農(nóng)村分散式污水處理適用方法及機(jī)理探究

畢節(jié)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 劉迪

從現(xiàn)代農(nóng)村發(fā)展情況來看，由于農(nóng)村地區(qū)與城市地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不均衡發(fā)展，如果在農(nóng)村應(yīng)用污水集中處理技術(shù)，不僅需要耗費(fèi)大量的人力、物力，污水處理效果也很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。針對(duì)該種情況，相關(guān)政府與科研單位結(jié)合農(nóng)村發(fā)展情況、技術(shù)成本與建設(shè)條件，逐步研發(fā)出了人工濕地、蚯蚓生態(tài)濾池、生態(tài)廁所、厭氧技術(shù)等污水分散處理方法，為農(nóng)村水資源的優(yōu)化利用與生態(tài)環(huán)境治理提供了技術(shù)支持。

一、分散式污水綜合技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）國外污水處理現(xiàn)行情況

分散式的污水綜合處理技術(shù)在國外已經(jīng)實(shí)行幾十年，早在20世紀(jì)中期，丹麥就將農(nóng)村地區(qū)污水的排放與處理納入立法管理中，制定了具體的實(shí)施方案與處理準(zhǔn)則；美國也根據(jù)本國地域環(huán)境特征，對(duì)水源作出法律限定，并逐步采用分散式污水處理技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行生態(tài)化治理，已有幾十年的經(jīng)驗(yàn)積累；德國針對(duì)農(nóng)村污水來源與生物特征，研發(fā)了膜生物處理技術(shù)，能夠?qū)r(nóng)村污水進(jìn)行高效的凈化處理，污水處理效率達(dá)到了60%以上。

（二）我國農(nóng)村區(qū)域污水處理情況

我國具有地域廣闊、地形地勢(shì)復(fù)雜的自然環(huán)境特點(diǎn)，農(nóng)村地區(qū)的分布形式較為復(fù)雜，呈現(xiàn)分散性的特點(diǎn)，基礎(chǔ)設(shè)施的全面建設(shè)進(jìn)程滯后，對(duì)于生產(chǎn)生活的污水處理難度較大。針對(duì)該種情況，采用分散式的污水綜合處理技術(shù)，可以對(duì)氮磷含量較高、有機(jī)負(fù)荷波動(dòng)大的污水進(jìn)行靈活、高效處理。以人工濕地、蚯蚓生態(tài)池、滴濾池、一體化小型污水處理設(shè)備等為代表的生態(tài)、工業(yè)處理技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，隨之而來的是能源消耗、設(shè)備引進(jìn)、生物工程建設(shè)等方面的問題，對(duì)污水分散處理技術(shù)的推廣提出了新的要求，相關(guān)管理部門應(yīng)結(jié)合農(nóng)村居住地的分布特點(diǎn)、人口數(shù)量、生產(chǎn)生活特征等，合理選擇技術(shù)，全面推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)，優(yōu)化生態(tài)治理策略。

二、分散式污水生態(tài)處理技術(shù)的主要類型

（一）人工濕地

人工濕地污水處理技術(shù)是指將植物、微生物、人工介質(zhì)等按照特定的比例與土壤結(jié)合，人工建造成濕地的綜合性污水處理技術(shù)。濕地建設(shè)技術(shù)借助生物在特定環(huán)境下循環(huán)再生的規(guī)律，使?jié)竦貎?nèi)的物質(zhì)與水體污染物發(fā)生生物、化學(xué)作用，對(duì)污水進(jìn)行凈化處理。該項(xiàng)技術(shù)可以有效改善地區(qū)水環(huán)境污染問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的優(yōu)化利用。當(dāng)前，人工濕地根據(jù)類型，可分為表面流、立式流和潛流三種，我國在農(nóng)村污水生態(tài)治理方面，多采用潛流型人工濕地。

（二）厭氧技術(shù)

厭氧技術(shù)也屬于生物凈化技術(shù)的一種，最早起源于十九世紀(jì)，使用污泥作為凈化介質(zhì)，對(duì)污水中的有害物質(zhì)進(jìn)行處理。該項(xiàng)技術(shù)實(shí)質(zhì)上是利用厭氧微生物、厭氧菌等生物介質(zhì)的正常代謝作用，將污水中含有的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)物成分，控制水中的有機(jī)物含量。微生物或厭氧菌在進(jìn)行代謝時(shí)，無需氧氣支持，可以在無氧或氧氣含量較低的環(huán)境下相互作用，轉(zhuǎn)化后的污泥還可以作為肥料使用，因此具有處理成本低、占地面積小、污水處理效率高且技術(shù)應(yīng)用安全穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。滴濾池是利用厭氧技術(shù)設(shè)置生物膜對(duì)污水進(jìn)行處理的典型，通常生物膜在這種類型的生物處理裝置中厚度較厚，因此對(duì)于溶解氧(DO)進(jìn)入，只能在膜的表層以下的100-200微米，在生物膜上劃分出好氧區(qū)、厭氧區(qū)，對(duì)污水進(jìn)行脫氮處理。滴濾池中的反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、操控靈活，經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較低。

（三）蚯蚓生態(tài)濾池

生態(tài)濾池的建設(shè)是將蚯蚓與其他微生物、基質(zhì)放置到特定的地點(diǎn)，作為污水處理的生態(tài)介質(zhì)，對(duì)水體中有害物質(zhì)進(jìn)行過濾、分解處理的技術(shù)。作為新型污水處理生態(tài)技術(shù)，生態(tài)濾池中的蚯蚓可以有效分解、轉(zhuǎn)換、吸收污水中的污泥，并為過濾層中的氨氮、有機(jī)碳等物質(zhì)的處理提供氧氣。與此同時(shí)，在生態(tài)濾池中加入蚯蚓，還可以改善池內(nèi)的環(huán)境，在大量繁衍后作為禽畜的飼料。生態(tài)濾池的建設(shè)規(guī)模普遍較小，污水處理的整體能害較低，且對(duì)建設(shè)條件的要求不高、易于操作，后期管理簡單，在南方地區(qū)廣泛適用。但由于蚯蚓具有季節(jié)性蟄伏、睡眠的特點(diǎn)，因此污水處理效果不穩(wěn)定，在技術(shù)實(shí)際應(yīng)用階段，需要技術(shù)人員綜合考慮各項(xiàng)影響因素。

（四）生態(tài)廁所

生態(tài)廁所是基于農(nóng)村地區(qū)生活設(shè)施建設(shè)特點(diǎn)，使用木屑、秸稈等孔隙率好、排水性與吸水性強(qiáng)的材料，作為微生物的繁殖場所。生態(tài)廁所的木屑、秸稈等混合物會(huì)與排泄物結(jié)合，在微生物的作用下產(chǎn)生降解反應(yīng)，后期可以作為肥料、改良劑的制作原料。需要注意，使用生態(tài)廁所的材料進(jìn)行堆肥時(shí)，應(yīng)設(shè)置對(duì)應(yīng)的反應(yīng)箱。

（五）地下滲濾設(shè)施

地下滲濾設(shè)施是通過腐化池的設(shè)置，對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理，然后經(jīng)過滲濾裝置的處理，對(duì)污水進(jìn)行就地處理的凈化技術(shù)。滲濾裝置中的毛細(xì)管具有浸潤、過濾的功能，地下土壤也具有滲透功能，污水通過物理攔截、沉淀、過濾與吸附處理，實(shí)現(xiàn)了生物降解，最后被動(dòng)物、植物循環(huán)吸收。地下滲濾技術(shù)能夠高效去除有機(jī)物與TP等物質(zhì)，但對(duì)于TN成分的降解效果相對(duì)較差，在實(shí)際應(yīng)用過程中，具有建設(shè)與運(yùn)行管理成本低、對(duì)地面環(huán)境影響小的特點(diǎn)，適用于土壤滲透性較強(qiáng)、人口密度低的地區(qū)。

（六）一體化污水小型處理系統(tǒng)

分散式污水的綜合處理設(shè)施可以對(duì)污水進(jìn)行一體化處理，設(shè)備占地面積小，基于自動(dòng)化、智能化控制系統(tǒng)，綜合運(yùn)用過濾、吸附、降解等裝置，對(duì)污水進(jìn)行分類處理。實(shí)踐表明，小型凈水系統(tǒng)對(duì)污水中N、P、SS等物質(zhì)的處理效率較高，對(duì)P的去除率達(dá)到了99%左右，且設(shè)備運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，出水達(dá)標(biāo)率高，設(shè)備后期維護(hù)簡單，上流式飽和過濾器除磷率較高，并可在飽和時(shí)用作農(nóng)田有機(jī)肥料。

三、分散式污水處理技術(shù)的應(yīng)用機(jī)理

（一）技術(shù)應(yīng)用條件

現(xiàn)階段，在人口較為密集、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善的村莊，在進(jìn)行污水收集時(shí)，可以運(yùn)用雨污分流的方式進(jìn)行，雨水借助明溝集中起來，集水排放設(shè)施的建設(shè)成本相對(duì)較低，排污管網(wǎng)可以對(duì)污水進(jìn)行集中收集、處理。但在干旱、半干旱、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后等地區(qū)的村莊，一般是利用邊溝、自然溝渠等進(jìn)行集水。因此，在分散式污水生態(tài)處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用階段，需要在全面、綜合分析地區(qū)集水與污水處理?xiàng)l件的基礎(chǔ)上，遵循以下原則：一是分散污水集水與處理裝置需要具備較高的自動(dòng)化水平，可以遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)備工藝參數(shù)，降低日常巡檢成本。二是設(shè)備應(yīng)具備抗水量、水質(zhì)波動(dòng)的性能，降低波動(dòng)敏感性，確保出水質(zhì)量穩(wěn)定。三是具有低能耗、小型化的特點(diǎn)，由于農(nóng)村地區(qū)污水處理的實(shí)際成本相對(duì)較高，需要對(duì)生物治理技術(shù)的能耗進(jìn)行嚴(yán)格控制，以保證環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略的全面實(shí)行。

（二）不同地區(qū)污水排放與處理技術(shù)的應(yīng)用選擇

不同地區(qū)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況、用水量、經(jīng)濟(jì)條件以及生活環(huán)境具有較大的差異，分散式污水排放與處理技術(shù)的選擇也有所區(qū)別，在鋪設(shè)排污管網(wǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)地區(qū)地形地勢(shì)、溫度變化、降雨降雪等條件的不同，合理規(guī)劃埋設(shè)線路。布設(shè)管道過程中盡量考慮自流排水，如果污水收集系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)全部重力自流，可以在需要提升的管渠連接點(diǎn)建設(shè)泵站。在村莊零散分布的地區(qū)，利用建設(shè)生態(tài)廁所、庭院濕地、污水滴濾池以及凈化槽等小型設(shè)施的方式，進(jìn)行分散處理；如果村莊分布較為密集，基礎(chǔ)設(shè)施整體建設(shè)情況較為完善，可以采用生物接觸氧化法、活性污泥法、膜生物反應(yīng)器法、生物膜自然曝氣法、人工濕地等污水處理技術(shù)；在自然保護(hù)區(qū)、水源保護(hù)區(qū)、旅游風(fēng)景區(qū)、生態(tài)循環(huán)較為脆弱的高敏感地區(qū)，應(yīng)根據(jù)功能區(qū)的污水具體處理要求，確定生態(tài)治污對(duì)策，科學(xué)規(guī)劃處理技術(shù)的應(yīng)用形式，采用標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)用性的污水凈化工藝，平衡環(huán)境開發(fā)、治理之間的關(guān)系。

（三）分散式治污設(shè)備的后期運(yùn)維管理

分散治污設(shè)施的建設(shè)規(guī)劃階段，應(yīng)制定對(duì)應(yīng)維護(hù)、檢修與費(fèi)用保障制度，避免設(shè)備運(yùn)維管理缺位導(dǎo)致的資源浪費(fèi)、保障不到位等問題。可根據(jù)村鎮(zhèn)實(shí)際情況，通過結(jié)合各級(jí)財(cái)政補(bǔ)助、引入市場化運(yùn)營機(jī)制、適度收費(fèi)、完善補(bǔ)償機(jī)制等途徑，為分散式污水生態(tài)處理系統(tǒng)的長效、穩(wěn)定運(yùn)維提供保障。具體來講，大型、中型規(guī)模的處理設(shè)施可以聯(lián)合項(xiàng)目管理人員、村委會(huì)等組織共同進(jìn)行常規(guī)檢修與管理，分戶污水排放與處理系統(tǒng)的維護(hù)，可以采用自主管理的模式，也可以采用物業(yè)管理的形式進(jìn)行集中管理、統(tǒng)一收費(fèi)，降低污水排放與處理的實(shí)際檢修與運(yùn)維成本。

四、結(jié)語

當(dāng)前階段，鄉(xiāng)村振興與城鄉(xiāng)一體化戰(zhàn)略深入推行的背景下，新農(nóng)村建設(shè)不僅應(yīng)將農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的集成化、機(jī)械化發(fā)展作為戰(zhàn)略核心，還應(yīng)聚焦農(nóng)村生活環(huán)境的優(yōu)化建設(shè)方面，促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)效益與生態(tài)效益的均衡發(fā)展，做好環(huán)境治理工作。針對(duì)農(nóng)村地區(qū)污水治理成本高、效率低的問題，相關(guān)政府部門應(yīng)結(jié)合區(qū)域自然環(huán)境、人口分布、用水需求等條件，綜合分析人工濕地、厭氧技術(shù)、蚯蚓生態(tài)濾池、生態(tài)廁所、地下滲濾設(shè)施、滴濾池、一體化小型污水處理系統(tǒng)等技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)，因地制宜、科學(xué)選擇污水治理方案，并完善后期維修與運(yùn)營管理機(jī)制，全面貫徹新農(nóng)村可持續(xù)建設(shè)的目標(biāo)。