小型污水處理設(shè)施在農(nóng)村水環(huán)境治理中的應(yīng)用研究

李輝，李憲輝

1.山東宏達(dá)建設(shè)工程有限公司；2.濟(jì)南市歷下區(qū)機(jī)關(guān)事務(wù)服務(wù)中心

水資源作為人們賴以生存的關(guān)鍵資源之一，對(duì)人們的生命健康有著直接影響，為此，水資源的保護(hù)和治理尤為重要。農(nóng)村污水類別相對(duì)復(fù)雜，不僅包含生活污水，還包含農(nóng)田廢水，加之受農(nóng)村排水系統(tǒng)不完善的影響，導(dǎo)致處理難度較大。農(nóng)村污水處理問題是我國(guó)推進(jìn)農(nóng)村生態(tài)文明治理的重要組成部分，對(duì)水環(huán)境具有至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)階段，因農(nóng)村規(guī)模相對(duì)較小，污水的處理相對(duì)分散，通常采用小型污水處理設(shè)施進(jìn)行污水處理，一定程度上提高了農(nóng)村水環(huán)境治理的效果和效率。

一、農(nóng)村水環(huán)境治理的意義

在我國(guó)水環(huán)境保護(hù)工作中，農(nóng)村水環(huán)境治理具有重要意義，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

一方面，農(nóng)村水環(huán)境治理有利于農(nóng)村實(shí)現(xiàn)水環(huán)境保護(hù)。農(nóng)村居民生活、畜牧養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)勞作均需要水資源，在很大程度上直接影響居民的生活質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。伴隨我國(guó)工業(yè)化的深入發(fā)展，農(nóng)村廉價(jià)的土地資源和勞動(dòng)力吸引眾多工廠選擇在農(nóng)村辦廠，因?qū)I(yè)廢水排放的管控力度不足，農(nóng)村水資源受到嚴(yán)重污染，不僅影響居民的正常、用水，甚至?xí)?duì)居民的生命健康帶來威脅。由此不難看出農(nóng)村水環(huán)境治理的必要性和重要性。

另一方面，有效的農(nóng)村污水治理還能改善我國(guó)整體水環(huán)境。在可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)政策下，水環(huán)境保護(hù)尤為重要[2]。

二、農(nóng)村污水特征及水環(huán)境治理現(xiàn)狀

（一）農(nóng)村污水特征

農(nóng)村污水特征主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）水質(zhì)特征。農(nóng)村污水類型繁雜，主要包括居民生活污水、農(nóng)田廢水和工業(yè)污水。農(nóng)村污水中的污染物成分包括有機(jī)物、固體懸浮物、氮氧化物等，其中，氮氧化物和有機(jī)物的含量高于城鎮(zhèn)污水。同時(shí)，農(nóng)村污水中污染物的濃度具有變化性特點(diǎn)，具有較好的可生化性，通常情況下其中包含的重金屬污染物和有毒有害物質(zhì)較少。（2）水量特征。受自然環(huán)境的影響，農(nóng)村污水的水量在不同天氣環(huán)境下有較大的變化。與城鎮(zhèn)污水相比，因農(nóng)村居民生活作息相對(duì)規(guī)律，只有早晚是污水排放的高峰期，所以農(nóng)村污水排放有一定規(guī)律，水量也相對(duì)較小[3]。

（二）農(nóng)村水環(huán)境治理現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)村水環(huán)境治理水平相對(duì)較低，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，農(nóng)村污水處理率僅有17.19%左右，而城鎮(zhèn)污水處理率則能達(dá)到96%左右，可以看出農(nóng)村污水處理能力遠(yuǎn)不及城鎮(zhèn)污水處理能力，農(nóng)村污水處理工作開展效果并不好。我國(guó)農(nóng)村污水排放較為分散，且治理量大，是農(nóng)村水環(huán)境治理的一大難題，直接影響我國(guó)整體的污水治理工作[4]。同時(shí)，據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)的完善程度相對(duì)較差，污水處理系統(tǒng)由排水管道結(jié)合污水處理廠共同組成，但目前農(nóng)村污水處理廠的建設(shè)速度遠(yuǎn)不及排水管道的建設(shè)速度，不利于農(nóng)村污水處理效率的提升。綜上，在這樣的背景下，我國(guó)農(nóng)村水環(huán)境治理工作雖然已經(jīng)開展，且治理宣傳、基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)逐漸發(fā)揮相應(yīng)的效用，但受我國(guó)農(nóng)村實(shí)際建設(shè)情況的影響，我國(guó)農(nóng)村水環(huán)境治理工作進(jìn)展緩慢，存在諸多亟待解決的問題，仍需進(jìn)一步努力完善。

（三）農(nóng)村污水處理模式

一般情況下，農(nóng)村污水處理模式主要包括分散式、集中式以及接入市政管網(wǎng)等。因農(nóng)村地形地貌的多樣化差異，需結(jié)合農(nóng)村地形的實(shí)際情況選擇污水處理模式。通常來講，針對(duì)地區(qū)面積較大、地形簡(jiǎn)單的農(nóng)村，可采用集中式的污水處理模式；針對(duì)地區(qū)面積小、居住區(qū)分散、地形復(fù)雜的農(nóng)村，可采用分散式污水處理模式；針對(duì)與城鎮(zhèn)市政污水管網(wǎng)距離較近的農(nóng)村，可采用接入市政管網(wǎng)的污水處理模式。針對(duì)上述介紹的三種處理模式，分散式處理模式最適合現(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)村污水處理的實(shí)際情況，可利用小型污水處理設(shè)施實(shí)現(xiàn)對(duì)排放污水的就近處理。由此可見，只有切實(shí)考慮不同農(nóng)村的實(shí)際情況，對(duì)污水處理的方式進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，才能最大限度地避免因處理方式不當(dāng)對(duì)污水處理效果的影響。

三、小型污水處理設(shè)施在農(nóng)村水環(huán)境治理中的具體應(yīng)用

目前，小型污水處理設(shè)施在農(nóng)村水環(huán)境治理中的應(yīng)用形式較多，依據(jù)不同的工藝原理可劃分為自然處理和生物處理兩大類，以下對(duì)幾種農(nóng)村水環(huán)境治理中常用的小型污水處理設(shè)施進(jìn)行詳細(xì)介紹。

（一）膜生物反應(yīng)器工藝（MBR）

膜生物反應(yīng)器污水處理（MBR）工藝是當(dāng)前小型污水處理設(shè)施在農(nóng)村污水處理中應(yīng)用的關(guān)鍵工藝技術(shù)之一。MBR作為一種新型的污水處理工藝，與傳統(tǒng)的污水處理工藝相比，不僅更節(jié)省資源和空間，并且更為高效，與現(xiàn)代社會(huì)水環(huán)境治理理念極為契合，有必要在農(nóng)村污水處理工作中積極推廣與應(yīng)用。MBR設(shè)施通過自動(dòng)控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自行運(yùn)作和管理，其通過對(duì)農(nóng)村污水的就地處理和反復(fù)利用，在節(jié)省大量精力的同時(shí)，一定程度上減少了建設(shè)污水處理廠和排水管道的成本。MBR設(shè)施作為農(nóng)村污水處理中的關(guān)鍵裝置，其核心在于生化反應(yīng)器和膜組件的相互結(jié)合，主要組成部分包括污水預(yù)處理系統(tǒng)、調(diào)節(jié)池系統(tǒng)、膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)以及回收排水裝置（MBR設(shè)施運(yùn)行原理如圖1所示）。在整個(gè)MBR處理系統(tǒng)中，污水先經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)再進(jìn)入調(diào)節(jié)池，最后到膜生物反應(yīng)器，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中有毒有害物質(zhì)和微生物的有效處理，進(jìn)而保證農(nóng)村污水處理工作的高效運(yùn)行。

MBR設(shè)施的核心在于膜組件和生化反應(yīng)器的相互結(jié)合。預(yù)處理池中的污水通過潛污泵傳輸至膜生物反應(yīng)器中，利用膜組件能夠在很大程度上提升對(duì)污水中好氧微生物和污染物的分解處理效率，在反應(yīng)器中將污染物分解為二氧化碳和水。之后通過對(duì)污染物的分離凈化處理利用排水系統(tǒng)排出。在整個(gè)MBR污水處理過程中，膜組件還具有對(duì)污水的固液分離功能，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村污水的更好處理。

因MBR設(shè)施對(duì)農(nóng)村污水的處理效果較好，出水水質(zhì)較高，在我國(guó)北方缺水地區(qū)及平原河網(wǎng)地區(qū)的農(nóng)村得到廣泛應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景。但MBR設(shè)施在購置建設(shè)方面需要較高的成本，并且該裝置的日常運(yùn)行和管理需要消耗電能。為此，MBR設(shè)施更適用于經(jīng)濟(jì)環(huán)境相對(duì)較好、對(duì)水質(zhì)要求較高的農(nóng)村。

（二）無動(dòng)力地埋式污水處理工藝

無動(dòng)力地埋式污水處理工藝同樣是現(xiàn)階段農(nóng)村常用的污水處理工藝之一，其污水處理效果也相對(duì)較好。無動(dòng)力地埋式污水處理設(shè)施的主要結(jié)構(gòu)組成包括進(jìn)水井、一級(jí)消化池、二級(jí)消化池、厭氧化池、通風(fēng)消毒系統(tǒng)和出水口。無動(dòng)力地埋式污水處理工藝的原理為通過進(jìn)水井或排水管道，使農(nóng)村污水進(jìn)入到處理系統(tǒng)，首先在一級(jí)消化池中，通過產(chǎn)酸桿菌實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的厭氧酸性發(fā)酵，以有效降解有機(jī)物，保證能夠更高效地處理污水。從一級(jí)消化池中流出的污水進(jìn)入到二級(jí)消化池中，利用甲烷菌對(duì)污水中的醇類物質(zhì)以及小分子有機(jī)物進(jìn)行碳性消化，將其分解為二氧化碳和甲烷成分。經(jīng)過無動(dòng)力地埋式污水處理的這兩道工序后，污水的有效處理率已經(jīng)達(dá)到80%以上，但仍存在部分污染物未能得到有效處理。為此，可將經(jīng)過上述處理的污水引入?yún)捬趸刂?，利用其中的厭氧生物?duì)污水中的污染物進(jìn)行再次降解處理，以此實(shí)現(xiàn)水中氧氣濃度的提高，進(jìn)一步凈化出水水質(zhì)，最后通過通風(fēng)消毒環(huán)節(jié)完成整個(gè)污水處理的流程。

目前無動(dòng)力地埋式污水處理工藝是農(nóng)村水環(huán)境治理中的一項(xiàng)關(guān)鍵方法，在實(shí)際污水處理流程中無需任何其他能源的利用，無需建造房屋和保暖裝置，通過菌類和生物實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化，在處理過程中并不會(huì)產(chǎn)生臭味和有害氣體，不僅不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成影響，還能夠顯著降低農(nóng)村污水處理的造價(jià)成本和使用成本。同時(shí)，因無動(dòng)力地埋式污水處理設(shè)施位于地底深處，不會(huì)占用過多的空間，無需專人管理。但位于地下的特點(diǎn)導(dǎo)致對(duì)無動(dòng)力地埋式污水處理設(shè)施的維修難度較大，這一點(diǎn)是其關(guān)鍵的制約因素。無動(dòng)力地埋式污水處理設(shè)施一般情況下適用于面積較小、污水處理規(guī)模小、且遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)市政排水管網(wǎng)的農(nóng)村，可通過無動(dòng)力地埋式設(shè)施實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的分散處理。對(duì)于無動(dòng)力地埋式污水處理工藝今后的發(fā)展而言，首要關(guān)注的是對(duì)相關(guān)地下裝置的維修問題。

（三）人工濕地處理工藝

人工濕地處理工藝是通過對(duì)自然界生態(tài)系統(tǒng)自凈功能的模擬以完成對(duì)農(nóng)村污水的處理。人工濕地處理工藝的基本原理是模擬水生動(dòng)植物的生物、化學(xué)、物理作用。人工濕地污水處理設(shè)施需在地面具有坡度且長(zhǎng)寬適中的凹坑中存放污水。凹坑的填土層中包括土壤和部分自然物質(zhì)。在人工濕地處理設(shè)施的運(yùn)行過程中，需要在床體上種植水蔥、蘆葦?shù)榷嗄晁参铮渲写娣诺奈鬯诎伎哟搀w表或填料的縫隙中進(jìn)行流動(dòng)，從而達(dá)到污水凈化處理的效果。人工濕地處理設(shè)施的主要結(jié)構(gòu)組成包括預(yù)處理裝置、人工濕地系統(tǒng)、出水調(diào)節(jié)裝置及管道、閥門等（如圖2所示）。人工濕地處理工藝適用于污水處理規(guī)模小、下泄水量少且具有高落差條件的農(nóng)村。無需繁雜的設(shè)備裝置，操作便捷，日常運(yùn)維管理難度較小，污水處理規(guī)模適用范圍較廣，建造投入成本較低，在農(nóng)村水環(huán)境治理中同樣得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，人工濕地處理工藝所需的主要材料能夠就地取材，僅需沙土、碎石等。依據(jù)農(nóng)村實(shí)際地形狀況對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，無需搭建管道即可實(shí)現(xiàn)污水的自行流入，進(jìn)一步減少了成本投入。但人工濕地處理工藝同樣存在明顯的劣勢(shì)，主要為占地面積較大。在實(shí)際的建造過程中，有必要詳細(xì)考慮占地情況，充分對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村地區(qū)現(xiàn)有的沼澤地和廢池塘進(jìn)行利用，從而避免對(duì)當(dāng)?shù)赝恋刭Y源的過度占用。

四、結(jié)語

對(duì)于部分經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)發(fā)達(dá)、具有較高水質(zhì)要求的農(nóng)村，建議采用MBR處理工藝對(duì)污水進(jìn)行處理；對(duì)于下泄水量較小且具有高低落差條件的農(nóng)村，建議采用操作簡(jiǎn)單便捷的無動(dòng)力地埋式處理工藝對(duì)污水進(jìn)行處理；而針對(duì)我國(guó)中西部地區(qū)缺水嚴(yán)重或無水源地的農(nóng)村，建議采用建造簡(jiǎn)單便捷、成本低廉、易于管理的人工濕地處理工藝對(duì)污水進(jìn)行處理。

綜上所述，農(nóng)村水環(huán)境治理在我國(guó)水環(huán)境保護(hù)中占據(jù)至關(guān)重要的位置，本文通過對(duì)農(nóng)村水環(huán)境治理重要意義的闡述，分別從水量特征、水質(zhì)特征兩個(gè)方面對(duì)農(nóng)村污水的特征進(jìn)行分析，同時(shí)介紹了我國(guó)農(nóng)村污水處理的現(xiàn)狀以及農(nóng)村污水處理的幾種方式，分別對(duì)MBR處理工藝、無動(dòng)力地埋式污水處理工藝以及人工濕地處理工藝的系統(tǒng)組成、運(yùn)行原理進(jìn)行了詳細(xì)說明?；诒疚恼撌?，考慮不同農(nóng)村地區(qū)地形、處理規(guī)模等因素差異性特點(diǎn)的影響，在農(nóng)村水環(huán)境治理過程中必須結(jié)合農(nóng)村當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，因地制宜，綜合考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)條件、不同處理設(shè)施的工藝技術(shù)以及管理水平，對(duì)小型污水處理設(shè)施進(jìn)行合理選擇。