我國農(nóng)村污水處理技術(shù)研究進(jìn)展

唐曉琳，李 妍，李 華

（德州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所有限公司，山東 德州 253000）

“十三五”規(guī)劃明確指出，圍繞城鄉(xiāng)發(fā)展一體化，深入推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)，全面對農(nóng)村環(huán)境進(jìn)行整治。近年來，廣大農(nóng)村由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不一，缺少完善的污水排放管網(wǎng)系統(tǒng)，再加上村民對環(huán)保問題認(rèn)識的不足，農(nóng)村污水無秩序排放現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。農(nóng)村污水的無秩序排放不僅對村民居住環(huán)境造成影響，而且嚴(yán)重威脅村民的生產(chǎn)生活用水安全。因此，治理農(nóng)村污水勢在必行。

結(jié)合我國的實(shí)際國情，發(fā)展有中國特色的農(nóng)村污水處理技術(shù)是治理農(nóng)村污水問題的關(guān)鍵。因此，本文介紹了我國農(nóng)村污水排放的特點(diǎn)，對農(nóng)村污水處理模式進(jìn)行探討并綜合分析，對當(dāng)下適合我國農(nóng)村污水處理的幾種技術(shù)進(jìn)行綜述，以期推動我國農(nóng)村污水的處理。

1 農(nóng)村污水特點(diǎn)

我國幅員遼闊，東部地區(qū)農(nóng)村人口密度較大，西部地區(qū)農(nóng)村人口密度較小，各個地區(qū)農(nóng)村之間的發(fā)展水平差異較大，因此不同地區(qū)農(nóng)村排放的污水呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)[1]。

1.1 污水中有機(jī)物含量較高，可生化性較高

表1為我國部分地區(qū)農(nóng)村水質(zhì)情況，由此可以看出，我國不同地區(qū)的農(nóng)村污水水質(zhì)情況差別較大，呈現(xiàn)出南北差異、東西差異、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)與欠發(fā)達(dá)地區(qū)之間的差異。在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的蘇南地區(qū)，農(nóng)村污水中的COD可高達(dá)400 mg/L，在偏遠(yuǎn)的云南農(nóng)村地區(qū)COD為30 mg/L，僅為蘇南農(nóng)村的7.5%。巨大的地區(qū)水質(zhì)差異，增加了農(nóng)村污水處理的難度。

1.2 總排放量逐年增加，農(nóng)村環(huán)境污染嚴(yán)重

近幾年來，國家對農(nóng)村的扶持力度加大，廣大村民生活水平日益提高，農(nóng)村污水的排放量也逐年遞增，農(nóng)村環(huán)境污染問題也變得越來越嚴(yán)重。

1.3 水質(zhì)水量波動大，無秩序排放，收集困難

農(nóng)村污水分為居民生活污水與生產(chǎn)污水，居民生活污水主要有洗滌、洗浴、廚房用水、廁所用水，居民生產(chǎn)用水主要來源于家禽的養(yǎng)殖。農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不一，導(dǎo)致生活生產(chǎn)污水排放量不同、水質(zhì)差別較大。早、中、晚三個時段的污水排放量均不同，波動性較大，日變化系數(shù)Kd可達(dá)3.0～5.0。農(nóng)村缺乏完善的排水管網(wǎng)系統(tǒng)，亂排現(xiàn)象較常見，使農(nóng)村污水收集變得非常困難。

2 農(nóng)村污水處理模式探討

目前，污水處理模式主要分為兩種：集中處理模式與分散處理模式[2]。污水集中處理模式指的是，建立一整套的污水回收系統(tǒng)、處理系統(tǒng)對污水進(jìn)行處理。其中，回收系統(tǒng)包括污水管網(wǎng)、檢查井、提升泵站等，處理系統(tǒng)主要指的是污水處理廠。分散處理模式指的是，根據(jù)區(qū)域水質(zhì)水量差異性較大的特點(diǎn)，建立多個污水處理系統(tǒng)對污水進(jìn)行分散處理。兩種污水處理模式的優(yōu)缺點(diǎn)對比如表2所示。結(jié)合我國農(nóng)村人口密度低、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不一、污水水量差異較大等特點(diǎn)，對我國農(nóng)村污水進(jìn)行分散式處理是適合我國國情的最優(yōu)污水處理模式。

表1 我國部分地區(qū)農(nóng)村水質(zhì)情況

表2 污水處理模式優(yōu)缺點(diǎn)對比

3 農(nóng)村污水處理技術(shù)

適合我國農(nóng)村污水處理的污水處理技術(shù)主要分為兩大類：一體化處理設(shè)備與分步處理工藝，這兩類污水處理技術(shù)都在我國農(nóng)村污水處理中得到了廣泛應(yīng)用[3]。一體化處理設(shè)備包括氣升回流一體化設(shè)備等，分步處理工藝包括預(yù)處理工藝與主處理工藝，其中主處理工藝主要有人工濕地、土壤滲濾、蚯蚓生態(tài)濾池與穩(wěn)定塘等。

3.1 一體化污水處理設(shè)備

一體化設(shè)備是集污水預(yù)處理、二級處理等有機(jī)結(jié)合的污水處理設(shè)備，因其具有集成化高、占地面積小、投資少、操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)被我國廣大農(nóng)村所用。張媛媛等自行開發(fā)了一種氣升回流一體化設(shè)備用于處理校園生活污水，該設(shè)備由厭氧區(qū)、好氧區(qū)、沉淀區(qū)、污泥回流系統(tǒng)四部分組成[4]。設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行結(jié)果表明，出水COD維持在40 mg/L以下，對COD的去除率在80%以上；出水氨氮在1 mg/L左右，對氨氮的效果高達(dá)95%～97.5%；出水總氮TN在10 mg/L左右，總氮的除去率在75%左右，出水中SS的含量在10 mg/L左右。出水水質(zhì)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）規(guī)定的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 人工濕地

人工濕地污水處理技術(shù)是一種模擬自然濕地的污水凈化技術(shù)，人工濕地凈化污水的機(jī)理復(fù)雜多樣，其中包括沉淀、過濾、土壤介質(zhì)的吸附、離子交換、微生物的分解作用等多重作用機(jī)理。孫紅杰等總結(jié)了適合農(nóng)村污水處理的人工濕地工藝，包括組合工藝、多級人工濕地工藝與單級人工濕地工藝[5]。同時，其從人工濕地的填料、植物選擇、處理效果分析與投資運(yùn)行成本分析等方面對人工濕地技術(shù)進(jìn)行綜述，認(rèn)為人工濕地技術(shù)適用于農(nóng)村污水處理，具有投資低、出水水質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。

3.3 土壤滲濾

土壤滲濾污水處理技術(shù)包括土壤慢速滲濾技術(shù)與土壤快速滲濾技術(shù)，兩種技術(shù)都是將污水投配到種有植物的土地表面進(jìn)行水質(zhì)凈化。其作用機(jī)理主要包括物理截留、物理吸附、化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)沉淀、微生物氧化分解等。湖北十堰地區(qū)農(nóng)村污水處理采用人工土壤快速滲濾技術(shù)，林明等對土壤快速滲濾技術(shù)處理生活污水的效果進(jìn)行了分析與總結(jié)[6]。結(jié)果表明，該工藝對COD的平均去除率為85%，對氨氮的去除率在90%以上，對SS的去除率在95%以上，工藝運(yùn)行效果良好，污染物的去除率較高。

3.4 蚯蚓生態(tài)濾池

蚯蚓生態(tài)濾池作為一種近幾年來新開發(fā)的污水生態(tài)處理技術(shù)，已經(jīng)顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢，其作用原理主要是利用蚯蚓在土壤中的活動能夠增加土壤的通氣性，提高土壤微生物量，利用蚯蚓與微生物的協(xié)同作用對污水進(jìn)行凈化。太湖地區(qū)農(nóng)村生活污水的粗放式排放對太湖的水環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，李軍狀等人在江蘇省無錫市某村建立蚯蚓生態(tài)濾池進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)研究[7]。連續(xù)試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果表明，在特定的表面水力負(fù)荷、蚯蚓負(fù)荷條件下，該村生活污水的COD、氨氮、總氮、總磷的去除率分別高達(dá)81%、82%、66%、89%。因此，蚯蚓生態(tài)濾池處理農(nóng)村生活污水具有可行性，且可靠性較高。

3.5 穩(wěn)定塘

穩(wěn)定塘又稱氧化塘，是經(jīng)過人工修正土地、設(shè)置圍堰與防滲層的生物凈化工藝。穩(wěn)定塘有多種類型，包括好氧塘、厭氧塘、兼性塘、曝氣塘、深度處理塘等多重類型[8]。穩(wěn)定塘的作用機(jī)理主要有：污水稀釋作用、微生物絮凝作用、好氧生物與厭氧微生物氧化分解作用、水生植物的凈化作用。曝氣塘與污水處理廠中的曝氣池功能相似，在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用。李懷正等用曝氣塘處理上海市奉賢區(qū)青村鎮(zhèn)生活污水，試驗(yàn)過程中檢測了池內(nèi)污泥濃度的分布、溶解氧的變化，并確立最佳曝氣時間與曝氣周期，獲得了較滿意的運(yùn)行效果[9]。

4 結(jié)語

農(nóng)村污水處理市場前景非常廣闊，多種污水處理技術(shù)在我國農(nóng)村污水處理中的應(yīng)用，已經(jīng)取得了較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，大大改善了廣大村民的生活環(huán)境。但是，當(dāng)前農(nóng)村污水處理仍然存在一些不足的地方，未來，人們應(yīng)加強(qiáng)高效污水處理設(shè)備的研發(fā)，使農(nóng)村污水處理工藝向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，同時建立完善的農(nóng)村污水收集系統(tǒng)，從源頭上解決農(nóng)村污水亂排放的問題。

1 潘碌亭，吳 坤，楊學(xué)軍，等.我國農(nóng)村污水現(xiàn)狀及處理方法探析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015，（5）：223-225.

2 齊 瑤，常 杪.小城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活污水分散處理的適用技術(shù)[J].中國給水排水，2008，24（18）：24-27.

3 張曼雪，鄧 玉，倪福全.農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2017，（6）：5-10.

4 張媛媛，潘 楊，黃 勇，等.氣升回流一體化工藝處理生活污水[J].環(huán)境工程學(xué)報，2014，8（1）：121-125.

5 孫紅杰，楊少華，崔玉波，等.人工濕地在農(nóng)村生活污水處理中的研究與應(yīng)用[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，35（3）：328-333.

6 林 明，李 建，駱靈喜，等.人工快滲一體化設(shè)備在農(nóng)村污水處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境工程，2017，35（5）：44-47.

7 李軍狀，羅興章，鄭 正，等.蚯蚓生態(tài)濾池處理農(nóng)村生活污水現(xiàn)場試驗(yàn)研究[J].環(huán)境污染與防治，2008，30（12）：11-16.

8 張自杰.排水工程（下冊）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.

9 李懷正，姚淑君，徐祖信，等.曝氣穩(wěn)定塘處理農(nóng)村生活污水曝氣控制條件研究[J].環(huán)境科學(xué)，2012，33（10）：3484-3488.