據(jù)統(tǒng)計,，2002年—2016年,，全國農(nóng)村生活污水日排放量由320.5萬t增長至202億t,，已成為小流域污染的主要來源及影響美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的重要因素。磷作為導(dǎo)致農(nóng)村水污染的重要指標,，開展去除率的研究變得十分重要,。由于農(nóng)村污水排放具有污水量小、分布廣泛等特點,，且管網(wǎng)建設(shè)落后,，導(dǎo)致分散農(nóng)村生活污水難于管理。大部分農(nóng)村生活污水未經(jīng)處理就直接排放到水體中,，而污水中氮磷含量一般較高,，加之農(nóng)村河網(wǎng)水系連通性差，易造成水體富營養(yǎng)化,。

  目前,，農(nóng)村污水處理設(shè)備除磷采用化學沉淀法，該方法操作簡單,，設(shè)備運行處理效果穩(wěn)定,。然而,農(nóng)村污水處理設(shè)施一般分布零散且距離維護點較遠，采用化學沉淀法除磷需人為定期添加化學絮凝劑,，一般加藥周期<15 d/次,。因此，定期加藥維護人工成本較高,，給項目點持續(xù)穩(wěn)定達標運行增加了難度,。

  國內(nèi)外開展了大量針對城鎮(zhèn)污水處理廠除磷技術(shù)及工藝應(yīng)用研究，但對農(nóng)村分散生活污水的除磷技術(shù)卻關(guān)注較少,，需開發(fā)適宜性可持續(xù)除磷技術(shù)解決此問題,。微電解法是一項被廣泛研究與應(yīng)用的廢水處理技術(shù)，近30年來被泛應(yīng)用于印染,、電鍍等行業(yè)進行預(yù)處理,，在生活污水除磷方面應(yīng)用較少。通過“均質(zhì)化—碳化—成型"工藝制備得新型鐵碳微電解填料用于除磷,，處理效率達 98%,，可實現(xiàn)含磷廢水達標排放，證明工藝處理的的高效性,，但受限鐵碳板結(jié)鈍化等問題,，微電解工藝用于實際工程中仍然較少。

  針對傳統(tǒng)化學除磷技術(shù)藥品更換頻次高,，人工運維頻繁且成本較高的問題,，論文擬開發(fā)鐵碳緩釋除磷技術(shù)，更換周期≥12月/次,，可大大降低設(shè)備運維人工成本,，實現(xiàn)可持續(xù)運行及穩(wěn)定達標排放,。研究選擇鐵碳填料作為緩釋除磷開發(fā)主體，鐵碳填料利用鐵和碳之間1.2 V的電勢差形成無數(shù)微小原電池,，對污水進行氧化和沉淀作用，能有效去除污水中的磷,。鐵碳填料具有緩釋特性,，使其在運行成本及使用周期等方面具有明顯的優(yōu)勢，近年來受到污水處理領(lǐng)域的青睞,。在除磷方面,，污水經(jīng)鐵碳微電解處理后形成磷酸鐵沉淀，使色度和懸浮物（SS）上升,，因此,，需匹配后續(xù)處理。

本文將鐵碳微電解技術(shù)與砂濾工藝相結(jié)合,，解決傳統(tǒng)微電解技術(shù)在處理生活污水過程中存在的不足,，實現(xiàn)高效穩(wěn)定除磷。

一,、研究方法

針對微電解除磷技術(shù)實際運行過程中存在的不足,，采用理論分析與實踐相結(jié)合的方法。通過實驗室小試試驗,，確定鐵碳的試驗條件,、運行方式及補充周期，確保TP能穩(wěn)定達標,，并成功運用于實際工程案例中,。具體研究思路如下。

（1）確定以微電解技術(shù)為核心技術(shù)去除TP的方法,。

（2）研究現(xiàn)有微電解材質(zhì)特性,，通過經(jīng)濟性成本分析及小試試驗，后置砂濾裝置,。開展鐵碳比,、鐵碳投加量、水力停留時間,、曝氣量4個因素的單因素優(yōu)化試驗,，確定鐵碳試驗條件。

（3）將鐵碳-砂濾深度除磷工藝應(yīng)用于工程實踐中,，保證出水穩(wěn)定達標,。

二、試驗條件分析

  鐵碳通過微小原電池反應(yīng)產(chǎn)生的鐵離子與width=29,，height=16,，dpi=110的化學沉淀和Fe(OH)2的混凝作用,，將磷從液相轉(zhuǎn)移至固相中，實現(xiàn)除磷的效果,。試驗通過優(yōu)化運行參數(shù),，工藝出水磷指標穩(wěn)定低于0.5 mg/L，達到一級A排放標準,，系統(tǒng)運行穩(wěn)定,，且操作簡單、維護量小,、能耗低,。此時，鐵碳微電解除磷的工藝條件：鐵碳比為3∶1,，鐵碳投加量為100 g/L,，曝氣量為12 m3/(h·m3)，水力停留時間為4 h,。

三,、實際數(shù)據(jù)應(yīng)用

1、工程項目應(yīng)用

  采用鐵碳-砂濾組合進行強化除磷,，相比化學法,，操作簡單，維護量小,，從而為鐵碳-砂濾的深度除磷工藝在農(nóng)村生活污水中的應(yīng)用,，一級脫氮除磷強化提供解決思路。為分析鐵碳-砂濾除磷工藝實際工程中的除磷效果,，將該工藝應(yīng)用于蘇州市金庭鎮(zhèn)某一農(nóng)村生活污水處理項目,。該項目污水處理系統(tǒng)采用固定床生物膜工藝，為防止鐵碳板結(jié)鈍化,，裝置通過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計,，通過機械方法使鐵碳運動，互相摩擦去除氧化膜,，避免長時間電解過程中陽極鈍化及鐵碳板結(jié)問題,。

  項目設(shè)計進水水量為30 t/d，根據(jù)小試試驗確定,，鐵碳反應(yīng)池設(shè)計停留時間為4 h,，反應(yīng)池容積為6 m3，設(shè)定曝氣量為12 m3/(h·m3),，鐵碳比為3∶1,，鐵碳投加量為100 g/L，石英砂級配為0.5～1.0、1～2,、2～4 mm,，濾層厚度為45 cm。為保證過濾澄清度,，砂濾過濾濾速控制為1.5 m/h,，石英砂過濾器反洗頻次1～2次/d，每次反洗時間為15～30 min,，保證過濾器持續(xù)穩(wěn)定運行,。

2、出水水質(zhì)情況

  項目穩(wěn)定運行一年以上,，運行期間內(nèi)進水水溫為11.2～27.3 ℃。項目點實際出水數(shù)據(jù)表明,，系統(tǒng)出水各項指標均較穩(wěn)定,，CODCr、BOD5,、NH3-N,、TP、TN,、SS濃度基本可達到一級A標準,，其中TP濃度可穩(wěn)定達標于一級B標準，說明鐵碳+砂濾深度除磷工藝具有出色的穩(wěn)定性,。

  微電解除磷去除效果如下圖所示,， 進水 TP 濃度為3.5～7 mg/L，平均濃度為5.64 mg/L,。當進水TP濃度為3.5～5 mg/L時,，出水TP濃度穩(wěn)定于0.5 mg/L以下，達到一級A標準,；當進水TP濃度在5～7 mg/L時,，出水TP濃度穩(wěn)定小于1 mg/L，達一級B標準,；平均去除率為91.84%～95%,。項目試驗結(jié)果表明，微電解除磷-砂濾技術(shù)可有穩(wěn)定高效的除磷效果,，出水TP穩(wěn)定達標,。

  系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行一年，按月測量鐵碳質(zhì)量的下降情況,。鐵碳質(zhì)量百分比隨時間的變化,。持續(xù)穩(wěn)定運行一年，電解材質(zhì)持續(xù)釋放,，總質(zhì)量比下降至20%,，TP去除率未受影響,。當運行至13個月時，TP去除率逐漸下降,，表明系統(tǒng)鐵碳添加周期可維持在12～13個月,，相比傳統(tǒng)化學加藥方法，維護頻次大大減少,，節(jié)省大量的運維成本,。

三、經(jīng)濟性分析

  目前,，大部分農(nóng)村污水處理均采用化學加藥輔助運行去除TP,，投加PAC頻率高，加大了運行維護難度及成本,。鐵碳-砂濾工藝初次添加鐵碳滿足一年以上的使用周期,，減少運行維護頻次，節(jié)省大量人工成本,。對兩種處理方式進行經(jīng)濟性對比分析,，分析以獨立項目點，除磷單獨維護工作量計算,。

四,、結(jié)論

  通過鐵碳微電解將TP從液相轉(zhuǎn)移至固相，再經(jīng)砂濾除去,，在小試和實際應(yīng)用中都表現(xiàn)不錯的除磷能力,。在小試階段，確定了鐵碳+砂濾的運行參數(shù),，鐵碳反應(yīng)池曝氣量為12 m3/(h·m3),，鐵碳比為3∶1，投加量為100 g/L,，水力停留時間為4 h,，砂濾以0.5～1.0 mm石英砂為濾料，過濾高度為40 cm,，使TP為5 mg/L的原水降至0.02 mg/L,，去除率達到99.6%。在實際應(yīng)用階段,，將該工藝用于蘇州市金庭鎮(zhèn)某一農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)中,，控制砂濾濾速為1.5 m/h，出水TP穩(wěn)定于0.5 mg/L左右,，達到《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標準》一級B標準,，證明該技術(shù)的穩(wěn)定可靠性。填料更換周期可達1年，可節(jié)省大量的人工運維成本,，普遍適用于分散式生活污水的處理,，具有較大的推廣使用價值。