農(nóng)村生活污水處理調(diào)查與對策研究＊

王 秀，劉 芳，周景雷

（菏澤學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東 菏澤 274000）

農(nóng)村生活污水是中國農(nóng)村污染物的主要來源之一，影響周邊居民的飲用水安全，直接威脅水環(huán)境健康，進(jìn)而影響整個(gè)農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境，影響農(nóng)村居民生產(chǎn)生活環(huán)境，阻礙了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的健康快速發(fā)展。在黨的十九大報(bào)告中，生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)被提升到了前所未有的戰(zhàn)略高度。菏澤市2021 年政府工作報(bào)告指出，2021 年工作重點(diǎn)要加快鄉(xiāng)村振興建設(shè)，大力改善和整治農(nóng)村人居環(huán)境，尤其是重點(diǎn)改廁和進(jìn)行污水、垃圾處理，要新完成對300 個(gè)村莊生活污水的治理。在這種背景下，針對污水來源及特點(diǎn)，調(diào)查分析污水處理現(xiàn)狀及困難，重點(diǎn)研究了污水處理技術(shù)及其適應(yīng)場合，對農(nóng)村生活污水治理提出相應(yīng)的對策。

1 農(nóng)村生活污水來源及特點(diǎn)

1.1 農(nóng)村生活污水來源

農(nóng)村生活污水的主要來源是農(nóng)村居民生活過程中產(chǎn)生的廢水，包括廚房洗米洗菜等清洗污水、居民洗澡洗衣等浴洗滌污水、人畜糞便污水等；除此之外農(nóng)藥、化肥的不科學(xué)施用會(huì)使有機(jī)氟、有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥等有效成分對土壤和水體造成直接的污染；另外，也有部分農(nóng)村地區(qū)由于工業(yè)生產(chǎn)而產(chǎn)生一些有毒有害成分，污染水和空氣，進(jìn)而危害人的身體健康。

1.2 農(nóng)村生活污水特點(diǎn)

農(nóng)村生活污水主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①農(nóng)村生活排放污水水質(zhì)與所在區(qū)域有關(guān)，受當(dāng)?shù)鼐用窬幼…h(huán)境特點(diǎn)、生產(chǎn)生活方式、經(jīng)濟(jì)條件影響很大。②污水來源有多個(gè)方面，成分復(fù)雜，具有懸浮物、有機(jī)物、氮磷濃度較高等特性。和農(nóng)村生產(chǎn)生活方式相關(guān)，大部分農(nóng)村生活污水中重金屬和有毒有害物質(zhì)少，有機(jī)物、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)多，還含有懸浮物和致病菌等污染成分，容易被生化處理。③農(nóng)村污水排放量隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步增長率越來越多。④農(nóng)村生活污水處理晚于城鎮(zhèn)污水處理，而且處理率也較低。

2 農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀

2.1 污水處理技術(shù)實(shí)用性差

現(xiàn)在部分農(nóng)村污水處理過程中存在強(qiáng)制技術(shù)轉(zhuǎn)移和應(yīng)用的情況，沒有充分考慮當(dāng)?shù)卮迕窬幼√攸c(diǎn)及污水排放情況，污水處理技術(shù)的實(shí)用性相對較差，不僅沒有達(dá)到良好的處理效果，而且造成了大量的資源浪費(fèi)，引起了農(nóng)村居民的不滿。

2.2 污水治理資金不足

污水處理系統(tǒng)需要投入大量資金才能啟動(dòng)，而且中后期的管理和維護(hù)也需要資金支持，當(dāng)?shù)卣m然能撥出專項(xiàng)資金來啟動(dòng)污水處理項(xiàng)目，但是也只夠短時(shí)期用，污水處理是長線投資，污水處理系統(tǒng)的后期監(jiān)控、升級和維護(hù)都缺乏大量資金的支撐。

2.3 污水處理意識(shí)淡薄

目前農(nóng)村很多村民對污水處理工作缺乏了解和重視，環(huán)保意識(shí)淡薄，而且污水處理是一項(xiàng)長期投資，短時(shí)期看不見效益，所以村民不夠重視，仍存在胡亂丟棄廢水的情況，污染農(nóng)村環(huán)境。

2.4 污水治理監(jiān)管和維護(hù)困難

一方面，農(nóng)村各地居住特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，生活污水處理措施也不同，很難統(tǒng)一治理；另一方面許多農(nóng)村地區(qū)在污水處理方面缺乏監(jiān)管和控制，污水處理設(shè)備存在問題卻無人維修。如果不能將污水治理有效監(jiān)管起來，污水處理設(shè)施難以高效實(shí)現(xiàn)其功能，就會(huì)降低污水治理效果，影響水質(zhì)控制，影響居民生活安全。

3 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究

3.1 厭氧池

厭氧池污水處理技術(shù)是在厭氧狀態(tài)下，利用糞便和秸稈進(jìn)行高溫堆肥，然后自然發(fā)酵。厭氧池里的厭氧細(xì)菌把污水中的有機(jī)物分解、代謝和消化，從而降低污水中的有機(jī)物的含量，同時(shí)還能產(chǎn)生沼氣帶來經(jīng)濟(jì)效益，是一種比較高效的污水處理方式。厭氧沼氣池[1]不僅可以減少肥料養(yǎng)分損失，消除病蟲害，還能使周圍環(huán)境比較衛(wèi)生，進(jìn)一步提高了有機(jī)肥料的質(zhì)量，能更好地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供充足的有機(jī)肥料，結(jié)構(gòu)簡單，能處理不同濃度的有機(jī)廢水。缺點(diǎn)是處理氨氮效果不好，出水水質(zhì)不好。

3.2 A/O 工藝

A/O 工藝也就是通常所說的厭氧好氧工藝，前段是厭氧段，好氧段串聯(lián)厭氧段的后面。在厭氧段，污水中的有機(jī)物被水解酸化，大分子有機(jī)物也被降解成小分子有機(jī)物，以利于后續(xù)好氧的進(jìn)一步處理；好氧段，在硝化菌的作用下，氨態(tài)氮進(jìn)一步分解，提高了除氮率，另外氧化池里去除BOD、吸收磷，使有機(jī)物污染物得到進(jìn)一步去除，提高出水水質(zhì)。A/O 工藝結(jié)構(gòu)簡單、花錢較少，總氮去除在70%～80%之間，但是A/O 工藝還是不能培養(yǎng)具有一定功能的污泥，污水中難降解的物質(zhì)處理起來效率也較低，另外脫氮效率也很難達(dá)到90%。

3.3 人工濕地

人工濕地污水處理技術(shù)是指在低洼地上利用土壤、植物和微生物等構(gòu)建起類似自然濕地的地表水生態(tài)系統(tǒng)，利用水生態(tài)系統(tǒng)的吸附和生物降解作用對生活污水中氮磷等污染物質(zhì)進(jìn)行處理。人工濕地污水處理技術(shù)有地表流人工濕地、垂直流人工濕地和潛流人工濕地3 種類型。

地表流人工濕地和自然濕地最相似，污水在地表流動(dòng)，水位較淺。地表流人工濕地投資少，占地面積較大，承受的污水負(fù)荷小，不衛(wèi)生，處理效果也沒有潛流人工濕地好。潛流人工濕地的污水在濕地床的內(nèi)部流動(dòng)，水位較高，占地面積比地表流人工濕地小，干凈衛(wèi)生，受氣候的影響小，但需要的投資比地表流人工濕地高，控制起來也相對復(fù)雜，沒有垂直流人工濕地對氮磷的去除率高。垂直流人工濕地污水流動(dòng)特點(diǎn)兼具地表流人工濕地和潛水流人工濕地的特點(diǎn)，需處理的污水先在濕地表明流過，然后再從上往下或從下往上流入床底，氧氣利用大氣和植物根部送到濕地，有很強(qiáng)的硝化能力，適合處理含氨氮濃度高的生活污水，但是基建和控制較復(fù)雜，投資較高，不如潛水流人工濕地衛(wèi)生。不同地區(qū)農(nóng)村居民可以根據(jù)居住特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)條件和對污水水質(zhì)及衛(wèi)生的要求來選擇和構(gòu)建這3 種人工濕地類型。

總而言之，相比其他污水處理方式，人工濕地除了可以顯著提升污水的處理效率，還能在人工濕地種植植物建設(shè)成漂亮景觀，供人們娛樂游玩，也可以在人工濕地種植燈芯草等藥物來提高經(jīng)濟(jì)效益；缺點(diǎn)是占地面積大，而且受基質(zhì)堵塞、氣候和自然環(huán)境影響較大。

3.4 MBR 工藝

MBR 工藝又稱膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor），是一種綜合了活性污泥法與膜分離技術(shù)的新型污水處理技術(shù)，該工藝?yán)媚⒛嗨蛛x，使反應(yīng)器內(nèi)微生物得到最大限度增長，提高了泥水分離效率和生化反應(yīng)速率，同時(shí)因其出水水質(zhì)良好可直接作為中水回用，在中國已被廣泛地應(yīng)用[2]。該工藝負(fù)荷高，停留時(shí)間短，處理效率高，占地面積小，不受場地限制，出水水質(zhì)高，但是膜價(jià)格較高、能耗高，而且容易被污染，需要自動(dòng)控制程度高。

3.5 組合技術(shù)

如果單一技術(shù)不能滿足污水處理要求，也可以將單個(gè)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)組合起來使用，從而提高污水出水水質(zhì)質(zhì)量。

3.5.1 A/O-人工濕地技術(shù)

A/O-人工濕地污水處理技術(shù)是將厭氧池、好氧池和人工濕地相結(jié)合的組合污水處理技術(shù)，生活污水經(jīng)過A/O 濾池處理后，再將污水送往人工濕地再處理和供植物吸收，在提高出水質(zhì)量的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了污水資源的再利用[3]。

3.5.2 MBR-人工濕地技術(shù)

MBR-人工濕地生活污水處理技術(shù)是將經(jīng)過膜生物反應(yīng)器處理過的污水引向人工濕地，進(jìn)一步去除氮和磷，提高出水質(zhì)量，減小流向河流污水負(fù)荷，還可以帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)監(jiān)測，出水水質(zhì)達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級A 標(biāo)準(zhǔn)[4]。

3.5.3 A/O-MBR 技術(shù)

A/O-MBR 污水處理技術(shù)是生活污水經(jīng)過A/O 濾池強(qiáng)化預(yù)處理后，再將污水流向MBR 膜生物反應(yīng)器池，該組合工藝能避免單獨(dú)使用MBR 技術(shù)或者A/O技術(shù)脫氮效果不好的缺陷，還能通過預(yù)處理來延長MBR 膜組件的使用壽命[2]。

3.5.4 MBR 設(shè)備+PLC 監(jiān)控技術(shù)

MBR 設(shè)備是集合了A/O 濾池和MBR 工藝的一體化設(shè)備，該工藝出水水質(zhì)好、效率高、占地面積小，但是MBR 膜依賴自動(dòng)控制程度高?；谶@種情況，可以對MBR 一體化污水處理設(shè)備外加PLC 集中監(jiān)控控制，根據(jù)傳遞到PLC 的參數(shù)信息進(jìn)行自動(dòng)控制，一旦設(shè)備發(fā)生故障可以及時(shí)上傳到上位機(jī)進(jìn)行報(bào)警處理，上位機(jī)安裝西門子公司的組態(tài)軟件WⅠNCC 作為監(jiān)控軟件，可與西門子PLC 聯(lián)合實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制和監(jiān)控，提高自動(dòng)化程度。而且當(dāng)污水?dāng)嗔鲿r(shí)，PLC 可以控制風(fēng)機(jī)能自動(dòng)間隙運(yùn)行，在保證節(jié)能的基礎(chǔ)上，為生物的生長提供適合的氧分，從而來降低MBR 設(shè)備的能耗。通過對電氣控制系統(tǒng)各方面綜合考慮，選用可編程控制器S7-200SMARTPLC 的SR60CPU 作為主控制器，SR60 是標(biāo)準(zhǔn)型CPU，集有36 個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和24 個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，沒有模擬量輸入點(diǎn)，再外加EMAE04 模擬量輸入擴(kuò)展模塊來接收液位、流量等信號(hào)。觸摸屏可選擇SMART700[5]。污水處理監(jiān)控系統(tǒng)方案如圖1 所示。

圖1 污水處理監(jiān)控系統(tǒng)框圖

4 農(nóng)村生活污水處理對策

4.1 因地制宜選擇污水處理技術(shù)，優(yōu)化污水治理模式

農(nóng)村在選擇污水處理技術(shù)和方案時(shí)要因地制宜，不能一刀切。需要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用竦奈鬯幚硭|(zhì)需要，以及經(jīng)濟(jì)條件和地形面積等情況制定相應(yīng)的污水處理方案。

在經(jīng)濟(jì)條件較差、污水處理要求不高的場合可使用厭氧池技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單且省錢，該技術(shù)尤其適合在北方寒冷地區(qū)實(shí)施；在經(jīng)濟(jì)條件一般，對處理水質(zhì)有一定要求，但要求不高的生活污水處理場合可使用A/O 工藝；MBR 工業(yè)污水處理可用在經(jīng)濟(jì)條件較好、有難降解的有機(jī)污水、對出水水質(zhì)要求較高的農(nóng)村生活污水處理場合中，居住集中或分散都適合；人工濕地可用在村莊土地富裕面積較大，有一定的河塘、溝渠、洼地的農(nóng)村污水處理場合中。

為了彌補(bǔ)單一農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的不足，在對出水水質(zhì)要求較高村莊，可考慮采用生活污水組合處理工藝。A/O-人工濕地技術(shù)通過A/O 強(qiáng)化預(yù)處理后進(jìn)行人工濕地二級處理，出水質(zhì)量高，適合經(jīng)濟(jì)條件一般、居住相對比較集中而且土地面積較豐富，尤其適合地勢有落差和氮磷去除要求較高的村鎮(zhèn)；MBR-人工濕地技術(shù)適合經(jīng)濟(jì)條件較好、出水質(zhì)量要求較高、土地面積相對比較富裕的村鎮(zhèn)；A/O-MBR 技術(shù)適合經(jīng)濟(jì)條件好、占地面積小、工藝流程短和脫氮要求高的村鎮(zhèn)；在居住相對集中的村落，為了提高出水水質(zhì)質(zhì)量，方便污水處理設(shè)備的自動(dòng)控制和維護(hù)，污水處理設(shè)備可引入PLC 和WⅠNCC 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，方便污水管理人員觀察和控制，同時(shí)也利于設(shè)備的后期維護(hù)。

4.2 拓寬資金投入渠道

農(nóng)村生活污水處理是一項(xiàng)關(guān)系國計(jì)民生的長期投資項(xiàng)目，單靠政府撥款的專項(xiàng)資金很難維持污水治理的中后期運(yùn)行和管理。為了取得農(nóng)村生活污水治理的長期有效效益，一方面要積極爭取上級政府污水處理的專項(xiàng)補(bǔ)助資金，讓生活污水處理的專項(xiàng)撥款能夠發(fā)放到更多的農(nóng)村地區(qū)，尤其對經(jīng)濟(jì)條件相對不好的農(nóng)村地區(qū)更要加大污水處理資金支持力度，以減輕村民經(jīng)濟(jì)壓力；另一方面各級財(cái)政部門也要盡心盡力從其他多個(gè)渠道籌措農(nóng)村生活污水治理資金，利用自身的杠桿作用去吸引社會(huì)資金投入農(nóng)村生活污水治理，可以通過貼息、保險(xiǎn)等方式來積極鼓勵(lì)并吸引當(dāng)?shù)仄髽I(yè)、其他團(tuán)體和社會(huì)群體的資金投入，還可以通過減免稅收來鼓勵(lì)企業(yè)參與當(dāng)?shù)匚鬯幚眄?xiàng)目，通過宣傳表揚(yáng)來激勵(lì)團(tuán)體和個(gè)人來捐贈(zèng)污水處理資金。進(jìn)一步完善金融對農(nóng)村生活污水治理的支持政策，開辟“污水治理綠色通道”，給污水治理生態(tài)項(xiàng)目特許經(jīng)營權(quán)，對村民的少量收取污水和垃圾治理費(fèi)權(quán)。綜上所述，從多渠道籌集的污水治理資金要建立?？顚Ｓ帽O(jiān)管制度，嚴(yán)禁挪用，確保有一定的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)來完成污水治理這一項(xiàng)復(fù)雜的民生工程，造福子孫后代。

4.3 積極宣傳教育，提高村民污水處理意識(shí)

長期以來，由于農(nóng)村居民生活在大自然環(huán)境中，已經(jīng)習(xí)慣了自然排放和自然凈化，即使水質(zhì)受到一定程度污染也意識(shí)不到，沒有引起足夠重視。但是，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污水排放量日益增多，對生態(tài)環(huán)境的危害越來越大，同時(shí)也容易引起許多傳染病。由于農(nóng)村居民的環(huán)保意識(shí)淡薄，對污水處理工作缺乏了解和重視，不愿參與污水治理，也不會(huì)維護(hù)污水治理成果，將會(huì)嚴(yán)重影響污水治理的長期健康發(fā)展，所以非常有必要加強(qiáng)對村民環(huán)保知識(shí)的教育，讓村民清楚污水的危害以及污水處理的意義，清楚地知道個(gè)人在污水處理中的責(zé)任和義務(wù)，讓污水處理深得人心，成為農(nóng)村生活中的一部分。對村民開展宣傳和教育活動(dòng)，可以通過開會(huì)、廣播、電視、手機(jī)微信等多種方式來進(jìn)行，還可以在中小學(xué)課堂開展生態(tài)環(huán)境保護(hù)教育活動(dòng)，從孩子抓起，爭取形成人人都對污水治理上心，人人都愛護(hù)生態(tài)環(huán)境的良好風(fēng)氣。并且要注重培養(yǎng)污水治理和管理維護(hù)的技術(shù)人才，維護(hù)污水治理效果。

4.4 強(qiáng)化監(jiān)管，建立污水處理機(jī)制

農(nóng)村生活污水治理是一項(xiàng)長期的運(yùn)營項(xiàng)目，必須建立長效的管理機(jī)制，才能使污水治理取得良好的效果，從而造福村民。一定要明確責(zé)任，明確污水處理設(shè)備具體負(fù)責(zé)人，設(shè)施誰管理，出了故障誰維修，上級部門誰監(jiān)管，責(zé)任明確了才能更好地維護(hù)污水處理設(shè)施和效果。在污水治理長期運(yùn)行處理時(shí)，一方面可以利用組合污水處理監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制和預(yù)警，另一方面政府要培養(yǎng)和建立專門的污水治理管理隊(duì)伍，對污水處理設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)。并且，市生態(tài)環(huán)境部門應(yīng)定期進(jìn)行污水治理抽查，將污水治理的情況納入網(wǎng)格化監(jiān)管，省級生態(tài)環(huán)境部門應(yīng)將農(nóng)村生活污水的治理效果納入生態(tài)環(huán)境保護(hù)督查范圍，從下到上層層把關(guān)、梯度管理，防止將污水處理設(shè)備廢棄不用，或者設(shè)備壞而不修，也防止將處理后的污水不達(dá)標(biāo)排放，確保污水治理得到長期有效的健康發(fā)展。

5 結(jié)束語

隨著社會(huì)的發(fā)展，農(nóng)村生活污水排放量越來越多，生活污水的隨意排放會(huì)影響居民的飲用水安全，進(jìn)而影響農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。通過對農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀的調(diào)查和分析，污水治理還存在很多不足和困難，文中提出了一系列相應(yīng)的治理對策。對污水治理的多種方法進(jìn)行了研究和開發(fā)，總結(jié)了優(yōu)缺點(diǎn)和適用場合，在污水治理時(shí)因地制宜，根據(jù)經(jīng)濟(jì)、出水水質(zhì)要求和地形面積來選擇最合適方案。要取得農(nóng)村生活污水的長效治理效果，還要多渠道融資，加大對村民污水治理意識(shí)的宣傳和教育，并且要對污水治理情況進(jìn)行各級監(jiān)管才能真正落實(shí)污水治理的各項(xiàng)任務(wù)，真正造福于人民。