我国水资源短缺，随着新农村建设的发展，城镇化水平逐年提高，小城镇周边人口快速增长，导致水污染现象日益严重。小城镇污水污染程度较大，污染点较集中，主要污染物包括COD、BOD、SS、TN、TP和NH3-N 等。小城镇综合污水氮磷含量较高，未经处理或经处理后未达标准就直接排放到江河湖泊，势必会导致水体的富营养化，不仅对其中动植物的生存造成影响，甚至会威胁河湖生态系统的稳定性。
导致小城镇水环境污染的主要原因可以概括为：工业企业排放的污水造成环境污染，居民生活污水和废弃物的污染，农业、林业面源污染。
目前，吸附- 生物降解（AB）法、氧化沟法、A/O 工艺、A2/O 工艺、循环式活性污泥法（CAST）工艺、序批式活性污泥法（SBR）法在我国城市污水 处理厂中均得到应用。污水处理工艺已从过去只注重有机物的去处发展为需要具有较好的除磷脱氮功能[4]。选择一种经济、高效、节能、操作管理方便的污水处理工艺，对解决新农村及小城镇快速建设过程中出现的水污染问题有着很大的现实意义。
浑河上游某支流河是英额河的主要支流之一，全长40km，沿途水质大多良好，唯有某镇的排污口对河流环境影响严重。该镇随着建设的发展，周边人口逐年增长，交通便利。但该镇没有污水处理设施，城镇污水随着管道直接排河，对整个河道造成严重污染。
1 污染及设计水质
1.1 污染概况
根据2010 年监测数据，该支流河水质（市控监测断面）COD 为186 mg/L。NH3-N 的质量浓度为15.8 mg/L。污染状况较为严重，为劣V 类水体。根据现场调查，污染主要来自湾甸子镇综合生活污水，污水量为500 t/d。
1.2 设计水质
按照工厂企业污染源的废水需经点处理达到CJ3082－1999 和DB 21/1627－2008 后再进入市政污水管网系统的原则，设计了污水处理设施的进水水质见表1。
根据DB 21/1627－2008，项目污水处理设施出水执行GB 18918－2002 的一级B 指标。
2 工艺及设备
2.1 处理工艺的选择
2.1.1预处理
预处理是在一级处理之前去除污水中的大尺寸漂浮物、悬浮物和无机沙砾等，以减少后续处理构筑物的符合。工程污水水质为典型的小城镇生活污水水质，预处理系统拟采用格栅和沉砂、集水装置，以便与后续处理构筑物相衔接。
2.1.2二级处理
根据国内小型污水处理装置的普及情况及各工艺特点的分析，工程选用一改良A2/O 工艺为基础的生活污水处理一体化装置处理该流域污水。
工艺流程：生活污水经格栅进入沉集水装置，用泵提升进入A2/O 前置M-D 地埋式一体化生物反应器，该工艺能有效提高有机物脱氮除磷能力，污泥减量可以达到50%以上；利用前置污泥减量的（Mire-Decrement）原理，长污泥龄污泥减量机制，泥龄可达60 d，提高了微生物的内源代谢作用，利用高含量活性污泥技术达到污泥减量，使污水中COD、BOD5含量大大降低。反应器出水经清水消毒装置消毒后达标排放。
其中，A2/O 前置M-D 地埋式一体化生物反应器流程见图1。
2.2 主要建构筑物及设备
2.2.1污泥池
污泥池1 座，容积16 m3，内置1 台污泥回流泵。单泵体积流量10 m3/h，扬程10 m，电机功率1.1 kW。
2.2.2 A2/O 前置M-D 地埋式一体化生物反应器
生化池建设2 座，生化池单座设计质量流量为250 t/d。内含二沉池和污泥泵。
单池设计参数：反应池有效容积100m3，长10m、宽3.5 m，有效池深3.5 m，超高0.5 m。
设计运行参数：污水温度10℃，pH 为7.0；BOD5污泥负荷为0.088 kg/(kg·d)，MLSS 的质量浓度为3.5g/L，反应污泥龄14 d；总停留时间14.5 h，厌氧段、缺氧段、好氧段停留时间分别为1.5、3.0、10 h；气水体积比7:1，污泥回流体积比为70%～100%，混合液回流体积比为120%～200%。
内置3 台污泥泵，单泵体积流量7m3/h，扬程10m，电机功率0.75 kW。
2.2.3接触池
消毒接触池1 座，接纳上一级生化沉淀装置出水，当有回用水要求时兼有回用调节水池的作用。池有效容积为18 m3，池体为地下矩形钢筋混凝土结构，单格尺寸4.0 m×1.5 m，池深3.5 m。
内置2 台清水泵，单泵体积流量20 m3/h，扬程9m，电机功率1.5 kW。
2.2.4鼓风机房
鼓风机房1 座，和控制室合建。鼓风机房的面积22.9 m2，安装1 座集齐罐和3 台罗茨风机。风机体积流量1.77 m3/min，电机功率3.0 kW。
3 运行情况
3.1 污水处理效果
该工程投入运行以来，污水处理效果稳定，各污染物处理效果见表2。
由表2 可以看出，采用以改良A2/O 工艺为原理的A2/O 前置M-D 地埋式一体化生物反应器处理小城镇生活污水处理效果较好，对各污染物都具有较高的去除率，BOD5、COD、SS、NH3-N、TN 和TP 的去除率分别达到88.4%、86.9%、93.3%、82.9%、63.6%和75%，出水水质均达到GB 18918－2002 的一级B 要求，可以在实际中应用。
3.2 技术特点与优势
以改良A2/O 工艺为基础的A2/O 前置M-D 地埋式一体化生物反应器综合了A2/O 工艺和改良UCT工艺的优点，有着良好的生物脱氮除磷效果，脱氮能力高于传统A2/O 工艺。
为了克服传统A2/O 工艺回流污泥中的硝酸盐对厌氧区的不利影响，在厌氧池之前增设厌氧、缺氧调节池，来自二沉池的回流污泥和体积分数10%左右的进水进入缺氧池，停留时间为20～30 min，微生物利用约10%进水中的有机物去除回流污泥中的NO3--N，消除NO3--N 对厌氧池的不利影响，从而保证厌氧池的稳定性。
A2/O 前置M-D 地埋式一体化生物反应器的工艺特点：
(1)出水水质高，针对高效生物脱氮除磷，节省化学药剂；
(2)管理方便，抗冲击负荷能力强，运行稳定；
(3)污泥肥高效，剩余污泥磷的质量分数3%～5%，可用作污泥堆肥。
A2/O 前置M-D 地埋式一体化生物反应器虽然解决了传统A2/O 工艺中厌氧段回流污泥中硝酸盐对放磷的影响，但增加厌氧、缺氧调节池，占地面积及土建费用需相应增加。
该工程占地面积1 000 m2，劳动定员4 人。污水处理能力500 t/d。
总投资203.42 万元，其中工程费用147.25 万元，设备部分投资15 万元，铺底流动资金0.98 万元。
外购原材料、燃料及动力费均按年消耗量计算，每人年工资18 000 元，修理费按建设投资的0.5%计算，其他费用按原材料、燃料及动力、职工薪酬、修理费、折旧费用和摊销费用之和的5%。项目处理成本为1.18 元/t，投资回收期12.5 a。
项目的投资回收期及各项财务指标均符合要求。建设该项目不仅改善了水污染现状，从财务角度也是可行的。。
4 结论
A2/O 前置M-D 地埋式一体化生物反应器处理生活污水具有较好的处理效果，BOD5、COD、SS、NH3-N、TN 和TP 的去除率分别达到88.4%、86.9%、93.3%、82.9%、63.6%和75%以上，出水达到GB18918－2002 一级B 要求。
A2/O 前置M-D 地埋式一体化生物反应器工艺流程简单、操作管理方便、环境友好、运行费用低，每吨水处理费用仅为1.18 元，可以在污水处理领域广泛应用。
