近年来，在农村经济快速发展的农村环境污染问题日渐突出。尤其是未经处理的生活污水的肆意排放，严重污染了农村的水生态环境，威胁农村居民的健康生活。研究新的适合农村生活污水特点的处理工艺，提升农村生活污水的处理效果，对农村水环境的改善具有重要的现实意义。
1、农村生活污水基本特征及常见的处理工艺
1.1 基本特征
据调查和研究显示，不同于工业废水，农村生活污水的排放和水质水量呈现出特有的特征，具体如下：
1)来源较为简单，排放量随时间变化波动明显。农村生活污水主要是农民在日常生活产生的污水，如，厨房污水、洗涤污水、厕所污水和其他混合污水，来源较为简单。由于经济发展水平和生活习惯的差异，农村生活污水排放的时间段较为分散，具有极强的时间分布特征，在早、中、晚3个时间段达到高峰，而在其他时间段极小。
2)每日产量较小，排放范围广且分散。我国农村分布方式呈现小规模聚居、大范围分散的特点，且农村居民的人均用水量低于城市居民，故具有来源分布广泛、排放点分散以及污水排放量较小的特点。不间排放的农村生活污水水质差异也较大。
1.2 常见处理工艺
根据我国农村生活污水特点，常见的处理工艺有好氧生物处理和生态处理两种皿。其中，好氧生物处理工艺主要是以活性污泥法和生物膜法为原理，主要有A2/O工艺、生物转盘、曝气生物滤池、膜生物反应器等。生态处理工艺的污染物去除机理为土壤、植物及微生物等，主要有稳定塘、人工湿地和土地渗滤系统。
1.3 运行维护管理模式
根据资料统计及实地调研显示，目前我国农村生活污水主要有属地管理和第三方运维。其中，第三方运维模式具有技术性强、市场化程度较高、运维管理制度建设全面等优点。由于农村生活污水处理设施的分散度极高，且数量庞大，运维公司为确保盈利，无法做到运维人员高频率地对每个站点进行运维，从而在一定程度上影响了农村生活污水处理站点的处理效果。
2、农村生活污水处理效果提升工艺设计
2.1 强化除污工艺设计原理
在众多农村生活污水处理工艺中，人工湿地的植物系统能有效地将污水中磷进行固定，且兼顾了除磷能力与运维便捷两个因素，故有较强的除磷优势。如果水力负荷过高，传统的人工湿地除磷效果会有明显的下降，且单纯通过扩大湿地面积来提升除磷效果的可行度较低。生物滤池以土壤自净原理为依据，广泛运用于农村生活污水处理中，且具有缓冲容量大，耐冲击负荷能力强，氨氮、COD污染去除效果良好，不产生二次污染等特点，但其除磷效果会逐步下降。
本文根据导致人工湿地污染物去除效率较低的原因，基于人工湿地及生物滤池特点进行改进设计，提出一种新型混合流人工湿地-生物过滤复合污水处理工艺(MFWB)，以提高农村生活污水的处理效果。工艺具体改进设计如下：
1)采用更高效的功能性填料。为了提升单位湿地面积的污染物去除效率，生物滤池工艺中采用污染物去除效率更高的填料，如，沸石等。
2)增设曝气系统和循环布水系统。该工艺将增设曝气系统，将人工湿地划分为界限清晰的厌氧单元及好氧单元，以提高污水去除效果。将出水以高比例回流垂直布水至填料表层，增加污水中污染物与填料、微生物、植物根系的接触时间，提高填料利用率。通过垂直流和水平流结合以及多次循环，使循环污水中氮分别在两个单元多次发生硝化及反硝化作用，以提高去除率。
3)填料模块化布置。该工艺将设置更多的填料层，将填料层表层划分出植物模块和强化除磷填料模块，在后期需要进行植物收割的部分将植物所在的填料移除，确保其长期稳定的除磷效果。植物模块和强化除磷填料模块交错布置，各自分别承担着不同污染物的去除功能。
采用A/O-MBBR工艺处理，对于污水进行低浓度的设置，在除碳和脱氧性能上可以达到佳水平。例如在进行回流比、低温水力停留时间、影响因素研究过程中发现，A/O-MBBR组合工艺，能够大大提升污水的日处理能力，具有较强的抗冲击负荷能力。
1、材料与方法
1.1 实验用水和分析方法
采用进口的测定仪和相应探头，对于具体的水质指标进行设置。实验中所用的泥取自污水处理厂中的脱水污泥，而生活污水来自于污水处理厂中的沉砂池，经过在沉砂池出水后的水质检测，运用测定仪和相应探头，获得了反应器之内的水温溶解氧pH值等数值，使用扫描电镜的方法，对于生物膜上的微生物的微观生态结构进行观测。
1.2 悬浮填料
填料的后壁为五毫米，密度为0.95克每厘米。在实验中运用A/O-MBBR组合工艺，装置中对于接种污泥进行了驯化培养，开展了中式研究。在A/O-MBBR中试装置中投入35%的悬浮天料，进行活性污泥的驯化培养，开始进行挂膜，经过30天的挂膜和驯化，在整个实验区间发现不同的运行工况，这几种运行工况再系统处理性能上均有不同的表现。
2、结果与分析
2.1 填料挂膜训化和中试系统启动
这一运行状况，采用污水处理厂中的脱水污泥作为实验对象，在进行挂膜启动和驯化培养之后得到了挂膜启动中COD等的去除效果。经过实验发现，启动过程中第30天中试系统中的氨氮去除率逐步提高，确认在A/O-MBBR系统中除碳效果稳定，能够将性能基本保持在稳定状态。中试系统启动完之后进行挂膜启动。这种方法在进行填料投加之后，将污泥浓度进行降低，充分使得污泥与悬挂添料充分接触之后，连续进行系统内的进水。此阶段温度为20℃左右，挂膜系统持续阶段为30天。前15天为不开泥状态，后15天每天排泄量和挂膜启动，展示为悬浮填料，表面呈现乳黄色，则表明生物膜初步固定，采用扫描电镜，对于低浓度污水表面进行对比，发现生物膜上的细菌增多，有大量的链球菌和杆菌球菌等，此时判定生物膜挂膜成功。经过A-O系统驯化，事后在驯化培养时间上予以调整，启动时间较短的时情况下，持续时间为15天。
2.2 HIT影响对于COD去除效果的影响在不同HRT水平有所不同
按照城镇污水处理厂的污染物排放标准，在进行进水量的冲击负荷工况实验中发现，系统中的除碳性能依然保持良好的处理效果。在中试系统中，除碳效果受到HRT影响较为微小，此时水温一般保持在20℃左右，进水水质为低浓度生活污水。HRT在氨氮去除效果上，随着HRT的数值降低，此时系统内的出水氨氮在极限处理量上发生了减少。与传统A-O系统相比，AOMBBI系统的耐冲击负荷力较强，回流比的影响，对于COD去除效果影响较大，经过实验表明，不同回流水平下的A/O-MBBR除碳效果变化是不同的，中试系统中的COD出水浓度均处于一级排放标准，效果好。
2.3 低温环境下对于COD去除效果的影响
经过实验表明受到A/O-MBBR系统的除碳效果的低温影响，在系统内将COD去处理效果可以予以大大提升。当温度处在15℃时，中试系统的COD效果去除优于一级A的排放标准。而低温状态下，A/O-MBBR系统的去除效果差异更为明显，组合工艺抗低温冲击负荷的能力比传统的工艺有明显的提升。监狱当温度处在低温状态下，A/O-MBBR系统运行正常，此时组合工艺显示出传统工艺无法避免的优势，能够对系统内的生物量进行有效提升，在工艺设备具有较强的耐低温性能的前提下，A/O-MBBR系统的极限HRT分别为3.6小时和2.4小时相同，比之传统的工艺能够提高日处理能力，具有较强的抗冲击负荷能力，在总体性能上处于较佳水平。随着回流比的增加，综合考虑出水水质达标和节能降耗的要求，新工艺可以在处理效果上处于佳水平，对于COD、氮氨的平均去除率分别达到了82.3%，99%和37%。
