现了向上的波动，未能稳定在一级B标以下。各个时段样品超标数量看，出水COD、TN、TP和NH4+-N浓度超标数分别为0个、1个、7个和0个（图3）。

3.5 A2O工艺处理结果分析

佛山市顺德区某村污水处理项目设计结合村居公园建设，采用全地埋式A2O污水处理工艺，纳污范围为当地一所学校及周边居民居住区，纳污面积约为8.5 hm2，占地面积约1 944 m2，建筑面积约289 m2（地下水池254 m2，地上建筑35 m2），处理污水规模为600 m3/d，其设计进水水质参数见表1。结果显示，该处理点进水COD浓度有一定波动，16时进水COD出现明显高值（图4），出水COD浓度稳定且基本达到一级B标准，相关分析结果表明，COD去除率与进水COD浓度呈显著正相关（P＜0.05），与出水COD浓度相关性不明显，说明COD去除能力并未满载。进水NH4+-N浓度较稳定，出水NH4+-N浓度于12点—14点时出现了明显升幅，去除率不稳定，出水NH4+-N浓度并未达到一级B标，硝化作用较弱。

进水TN较稳定，出水TN随NH4+-N一同产生较大变幅，其去除率不稳定，出水浓度未达到一级B标。进水TP浓度波动很大，出水TP浓度稳定在一级B标附近，TP去除率与进水TP浓度呈极显著正相关（P＜0.01），进水TP浓度与出水TP浓度呈显著正相关（P＜0.05），进水TP负荷提高时，出水TP浓度变幅不大，说明TP抗冲击负荷能力强。各时段出水COD、TN、TP和NH4+-N浓度超标数分别为1个、6个、6个和9个（图4）。

4 讨论

4.1 进水水质的影响

调研结果显示，进水COD浓度范围小于凌霄等[38]提出的广东省农村生活污水估算值，与周炜峙等[39]提出的广州市农村生活污水水质范围相近，而NH4+-N和TP则远大于两者所提出的浓度范围，这说明各地农村生活污水进水水质具有不确定性，应当做好污水处理站建设的前期水质调研工作，增强处理技术的抗冲击负荷能力。

农村生活污水具有水质波动大及日变化系数大等特征[40]，4种工艺进水COD、NH4+-N、TN和TP浓度变化范围较大，进水浓度日变化系数（最高值和最低值之比）分别为COD 1.73～4.82、NH4+-N 1.28～28.7、TN 1.39～3.74和TP 1.3～19.12，除TN外，其余3项污染物变化幅度均大于上海市南汇地区3.0～5.0的水平[41]。采样期间，各处理点农村生活污水进水水质存在着明显的峰值特征，如中山市横栏镇某村MBR工艺为单峰型，佛山市顺德区某村A2O工艺为双峰型，其峰值的出现归因于当地居民相应时段生活用水行为的变化等，白天污水浓度较高，夜间污水浓度较低。

4.2 处理效果对比

4种工艺的污染物去除率较低，且波动较大，除土地渗滤工艺和MBR工艺的NH4+-N去除率外（表2），各项污染指标的去除率（日均值）均低于60%，出水COD、NH4+-N和TP浓度 低于2015年广东省农村生活污水处理技术规范中处理设施出水水质平均水平[42]。

从样品超标数量看，4种工艺对COD处理效果较好，而氮磷的去除效果则相对较差，4种工艺各指标出水超标率由大到小分别为厌氧+人工湿地工艺、A2O工艺、MBR工艺和土地渗滤工艺。其中，MBR工艺和土地渗滤工艺各项污染物出水浓度水平较低，MBR工艺除了TP部分时段超过一级B标准外，其余指标均在进水浓度较高的情况下保持了较好的处理效果；土地渗滤工艺4项污染物基本达到一级B标准，出水浓度较低，但其进水TN和NH4+-N浓度已经在一级B标准以下，而进水COD和TP浓度则在一级B标附近。

而采样当天进水浓度较高的厌氧+人工湿地工艺和A2O工艺的出水TN、NH4+-N和TP浓度均不同程度超出于一级B标准。厌氧+人工湿地工艺于2011年建成投运，长时间在低负荷条件下运行，或将导致处理系统的反硝化能力下降，脱氮率也随时间延长而降低[43]，而当人工湿地脱氮除磷效率下降时应考虑其湿地植物、基质以及微生物活动问题。A2O工艺则容易受自身脱氮长污泥龄和除磷短污泥龄的矛盾、反硝化和聚磷菌厌氧释磷的C源竞争矛盾的限制，难以同时获得较好的脱氮除磷效果[17]。

4.3 C/N比对TN和TP处理效果的影响

污水中COD的多少和能否有效利用直接影响到生物脱氮除磷工艺的污染物去除效率[44]。当污水中C源不满足此条件时，由于A2O工艺把缺氧反硝化环节置于厌氧释磷之后，反硝化效果受到C源量的限制，大量未被反硝化的硝酸盐会随回流污泥进入厌氧区，干扰厌氧释磷的正常进行（甚至导致聚磷菌直接吸磷），最终影响到整个营养盐去除系统的稳定运行[45]。佛山市顺德区某村A2O工艺采样时正值当地冬季，较低的温度降低了其微生物的活性[46]，降水少也使得污水较少受到稀释[30]，采样当天COD/TN比和COD/NH4+-N比的日均值处于较低水平，分别为2.81和3.15，低C/N比可能是导致其出水NH4+-N、TN和TP浓度均低于一级B标的原因，同时，低C/N比还可使反硝化过程中N2O产量增大[47]。

进水C/N比对人工湿地有机物和氮的去除有一定影响，人工湿地脱氮主要机制为微生物的硝化和反硝化作用，C源不足将导致系统脱氮效果欠佳[48]，适当提高进水C/N比有利于NH4+-N和TN 的去除[49]。厌氧+人工湿地工艺建成时间较早，调研当日出水NH4+-N、TN和TP浓度均高于一级B标，结合现场情况，推断其存在堵塞的情况，不利于设施内污染物的去除。另外，人工湿地基质对污水中污染物的吸附是一个有限的过程，处理系统在一段时间后就会出现去除率下降，甚至饱和解吸的现象[50]，该人工湿地基质若不通过有效途径实现再生，将对除磷效果带来负面影响。

由于除磷菌世代时间较短，系统污泥滞留时间（SRT）过长时MBR工艺除磷效率将受到影响[51]。除此之外，工艺和膜组件性能的差异也能造成出水TP浓度过高。这些可能都是中山市横栏镇某村MBR工艺出水TP浓度未达一级B标的原因。

5 结论

4种工艺在国内已有较多成功案例，但所调研的 4座设施的出水NH4+-N、TN和TP浓度均不同程度超出国家一级B标准，其可能原因在于设备运行负荷条件差，进水水质存在大幅波动、峰值聚集的特征，以及进水C源不足等因素。因此，在使用过程中应根据实际情况添加C源（液态：甲醇、乙醇和葡萄糖等；固态：秸秆、芦苇和报纸等），以提高进水有机负荷，改善设施内微生物活性。人工湿地使用年限较久之后，湿地基质处于或接近吸附饱和状态，会对设施出水效果造成负面影响。因此，在人工湿地的使用过程中，应加强维护，如对湿地植物采取定期收割、复种等措施，以保证人工湿地的运行效果。

人工湿地处理技术建设成本低，但不同区域温度、降水的差异，影响人工湿地系统处理效率，且长期性、季节性低温地区可选择的湿地植被种类本身较少（如我国北方的水葱、香蒲和芦苇等），因此，需要结合当地气候特征，加强湿地系统的管理维护。而曝气生物滤池、MBR和A2O工艺，通常采用密封式结构，且可埋入地下，受季节和气候影响相对较小，区域适宜性更强。