分散處理模式中關(guān)于農(nóng)村地區(qū)污水處理實(shí)用技術(shù)的研究

晁雷，沙桐，王煥舒，李亞峰

分散處理模式中關(guān)于農(nóng)村地區(qū)污水處理實(shí)用技術(shù)的研究

晁雷，沙桐，王煥舒，李亞峰

（沈陽(yáng)建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院， 遼寧 沈陽(yáng) 110168）

綜述了我國(guó)農(nóng)村污水的特點(diǎn)及處理現(xiàn)狀，介紹了目前主要存在的分散處理模式。筆者基于農(nóng)村的分散程度，地形特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)水平，氣候條件等，對(duì)農(nóng)村水環(huán)境的控制提出相應(yīng)建議。

農(nóng)村污水；處理模式；水環(huán)境；控制

1 我國(guó)農(nóng)村污水的特點(diǎn)及處理現(xiàn)狀

由于我國(guó)占地面積大，南方與北方的農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)也有所差異。其中相同的特點(diǎn)有間歇性排放、污染物濃度相對(duì)較高但可生化性強(qiáng)、重金屬等有毒有害物質(zhì)含量較少等。不同則在于北方的農(nóng)村居民居住較聚集，而南方的較分散。根據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]，我國(guó)每年農(nóng)村地區(qū)產(chǎn)生的生活污水總量約為90億t，我國(guó)所有的建制鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村對(duì)生活污水進(jìn)行處理的僅占8%，行政村對(duì)生活污水進(jìn)行處理的僅占不到3%。農(nóng)村污水排放量之多，并且大部分地區(qū)對(duì)污水沒有采取任何的污水處理措施，所以農(nóng)村水環(huán)境污染問題已迫在眉睫，急需找到符合我國(guó)農(nóng)村實(shí)際情況的污水處理技術(shù)。

2 分散處理模式

集中污水處理是我國(guó)城鎮(zhèn)污水的主要處理模式，分散處理處理模式則是對(duì)集中處理的補(bǔ)充，對(duì)于我國(guó)農(nóng)村地區(qū)污水排放存在點(diǎn)源化，分散等特點(diǎn)，難以采用集中處理模式，因此偏遠(yuǎn)郊區(qū)、鄉(xiāng)村是以分散處理模式為主[2]，兩種模式是并行存在著。分散處理模式對(duì)污水進(jìn)行收集、處理，并實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放或回用是一種可以在農(nóng)村地區(qū)廣泛推廣的處理模式。下面就分散處理處理模式下探討我國(guó)農(nóng)村污水處理的一些實(shí)用技術(shù)。

2.1 傳統(tǒng)分散處理模式

在2014年，國(guó)家下達(dá)了關(guān)于加強(qiáng)農(nóng)村改廁的通知，要求在到2020年全國(guó)農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率要達(dá)到85%。在改廁階段中，三格式化糞池是應(yīng)用最為普遍的污水處理設(shè)施。但三格化糞池處理能力有限，并且處理效果又受寒冷地區(qū)冬季溫度的影響，出水水質(zhì)很差。如果能夠在三格化糞池的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，提高出水水質(zhì)，將在改造費(fèi)用及環(huán)境治理上給予偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村很大的幫助。

2.1.1 通過內(nèi)部?jī)?yōu)化改造化糞池

內(nèi)部?jī)?yōu)化是通過填料將厭氧生物膜技術(shù)應(yīng)用到三格化糞池中，對(duì)于改造后的三格化糞池，除了發(fā)生厭氧消化作用外，還能夠利用填料攔截大顆粒的有機(jī)物，并且增加微生物密度及生化反應(yīng)速度。SHARMA等[3]利用10～12 mm陶粒填料化糞池處理生活污水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在不同有機(jī)負(fù)荷條件下，COD、TSS的平均去除率分別為88. 6 % 、91. 2 % ，并有一定的耐沖擊負(fù)荷能力。

2.1.2 通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)改造化糞池

近年來(lái)厭氧污水處理技術(shù)（升流式厭氧污泥床、厭氧折流板反應(yīng)器和厭氧濾床等）的發(fā)展，學(xué)者們將厭氧技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)化糞池中，來(lái)提高化糞池的處理效果，因此出現(xiàn)了UASB化糞池、折流板化糞池等的新型化糞池。如陳志強(qiáng)等[4]在我國(guó)寒冷的哈爾濱地區(qū)，研究ABR型化糞池、填料化糞池與傳統(tǒng)化糞池作對(duì)比處理農(nóng)村生活污水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在不同的水力停留時(shí)間下，ABR型化糞池比傳統(tǒng)化糞池的COD去除率提高了12%～21% 。NASR等人[5]也得到了類似的結(jié)果。LOUSTARINEN等[6]在低溫條件下利用 UASB型化糞池處理黑水和灰水的混合污水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)10 ℃條件下兩相UASB型化糞池的TSS、TCOD去除率分別為97%和91%。對(duì)于經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)落及偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)，可考慮強(qiáng)化型化糞池來(lái)取代傳統(tǒng)化糞池作為簡(jiǎn)易的污水處理設(shè)施，也可利用化糞池中的熟糞便作為肥料。

2.2 新興分散處理模式

新興分散處理模式是指將區(qū)域劃分成多個(gè)單元，將每個(gè)單元或鄰近幾戶鋪設(shè)污水管網(wǎng)，各自收集、處理、排放污水。目前，新興分散污水處理模式下存在的技術(shù)有常規(guī)處理技術(shù)、生態(tài)處理技術(shù)、聯(lián)合處理技術(shù)以及一體化裝置等。

2.2.1 常規(guī)處理技術(shù)及生態(tài)處理技術(shù)

目前，我國(guó)常規(guī)處理技術(shù)一般是通過城市污水處理廠中的各個(gè)構(gòu)筑物微縮或簡(jiǎn)化形成，一般采用生物方法將污水中的污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)。雖然常規(guī)處理技術(shù)能夠肯快地投入使用、見效快、處理效果好，但由于其工藝流程復(fù)雜、需要鋪設(shè)污水管網(wǎng)，前期投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、靈活性不足、不易檢修等原因，在我國(guó)鄉(xiāng)村地區(qū)常規(guī)處理技術(shù)難以應(yīng)用。

主要包括人工濕地、穩(wěn)定塘、生態(tài)濾池、土地生態(tài)處理技術(shù)以及新型污水生態(tài)處理技術(shù)[7]。生態(tài)處理技術(shù)主要特點(diǎn)是管理方便、基建費(fèi)用和運(yùn)行成本低廉、對(duì)有機(jī)物和致病菌去除效果好。根據(jù)分散污水特點(diǎn)，生態(tài)處理技術(shù)相比于其它現(xiàn)有技術(shù)更滿足我國(guó)農(nóng)村地區(qū)，但其占地面積大，易受季節(jié)溫度的影響。此外，由于該技術(shù)沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范，所以在技術(shù)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化程度上較差，只能按照經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。因此常規(guī)處理技術(shù)和生態(tài)處理技術(shù)很難在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)廣泛推廣。

2.2.2 聯(lián)合處理技術(shù)

研究發(fā)現(xiàn)，由于單厭氧法和好氧法、人工濕地、土地滲濾等各有優(yōu)缺點(diǎn)和各自的適用范圍，為彌補(bǔ)各自單獨(dú)處理污水的不足，因此學(xué)者們研發(fā)出了聯(lián)合處理技術(shù)[8]。目前，我國(guó)主要研究的方向有物理化學(xué)方法與生物技術(shù)聯(lián)合、生物與生態(tài)技術(shù)聯(lián)合、生態(tài)技術(shù)間組合搭配。筆者建議采用生物與生態(tài)的組合，因?yàn)閱我坏纳锾幚砉に嚹軌驅(qū)Φ土子休^好的去除，但造價(jià)和運(yùn)行成本都很高，而且日后需專業(yè)人員維護(hù)管理，而單純的生態(tài)工藝對(duì)環(huán)境要求較高，占地大等，兩者單獨(dú)存在都有一定的局限性。因此將生物方法與生態(tài)工程有機(jī)結(jié)合不僅能夠節(jié)省成本，又能達(dá)到穩(wěn)定脫氮除磷效果。如厭氧+生態(tài)、好氧+生態(tài)、厭氧+好氧+生態(tài)的組合。桂雙林等人[9]采用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)生物滴濾—人工濕地組合工藝處理農(nóng)村生活污水，結(jié)果表明，其COD、NH3-N、TN 、TP、SS的去除率分別為90.19%、89.37%、90.02%、95.67%、90.59%，水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到了（GB18918—2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)；該組合工藝處理農(nóng)村生活污水，其運(yùn)行費(fèi)用較低，操作及管理方便，處理效果好的特點(diǎn)，適合在江西農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用。

2.2.3 一體化裝置

一體化污水處理裝置是將傳統(tǒng)工藝的反應(yīng)、沉淀以及污泥回流集中在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)完成，具有投資省、管理簡(jiǎn)便、占地小、能耗低等優(yōu)點(diǎn)逐漸受到重視[10]。下面就介紹幾種主流的一體化農(nóng)村生活污水處理裝置。

膜生物反應(yīng)器[11]（Membrane bioreactor, MBR）是結(jié)合了膜分離技術(shù)和普通活性污泥法特點(diǎn)的一種新型污水處理方法，活性污泥微生物在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行新陳代謝，利用膜組件的抽吸作用將反應(yīng)器中的水抽出，實(shí)現(xiàn)泥水分離。這樣使反應(yīng)速率大大提高，同時(shí)，用膜反應(yīng)器取代了二沉池，可使固液分離效果更好，減少占地面積。

裴亮等[12]等人采用一體化膜生物反應(yīng)器(IMBR)工藝處理農(nóng)村生活污水，研究結(jié)果表明，IMBR工藝對(duì)COD、BOD5、NH3-N和濁度的平均去除率分別為93.1% 、95.3% 、93.8%、97.9%，出水高于《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084—2005）要求。Santasmasas等人[13]采用MBR工藝處理低負(fù)荷灰水，處理后的水用于回用沖洗馬桶，研究結(jié)果表明：COD、BOD5、SS和濁度去除率分別為90.0% 、95.0%、 98.0% 、 98.0% ，出水水質(zhì)達(dá)到西班牙立法允許的回用水標(biāo)準(zhǔn)。但膜生物反應(yīng)器也具有一定的弊端，最為突出的則是膜污染問題，目前也是許多學(xué)者的研究重點(diǎn)。大部分研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)污染粒子粒徑小于膜孔徑時(shí)，膜污染情況更為嚴(yán)重。分析原因得出，小尺寸粒子容易在膜孔內(nèi)被沉積壓實(shí)，造成膜孔堵塞。

3 結(jié)論與建議

綜合以上的討論內(nèi)容可知，目前尋找解決我國(guó)農(nóng)村生活的處理辦法已迫在眉睫。由于我國(guó)農(nóng)村差異較大，想要立刻緩解農(nóng)村水污染的壓力，就要結(jié)合我國(guó)各地區(qū)農(nóng)村的分散程度，地形特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)水平，氣候條件等進(jìn)行實(shí)際狀況分析，采取相應(yīng)的方法。針對(duì)農(nóng)村不同的實(shí)際情況給予以下幾點(diǎn)建議：

（1）對(duì)于居住較分散，經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)落后的地區(qū)，則可考慮強(qiáng)化型化糞池來(lái)取代傳統(tǒng)化糞池作為污水處理設(shè)施。

（2）對(duì)于居住較分散，經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，可采用一體化處理裝置。雖然目前很難普及到各個(gè)農(nóng)村地區(qū)，但因其結(jié)構(gòu)緊湊、處理效果好、占地面積小，在未來(lái)將會(huì)有好的發(fā)展前景。

（3）對(duì)于居住比較聚集且經(jīng)濟(jì)落后的地區(qū)，可采用聯(lián)合處理技術(shù)。雖說也有其缺點(diǎn)，但它基本上能夠符合我國(guó)國(guó)情，能夠很好地對(duì)污水進(jìn)行處理。同時(shí)也要建立完整的法律法規(guī)體系，對(duì)我國(guó)農(nóng)村水環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。

［1］王凱軍, 張國(guó)臣, 賈晨夜, 等. 我國(guó)農(nóng)村生活污染現(xiàn)狀與防治對(duì)策研究[C]// 2012中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(第四卷). 2012.

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Study on the Practical Technology of Wastewater Treatment in Rural Areas in Decentralized Treatment Model

,,,

（School of Municipal and Environmental Engineering, Shenyang Jianzhu University, Liaoning Shenyang 110168, China）

Characteristics and current situation of rural sewage treatment in China were summarized. Some suggestions on the control of rural water environment were put forward on the basis of the degree of dispersion, terrain characteristics, economic level, climate conditions and so on.

rural sewage; processing mode; water environment ; control

2017-05-17

晁雷（1978-），男，教授，博士，遼寧省沈陽(yáng)人，研究方向：污水處理技術(shù)與工程應(yīng)用。

沙桐（1992-），男，碩士，研究方向：污水處理技術(shù)與工程應(yīng)用。

TQ 085.4

A

1004-0935（2017）12-1243-03