農村分散式小型污水處理技術與展望*

遲申燕，唐 剛，蔣萍萍，2*，陳 浩

（1.桂林理工大學，廣西 桂林 541004；2.廣西環(huán)境污染控制理論與技術重點實驗室科教結合科技創(chuàng)新基地，廣西 桂林 541004；3.廣西樺源環(huán)保科技有限公司，廣西 梧州 543001）

近年來，隨著城市污水處理系統(tǒng)的不斷完善，城市生活污水可以按標準得到很好地處理和排放。然而對于農村污水處理的情況卻并不樂觀，存在許多的技術與重視程度問題。農村污水由于其較為分散、且其水量較少、水質波動較大等問題，并不能得到有效地治理。人口分散、經濟并不發(fā)達、投入成本有限，使得農村環(huán)境的治理并不能跟上農村的發(fā)展建設。因此，農村環(huán)境問題越來越受到重視，尤其是農村分散式污水的治理問題。

1 農村污水的特點及其治理現(xiàn)狀及問題

1.1 農村污水的特點

農村污水主要是指農村地區(qū)的村民生產生活產生的生活污水。而其主要構成是廚房污水、沖廁污水、洗滌污水和養(yǎng)殖污水四類。其特點主要包括：（1）水體質量和體積受季節(jié)變化、人口規(guī)模、生活方式等影響，具有很大的波動性。（2）農村廢水中有機污染物含量高，與城市生活污水的構成相似。（3）水中致病菌、寄生蟲及其蟲卵的數(shù)量較多，未經過完善的消毒處理。

1.2 農村污水的治理現(xiàn)狀及問題

農村污水較為分散，難以收集并集中處理，且較城市污水處理的發(fā)展更晚，沒有完善的污水處理與處置體系。其污水治理現(xiàn)狀不容樂觀，據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設部統(tǒng)計，我國58 萬個自然村所產生的未處理農村污水是城鎮(zhèn)污水處理總量的1.5 倍，因此農村污水依然是污水處理的研究重點。與城鎮(zhèn)污水的處理相比，還存在較多的問題：

（1）農村污水屬于分散性污水，居民生活區(qū)分布不均勻，導致收集管網的布置較為困難，其相應的水處理設施也較難運行。

（2）農村污水與城市污水的收集、處理與排放標準等不盡相同，在沒有明確標準的情況下，農村污水的隨機排放將導致嚴重的水土污染。

（3）村民的環(huán)保意識不夠，對于農村污水的排放沒有明確的規(guī)定，存在亂排亂放的現(xiàn)象。

（4）農村的地形條件、人口分布等都會影響管網與水處理構筑物的建設與布置并得考慮其投資效應。

（5）水量的大小、水中物質的構成等不穩(wěn)定，容易影響工藝的選擇和設計參數(shù)的取值。

（6）農村的經濟發(fā)展較城鎮(zhèn)緩慢，缺乏資金的投入，無法安置較多的工作人員進行長期管理，運行較為困難。

對于這些存在的問題，需要對農村分散式小型污水處理技術進行合理的設計與思考，在選擇工藝時需要考慮：工藝必須足夠簡單穩(wěn)定且自動化程度較高，能夠長期運行，出水必須達到相應的排放標準；出水可作為農用水繼續(xù)利用，用于農作物的灌溉等；綜合考慮經濟、環(huán)境、人口等因素，選擇有投資效益、建設價值的工藝。

2 農村分散式污水處理技術

現(xiàn)在較為成熟的水處理技術主要是集中式污水處理技術，主要集中在城鎮(zhèn)污水的處理，而對于農村的分散式污水處理研究較晚，因此具有很大的發(fā)展?jié)摿?。目前，最常見的分散式廢水處理技術主要包括厭氧沼氣池、人工濕地、凈化槽等。

2.1 厭氧沼氣池

厭氧沼氣池消化技術是主要利用厭氧微生物和兼性厭氧微生物進行水解、酸化、甲烷化等一系列反應，然后降解廢水中的有機物且最終使水體得到凈化并產生沼氣的一種經濟適用性方法。為了減少溫室氣體的排放，厭氧沼氣池可對甲烷進行收集和燃燒，用于生產生活。沼氣池既可以去除廢水中的大量有機物，還可產生甲烷等清潔能源，兼顧了環(huán)境與社會效益，被視作全世界較為成熟的農村污水處理技術之一。溫度、pH、碳氮比、有機物負荷及優(yōu)勢菌種等都能影響甲烷產氣量。有學者在寒冷氣候下對厭氧干發(fā)酵沼氣技術的研究表明，加入由嗜冷甲烷菌種與微量元素構成的沼氣菌劑能夠使甲烷產氣量提高30%以上，在16℃的條件下仍可繼續(xù)產氣。有研究顯示，一座8m3的沼氣池可處理0.5～1.0t 的污水，適用于3 頭豬與3～5 戶的集群。

2.2 人工濕地

人工濕地是由基質、微生物、植物等構成的一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，內部具有豐富的氧化還原條件，適于生化性好的污水凈化。農村污水經由人工濕地，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收、微生物分解等過程，可去除其大量有機物、氮、磷等污染物質。Lu 等[1]通過構建四種基質的人工濕地來研究對農村污水的處理效果，結果顯示：麥粉>鋼渣>竹炭>石灰?guī)r。Chen 等[2]通過將廢磚人工濕地與普通礫石人工濕地進行對比研究，結果顯示：廢磚人工濕地和礫石人工濕地的除磷貢獻率分別為90.36%和87.36%，廢磚的除磷率明顯更高。

2.3 凈化槽

凈化槽作為一體化分散式污水處理技術，適用于農村污水的處理。所采用的主要過程是厭氧過濾、接觸氧化、活性污泥、膜處理和消毒等，可從廢水中去除有機物、氮、磷等。Xu 等[3]通過對新型復合凈化池的研究發(fā)現(xiàn)COD的平均去除率為59.62%，總磷的去除率達到33.4%，而氨氮的降解效率不太顯著。

2.4 蚯蚓生態(tài)濾池

蚯蚓生態(tài)濾池就是在基于生物膜法的生物濾池中，通過加入蚯蚓來增加基質填料的通透性和含氧率，可減少污泥量的產生。蚯蚓對污水中的懸浮物、污泥都具有降解作用，其降解產物還可被微生物作為碳源繼續(xù)利用，協(xié)同作用來凈化污水。梁建軍等[4]使用蚯蚓生態(tài)濾池技術處理農村生活污水，水力負荷為1m/d，蚯蚓密度為12g/L，陶粒與土壤比例為3：1 時，對NH3-N、COD 的凈化效果分別為62.51%、57.32%。

2.5 地下土壤滲濾技術

地下土壤滲濾技術主要通過配水系統(tǒng)將廢水滲入地下，并通過土壤、植物和微生物的共同作用來分離和去除污染物，經過過濾、吸附、攔截、植物吸收、微生物降解等步驟來處理分散式農村污水。Li 等[5]在SWIS 系統(tǒng)中，考慮到液壓和處理效果，建議使用0.081m3/（m2·d）的水力負荷，氨氮、總氮、COD 的去除效果分別是86.2±3.0%、80.7±1.9%、84.8±2.1%。閆亞男等[6]采用改良型化糞池/地下土壤滲濾系統(tǒng)來處理農村污水，懸浮固體、氨氮、總磷、BOD5和NH4-N 的降解率分別是98%、80%、89%、95%和93%。

2.6 MBR 工藝

膜生物反應器工藝是將常規(guī)的好氧懸浮生長技術與膜分離技術進行組合后形成的水處理技術。其基本流程就是活性污泥吸附并分解廢水當中存在的可降解污染物，然后通過膜將其泥水分離。有學者在使用MBR 工藝對滇池流域農村污水的中試研究中，經過參數(shù)優(yōu)化后的COD、氨氮、總氮、總磷的去除率分別為80.29%、97.95%、27.10%、36.91%，對于氨氮的去除效果較好。有研究在運用MBR 工藝處理農村污水的動態(tài)研究中提到，處理時間達到13d 時，氨氮的去除效率可達到90%以上。晁雷等[7]通過對遼寧某村的工程案例分析，介紹了兼氧MBR 工藝的應用狀況，長期運行時的出水水質能夠滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB 18918-2002）的一級B 排放標準。

2.7 組合工藝技術

不同技術之間都有優(yōu)缺點及其適用范圍，通過將合適的工藝組合起來對農村污水進行處理是一種高效的方式。在處理農村污水時，經常會運用到組合工藝來使凈化后的水體能夠達標。易齊濤等[8]采用厭氧、生物濾池和潛流人工濕地三種技術相組合的工藝對農村污水進行處理并分析其去除效率，結果表明，懸浮固體和COD 的去除效率較高，而總氮與總磷的去除效率只有26.7%和32.4%，需調整脫氮除磷和碳源供給的關系。王剛等[9]設計利用的是缺氧接觸氧化+生物轉盤組合工藝來研究農村污水處理效果，提到該方法適用于污染物濃度低且負荷變化大的農村廢水。吳磊等[10]選用厭氧、跌水充氧接觸氧化、人工濕地相組合的技術處理太湖地區(qū)農村污水，其對總氮和COD 的去除率可達81%和83%，水質較穩(wěn)定。

依據(jù)上述對農村污水處理技術的研究，不同的處理工藝對污染物的去除效果不盡相同，都有具體的適用條件和范圍。對于1 至5 戶的分散式小型農村污水，不能對污水進行大規(guī)模的收集，只能選擇占地面積較小、處理量較小、工藝簡單、投資少且出水穩(wěn)定的處理工藝。人工濕地與地下土壤滲濾的機理相似，但占地較大并不適合處理小水量的農村污水。而凈化槽和MBR 技術的投入成本較高，難以維持小水量的污水處理現(xiàn)狀，不符合經濟適用原則。厭氧消化池仍常用于農村廢水處理，并且還有不斷發(fā)展的前景，將其與好氧技術或其他相關技術結合可彌補出水難達標的缺陷，也是組合式工藝處理農村污水的一種方式。同時蚯蚓生態(tài)濾池也較容易實現(xiàn)且占地面積小，出水水質穩(wěn)定，經過工藝參數(shù)的優(yōu)化后，可避免堵塞情況的發(fā)生。

3 結束語

農村污水區(qū)別于城市污水，更加分散和難以治理，探索更加低能耗、操作簡單、去除效果好的工藝方案，對其治理具有積極作用。小型分散式農村污水在管網鋪設簡單的情況下，可進行集中式收集處理，在具體建設時應考慮其實用價值。在處理技術的選擇上，應當綜合考慮環(huán)境效益、經濟效益、社會效益等相關因素，明確處理的目標，因地制宜地選取處理工藝，在滿足相應標準后排出。而對農村污水排放依舊沒有針對性的標準，基本是參照城市污水的排放標準來施行的，不夠明確且約束力不大，需要形成一套完善的農村環(huán)保法律法規(guī)體系，來保護農村環(huán)境。加大農村環(huán)保意識的宣傳也是一個特別重要的方面，杜絕亂排亂放，從源頭上減少污染物的排放量。對于處理水的回用也是必不可少的環(huán)節(jié)，處理后還含有較多營養(yǎng)物質和有機物的農村污水，可用于農田灌溉。政府和社會各界更應加大對農村污水治理技術的資金投入，保障設備的順利運行和技術的不斷發(fā)展。