浙江省農(nóng)村生活污水處理工藝對(duì)比分析及適用性研究

摘要：隨著農(nóng)村水環(huán)境惡化的日趨嚴(yán)重，農(nóng)村生活污水處理成為當(dāng)前農(nóng)村環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過調(diào)研浙江省農(nóng)村生活污水排放現(xiàn)狀和常用處理工藝，從工藝流程、成本和優(yōu)缺點(diǎn)分析等方面對(duì)浙江省農(nóng)村生活污水排放處理工藝進(jìn)行了系統(tǒng)分析比較。并針對(duì)浙江各地域的自然和經(jīng)濟(jì)社會(huì)狀況，提出了適于不同區(qū)域環(huán)境條件的農(nóng)村生活污水處理工藝。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活污水；處理工藝；對(duì)比分析；適用性；浙江省

中圖分類號(hào)：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）14-3597-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.14.015

Abstract： As the rural water environment deterioration has become increasingly serious，it is becoming a key and difficult point to explore an appropriate treatment process for rural domestic sewage. Through investigating the status of the rural domestic sewage discharges and common treatment processes in Zhejiang province， this study gave the systematic and comparative analysis of the treatment process of rural domestic sewage through the aspect of cost and the advantages as well as the disadvantages. Several useful advices were put forward towards the treatment process of the rural domestic sewage in Zhejiang province.

Key words： rural domestic sewage； treatment process； comparative analysis； applicability； Zhejiang province

浙江省現(xiàn)有農(nóng)村人口較多，超過全省總?cè)丝诘?0%。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的加快推進(jìn)，工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)面源污染、農(nóng)村生活污染明顯加劇，部分農(nóng)村生活污水直接排放，缺乏有效治理，導(dǎo)致農(nóng)村水生態(tài)環(huán)境日益惡化[1]。與城鎮(zhèn)相比，農(nóng)村人口居住分散，生活污水收集系統(tǒng)和處理設(shè)施缺乏，零星的分散式污水處理設(shè)施的運(yùn)行和管理也不到位。農(nóng)村供水事業(yè)不斷發(fā)展，由于淋浴、洗衣機(jī)、沖廁等衛(wèi)生設(shè)施的普及，農(nóng)村生活排水不斷增加[2]。有些未經(jīng)處理的生活污水任意排放，自流到地勢(shì)低洼的河流、湖泊及排水溝渠塘等地表水體中，嚴(yán)重威脅水環(huán)境健康[3]。

目前，浙江省農(nóng)村生活污水排放特點(diǎn)表現(xiàn)：①排放面廣且分散，難以收集。大多數(shù)村莊分散、農(nóng)民住房分散，使得農(nóng)村生活污水排放分散，難以收集后集中處理；②水量水質(zhì)波動(dòng)大。農(nóng)村生活污水水量、水質(zhì)根據(jù)用水及生活習(xí)慣差異而不同，具有間歇排放特點(diǎn)，早、中、晚是排水高峰；③污染物類型相對(duì)簡(jiǎn)單。農(nóng)村生活污水中污染物主要是可降解的有機(jī)污染物，可生化性好，一般不含有毒有害物質(zhì)，相對(duì)易處理；④排放量逐年增大。隨著農(nóng)民生活水平的提高以及農(nóng)民生活方式的逐步城市化，污染物的排放總量不斷增加，抽水馬桶和洗衣機(jī)的普及，生活污水的產(chǎn)生量也將隨之增大；⑤農(nóng)家樂污水逐年增多。農(nóng)家樂污水以節(jié)假日為排放高峰，其產(chǎn)生的餐飲污水含油量比一般的農(nóng)家廚房污水要高很多，且水質(zhì)水量波動(dòng)大，對(duì)污水處理技術(shù)及管理提出了更高的要求[4]。

浙江農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)，決定了絕大部分農(nóng)村生活污水在現(xiàn)階段不能納入城鎮(zhèn)污水處理廠處理，而需通過就近新建農(nóng)村生活污水處理設(shè)施來治理，所選污水處理工藝應(yīng)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，且宜選擇就近獨(dú)立處理的方式。同時(shí)，污水處理應(yīng)充分考慮造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)用少、低能耗或無能耗的工藝。此外，所選工藝應(yīng)具有運(yùn)行管理簡(jiǎn)單和維護(hù)方便的特點(diǎn)[5]。

近年來，浙江省通過全面推進(jìn)“千村示范、萬村整治”工程和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，不斷加大農(nóng)村環(huán)境綜合整治力度，有效改善了農(nóng)民的生產(chǎn)生活條件[6]。2013年，浙江省委省政府做出了“五水共治”的重大決策，決心以治水為突破口，打好轉(zhuǎn)型升級(jí)“組合拳”，其中農(nóng)村生活污水治理是“五水共治”工作的重要內(nèi)容之一。通過全面控制浙江省農(nóng)村生活污水污染，加強(qiáng)農(nóng)村生活污水的收集、處理和資源化利用，積極探索并全面實(shí)施適應(yīng)農(nóng)村實(shí)際的污水綜合治理將是浙江省水污染防治的重要保障工作。為此，對(duì)浙江省農(nóng)村生活污水排放處理工藝進(jìn)行了系統(tǒng)分析比較，并針對(duì)浙江各地域的自然和經(jīng)濟(jì)社會(huì)狀況，提出了適于不同區(qū)域環(huán)境條件的農(nóng)村生活污水處理工藝。

1 材料與方法

1.1 浙江省農(nóng)村生活污水處理工藝問卷調(diào)查

2014年6月在浙江省開展了縣（市、區(qū)）農(nóng)村生活污水治理情況的問卷調(diào)查，主要包括居民戶數(shù)、污水來源、污水處理工藝等內(nèi)容。其中66個(gè)縣（市、區(qū)）反饋了問卷，其中包含377個(gè)村莊采用的生活污水處理典型設(shè)施。

1.2 浙江省農(nóng)村生活污水處理效果現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

2014年6-7月和2015年3月分別取平湖市、嘉興市和安吉縣3個(gè)地方調(diào)研，并選取了6個(gè)農(nóng)村污水處理設(shè)施分別對(duì)進(jìn)口和出口進(jìn)行水質(zhì)采樣和監(jiān)測(cè)。

其中，pH采用電位法（GB/T 22592-2008）測(cè)定，COD采用重鉻酸鹽法（GB11914-89）測(cè)定，總磷采用鉬酸銨分光光度法（GB11893-89）測(cè)定，氨氮采用納氏試劑分光光度法（GB7479-87）進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 浙江省農(nóng)村生活污水處理工藝類型

根據(jù)調(diào)查問卷反饋結(jié)果，目前浙江省農(nóng)村污水處理工藝主要包括人工濕地、厭氧、厭氧+人工濕地/氧化塘、地埋式微動(dòng)力一體化土地處理、A2/O、A/O工藝、A/O+膜處理、膜生物反應(yīng)器（MBR）、 A2/O（A/O）+人工濕地、凈化槽等。

在反饋的典型設(shè)施（樣本數(shù)377個(gè)）中，厭氧+人工濕地處理工藝應(yīng)用最多，占48.4%，A/O處理技術(shù)位居第二，占統(tǒng)計(jì)總數(shù)的40.3%。

2.2 處理工藝對(duì)比分析

按照不同的污水處理效果，選取浙江省六項(xiàng)有代表性的農(nóng)村生活污水處理工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究，分別為人工濕地、厭氧+人工濕地、A/O、A/O+人工濕地及A2/O+人工濕地、凈化槽。對(duì)以上幾種工藝從投資成本、適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)、處理效果等方面進(jìn)行了對(duì)比分析，以期為不同區(qū)域環(huán)境條件的農(nóng)村生活污水處理工藝提出合適的對(duì)策建議。

2.2.1 人工濕地 人工濕地是由填料（基質(zhì)）、植物和微生物組成的復(fù)合系統(tǒng)，該系統(tǒng)依靠物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用，通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的高效凈化，同時(shí)通過營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán)，促進(jìn)綠色植物生長(zhǎng)并使其增產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)廢水的資源化和無害化[7]。工藝流程見圖1。

2.2.2 厭氧+人工濕地 通過厭氧過程對(duì)污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行消化后進(jìn)入人工濕地，污染物在人工濕地內(nèi)經(jīng)過濾、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除[8]。工藝流程見圖2。

2.2.3 A/O A/O脫氮除磷工藝是一種常見的污水處理工藝。廢水經(jīng)連續(xù)厭氧、好氧運(yùn)行去除水中COD（化學(xué)需氧量）、SS（固體懸浮物）、TN（總氮）、TP（總磷）等污染物，其特點(diǎn)是通過污水回流實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷的效果[9]。工藝流程見圖3。

2.2.4 A/O+人工濕地 利用A/O技術(shù)與人工濕地相結(jié)合，利用厭氧菌/好氧菌等微生物在缺氧/有氧條件下，去除廢水中的有機(jī)污染物，同時(shí)人工濕地利用土壤、植物以及微生物等生態(tài)系統(tǒng)污染物質(zhì)良性循環(huán)達(dá)到污水凈化作用[10]。工藝流程見圖4。

2.2.5 A2/O+人工濕地 A2/O+人工濕地工藝是從A/O工藝發(fā)展而來的污水生物處理工藝，工藝中的生物處理部分均指生物接觸氧化法。生活污水首先進(jìn)入?yún)捬醭?，在厭氧的環(huán)境中將大分子的有機(jī)物轉(zhuǎn)成小分子有機(jī)物和穩(wěn)定的沉渣[11]。兼氧池中通過機(jī)械攪拌進(jìn)一步完成有機(jī)物的水解酸化，為后續(xù)好氧接觸氧化創(chuàng)造良好的條件。好氧池中同樣懸掛填料，污水浸沒全部填料，填料上附著生長(zhǎng)的微生物形成生物膜，污水流經(jīng)生物膜時(shí)，污水中的懸浮物、有機(jī)物、氨氮、總氮等污染物被去除，再經(jīng)人工濕地進(jìn)一步去除氮磷及有機(jī)物，或經(jīng)后續(xù)的二沉池去除懸浮物和剝落生物膜。適用于村域自建區(qū)域型、集中式農(nóng)村污水處理。工藝流程見圖5。

2.2.6 凈化槽 凈化槽是一種小型生活污水處理裝置。用于分散型生活污水或者類似生活污水的處理[12]。污水進(jìn)入凈化槽后，沉淀分離槽進(jìn)行預(yù)處理，去除比重較大的顆粒及懸浮物，提高污水的可生化性；預(yù)過濾槽內(nèi)裝有填料，在填料上的厭氧生物膜的作用下，去除可溶性有機(jī)物；曝氣槽集曝氣、高濾速、截留懸浮物和定期反沖洗為一體。沉淀槽溢水堰設(shè)置了消毒裝置，對(duì)出水進(jìn)行消毒處理。凈化槽不僅能從源頭解決農(nóng)村一家一戶生活污水的污染問題，而且還能促進(jìn)農(nóng)村自來水化的有效實(shí)施，提高農(nóng)村生活質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量[13]。

2.3 浙江省農(nóng)村生活污水處理排放測(cè)定

通過對(duì)平湖、嘉興、安吉等地的實(shí)地調(diào)研、采樣和試驗(yàn)分析，6個(gè)農(nóng)村污水處理設(shè)施的主要處理結(jié)果見表1。前4個(gè)農(nóng)村處理設(shè)施工藝的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）中一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，但從實(shí)測(cè)結(jié)果來看，氨氮和總磷不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。第5個(gè)農(nóng)村處理設(shè)施工藝（凈化槽）的污水處理效果較好，基本能達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，凈化槽具有很好的污水處理效果，但是投資和運(yùn)行成本較高，只能在有條件的農(nóng)村地區(qū)推廣。第6個(gè)農(nóng)村處理設(shè)施工藝和第5個(gè)處理工藝一樣，都是凈化槽，但明顯處理效果不佳。因此可以得出無論采用哪種技術(shù)，必須在合理的規(guī)劃、正確選擇排放標(biāo)準(zhǔn)、污水能正常收集、工程建設(shè)質(zhì)量合格、日常維護(hù)有人管等前提下，才能保證處理設(shè)施的正常運(yùn)行和出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，才不至于出現(xiàn)“曬太陽工程”等問題[14]。

2.4 處理工藝適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)分析

按照問卷調(diào)查反饋情況，并結(jié)合實(shí)地調(diào)研和試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)浙江省主要采用的幾種典型工藝類型從投資成本、適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)、處理效果等方面進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果見表2。

3 小結(jié)與討論

鑒于農(nóng)村生活污水的特性，其治理方式應(yīng)因地制宜，為科學(xué)選擇農(nóng)村生活污水治理模式和技術(shù)，統(tǒng)籌考慮城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展、經(jīng)濟(jì)社會(huì)狀況、環(huán)境功能區(qū)劃和農(nóng)村人口分布等因素，并在分析水源保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、水源涵養(yǎng)區(qū)、生態(tài)源頭地區(qū)、江河流域等地區(qū)的生態(tài)敏感程度、環(huán)境容量和自凈化能力基礎(chǔ)上，確定農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)選擇效率優(yōu)先、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、維護(hù)簡(jiǎn)便、循環(huán)利用的農(nóng)村生活污水處理工藝[15]。

污水處理工藝的選取可根據(jù)各自特點(diǎn)和實(shí)際情況單獨(dú)或結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村生活污水的低費(fèi)用運(yùn)行和污染治理的雙重目標(biāo)[12]。在實(shí)際調(diào)研和上述分析的基礎(chǔ)上，筆者給出了浙江省農(nóng)村生活污水處理工藝選擇的建議：①對(duì)于平原地區(qū)的經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)縣（市、區(qū)）（由于人口集聚程度高、土地資源緊張、且對(duì)運(yùn)行費(fèi)用有一定承受能力），可選擇采用的主要治理工藝包括A/O（A2/O）+人工濕地、厭氧+活性污泥法、MBR膜處理工藝、凈化槽等。②對(duì)于位于山區(qū)的經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)縣（市、區(qū)），由于人口密度較低，經(jīng)濟(jì)水平有限，生態(tài)環(huán)境重要性較高，可選擇采用的主要治理工藝包括人工濕地、厭氧+人工濕地、A/O等。③而對(duì)于海島縣，由于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，旅游景點(diǎn)相對(duì)較多，可選擇采用的主要治理工藝包括人工濕地、A2/O+人工濕地、A/O、凈化槽等。

另外，在農(nóng)村生活污水處理工程設(shè)計(jì)前，還應(yīng)對(duì)污水的水質(zhì)特征、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測(cè)定，從而作出合理的分析預(yù)測(cè)[16]。提出切實(shí)可行的農(nóng)村生活污水治理模式及長(zhǎng)效管理機(jī)制，從而達(dá)到改善農(nóng)村水環(huán)境的目的[17]。

加強(qiáng)浙江省農(nóng)村生活污水治理工作，積極探討適應(yīng)該省不同區(qū)域農(nóng)村特點(diǎn)的生活污水處理可行方案，對(duì)全面提高該省農(nóng)村水環(huán)境質(zhì)量有積極意義。通過分析研究，根據(jù)不同的人口密度和經(jīng)濟(jì)情況，提出了適于該省3種不同類型農(nóng)村生活污水處理工藝建議方案，為浙江省農(nóng)村生活污水處理提供了參考借鑒。

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