農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的應(yīng)用及效果

李莉(青島市生態(tài)環(huán)境局平度分局，山東 青島 266700)

0 引言

隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程及農(nóng)村生活方式的轉(zhuǎn)變，大量的農(nóng)村生活污水未經(jīng)處理就直接排放，進(jìn)而造成農(nóng)村水污染問(wèn)題突出，這也嚴(yán)重的影響到當(dāng)?shù)鼐用裆眢w健康及生活質(zhì)量的提升。由于農(nóng)村分布分散且廣泛，所以在農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的選擇及管理模式方面就存在較大的差異，這就要求在處理農(nóng)村生活污水時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守因地制宜的原則，選擇合適的處理技術(shù)才是解決農(nóng)村水污染問(wèn)題的核心環(huán)節(jié)。

1 農(nóng)村生活污水來(lái)源

農(nóng)村水污染的主要來(lái)源即生活污水和生產(chǎn)廢水，其中生活污水是農(nóng)村水污染的主要污染源。農(nóng)村生活污水主要來(lái)自廚房污水、生活洗滌污水以及廁所污水這三個(gè)方面。

1.1 廚房污水

廚房污水主要包括淘米水、涮鍋水、洗碗水、洗菜水等，此類污水占生活污水總量的16%，其中涮鍋水與洗碗水占生活污水中COD與BOD最大比例。隨著農(nóng)民生活質(zhì)量的提升，肉食品及油類食品在飲食中的比例逐漸增加，這就造成農(nóng)村生活污水中油脂混合物和動(dòng)植物脂肪的含量迅速增加，也造成廚房污水呈現(xiàn)復(fù)雜化。

1.2 洗滌污水

洗滌污水主要包括洗衣污水、洗浴污水及洗漱污水等，此類污水排放量極大，占整個(gè)農(nóng)村污水量的46%，同時(shí)其中含有的NH3-N(0.4kg/(人·a))、TP(0.1kg/(人·a))也成為農(nóng)村水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素。

1.3 廁所污水

廁所污水主要是廁所沖洗造成的污水。隨著社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)條件較好的農(nóng)村旱廁也進(jìn)行了改造，而抽水馬桶的普及也導(dǎo)致了大量的廁所污水的產(chǎn)生。廁所污水中的COD(27.5kg/(人·a))、NH3-N(4.4kg/(人·a))、TP(0.7kg/(人·a))遠(yuǎn)高于廚房污水和洗滌污水的指標(biāo)。

2 農(nóng)村生活污水處理存在的問(wèn)題

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)模與實(shí)際有偏差

從我國(guó)農(nóng)村生活污水處理進(jìn)行的試點(diǎn)工程實(shí)際情況來(lái)看，多數(shù)出現(xiàn)了設(shè)計(jì)規(guī)模與實(shí)際水量出現(xiàn)較大偏差的問(wèn)題。一方面是由于污水處理的設(shè)計(jì)單位沒(méi)有深入的調(diào)研了解農(nóng)村的實(shí)際用水需求以及生活污水的排放特點(diǎn)，而是照搬照套城市在進(jìn)行生活污水處理中采取的模式，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)村生活污水的處理無(wú)法正常運(yùn)營(yíng)。數(shù)據(jù)顯示，在試點(diǎn)工程中對(duì)于該村的人數(shù)估算遠(yuǎn)超過(guò)實(shí)際人數(shù)，而導(dǎo)致500m3/d的生活污水處理站無(wú)法在僅有500人的村莊正常運(yùn)行。

2.2 工藝選擇不合適

農(nóng)村生活污水處理效果的關(guān)鍵在于處理工藝的合理選擇，生活污水處理工藝的不同所產(chǎn)生的出水水質(zhì)、維護(hù)管理的要求以及運(yùn)營(yíng)成本也存在較大的差異。當(dāng)農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)并不發(fā)達(dá)的情況下，并不適合選用成本較高的高新處理技術(shù)，而應(yīng)當(dāng)依照當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行科學(xué)選擇。調(diào)查顯示，某些村莊為了使出水水質(zhì)達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)，以至于對(duì)廁所污水進(jìn)行了高標(biāo)準(zhǔn)的處理，甚至達(dá)到了中水的回用標(biāo)準(zhǔn)，但是處理工藝的運(yùn)行成本也是高至2.0元/噸水。當(dāng)前農(nóng)村生活污水處理之后的主要用途即灌溉農(nóng)田和果園，這對(duì)中水回用要求的標(biāo)準(zhǔn)有較大的距離，而造成不必要的浪費(fèi)。

3 農(nóng)村生活污水的處理技術(shù)應(yīng)用效果

依照農(nóng)村生活污水處理方式的不同，主要?jiǎng)澐譃榧惺教幚砼c分散式處理兩種。集中式污水處理模式的特點(diǎn)在于管線連接教程，埋深較大，而且具有較高的投資標(biāo)準(zhǔn)，更加適用于經(jīng)濟(jì)條件較好，且人口數(shù)量集中的農(nóng)村。這對(duì)于在全國(guó)范圍內(nèi)展開(kāi)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的普及與選擇具有一定的限制，所以本文僅對(duì)分散式污水處理技術(shù)展開(kāi)討論。當(dāng)前農(nóng)村分散式生活污水處理技術(shù)主要包括：人工濕地、厭氧沼氣池、蚯蚓生物濾池、地下土壤滲濾、凈化槽及一體化污水處理裝置等方式。

3.1 人工濕地

人工濕地是通過(guò)人工模擬并強(qiáng)化自然濕地功能額一種處理工藝。人工濕地通常會(huì)處于飽和狀態(tài)，并且有一定水生植物的生長(zhǎng)，農(nóng)村生活污水被人為的投配到土壤(填料)之中而產(chǎn)生的污水流動(dòng)，通過(guò)土壤截留，植物根系的過(guò)濾、吸收、光合作用及輸氧作用的化學(xué)、物理、生物的協(xié)同作用下，通過(guò)兼容性微生物分解達(dá)到污水凈化的效果。采用人工濕地對(duì)農(nóng)村生活污水處理之后，上清液通過(guò)一級(jí)人工濕地到二級(jí)人工濕地，最終回流至清水池，可大量的運(yùn)用與灌溉和綠化，也可以溢流到附近的坑塘。

人工濕地的優(yōu)點(diǎn)：處理效果好，運(yùn)行維護(hù)方便，投資費(fèi)用低且操作簡(jiǎn)單。處理效果：對(duì)污水中生活污水中的COD、BOD、TP以及病原體都能夠達(dá)到80%以上的去除率，對(duì)NH3-N具有60%的去除率。缺點(diǎn)：人工濕地由于占地面積較大，容易產(chǎn)生病蟲(chóng)害；而且由于北方在冬季時(shí)地區(qū)寒冷，導(dǎo)致人工濕地內(nèi)的微生物和植物在處理人工生活污水效果大打折扣。

3.2 厭氧沼氣池

厭氧沼氣池在我國(guó)農(nóng)村生活污水處理中得到了最廣泛最普遍的應(yīng)用。它主要是將沼氣池內(nèi)的污水、秸稈以及畜禽糞便經(jīng)過(guò)微生物厭氧發(fā)酵，而產(chǎn)生大量的沼氣。而沼氣屬于無(wú)毒、清潔、熱值很高的可再生能源。發(fā)酵后的生活污水能夠有效的去除大部分的有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)生活污水的凈化效果。隨著社會(huì)主義新農(nóng)村，改廁、改廚、改圈的不斷普及，農(nóng)村生活污水以及豬舍污水在經(jīng)過(guò)厭氧沼氣池充分發(fā)酵之后，可以作為農(nóng)田肥料，這有利于節(jié)省農(nóng)民的耕地成本。目前浙江、四川多地沼氣池處理技術(shù)得到有效的推廣。沼氣池優(yōu)點(diǎn)：資源利用率高，處理效果好，占地小，操作簡(jiǎn)單。處理效果：對(duì)生活污水中的COD和BOD達(dá)到80%以上的去除率，NH3-N達(dá)到60%左右的去除率，對(duì)TP達(dá)到80%以上的去除率。缺點(diǎn)：為實(shí)現(xiàn)厭氧沼氣池內(nèi)微生物的厭氧發(fā)酵，需要長(zhǎng)時(shí)間的停留生活污水，在處理之后出水的指標(biāo)略低。

3.3 蚯蚓生態(tài)濾池

蚯蚓生態(tài)濾池是以生物濾池為基礎(chǔ)，通過(guò)蚯蚓翻動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)土壤透氣性能的提升，在氣體和水分充足的條件下，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化。蚯蚓生態(tài)濾池優(yōu)點(diǎn)：有機(jī)物去除率高，運(yùn)營(yíng)管理簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，污水污泥同步處理。處理效果：對(duì)生活污水中的COD和BOD去除率高達(dá)90%左右，TP和NH3-N去除率也在80%左右。缺點(diǎn)：蚯蚓生態(tài)濾池對(duì)生活污水中的TP去除率有較大的波動(dòng)，且對(duì)溫度要求比較敏感。

3.4 地下土壤滲濾

地下土壤滲濾是指對(duì)預(yù)處理的生活污水，間歇式分段投入的地表以下0.5米的土壤中，通過(guò)植物根系吸收，土壤截留以及微生物降解等實(shí)現(xiàn)對(duì)生活污水的處理。地下土壤滲濾運(yùn)行原理在于農(nóng)村生活污水在化糞池中進(jìn)行厭氧處理之后，通過(guò)土壤滲濾管均勻的分布厭氧濾層進(jìn)行滲透，通過(guò)污染物與水進(jìn)行分離，將污染物截留在土壤中。地下土壤滲濾優(yōu)點(diǎn)：處理效率高，投資費(fèi)用低，不影響地面景觀，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)高。處理效果：對(duì)生活污水中的CPD處理率達(dá)80%左右，且對(duì)生活污水中的BOD、TP、NH3-N實(shí)現(xiàn)90%的有效去除。缺點(diǎn)：地下土壤滲濾容易造成堵塞與地下水污染。

3.5 凈化槽

生物凈化槽是在厭氧-兼氧的環(huán)境下，采用膜處理、活性污泥，接觸氧化以及消毒工藝，通過(guò)多種微生物的協(xié)同合作，有效的分解污水中的有機(jī)物，同時(shí)產(chǎn)生無(wú)污染的CO2，H2O以及CH4的過(guò)程。生物凈化槽的工作步驟主要可以分為水解反應(yīng)、發(fā)酵酸化以及產(chǎn)乙酸產(chǎn)甲烷三個(gè)階段。生物凈化槽裝置優(yōu)點(diǎn)：處理效果穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，體積小，出水水質(zhì)好。處理效果：對(duì)污水中的COD有80%的去除率，BOD有90%的去除率。缺點(diǎn)：運(yùn)營(yíng)維護(hù)有一定的困難，安裝和運(yùn)行費(fèi)用較高。

3.6 一體化污水處理裝置

對(duì)農(nóng)村已經(jīng)設(shè)立了生活污水的收集設(shè)備，且能夠達(dá)到幾十立方以上污水量的前提下，可以采用一體化生活污水處理裝置。此裝置能夠有效的對(duì)集中處理較難的農(nóng)村生活污水進(jìn)行分散處理。改良之后的一體化生活污水處理裝置已經(jīng)在實(shí)際工程中達(dá)到了比較理想的處理效果。當(dāng)前的主要工藝包括A/O工藝、SBR工藝和MBR工藝。

3.6.1 基于A/O工藝為主體的一體化設(shè)備

A/O工藝主要是通過(guò)在缺氧段進(jìn)行異養(yǎng)菌水解酸化反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)污水的可生性，進(jìn)而降低好氧段的有機(jī)負(fù)荷。生活污水經(jīng)過(guò)缺氧處理后，在好氧段的硝化菌能夠?qū)⑸钗鬯械陌钡趸D(zhuǎn)化成硝態(tài)氮。而且好氧段的聚磷菌能夠大量的吸收生活污水混合液中的正磷酸鹽。在經(jīng)過(guò)好氧段處理之后的生活污水進(jìn)一步回流到缺氧段。通過(guò)缺氧段與好氧段的交替反應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)除磷脫氮的效果。

3.6.2 基于SBR工藝為主體的一體化設(shè)備

SBR是通過(guò)進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置5個(gè)階段，在一定的周期內(nèi)進(jìn)行缺氧與好氧工作的交替，間歇性的去除生活污水中污染物的目的。SBR工藝不需要像AO工藝一樣設(shè)立專門(mén)的回流設(shè)備。其使用的曝氣池容積較少，而且費(fèi)用較低。

3.6.3 基于MBR工藝為主體的一體化設(shè)備

MBR工藝是將膜分離工藝與活性污泥生物工藝進(jìn)行結(jié)合，促使中空膜在生化池中產(chǎn)生濃度較高的活性污泥，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分離生活污水污染物的效果。一體化污水處理裝置優(yōu)點(diǎn)：體積小，效率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)信息化自動(dòng)管理。處理效果：A/O工藝的能夠去除生活污水中，80%的COD，90%的BOD以及75%以上的TP和NH3-N；SBR工藝能夠去除80%以上的COD、BOD和TP但是NH3-N的去除方面有較大的波動(dòng)；MBR能夠?qū)崿F(xiàn)90%左右的COD、OD、NH3-N的去除率。缺點(diǎn)：SBR工藝對(duì)自控系統(tǒng)要求較高，不易于維護(hù)管理；MBR工藝容易產(chǎn)生膜堵塞，而增加運(yùn)營(yíng)成本。

4 結(jié)語(yǔ)

生活農(nóng)村生活污水不僅對(duì)農(nóng)村的水源地產(chǎn)生潛在的安全隱患，還可能會(huì)進(jìn)一步加劇淡水資源危機(jī)，影響到農(nóng)田耕地的有效灌溉，進(jìn)而威脅到農(nóng)民未來(lái)的生存和發(fā)展。農(nóng)村生活污水處理效果與農(nóng)民的生活環(huán)境具有直接的相關(guān)性，這也是關(guān)系到社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)與農(nóng)村生活質(zhì)量水平提高的有效落實(shí)。因此，農(nóng)村生活水污染的治理任重道遠(yuǎn)。