污水處理技術在江西水生態(tài)文明村建設中的應用分析

謝林波，俞瓊艷，房煥英，袁 芳

(1.江西省水土保持科學研究院，江西 南昌 330029；2.江西省南昌市新建區(qū)不動產登記中心，江西 南昌 330100)

目前，隨著江西經濟的不斷發(fā)展，江西城鎮(zhèn)污水處理水平和效果都有了進一步的提高，但農村污水處理率仍較低。據調查數據顯示，江西農村生活污水隨意排放至河流、坑塘的村數所占比例在50%以上，生產性污水直接排放的村數所占比例在68%以上[1]。大部分農村污水的任意排放，導致農村地區(qū)水污染現象也普遍存在，并在一定程度上影響了農村水環(huán)境的質量，威脅到農村飲用水安全，阻礙了農村可持續(xù)發(fā)展。

水生態(tài)文明村建設是水生態(tài)文明建設的重要組成部分，2014年6月，江西省水利廳啟動市、縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村四級聯動的水生態(tài)文明建設工作，堅持試點先行、試點申報與創(chuàng)建相結合，以突出特色為原則，有序推進水生態(tài)文明建設[2]。江西省水利廳發(fā)布的江西省《水生態(tài)文明評價辦法》和《江西省水生態(tài)文明村建設評價細則》對水生態(tài)環(huán)境提出了更高的要求，評分細則中建設指標水生態(tài)環(huán)境權重占比最大，進一步說明水環(huán)境在水生態(tài)文明建設中的重要性。因此，加強農村水環(huán)境建設，研究適合江西農村生活污水特點的不同污水處理技術，對提高農村污水處理效果，改善農村居住環(huán)境，提高村民幸福指數，推動江西水生態(tài)文明村建設有著重要意義。

1 江西省農村污水的特點

隨著人們生活質量的提高，農村的生活用水量日益增加，排放量也日益增加；人們對農村水環(huán)境問題的重視程度還不夠；政府對農村污水治理資金投入有限，尤其是一些偏遠山村，農村污水隨意排放，給居住環(huán)境帶來了較大的影響。農村的經濟水平明顯落后于城市，生活節(jié)奏較城市緩慢，經濟發(fā)展水平和生活方式的較大差異，使得農村污水在水量、水質、排放方式和處理率等方面有其自身的特點。

1.1 污水排放量變化大

其特點主要體現在時變化與日變化波動幅度大。周邊城鎮(zhèn)務工的村民一般都是早出晚歸，導致生活污水通常是傍晚多排、白天少排，有時中午時分幾乎沒有排放。隨著我國經濟和交通建設的快速發(fā)展，村民到發(fā)達周邊城市外出務工人數日益增多，大多數村平時家中只剩下老人和小孩，而選擇周末或者節(jié)假日返鄉(xiāng)顯著增加。因此，污水排放量急劇增加主要集中在村民回家期間，平時排放量則相對較少。

1.2 水質特點

由于江西農村地區(qū)之間經濟水平和主導產業(yè)差異較大，水質因排水類型不同也存在較大差異，相對不穩(wěn)定。對于以禽畜養(yǎng)殖為主的農村，其生活污水中含較高的人畜糞尿成份；而對于以種植業(yè)為主的農村，由于大量農藥化肥的使用，生活污水中會含較高的氮磷元素，甚至還含大量的營養(yǎng)鹽、細菌等。對于以發(fā)展工業(yè)為主的農村，其生活污水可能重金屬超標[3]。

1.3 分散排放

分散排放特征主要表現為時空兩方面。“時”方面，農民在家務農或者在周邊務工時間上不固定，家庭居住人口數相對不穩(wěn)定，導致農村生活污水排放時間相對不集中、不規(guī)律；“空”方面，江西農村多位于江南丘陵，地形較為復雜多樣，大部分村莊之間相距較遠、占地面積大，村莊內都沒有進行規(guī)劃，房子比較分散、人口不集中，造成農村污水排放分散且面廣的特點。

1.4 污水處理率低

江西位于我國中部地區(qū)，農村地區(qū)經濟水平相對落后，尤其是處于偏遠山區(qū)的農村，大部分村民的治水思想觀念和水環(huán)境保護意識淡薄，還沒有意識到日常生活污水隨意排放將給自己生活的環(huán)境造成嚴重危害；同時江西省復雜的地形給污水治理系統(tǒng)的建設增加了技術難度；加上政府對農村水環(huán)境處理建設資金有限，導致江西省農村生活污水處理率較低。

2 江西水生態(tài)文明村污水處理適用技術

江西省水生態(tài)文明村建設正緊鑼密鼓的開展，農村污水處理一直是建設過程中的重要內容，也是建設過程中的難題。鑒于江西省地形復雜，大部分農村居民處于比較分散的狀態(tài)，我省在農村生活污水處理投入有限，選擇分散式污水處理模式更符合江西省農村實際，分散式處理技術主要有以下幾種。

2.1 人工濕地處理技術

人工濕地是通過模擬自然濕地，人為設計與建造的由基質、植物、微生物和水體組成的復合系統(tǒng)，利用“基質-微生物-植物”復合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學和生物三重協(xié)同作用，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對污水的凈化，具有高效、低耗、投資省、適用范圍廣等諸多優(yōu)點[4- 5]。其治理污水效果明顯，對氨氮的凈化率較好，可達到80%以上，對懸浮物的去除率可達到90%以上[6]。常見的人工濕地主要有潛流人工濕地、垂直流人工濕地和表面流人工濕地3種形式，其中潛流人工濕地和表面流人工濕地處理技術廣泛用于農村生活污水處理，垂直流人工濕地因造價高技術難度大，不適用于農村污水處理。萬玉文等研究分析了采用多級串聯表面流人工濕地凈化農村生活污水效果及污染物濃度的沿程變化規(guī)律，其結果表明：濕地系統(tǒng)對氮磷污染物的去除效率大體呈現出隨時間推移逐漸下降的趨勢，同時濕地的表面積越大，氮磷的去除率越高[7]。

從萍鄉(xiāng)市蘆溪縣南坑鎮(zhèn)的江西首個鄉(xiāng)村人工濕地污水處理工程——南坑河人工濕地看到，盡管是秋季，風車草、美人蕉、花葉蘆竹等十多種濕地水生植物仍然生長茂盛，日處理生活污水5000m3，處理效果良好，使南坑河水質達到III類水質。

表面流人工濕地對氮磷的轉化和去除有很好的效果，潛流人工濕地對生物耗氧量、化學需氧量等有機物和重金屬去除效果好。對于以發(fā)展工業(yè)為主的農村，水污染程度較嚴重，其污水中含重金屬元素等，污水處理技術可以選擇潛流人工濕地處理技術；而對于以種植業(yè)為主的農村，水污染程度相對較低，由于農藥化肥的使用，生活污水含氮磷元素等，宜選擇表面流人工濕地處理技術。

2.2 穩(wěn)定塘技術

穩(wěn)定塘處理技術是通過在塘中種植水生植物、放養(yǎng)魚類，形成人工生態(tài)系統(tǒng)，通過多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞，將進入塘中的有機物和營養(yǎng)物降解和轉化[8]。一般情況下，穩(wěn)定塘技術的污水處理效率較高，可以達到85%。穩(wěn)定塘處理技術有投資費用和運行維護成本低的優(yōu)勢，但由于占地面積較大，水力停留時間長，淤泥容易出現堆積，使穩(wěn)定塘內的水出現發(fā)臭甚至影響處理效率，這些缺點大大降低了穩(wěn)定塘技術處理污水的質量和效果。張博雄通過對穩(wěn)定塘水環(huán)境參數和水質變化的監(jiān)測，水體溶解氧含量隨時間的推進、沿水面距離的增加，有逐漸增加趨勢，水體的濁度隨時間的延長各個水面逐漸趨于一致，并有逐漸減小的趨勢，水中CODcr、TP和氨氮的平均含量與地表水II類水質標準十分接近，呈現逐漸降低趨勢，達到凈化目的[9]。

2015年吉安市為促進水生態(tài)文明建設，進一步改善農村水生態(tài)環(huán)境，全面推廣生活污水的“生態(tài)療法”，在全市所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)都建了一座“氧化塘+人工濕地”污水治理工程，處理后的污水清澈透明，效果明顯。

穩(wěn)定塘構成的復合生態(tài)系統(tǒng)，塘底的污泥可以用作高效的肥料，穩(wěn)定塘處理技術逐漸廣泛用于農業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等行業(yè)的污水處理。對于江西省偏遠山村，人少地多的區(qū)域，尤其以養(yǎng)殖業(yè)為主的村莊，可以優(yōu)先采用穩(wěn)定塘處理技術處理農村污水。

2.3 生態(tài)浮島技術

生態(tài)浮島技術是在人工濕地污水處理技術的基礎上發(fā)展而來的一種生態(tài)污染處理技術。該污水處理技術不僅可以凈化水體改善水質，也可以美化河道景觀，為生物提供作息空間，是一種現在廣泛采用并具有很好發(fā)展前景的生態(tài)污水處理技術。生態(tài)浮島技術污水處理主要是通過在水面漂浮裝置上種植水生植物，營造出好氧、缺氧、厭氧的代謝環(huán)境，水生植物在生長過程中通過根系吸收水體中的營養(yǎng)物質、懸浮物質，同時富集水體中的重金屬和有機污染物，使水質得到改善，并且為水生生物的生存、繁衍創(chuàng)造生態(tài)環(huán)境條件[10]。劉瑤寧對邢臺市農村生活污水典型處理技術適用性研究結果表明，污水中的COD、TP、PO43-、TN等物質都可以通過生態(tài)浮島技術來進行有效處理，并且其處理效果也比較優(yōu)異[11]。

從贛州市寧都縣在小布鎮(zhèn)中心的生態(tài)浮島項目來看，改善了水質，美化了河道水上景觀。生態(tài)景觀浮島面積一共約700m2，沿小布鎮(zhèn)主河道沿岸布置，總布置長度約500m，種植水生植物品種包括黃菖蒲、鳶尾、再力花、狐尾藻、梭魚草、風車草和花葉蘆竹等。

為滿足凈化和景觀空間形態(tài)的需求，水生植物在選取時應進行適當的景觀組織，生態(tài)浮島因長期浸泡在水中，應針對水流特點選擇具有足夠穩(wěn)定性的浮島結構，防止被大風吹動或是浮島機構各單元之間的碰撞；對于用坑塘或水流動性較小的河溝收集農村污水時，可考慮采用生態(tài)浮島技術處理農村污水。

2.4 凈化槽處理技術

凈化槽污水處理技術是由日本研發(fā)的一種分散處理污水的一體化生態(tài)處理系統(tǒng)。水解和接觸氧化是凈化槽實現凈化的主要原理，同時也可以投加有效微生物(EM)菌液從而達到污水處理的有效效果[12]。凈化槽具有很多優(yōu)點：①占用空間小，所有處理設備都埋設于地下，地上空間可用于其他用途；②凈化槽是成品運輸安裝方便，且無需管網鋪設費用，降低了污水處理成本；③日常運行維護管理簡單，工作量很小，操作方便；④污水處理效果好，運行穩(wěn)定。王然等對凈化槽進行的試驗結果顯示，凈化槽對沖廁污水有較好的凈化效果，出水中COD<60mg/L，BOD5<20mg/L，對COD、BOD5和濁度的去除率分別大于86.9%、97.4%和97.7%[13]。

從井岡山市睦村鄉(xiāng)上寨村、焦塘村等處的凈化槽處理工程的運行看，凈化槽污水處理技術對農村生活污水起到了良好的處理效果，使得COD由厭氧后的340mg/L大幅度降到75mg/L，懸浮物從66mg/L降至16mg/L。

凈化槽處理系統(tǒng)以去除農村生活污水中BOD5和COD為目的系統(tǒng)，改污水處理技術適用于布局分散，污水不易收集的村莊，適用地形條件復雜的村莊，單戶占地面積較小且無污水收集管路的村莊。根據江西省農村污水特點，對于比較偏僻，分散，地形復雜的村莊的家庭污水，建議采用凈化槽處理技術來處理。

3 結語

農村生活污水處理是困擾農村居住環(huán)境并亟待解決的新命題，人工濕地、穩(wěn)定塘、生態(tài)浮島和凈化槽等分散式污水處理技術對于農村污水處理比較實用，可為江西省水生態(tài)文明村建設水環(huán)境治理工作提供借鑒意義。本文污水處理技術的選擇只考慮了農村污水特點單一影響因素，下一步可以增加農村污水特點、經濟水平、自然條件和環(huán)境目標等因素，研究建立農村污水處理技術評價指標體系，通過定量分析選取最優(yōu)的污水處理技術，同時做好后期運行效果評估，加強經驗推廣和技術深入研究，加強污水處理設施的運行維護，確保整個污水處理系統(tǒng)正常運行。