農(nóng)村生活污水處理方法研究

高新亞

（漯河市生態(tài)環(huán)境局舞陽分局，河南漯河 462400）

0 引言

農(nóng)村生活污水處理的難點在于農(nóng)村居住相對比較分散。部分地區(qū)還存在較大的地勢差異及水質(zhì)水量波動等特點，缺乏污水收集和有效的處理模式，這使得城市生活污水的處理方法在農(nóng)村地區(qū)較難適用[1]。因此，因地制宜分散處理更加適合我國農(nóng)村，戶用型污水收集裝置、小型污水處理裝置及輸送管網(wǎng)優(yōu)化是農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)的重要內(nèi)容。

1 農(nóng)村生活污水處理的關(guān)鍵問題

1.1 傳統(tǒng)處理方法已不適用

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，農(nóng)民生活質(zhì)量也逐步提高。農(nóng)家生活污水與城市生活污水，只有量的區(qū)別，主要是廁所、洗滌、洗澡、廚房等生活污水。由于廁所和廚房廢水中含有固體顆粒物，小口徑的下水管網(wǎng)易于阻塞，而且傳統(tǒng)的化糞池，已經(jīng)解決不了生活污水的污染問題。另外，廁所廢水的BOD的負(fù)荷低于其他廢水，所以一體化收集處理十分重要[2]。隨著農(nóng)村尤其是城市郊區(qū)，農(nóng)民生活水平的明顯提高，家庭生活污水中洗滌洗澡、廚房廢水的BOD遠高于廁所廢水，所以農(nóng)戶生活污水全收集并加以處理是未來農(nóng)村生活污水處理的發(fā)展方向。

1.2 污水收集難度大

由于農(nóng)村的自然風(fēng)貌，居住分散、地勢差異大、污水波動大以及受季節(jié)、環(huán)境溫度的影響，很難像城市那樣，建立投資巨大的下水道管網(wǎng)。因此，應(yīng)因地制宜，實行分散式處理與相對集中的相結(jié)合的模式，減少對管網(wǎng)的建設(shè)投資。農(nóng)村下水管網(wǎng)投資巨大，降低管網(wǎng)建設(shè)投資，就必須降低下水管道的管徑。這不僅可以減少施工難度，還可以大大節(jié)省材料的投資。但如何確保管道不被堵塞是一個很大的難題。

農(nóng)村生活污水處理，重點應(yīng)該放在收集上。力爭做到全收集，否則農(nóng)村生活污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)就失去意義。所以，在污水的收集設(shè)施選擇上，小型處理設(shè)備應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化，避免鐵制產(chǎn)品，因為污水對鐵制產(chǎn)品的腐蝕性很大。而且，對于處理設(shè)備來說，要有足夠的壽命周期，一般是30～50年，鐵制產(chǎn)品很難實現(xiàn)。這也使得裝備的材質(zhì)要有一定的選擇性。

1.3 處理裝備對集成技術(shù)要求高

處理裝備、生化處理屬于生態(tài)型的處理模式，應(yīng)該是農(nóng)村生活污水處理的首選。如何確保長期穩(wěn)定運行、操作費用低，需要過硬的集成技術(shù)才能實現(xiàn)。例如，農(nóng)村生活污水的礦化、脫氮、除磷、污泥零排放等處理裝備，往往都集成了其他相關(guān)的技術(shù)。對操作人員的技術(shù)水平要求很高。而農(nóng)村地區(qū)生活污水的處理，需要考慮其專業(yè)人員、成本、技術(shù)的可行性，這些都是處理農(nóng)村污水過程中需要深入思考的重要問題。

2 農(nóng)村生活污水的主要處理方法

2.1 集中式資源化利用治理方式

集中式資源化利用治理方式，適用于人口規(guī)模100～400人或生活污水產(chǎn)生量每天在5～20 m3的自然村。對于住戶相對集中、有利于建設(shè)管道、黑水灰水能單獨收集、周邊受納體消納能力強的村莊，一般采用黑水分流+戶用化糞池/隔油池（格柵）+厭氧發(fā)酵池/預(yù)處理設(shè)施+貯存池+資源化利用的模式。黑水灰水單獨收集并實現(xiàn)資源化利用。黑水通過管道、吸糞車或其他方式收集，引至集中式化糞池、厭氧發(fā)酵池等處理后，用于農(nóng)田、果園、林地等進行資源化利用?；宜占?，就地就近用于庭院綠化及房前屋后花園、果園等；或通過管道（溝渠）收集至預(yù)處理（厭氧發(fā)酵池或生態(tài)措施）等處理，并滿足《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》后，就地就近引入農(nóng)田、果園、林地等進行資源化利用。

對于住戶相對集中、有利于建設(shè)管道、黑水灰水不能單獨收集、周邊受納體消納能力強的村莊，一般采用黑水合流+預(yù)處理設(shè)施+貯存池+資源化利用的模式。黑水灰水合并收集并實現(xiàn)資源化利用。通過管道收集至村莊厭氧發(fā)酵池（生態(tài)處理）等方式處理，并滿足《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》后進行資源化利用，不直接排入水體。

2.2 分散式資源化利用治理方式

分散式資源化利用治理方式，適用于人口規(guī)模小于100人或生活污水排放量每天小于5 m3的自然村。對于農(nóng)戶分散分布、不利于建設(shè)管道，且戶與戶之間建有“四小園”的空地充足村莊，一般采用黑灰分流+化糞池/隔油池+溝渠生態(tài)化改造+房前屋后“四小園”的模式。黑水經(jīng)化糞池?zé)o害化處理，灰水經(jīng)隔油等戶用預(yù)處理設(shè)施處理，通過改造后的生態(tài)溝渠進入房前屋后的“四小園”澆施，對污水中的水資源及氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)進行再利用。

對于農(nóng)戶居住分散、方便建設(shè)管道、村內(nèi)無“四小園”、周邊受納體消納能力強的村莊，一般采用黑灰分流（合流）+化糞池/隔油池+貯存池+周邊農(nóng)田、林地、菜地的模式。將黑水無害化后通過管道或暗渠引入貯存池，或直接用于村莊周邊農(nóng)田、林地、菜地等進行資源化利用?；宜ㄟ^管道或暗渠接入村外的預(yù)處理設(shè)施或貯存池后，用于農(nóng)田、林地、菜地等，利用農(nóng)田、林地、菜地對污染物吸附、降解、吸收等能力，對污水中的水資源及氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)進行再利用，同時污水得以凈化。

對于農(nóng)戶居住分散、周邊有蓄水塘的村莊，一般采用黑灰分流（合流）+化糞池/隔油池+貯存池+周邊蓄水塘的模式。污水經(jīng)無害化處理或一定預(yù)處理后接入蓄水塘等消納處理，蓄水塘可通過配置相應(yīng)水生植物系統(tǒng)等進行生態(tài)化改造。具有條件的可增加增氧曝氣裝置，防止水體黑臭。

對于使用旱廁、經(jīng)濟條件較差、農(nóng)戶分布分散且周邊有消納土地的偏遠農(nóng)村地區(qū)，如高寒高海拔的牧區(qū)、高半山地帶、干旱缺水地區(qū)的農(nóng)村單戶或聯(lián)戶，一般采用衛(wèi)生旱廁+灰水收集池+資源化利用的模式。衛(wèi)生旱廁糞污盡量就地就近堆漚腐熟后，進行資源化利用?；宜ㄟ^管道、暗渠收集接入收集池或自然水塘后資源化利用。

3 歸一模塊化凈化槽串并聯(lián)處理系統(tǒng)

3.1 處理系統(tǒng)概述

歸一模塊化凈化槽串并聯(lián)處理系統(tǒng)方法，能夠把各家生活污水納入到水解槽中。不管各家污水區(qū)別多大，經(jīng)過生化處理后，都可轉(zhuǎn)化為類似的水溶性污水，采用小口徑管網(wǎng)，因地制宜，屬于一種分散化與集中化相結(jié)合的污水處理模式。選擇性地使用多戶聯(lián)用，直接與生態(tài)型污泥零排放的、可串并聯(lián)的凈化槽系統(tǒng)連接，進行生化降解的有效處理，可以實現(xiàn)無害化處理的目的。

該全收集水解槽目的是污水經(jīng)預(yù)處理后，轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一類型的可溶態(tài)污水，降低管網(wǎng)投資，減少后期的處理負(fù)荷（圖1）。廚房、洗浴、洗衣機及廚房排出的生活污水，不僅含有大量的固體顆粒物，而且還含有洗滌劑、肥皂、洗發(fā)劑等，需要有一個酸化水解過程，更為重要的是消減顆粒物，即浮渣。歸一模塊化凈化槽串并聯(lián)處理系統(tǒng)屬于生態(tài)型污泥零排放，不產(chǎn)生二次污染，處理成本低，便于維護，無需人員值守。

圖1 歸一模塊化水解槽

3.2 與傳統(tǒng)化糞池處理方法相比的優(yōu)勢

全收集水解槽與傳統(tǒng)化糞池不同。首先，農(nóng)戶生活污水全收集，而不僅是廁所污水。其次，構(gòu)建了無動力好氧區(qū)，消解浮渣，減少清淤。再次，生物濾床抑制顆粒物的排出[3]。這樣后續(xù)的管網(wǎng)就可以使用小管徑，大大降低管網(wǎng)投資，又可避免堵塞問題，可實現(xiàn)多戶污水的連接，便于后續(xù)高效、穩(wěn)定處理。

水解槽替代化糞池，解決了農(nóng)戶污水的全收集，避免洗滌、洗澡及廚房廢水的污染，形成統(tǒng)一的可溶態(tài)污水。根據(jù)實際地勢地貌，使用較小管徑，即10 cm連接各戶，大大減少了傳統(tǒng)的管網(wǎng)投資費用。另外，后續(xù)的生物膜替代傳統(tǒng)的活性污泥法的生化處理設(shè)備凈化槽，實現(xiàn)了生態(tài)型污泥零排放的有效處理。

3.3 工藝流程

新型凈化槽的工藝流程不復(fù)雜。凈化槽主要由厭氧區(qū)、好氧區(qū)、沉淀區(qū)、消毒區(qū)、生物濾床、氣泵及氣體回流裝備構(gòu)成。它利用污水中的硅酸鹽顆粒物自身的重力，使其自由沉降到底部，與污水分離。厭氧微生物產(chǎn)生的氣體使有機顆粒物以及膠體等上浮。好氧區(qū)的微生物及后生動物進一步快速分解所形成的浮渣。生物濾床增大了水相中的微生物濃度，加快了水解過程，可以降低后續(xù)的生化負(fù)荷，提高管道的流通性。曝氣區(qū)域可根據(jù)處理容量自由調(diào)節(jié)，還可通過曝氣大小進行調(diào)節(jié)，達到節(jié)能減排的目的。各區(qū)之間不相互干擾，污水逐步進入各區(qū)域，在微生物的作用下，被降解凈化。在處理效率上，優(yōu)于日本的凈化槽，在后期的運維上，因非活性污泥法，基本實現(xiàn)無人值守（圖2）。

圖2 新型凈化槽的簡單地工藝流程圖

該水解槽集成技術(shù)能使污水預(yù)處理后，轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一類型的可溶態(tài)污水，降低管網(wǎng)投資，減少后續(xù)的處理負(fù)荷。凈化槽集成技術(shù)能減少浮渣、抑制污泥、高效處理以及無人值守，減少了日本式凈化槽的定期清淤和排泥的復(fù)雜過程。二者優(yōu)化組合，既可解決污水收集和輸送難題，也可減少農(nóng)村管網(wǎng)建設(shè)投資；可單戶，也可多戶聯(lián)用；采用地埋形式，不受環(huán)境溫度影響，適合我國不同地域條件。

3.4 應(yīng)用條件

水解槽和新型凈化槽組合的不同模式，有單戶型的、多戶聯(lián)用型、樓宇型，也有村莊集中型，并且通過地埋形式，解決了環(huán)境的影響，既適合南方農(nóng)村，又適合北方農(nóng)村[4]。為了能夠把凈化槽系統(tǒng)處理水質(zhì)達到一級排放標(biāo)準(zhǔn)，適合于水源地、風(fēng)景區(qū)等農(nóng)村生活污水處理的要求，技術(shù)人員還為該處理系統(tǒng)設(shè)置了回流的A-O-A-O脫氮工藝。

該工藝采用點進水的方式，提供碳源，促進缺氧區(qū)的反硝化，實現(xiàn)深度脫氮，以及電除磷方法替代傳統(tǒng)的絮凝法和離子交換法，讓分子態(tài)的磷酸鹽在生態(tài)濾床中吸附沉積，實現(xiàn)對磷的深度處理。構(gòu)建深度脫氮除磷凈化槽串并聯(lián)系統(tǒng)，通過礦化、脫氮、除磷、污泥減量化工藝的優(yōu)化組合，不添加任何化學(xué)藥劑，形成生態(tài)型污泥零排放集成技術(shù)，實現(xiàn)達標(biāo)排放。

3.5 應(yīng)用效果

該項污水處理技術(shù)，自2015年推廣應(yīng)用以來，目前已在河北邯鄲、安徽馬鞍山、山東德州、陜西、寧夏等地區(qū)，進行了大量的應(yīng)用?，F(xiàn)有建成的凈化槽污水處理系統(tǒng)超過300多個，取得了良好的處理效果。由于其運營維護相對簡單，污水處理成本相對較低，未來農(nóng)村地區(qū)生活污水處理可以進一步推廣這一較為先進的技術(shù)。

一體化凈化槽雖然可以很好地處理家庭生活污水，但畢竟體積大，生產(chǎn)的裝備由于制作成本較大，影響了推廣應(yīng)用。因此，在后續(xù)的開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新過程中，要充分利用本身集成技術(shù)的核心，在此基礎(chǔ)上增加新技術(shù)。比如，漂浮生物填料，增加生化處理功能等。充分利用我國化糞池生產(chǎn)大國的優(yōu)勢，發(fā)展化糞池產(chǎn)業(yè)鏈，并開發(fā)新的生態(tài)型處理裝備，滿足農(nóng)村地區(qū)大量生活污水處理的需求。

4 結(jié)論

技術(shù)是科學(xué)與工程的橋梁。農(nóng)村生活污水的處理，需要適合農(nóng)村地區(qū)特點的技術(shù)。本文對當(dāng)前比較成熟的污水處理方法，即歸一模塊化凈化槽串并聯(lián)處理系統(tǒng)，進行了詳細(xì)分析，有助于這一技術(shù)方法的推廣和運用，以期促進農(nóng)村生活污水治理水平的不斷提升。