農(nóng)業(yè)廢水處理技術(shù)綜述

柳真揚

摘 要：我國農(nóng)村面源污染治理的重要性逐漸得到重視，而農(nóng)業(yè)廢水處理是其中重要的一個環(huán)節(jié)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活、農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展離不開農(nóng)村廢水的妥善處理。本文綜合現(xiàn)在已有的農(nóng)業(yè)廢水處理技術(shù)，對其方法流程、優(yōu)缺點展開分析，加深對水處理技術(shù)的重要性的認識。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)廢水；水處理；生態(tài)；面源污染

自古以來，我國就是一個農(nóng)業(yè)大國，現(xiàn)今國家不斷加大農(nóng)業(yè)的投入，我國農(nóng)業(yè)不斷朝著現(xiàn)代化、集約化的方向加速發(fā)展。隨著糧食的需求增大，農(nóng)藥和化肥也在全國廣泛地使用，這在提升產(chǎn)量、增長經(jīng)濟的同時也帶了一定危害，如河流富營養(yǎng)化、農(nóng)田土壤污染等問題。另一方面，管理不力和相關(guān)法律法規(guī)的缺失，也導(dǎo)致農(nóng)村污水和畜禽養(yǎng)殖業(yè)污水沒有得到有效控制，影響了農(nóng)村水源安全，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。

近年來，水環(huán)境污染問題越發(fā)嚴峻，農(nóng)村面源污染控制成為了水環(huán)境污染控制的難點。隨著人們環(huán)境意識的不斷加強，面源污染控制成為了可持續(xù)發(fā)展的熱門話題以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)重要的研究方向，而農(nóng)業(yè)面源污染治理的一個重要部分就是農(nóng)業(yè)廢水處理。因此，研究農(nóng)業(yè)廢水處理技術(shù)在減少農(nóng)村面源污染、治理農(nóng)村環(huán)境、保證居民用水安全和糧食安全方面起到了重要的作用。

1 農(nóng)業(yè)廢水概念

農(nóng)業(yè)廢水包括了農(nóng)村生活污水、規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖廢水和農(nóng)田徑流水。其中，農(nóng)村廢水的定義是：農(nóng)村地區(qū)居民在生活和生產(chǎn)過程中產(chǎn)成的污水[1]。污水主要涵蓋了生產(chǎn)污水和生活污水兩個類別。居民生活過程中排放的污水，如家庭清潔、個人洗漱、和廚房用水等，都可歸為農(nóng)村生活污水。而農(nóng)村生產(chǎn)污水狹義上為農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等產(chǎn)生的有機廢水，廣義上還包括了農(nóng)田徑流污水和地表徑流水。

典型的農(nóng)村面源污染有以下幾種：農(nóng)田徑流（含有化肥、農(nóng)藥）、農(nóng)村地表徑流、未處理的農(nóng)村生活污水、農(nóng)村固體廢棄物及小型分散的畜禽養(yǎng)殖廢水和池塘水產(chǎn)養(yǎng)殖水等等[2]?？梢缘贸?，農(nóng)業(yè)廢水是農(nóng)村面源污染水的主要組成部分，做好農(nóng)業(yè)廢水處理是農(nóng)村面源污染治理中的關(guān)鍵。

2 現(xiàn)有農(nóng)業(yè)廢水處理技術(shù)

根據(jù)國內(nèi)農(nóng)業(yè)廢水處理現(xiàn)狀，對應(yīng)農(nóng)田徑流水和農(nóng)村生活污水兩大類廢水有不同處理方式，措施上有化學方法和物理方法，原理上有沉淀、吸附、攔截等等，通過生物或非生物方法將污染物去除。其中，生態(tài)修復(fù)技術(shù)是近年來的熱門研究方向，也取得了不少成果。

2.1 化學電解法

農(nóng)田徑流水中因含有化肥、農(nóng)藥等化學殘留，具有大量無機鹽、氮磷元素，成分較為復(fù)雜，較難降解。因為廢水中含有許多帶電基團，使用化學電解法處理農(nóng)田徑流水成效較為明顯?；瘜W電解法作用原理是在氧化還原過程中降低水體pH值，改變水體的電導(dǎo)率，利用化學反應(yīng)消耗廢水中的農(nóng)藥殘留。

例如，化學電解法中的鐵碳法，基本原理是鐵、鋁等金屬材料具有的腐蝕電化學作用。具體操作時先將兩種不同電極電位的金屬或金屬與非金屬直接接觸在一起，再浸于電解質(zhì)溶液中，利用這些材料發(fā)生電池效應(yīng)，形成宏觀電池與微觀電池，并去除污染物。光催化氧化法的原理類似，主要利用二氧化鈦與污染物的氧化還原反應(yīng)講解污染物。研究驗結(jié)果表明，鐵碳法和光催化氧化法對富含農(nóng)藥農(nóng)業(yè)廢水中石油類物質(zhì)和TOC的去除是有效的[3]。

化學電解法的缺點在于，電解法所使用的原料需求量大，處理工藝復(fù)雜，處理成本較高，不適合大規(guī)模的廢水處理。也有研究提出，可以綜合利用工業(yè)排污口中的廢棄材料作為原料對農(nóng)田徑流水進行處理。

2.2 生物凈化塘

生物凈化塘主要由匯水溝渠、沉淀池、三級凈化池、植草過濾帶等組成，主要利用生物和植物的吸附和凈化功能，有多個凈化層次，將污水逐層過濾凈化[4]。生物凈化塘的每個凈化層次對應(yīng)有不同的植物和生物，植物大多選取吸收污染物效果好的種類，如水葫蘆、海菜等。與其原理相似的還有高效藻物塘、生物凈化公廁等。

農(nóng)田徑流水通過集水管道，經(jīng)過排水渠進入沉淀池，然后依次經(jīng)過一級凈化池、二級凈化池、三級凈化池，每級凈化池都相對地種植不同種類的植物，養(yǎng)殖生態(tài)魚用于凈化水質(zhì)。最后一步經(jīng)過植草過濾帶，經(jīng)水質(zhì)檢測，水質(zhì)達標后才可排放。

生物凈化塘主要利用生物作用，具有成本低，生態(tài)效應(yīng)好，管理方便的優(yōu)點，對BOD、COD的去除效率高，但該種方法對植物生長、周邊環(huán)境、降水條件要求較高，適合在南方多水地區(qū)使用。

2.3 人工濕地

人工濕地在我國已應(yīng)用多年，是興起于20世紀后葉的污水處理技術(shù)[5]。人工濕地的污水處理原理較為復(fù)雜，有多種因素的交叉作用。其主要原理是利用土壤、人工填料和濕地植物組成的生態(tài)系統(tǒng)，在物理、化學和生物的三重作用下，通過沉淀、過濾、吸附、離子交換、植物吸收和微生物分解協(xié)同作用的途徑實現(xiàn)對污水的高效凈化[6-7]。

農(nóng)田徑流水先通過集水管道流入人工濕地，在人工濕地中經(jīng)過上述處理和轉(zhuǎn)化，經(jīng)檢測后水質(zhì)如達標，最后從排水管中排出。實驗表明，濕地系統(tǒng)對硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的去除效果明顯[6]。

人工濕地作為一種成熟的污水處理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外。它能夠存儲一定量污水，并有助于污染物質(zhì)的去除，具有成效快，消耗低，去除率高，運營和維護費用低，操作簡單等優(yōu)點。但人工濕地的建設(shè)也需要消耗土地資源，同時其成效受到氣候、地形、溫度、降水等地理因素以及植物種類等生物因素的影響較大[8]。

2.4 生態(tài)攔截技術(shù)

生態(tài)攔截技術(shù)主要作用在污染物源頭，與過程阻斷技術(shù)原理相關(guān)。過程阻斷技術(shù)具體指在污染物向水體擴散的過程中，利用物理的、生物的以及工程的方法將污染物質(zhì)攔截阻斷，并凈化污染物，目的是延長污染物在陸地的停留時間，最終在最大程度上減少進入水體的污染物量[2]。由農(nóng)田徑流被阻斷的位置的不同可分為農(nóng)田內(nèi)阻斷和農(nóng)田外阻斷，充分利用田埂、植物攔截帶、生態(tài)溝渠等攔截污染物。

生態(tài)攔截技術(shù)依靠強化現(xiàn)有溝渠塘的功能，對其進行生態(tài)改造，或者配套建設(shè)生態(tài)工程以滿足攔截技術(shù)要求。生態(tài)攔截技術(shù)利用物理、化學和生物的聯(lián)合作用深度處理污染物，主要對氮、磷進行凈化。這類技術(shù)不僅能有效攔截、凈化農(nóng)田污染物，還能匯集處理農(nóng)村地表徑流以及農(nóng)村生活污水等農(nóng)業(yè)廢水，有效減少污染物中氮磷等的排放，并在最大程度上去除污染物。

3 結(jié)語

農(nóng)業(yè)面源污染是改善我國農(nóng)村生態(tài)環(huán)境急需解決的問題，這不僅限制了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)村經(jīng)濟水平的提高，還將威脅到百姓的用水安全和食品安全。農(nóng)業(yè)廢水的處理與面源污染息息相關(guān)，研究農(nóng)業(yè)廢水處理技術(shù)對緩解主要流域農(nóng)業(yè)面源污染有巨大的推動效果。其中，生態(tài)處理技術(shù)有效利用了動植物的凈化作用，有利于可持續(xù)發(fā)展，同時擁有一定經(jīng)濟社會效益，對減輕農(nóng)田的氮、磷流失，減少化肥和農(nóng)藥流失，防止水體富營養(yǎng)化，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境有明顯作用，是當前的研究熱點。

做好農(nóng)業(yè)廢水處理這一環(huán)節(jié)，對減少農(nóng)業(yè)面源污染起著關(guān)鍵作用。現(xiàn)今所投入使用的農(nóng)業(yè)廢水處理技術(shù)各有優(yōu)劣，應(yīng)該因地制宜，綜合利用，將對環(huán)境的傷害降到最低，同時也要加強后續(xù)的管理和維護，充分發(fā)揮工程治理的作用，為我國的新農(nóng)村建設(shè)添磚加瓦。

參考文獻

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（作者單位：河海大學水電院農(nóng)業(yè)水利工程）