引言农村生活污水来源分布较为分散，单元产生的污水量相对较少，需要探究农村生活污水高效收集和处理方法。膜生物反应器(MBR)具有较高的污染物质分离作用，分离效果远高于传统生化沉淀池，处理的出水中各种悬浮物含量和浊度接近零，可以去除污水中的大部分细菌和病毒，处理后的中水可以直接作为杂用水进行回用。膜分离作用使微生物被完全截流在生物反应器内，使系统内微生物浓度较高，大幅提高了装置对污染物的去除效率，保证了良好的出水水质。反应器对进水的适应性较好，出水水质稳定，使水质得到深度处理。膜生物反应器工艺可以大幅度降低污泥处理费用。膜生物反应器内微生物浓度较高，处理装置容积负荷高，占地面积小。膜生物反应器工艺流程简单、适应性强，适合于大部分场合，具体设计过程中，装置可做成地面式、半地下式和地下式。膜生物反应器的原理是将微生物完全截流在生物反应器内，有利于微生物（硝化细菌）的截留生长，系统硝化效率大幅提高。人工湿地使用纯生物技术进行水质净化，不存在二次污染。人工湿地以水生植物和水生花卉为主要处理植物，具有良好的景观效果，有利于改造、美化农村环境。人工湿地具有可持续经济效益，可以在人工湿地选种一些具备净化效果和一定经济效益、价值较高的水生植物，在污水处理的同时产生一定的经济效益。A/O-MBR联合人工湿地系统具有较高的污水处理能力，被广泛应用于农村生活污水处理[1-4]。目前，对A/O-MBR联合人工湿地系统的研究多集中在膜污染研究方面，温度对A/O-MBR联合人工湿地系统的处理效果影响鲜有报道[5-8]。以A/O-MBR系统和A/O-MBR联合人工湿地系统为例，探究其对农村生活污水的处理效果。1材料与方法1.1试验材料试验前置装置为A/O处理系统，后置浸没式MBR，圆柱状反应主体由有机玻璃制成，直径30 cm，高50 cm，内装膜组件，并配备曝气装置。A/O-MBR系统出水进入人工湿地系统，人工湿地系统采用宽2 m、长4 m的表面流人工湿地系统。A/O-MBR联合人工湿地系统装置结构如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.019.F001图1A/O-MBR联合人工湿地系统装置结构1.2试验用水试验用水为模拟农村生活污水。模拟用水中的各污染物质按照天水市白家河村农村污水污染物含量配比。试验用水配比如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.019.T001表1试验用水配比项目含量葡萄糖220.0±1.0碳酸氢钠200.0±1.6碳酸氢铵160.0±1.2六水合氯化铁1.00±0.05无水乙酸钠40.0±1.0蛋白胨60.0±1.0六水合氯化镁25.0±0.2碳酸二氢钾15.00±0.05无水氯化钙0.13牛肉膏20.0±0.1mg/L1.3接种污泥接种污泥源自某污水处理厂，浓度为4.5 g/L。1.4运行参数反应设施置于室内环境运行，运行温度分别为9 ℃、13 ℃、18 ℃、23 ℃、30 ℃，总运行时间3个月，污泥停留时间为28 d，水力停留时间11 h，出水泵开10 min，关2 min。1.5测试方法监测指标与分析方法如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.019.T002表2监测指标与分析方法监测指标分析方法标准号COD重铬酸钾氧化法HJ 828—2017TP钼酸铵分光光度法GB 11893—89TN过硫酸钾分光光度法HJ 636—2012NH3-N纳氏试剂分光光度法HJ 535—20092结果与分析2.1温度对系统COD去除率的影响不同温度下两个系统的COD去除率如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.019.F002图2不同温度下两个系统的COD去除率由图2可知，随着温度的升高，A/O-MBR系统的COD去除率提高，分别为88.4%、91.2%、94.3%、95.3%和94.2%，温度为23 ℃时，COD去除率最高，达95.3%，不同温度下的COD去除率均超过88%，表明温度对A/O-MBR系统去除COD的影响不大。A/O-MBR联合人工湿地系统的COD去除率在不同温度下分别达到97.8%、98.2%、98.4%、99.2%和98.3%，去除率均高于97%，峰值出现在23 ℃时，COD去除率达到99.2%。A/O-MBR联合人工湿地系统中，A/O-MBR系统对COD去除占据主导地位，残存的部分COD经人工湿地处理后，基本能达到97%以上的总去除率。人工湿地处理COD的机理主要有以下几种：（1）通过阻截作用去除，主要机理是植物根系的拦截和阻留作用；（2）化学和生物自身代谢作用，通过植物的新陈代谢去除；（3）细菌的代谢作用将悬浮物、各种胶体、可溶性固体分解成无机物，通过生物硝化-反硝化作用去除；（4）部分微量元素被微生物、植物利用氧化，并经阻截或结合而被去除；（5）细菌和病毒自然死亡，细菌和病毒处于不适宜环境中会衰败和死亡。通过试验筛选植物种类能够提高系统对各种污染物质的去除效率。2.2温度对TN去除率的影响不同温度下两个系统的TN去除率如图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.019.F003图3不同温度下两个系统的TN去除率由图3可知，随着温度的升高，A/O-MBR系统对TN的去除率下降，不同温度下的TN去除率分别为69.8%、67.2%、60.3%、50.1%和41.2%，温度为9 ℃时TN去除率达到峰值，为69.8%，不同温度下的TN去除率均超过40%，温度对A/O-MBR去除率具有一定的影响。A/O-MBR联合人工湿地系统的TN去除率在不同温度下分别达到79.8%、87.2%、89.8%、85.4%和83.2%，去除率均高于79%，峰值出现在18 ℃，达到89.8%。A/O-MBR系统对TN的去除率相对较低，不同的温度下，去除率变化较大，残存部分TN经人工湿地处理后，总去除率基本能达到80%，系统去除率较高的原因是湿地能有效降解残存的部分，极大地提高了处理效率。湿地植物通过光合作用和呼吸作用将水体中的各种物质进行有效的分解和转化，具有转化有机物和其他各种水体中的各种物质的能力。湿地植物通过自身的吸收作用，可以直接将水体中的营养性物质吸收到自身体内，能大量吸收水中的氮和磷等营养性物质，水体中的铵盐、硝酸盐以及磷酸盐均能通过此方式被植物体系吸收，进而离开水体。植物的根系可以广泛地吸附和富集重金属和有毒有害物质。根系密集的植物可以对水体中的各种颗粒起拦截和吸附的作用。植物生长过程中为微生物的生长提供了更大的表面积，因为植物的根系是微生物的重要繁殖和生存的场所，植物根系的微生物数量比非根系部分多，水中的微生物具有降解水中污染物的作用。水中的氮等营养性物质可以被湿地中的植物吸收，极大地提高了处理效率。2.3温度对TP去除率的影响不同温度下两个系统的TP去除率如图4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.019.F004图4不同温度下两个系统的TP去除率由图4可知，随着温度的升高，A/O-MBR系统的TP去除率上升，在18 ℃时达到峰值，为49.7%；然后开始下降，不同温度下的TP去除率分别为37.2%、42.1%、49.7%、43.8%和38.7%，TN去除率均超过37%，温度对A/OMBR去除率具有一定的影响。A/O-MBR联合人工湿地系统的TP去除率在相应的温度下分别为82.1%、82.8%、86.4%、78.9%和72.3%，去除率均高于72%，峰值出现在18 ℃时，达到86.4%。A/O-MBR系统对TP的去除率相对较低，不同的温度下的TP去除率变化较大，而残存的部分TP经人工湿地处理后，总去除率基本能够达到72%。湿地能够有效降解残存TP，极大地提高了处理效率。生物除磷主要利用聚磷菌（除磷菌、磷细菌）等细菌在厌氧条件释放其细胞体内的聚合磷酸盐，该过程被称为厌氧释磷；好氧条件下，根据细菌的生理需要从水中吸收磷，该过程被称为好氧吸磷。通过生理作用，细菌将各种磷转化为细胞体内的聚合磷酸盐，形成富含磷的生物污泥，通过水处理系统的沉淀等各种作用，将富磷污泥排出，从而达到废水除磷的效果。3结语联合人工湿地系统能够提高A/O-MBR系统处理农村生活污水的效果。随着温度升高，A/O-MBR系统对COD的处理效率提升，对TP和TN的处理效率下降；A/O-MBR联合人工湿地系统对COD、TN、TP的处理效率均随温度升高而略有升高。