淺談農(nóng)村污水處理技術(shù)研究進展

吳伯斐

摘要：隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，農(nóng)村生活污水排放量也在逐年增長，水體污染問題也逐漸惡化，農(nóng)村生活環(huán)境急需得到治理。本文對農(nóng)村污水處理技術(shù)的研究進行了總結(jié)，分析了生物處理技術(shù)、生態(tài)處理技術(shù)、物化處理技術(shù)、耦合工藝和一體化污水處理設(shè)備，為農(nóng)村生活分散式處理技術(shù)的發(fā)展提供方向。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村；污水處理技術(shù)；研究進展

0.引言

隨著農(nóng)村經(jīng)濟水平的不斷提高，農(nóng)民的生活水平也得到了很大的提高，但是農(nóng)村生活污水排放量也跟著增長，我國目前的農(nóng)村生活污水量已經(jīng)超過了100億噸。于是國家開始分析原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我國有96%的村莊都沒有安裝污水處理設(shè)備，生活污水都是隨意排放，從而導致水體富營養(yǎng)化，地下水也因此被污染，從而引發(fā)嚴重的水環(huán)境污染，影響到農(nóng)民的正常生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。相關(guān)部門根據(jù)農(nóng)村污水特征和農(nóng)村經(jīng)濟情況，對農(nóng)村分散式生活污水處理技術(shù)進行了研究，希望能夠盡快改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。

1.生物處理技術(shù)

1.1厭氧處理技術(shù)

厭氧生物處理是指在厭氧條件下，多種厭氧微生物共同作用分解有機物，從而產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過程。在厭氧技術(shù)中污水凈化沼氣技術(shù)擁有施工方便、投資少和能耗低等優(yōu)點，但是這種處理技術(shù)容易受到溫度的影響，而且應(yīng)用效果不穩(wěn)定，很難實現(xiàn)脫氮除磷的要求，所以這種技術(shù)也很難被推廣。為了解決該技術(shù)的缺陷，研究人員對該技術(shù)的脫氮能力、污泥留滯和處理效率進行了長期研究，改進后污水凈化沼氣技術(shù)的出水的水質(zhì)得到了顯著提高。另外，隨著填料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，厭氧生物膜技術(shù)的應(yīng)用也逐漸成為熱點，這是厭氧技術(shù)未來的發(fā)展方向，譬如ABR技術(shù)的污水處理效果非常顯著，而且該技術(shù)的脫氮除磷能力也非常強。

1.2好氧處理技術(shù)

根據(jù)污泥的生活狀態(tài)，好氧處理技術(shù)可以分成生物膜法和活性污泥法這兩種類型，其中活性污泥法所需費用較高，而且污泥容易膨脹；生物膜法維護比較方便，而且污泥產(chǎn)量少，所需占地面積也比較小，所以生物膜法在農(nóng)村地區(qū)的研究比較多。首先是生物接觸氧化法，這是農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用比較廣泛的處理技術(shù)，近年來在降低能耗方面又取得了進展。有研究人員利用丘陵和山地的地理高差建造了跌水接觸氧化池，在五個單池內(nèi)裝入填料，池中設(shè)置隔板，水流就會從隔板的一側(cè)流入，穿過隔板后從另一側(cè)流出，這種跌水方式可以減少充氧能耗，降低處理成本。其次是好氧生物濾池，該技術(shù)一般是將池水噴灑到濾床表面，這樣就可以在濾料表面形成生物膜，污水流在生物膜上就會被污染物吸附。一般來說，好氧生物濾池需要安裝充氧裝置，但是充氧能耗較大，會導致運行成本增加，不適用于農(nóng)村地區(qū)。而東南大學研發(fā)的濺水充氧生物濾池利用拔風管進行自然通風，再加上兩級濺水盤就可以強化充氧效果，解決生物濾池能耗高的問題[1]。

2.生態(tài)處理技術(shù)

2.1土地滲濾處理技術(shù)

該技術(shù)是通過人工控制污水，利用植物、土壤和微生物復合系統(tǒng)、土壤吸附能力、植物吸收能力和土壤微生物降解能力凈化污水的一種處理技術(shù)。這種技術(shù)操作簡單能耗少，目前已經(jīng)得到國內(nèi)的重點關(guān)注，該技術(shù)的難點主要集中在占地面積和堵塞方面。近年來，我國有很多學者利用日本的多介質(zhì)土壤層系統(tǒng)對該技術(shù)進行改進，希望利用土壤的凈化功能對污水進行處理，并在土壤周圍設(shè)置通水層，防止出現(xiàn)系統(tǒng)堵塞的情況。經(jīng)研究證實，在土壤中添加有機材料可以提高其凈化能力，而且占地面積較小。還有學者發(fā)現(xiàn)，在土壤滲濾系統(tǒng)中添加蚯蚓可以解決堵塞問題，這樣在冬季都可以為系統(tǒng)運行提供保障。

2.2人工濕地處理技術(shù)

人工濕地處理技術(shù)就是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的生物、化學和物力手段對污水進行凈化，人工濕地主要分為潛流濕地、潮汐流濕地、垂直流濕地和表面流濕地這四種類型，這幾種類型各有優(yōu)劣，如何掩蓋他們的缺點是人工濕地的主要研究方向，復合人工濕地由此而生。有研究人員針對北方農(nóng)村生活污水以灰水為主的現(xiàn)狀，采用復合垂直流人工濕地來模擬農(nóng)村污水，結(jié)果表明垂直流濕地去除COD的幾率為70%，去除總氮的幾率高達99%。從技術(shù)上來說，人工濕度研究難點在于優(yōu)化濕地基質(zhì)填料、防止?jié)竦囟氯?、減小濕地面積、增強濕地脫氮能力等，有學者在控制濕地基質(zhì)方面取得了重大突破，通過實驗研究得出，深度為30或40厘米的裝置的污水凈化能力較優(yōu)。還有人開發(fā)出了一種能夠解決填料堵塞問題的新型填料，這種填料主要由水泥、粉煤灰、化學添加劑和碎石制成，污水處理效果較好。

2.3穩(wěn)定塘處理技術(shù)

穩(wěn)定塘就是人工修整后的污水池塘，在其周圍設(shè)圍堤和防滲層。這種污水處理技術(shù)主要是倚靠生物自身的凈化能力來凈化污水，其難點在于有機負荷太低，積泥散發(fā)惡臭和占地面積大等。美國的一位教授提出高效藻類塘技術(shù)，向穩(wěn)定塘中引入藻類從而提高池塘的溶解度，提升進水的有機負荷，達到緩解積泥和惡臭等問題的目的。我國同濟大學對高效藻類塘處理農(nóng)村污水的效果進行了系統(tǒng)研究，結(jié)果證明該技術(shù)的凈污效果較強。

3.物化處理技術(shù)

污水物化處理技術(shù)主要包括吸附、電滲析、超濾、混凝、離子交換和氣浮等，目前有關(guān)物化處理技術(shù)處理農(nóng)村生活污水的研究還比較少。有學者利用吸附原理，采用改性沸石處理生活污水，并對有機物的去污能力進行了研究。還有學者利用強化混凝技術(shù)處理生活污水，結(jié)果表明對TN、TP、COD的去除率較高。由于物化處理技術(shù)對技術(shù)、材料和操作等要求較高，所以很難運用到農(nóng)村生活污水當中。

4.耦合工藝

使用單種技術(shù)處理農(nóng)村生活污水，其出水量很難達到排放要求，所以當前的農(nóng)村污水處理技術(shù)難點集中在技術(shù)耦合方面。耦合工藝可以將單個工藝的優(yōu)勢進行互補，提升降解能力和脫氮除磷效果，這也是農(nóng)村生活污水技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前，我國農(nóng)村地區(qū)大多是研究生物和生態(tài)的組合模式，前段主要是去除有機物和部分營養(yǎng)物質(zhì)，從而解決工藝堵塞問題，減小生態(tài)工藝的占地面積；后端生態(tài)可以解決生物工藝脫氮除磷工藝建造費用高的問題。有人利用ABR+復合人工濕地處理農(nóng)村污水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前段ABR能夠提高復合人工濕地的水力負荷，后段復合人工濕地能夠去除大部分有機物以及磷和氮[2]。另外，還有人對厭氧池+跌水充氧接觸氧化池以及蔬菜型人工濕地耦合技術(shù)進行了研究，探討了生物處理單元的主要去除對象和效率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能夠強化有機物的降解能力。

5.一體化污水處理設(shè)備

一體化污水處理設(shè)備可以對污水與處理、三級處理、二級處理、一級處理設(shè)備融合在一起，這種中小型污水處理技術(shù)具有處理效率高、管理方便和利用空間少等優(yōu)點，也是農(nóng)村生活污水分散式處理技術(shù)的一種發(fā)展趨勢。目前，地埋式無動力污水設(shè)備和地埋式微動力污水設(shè)備應(yīng)用比較廣泛，降低設(shè)備能耗與提升脫氮除磷效果也成為農(nóng)村污水處理技術(shù)方面的研究熱點。有學者針對農(nóng)村污水處理技術(shù)需求，設(shè)計了二級厭氧生物濾床和氧化處理工藝的污水凈化槽，并考察了曝氣量對處理效果的影響，最終確定了最佳曝氣量，也實現(xiàn)了降低能耗的目的。還有人開發(fā)了一種脫氮除磷能力很強的生物膜反應(yīng)器，該工藝通過設(shè)置缺氧池進行反硝化脫氮，利用拔風和濺水實現(xiàn)充氧效果。實驗結(jié)果證明該工藝的反硝化率提高了40%左右，而且能夠降低污泥排放成本。

6.結(jié)語

從當前的情況來看，單一的生活污水處理技術(shù)都有各自的優(yōu)點和缺點，無法在我國農(nóng)村地區(qū)普遍推行。將這些單個技術(shù)進行耦合，安裝便利的低能耗設(shè)備，這將是未來的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究方向。

參考文獻：

[1]劉云國，江盧華，曾光明，等.我國農(nóng)村生活污水分散式處理技術(shù)的研究進展[J].世界科技研究與發(fā)展，2014，18（03）：343-345.

[2]張濤，劉長娥，陳桂發(fā)，等.人工濕地處理農(nóng)村地區(qū)污水研究進展[J].上海農(nóng)業(yè)學報，2015，21（03）：141-143.endprint