寒區(qū)農(nóng)村污水治理技術(shù)及可持續(xù)發(fā)展研究

于景洋

摘要 針對寒冷地區(qū)農(nóng)村的實(shí)際和水處理技術(shù)難點(diǎn)，對適應(yīng)寒地農(nóng)村的污水處理工藝進(jìn)行了總結(jié)。對寒區(qū)分散型污水的處理工藝和技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)介紹，對污水的生態(tài)處理技術(shù)、生物處理和生態(tài)生物結(jié)合技術(shù)進(jìn)行了對比和總結(jié)，在考慮分散性特點(diǎn)、低溫制約、經(jīng)濟(jì)制約、管理模式等諸多制約條件的基礎(chǔ)上，提出了適合我國寒地農(nóng)村污水治理相應(yīng)的工藝組合和政策建議。

關(guān)鍵詞 寒冷地區(qū)地；農(nóng)村污水；處理工藝；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號 X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）02-0045-04

Abstract In view of the actual situation of rural areas and technical difficulties of water treatment in cold areas， the sewage treatment processes adapted to rural areas in cold areas were summarized. The treatment process and technology of decentralized wastewater in cold regions were introduced， and the ecological treatment technology， biological treatment and ecological biological combination technology of sewage were compared and summarized. On the basis of considering the dispersion characteristics， low temperature control， economic constraints， management mode and other constraints， the corresponding process combination and policy recommendations for rural sewage treatment in cold region of China was put forward.

Key words Cold area；Rural sewage；Processing technology；Sustainable development

我國有1.8萬個(gè)鎮(zhèn)，60萬個(gè)行政村，270萬個(gè)自然村，污水量達(dá)到80余億t，這些農(nóng)村產(chǎn)生的污水排放量占全國水污染物排放量的50%以上，但是農(nóng)村污水處理率仍處于較低水平，甚至許多地區(qū)農(nóng)村污水基本上未經(jīng)處理就直接排放[1]。從“十五”到“十二五”期間，我國城鎮(zhèn)大型污水處理廠從500座增加至近4 000座，城鎮(zhèn)污水處理市場已經(jīng)趨于飽和，而占我國將近60%人口的農(nóng)村污水市場開發(fā)存在空白，一個(gè)自然村的村落處理規(guī)模雖然較小，但全國村落數(shù)量總和多，1.6億戶，7億農(nóng)民，因此處理總量也是龐大的。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村水環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。農(nóng)村污水問題被“十三五”列為我國面臨的八大“水問題”之一。社會主義新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容之一是農(nóng)村水污染治理及水環(huán)境綜合整治。從2013年環(huán)保部發(fā)布《農(nóng)村生活污水處理項(xiàng)目建設(shè)與投資指南》，到2015年實(shí)施《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中的第三條內(nèi)容也明確提出“推進(jìn)農(nóng)村污染防治”，從國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》，到2016年中央一號文件內(nèi)容，解決農(nóng)村污水處理問題已經(jīng)成為農(nóng)村環(huán)境整治的重中之重。筆者介紹了寒區(qū)分散型污水的處理工藝和技術(shù)，提出了適合我國寒地農(nóng)村污水治理建議。

1 寒地農(nóng)村水污染現(xiàn)狀及特點(diǎn)

寒地農(nóng)村地區(qū)主要包括黑龍江省、吉林省和遼寧省，還包括內(nèi)蒙古東五盟市、甘肅省、青藏高原地區(qū)，總面積達(dá)2 89.1萬km2，耕地面積達(dá)36.21億hm2。這些寒冷地區(qū)農(nóng)村污水污染源主要包括4方面：①來自生活中的污水，基本上不含重金屬和有毒有害物質(zhì)，氮（N）、磷（P）含量較高。②化肥農(nóng)藥的使用。農(nóng)藥化肥中大量未被吸收的N、P元素殘留在土壤中和農(nóng)作物的表面，灌溉或雨水會致使殘留元素進(jìn)入水體導(dǎo)致水體溶解氧（DO）、pH及透明度的變化，從而導(dǎo)致水質(zhì)惡化[2]。③畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。隨著生活飲食模式的轉(zhuǎn)變，畜禽養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)模發(fā)展較快，養(yǎng)殖業(yè)已成規(guī)模，畜禽類糞便、廢棄物及畜禽宰殺廢水的排放引起了嚴(yán)重的水污染問題。④附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)排放的污染物。一些城鎮(zhèn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水直接排放，大量工業(yè)固體廢物在農(nóng)田河溝堆放對水體也會產(chǎn)生二次污染[3]。

2 寒地農(nóng)村水污染治理主要技術(shù)難題

根據(jù)寒地農(nóng)村污染來源可知，污水的主要特點(diǎn)是含有一定量的N和P，可生化性好，但水質(zhì)水量變化較大；村民或小作坊的分布具有相對分散性，因此大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)污水分布分散、排水量也較大，波動(dòng)性大，基建落后無排水管網(wǎng)，污水的收集和集中處理難度均較大[4]。

根據(jù)農(nóng)村污水水質(zhì)特征及寒冷地區(qū)的氣候條件可知，寒地農(nóng)村污水處理主要面臨以下問題：①現(xiàn)有的城市污水處理系統(tǒng)不適宜在小型分散式農(nóng)村污水治理中應(yīng)用[5]；②寒地農(nóng)村溫度偏低，嚴(yán)重影響著污水生化處理過程中微生物的活性[6]。因此，目前可供寒地農(nóng)村選擇的分散污水處理工藝大致可分為兩類，一種是在自然條件下，利用土壤、水體、植物和微生物相互作用的處理系統(tǒng)，如土壤滲濾、人工濕地等[7]；二種是人工條件下，改造簡化傳統(tǒng)的污水處理工藝，利用物理、化學(xué)和生物處理為主的除污工藝，如凈化槽、化糞池等[5]。但是，寒地農(nóng)村污水處理工藝設(shè)施運(yùn)行和維護(hù)也存在兩方面的難題：一是由于寒地運(yùn)行效果良好的污水處理設(shè)施較少，因此缺乏對污水處理設(shè)備的管理經(jīng)驗(yàn)；二是由于寒區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)條件相對較差，因此技術(shù)人員儲備也較薄弱[8]。

4.2 生物處理技術(shù)組合

寒冷地區(qū)的農(nóng)村污水生物處理技術(shù)是以微生物的好氧、厭氧分解、降解污染物為核心的技術(shù)機(jī)制。污水的好氧生物處理主要包括污泥法（傳統(tǒng)法和改良法）、生物膜法和膜-生物反應(yīng)器（MBR）。其中，傳統(tǒng)活性污泥法典型工藝為A/O、A2/O；改良活性污泥法主要包括氧化溝和SBR工藝；生物膜法主要包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化等。厭氧生物處理一般用于系統(tǒng)最前端，主要有化糞池和沼氣池。這些生物處理工藝適用于寒冷地區(qū)的農(nóng)村，主要研究熱點(diǎn)是工藝改良，使其適應(yīng)低溫運(yùn)行，解決低溫處理效率低的問題。目前，根據(jù)寒冷地區(qū)農(nóng)村污水的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)可行性，一體化污水處理設(shè)備具有節(jié)省空間、使用管理方便、出水效果好、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，一體化設(shè)備以生物生化處理為主，適用于廣大農(nóng)村地區(qū)污水處理。李瑾等[19]設(shè)計(jì)了 A/O 一體化污水處理裝置，出水可達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一 級B標(biāo)準(zhǔn)。蘇翔[20]研制的 A/O 一體化凈化槽裝置，對農(nóng)村污水動(dòng)植物油去除率較好。裴亮等

[21]研發(fā)了一體化膜生物反應(yīng)器（IMBR）工藝處理農(nóng)村生活污水出水優(yōu)于《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084—2005）要求。錢盤生等[22]研發(fā)的一體化多功能立體循環(huán)氧化溝，設(shè)有生物除臭裝置，集脫氮、除磷、除臭、消毒于一體的分散型污水處理裝置。

4.3 生物-生態(tài)組合

生物-生態(tài)組合技術(shù)是生物處理和生態(tài)處理的工藝結(jié)合，一般處理前置部分為生物處理，主要去除有機(jī)污染，后續(xù)生態(tài)處理主要目的是脫氮除磷，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高出水水質(zhì)和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[22]。目前應(yīng)用最多的組合為厭氧+好氧+濕地，出水質(zhì)量通?？蛇m用于農(nóng)業(yè)或水產(chǎn)業(yè)進(jìn)行營養(yǎng)物循環(huán)和水體回用。綜合來看，生物-生態(tài)組合技術(shù)工藝包括多種組合形式，如污水+預(yù)處理+A2O處理法+穩(wěn)定塘+出水，污水+化糞池+厭氧池+人工濕地+出水，污水+化糞池+一體化設(shè)備+出水，污水+預(yù)處理+A2O處理法+地下滲濾+出水，污水+化糞池+土地處理（或人工濕地）+出水，進(jìn)水+調(diào)節(jié)池+生物濾池+一級人工濕地+二級人工濕地+穩(wěn)定塘+出水等。用于寒冷地區(qū)農(nóng)村分散污水處理工藝基本可分為初級工藝和主體工藝2部分，初級處理工藝包括化糞池、沼氣池、沉淀池等用于去除懸浮物；主體工藝有兩類，一類是生物處理部分，主要為好氧和厭氧工藝，另一類是生態(tài)處理部分，主要有地下滲濾、人工濕地、穩(wěn)定塘等。綜合運(yùn)用多種技術(shù)相結(jié)合，可以做到取長補(bǔ)短，提高污水處理效果的目的。

5 結(jié)語

寒冷地區(qū)對于環(huán)境敏感區(qū)應(yīng)以污水處理效果為重，注重有機(jī)物和N、P的去除；經(jīng)濟(jì)條件許可的發(fā)達(dá)地區(qū)可以去污效果為目標(biāo)，采用生物處理工藝或“生物+生態(tài)”綜合處理工藝，經(jīng)濟(jì)相對落后的地區(qū)可考慮采用“初級處理+生態(tài)”工藝；對于非環(huán)境敏感區(qū)主要側(cè)重于對有機(jī)物的去除，可以自然處理模式為主或是“厭氧+生態(tài)”處理工藝。農(nóng)村污水的處理應(yīng)盡量采用成熟可靠的工藝，能夠抗沖擊負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，對于寒冷地區(qū)農(nóng)村分散型污水處理重在工藝改良。

對于工藝改良，筆者提出幾點(diǎn)建議：利用生態(tài)技術(shù)處理時(shí)要注意溫度的影響，低溫條件下可通過覆蓋等方法采取保暖措施；對于人工濕地，冬季可將其作為儲水池，夏季再進(jìn)行處理；利用植物凈化吸附水中N、P時(shí)，盡量種植耐寒品種，保證植物安全越冬。

通常寒冷地區(qū)四季分明，農(nóng)村地形復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)相對落后，且發(fā)展不平衡，水質(zhì)特點(diǎn)、工藝成熟性、資金、體制等都限制了污水處理效果和寒地農(nóng)村污水處理工程的發(fā)展。在處理工藝的選擇和組合上，要根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件、環(huán)境敏感度、氣候條件、地理?xiàng)l件、技術(shù)能力、污水排放量和污水組成篩選適宜該農(nóng)村的污水處理工藝。每種技術(shù)工藝都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，因此要綜合運(yùn)用多種工藝組合和水處理技術(shù)，達(dá)到取長補(bǔ)短、提高寒冷地區(qū)農(nóng)村污水的處理效果。

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