農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀及主要應(yīng)用技術(shù)分析

張秋潔

（黔西南州生態(tài)環(huán)境局 貴州興義 562400）

引言

城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人口集聚程度高，使得我國(guó)城鎮(zhèn)均建有污水處理廠，并且陸續(xù)投入使用，讓城鎮(zhèn)地區(qū)的生活污水得到了有效處理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022 年我國(guó)城市及縣城污水處理率由93.44%提升至97.53%，縣城污水處理率由87.38%提升至95.05%，均處于較高水平。雖然，我國(guó)城市污水處理率較高，但農(nóng)村地區(qū)污水處理工作卻相對(duì)滯后，難以承擔(dān)較高的污水處理廠建設(shè)、運(yùn)營(yíng)成本，加之專業(yè)技術(shù)人才短缺，使得大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)并未建設(shè)專門的污水處理廠，農(nóng)村生活污水無法得到有效收集和處理。同時(shí)，由于我國(guó)農(nóng)村居民居住分散，農(nóng)村生活污水排放呈現(xiàn)出分散式特點(diǎn)，使得農(nóng)村污水收集成本高，農(nóng)村生活污水成為當(dāng)前農(nóng)村主要水污染源之一。因此，急需在思想上高度重視農(nóng)村生活污水治理，并針對(duì)農(nóng)村分散式污水排放的特點(diǎn)及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、人才隊(duì)伍的現(xiàn)實(shí)狀況，采取適合農(nóng)村地區(qū)水污染治理的技術(shù)，切實(shí)做好農(nóng)村水環(huán)境污染治理工作，實(shí)現(xiàn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)預(yù)期目標(biāo)。

1 農(nóng)村生活污水概況

1.1 污水構(gòu)成

農(nóng)村生活污水是分散的農(nóng)戶生產(chǎn)和生活過程中產(chǎn)生的廢水。主要污染源有廁所用水、生活洗滌用水、家禽養(yǎng)殖用水和廚房用水，以及煮飯、洗碗、洗衣服、洗澡和沖廁等農(nóng)村居民生活廢水。

1.2 成分特點(diǎn)

農(nóng)村污水可劃分為黑水、灰水2 大類[1]。黑水是由住戶排泄的糞便和沖刷出來的污水，具有較強(qiáng)的污染性，但其中的有機(jī)質(zhì)含量高、營(yíng)養(yǎng)成分高，可對(duì)黑水進(jìn)行特殊處理，并經(jīng)過一段時(shí)間厭氧發(fā)酵處理之后，可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這樣不僅保護(hù)了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，還可改良和優(yōu)化土壤質(zhì)量?；宜饕怯删用褡鲲?、洗碗、洗澡、洗衣服等過程中排出的廢水，相對(duì)于黑水，灰水養(yǎng)分含量較少，通常不需要經(jīng)過厭氧處理。灰水是農(nóng)村生活中主要污水，且污染物濃度較低，按照程序進(jìn)行收集、回收和處理也可以進(jìn)行再次使用。

1.3 處理方法

目前，我國(guó)農(nóng)村正在朝著現(xiàn)代化方向快速發(fā)展，因此農(nóng)村工程建設(shè)項(xiàng)目較多，且在工程建設(shè)中產(chǎn)生的垃圾和污水量也較大，使得農(nóng)村垃圾和污水量不斷增長(zhǎng)。結(jié)合我國(guó)農(nóng)村污水現(xiàn)狀，進(jìn)行農(nóng)村污水處理時(shí)，應(yīng)先對(duì)有害污水和工程污水的總量進(jìn)行估計(jì)，分析污水蘊(yùn)含的污染物類型和細(xì)菌特征，并在處理時(shí)避免污水排放，防止出現(xiàn)二次污染，以及做好處理污水的二次利用，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)污水處理效益最大化。另外，針對(duì)農(nóng)村生活污水的分散式特點(diǎn)，可利用先進(jìn)的污水處理技術(shù)對(duì)農(nóng)村污水進(jìn)行分散式處理，因此分散式污水處理也是農(nóng)村污水有效處理的重要方法，不僅可減少污水對(duì)農(nóng)村環(huán)境的影響，也能優(yōu)化農(nóng)村環(huán)境，改善村民的生活質(zhì)量和生活環(huán)境，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)村的發(fā)展和建設(shè)[2]。

2 農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀

由于我國(guó)城市與農(nóng)村、東部與西部等經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的不平衡，導(dǎo)致農(nóng)村地區(qū)的生活廢水治理體系不健全，給周圍的生態(tài)環(huán)境帶來了極大的危害。分散式污水處理技術(shù)是在新時(shí)期提出的新型廢水處理技術(shù)，在農(nóng)村地區(qū)廢水處理中具有良好的使用效果。但受農(nóng)村生活污水的水量、水質(zhì)波動(dòng)性大，以及不同地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)差異大等因素影響，使得分散式污水處理技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中仍然存在著諸多問題。此外，不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的較大差異及居民環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，也影響了分散式污水處理技術(shù)在農(nóng)村生活污水處理中的推廣和應(yīng)用。

2.1 污水處理技術(shù)沖擊負(fù)載能力不足

傳統(tǒng)的農(nóng)村污水治理技術(shù)無法完全滿足新時(shí)代農(nóng)村發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，導(dǎo)致了技術(shù)承受沖擊，載荷性能下降。

2.2 處理效果較差

農(nóng)村生活污水源頭排放呈現(xiàn)分散式特點(diǎn)，污水收集難度大，導(dǎo)致污水處理效果不穩(wěn)定，無法從根本上消除水環(huán)境污染。

2.3 經(jīng)費(fèi)投入不足

農(nóng)村地區(qū)的發(fā)展較為緩慢，一些農(nóng)村剛剛脫貧，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)還較為薄弱，負(fù)擔(dān)不起高昂的污水治理技術(shù)的使用成本，制約了農(nóng)村污水治理工作的發(fā)展。

2.4 居民環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)

農(nóng)村人口文化素質(zhì)較低，對(duì)環(huán)境保護(hù)的重要性認(rèn)同度不高，沒有從農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的角度建立起環(huán)境保護(hù)觀念。

綜合而言，農(nóng)村生活廢水治理應(yīng)該深入研究鄉(xiāng)村的生產(chǎn)和生活模式特點(diǎn)，開展有針對(duì)性的污水治理，實(shí)現(xiàn)“對(duì)癥下藥”，確保污水治理技術(shù)的選用與農(nóng)村的具體發(fā)展相適應(yīng)。

3 分散式農(nóng)村污水治理技術(shù)分析

3.1 普通活性淤泥法

普通活性淤污泥法是在人工條件下對(duì)污水和各種微生物進(jìn)行不斷暴曬，將微生物和污水進(jìn)行連續(xù)充分的混合，最終形成活性污泥?；钚晕勰嗄軌?qū)ξ鬯?dāng)中的有害物質(zhì)有力清除，實(shí)現(xiàn)氧化和生物絮凝作用[2]。使用普通活性淤污泥法會(huì)實(shí)現(xiàn)水與污泥的有效分離，并將大部分的污泥返回到曝氣池當(dāng)中，少部分的污泥會(huì)從活性污泥系統(tǒng)當(dāng)中排出。由于傳統(tǒng)的活性污泥系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用還存在污水處理能耗性較高、處理效率較低、占地面積較大的不足，因而極其容易受到水量和水質(zhì)的影響，且沖擊性較弱。

3.2 人工濕地技術(shù)

人工濕地技術(shù)是指將微生物、植物和人工等與土壤進(jìn)行有效結(jié)合，通過人工制造逐漸形成濕地，技術(shù)原理如圖1 所示。人工濕地是綜合性較強(qiáng)的技術(shù)，具有生態(tài)化性質(zhì)，主要通過人工機(jī)制和微生物產(chǎn)生化學(xué)物理作用，再通過植物的生物作用，優(yōu)化污水處理效果。人工濕地技術(shù)主要通過循環(huán)再生作用的應(yīng)用，使污水中的污染物質(zhì)不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并起到有效處理和凈化污水的作用，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)[3]。應(yīng)用人工濕地技術(shù)能夠有效改善農(nóng)村水污染問題和環(huán)境污染問題，實(shí)現(xiàn)水資源的有效利用和再生，提高水資源利用率，為農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)生態(tài)發(fā)展提供有力保障。由于農(nóng)村污水處理過程中大部分都是潛流型的人工濕地技術(shù)，因此人工濕地技術(shù)對(duì)農(nóng)村污水處理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)有較強(qiáng)的作用和效果。但由于我國(guó)南北地區(qū)氣候溫差大，水生植物選型難以統(tǒng)一，且人工濕地技術(shù)處理效率較慢，因而該技術(shù)主要適用于南方農(nóng)村水資源豐富的地區(qū)，技術(shù)推廣難度大。

圖1 人工濕地技術(shù)原理

3.3 厭氧生物技術(shù)

厭氧生物技術(shù)最早出現(xiàn)于19 世紀(jì)，是在污泥凈化基礎(chǔ)上進(jìn)一步研發(fā)的，主要應(yīng)用于農(nóng)村分散式污水處理。該技術(shù)主要通過厭氧細(xì)菌和厭氧生物的代謝實(shí)現(xiàn)農(nóng)村生污水中有機(jī)污染物向無機(jī)污染物轉(zhuǎn)化，使農(nóng)村污水得到有效妥善處理[4]。在應(yīng)用過程中厭氧生物技術(shù)不需要通過氧氣支持，在無氧環(huán)境中也完全可以實(shí)現(xiàn)，且具有污水處理量大、成本低、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，不僅能對(duì)農(nóng)村的污水進(jìn)行有效處理，還能將污水中的污泥轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)廢料，有效解決當(dāng)前農(nóng)村污水問題，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，減少資源浪費(fèi)，保護(hù)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和生態(tài)資源。但由于厭氧生物技術(shù)處理農(nóng)村生活污水對(duì)有毒物質(zhì)具有敏感，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器運(yùn)行條件惡化、啟動(dòng)過程緩慢、有機(jī)物去除不夠徹底等問題。

3.4 生物濾池技術(shù)

生物濾池技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)村分散式污水處理能夠有效提高生活污水利用效率，可依據(jù)接觸氧化、給水快濾池并經(jīng)生物濾池將二者結(jié)合起來，使濾池中的污水先進(jìn)行氧化分解，將部分懸浮物截留，再進(jìn)行反沖洗去除殘留懸浮物。如，蚯蚓生物濾池技術(shù)由微生物和蚯蚓等諸多元素共同組成，可在濾池中應(yīng)用砂土、鐵削和鋸末等物進(jìn)行填充，利用蚯蚓較強(qiáng)的消化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污泥和污水的初步分解，污水處理能力和抗沖擊能力強(qiáng)，操作運(yùn)行簡(jiǎn)單，占地面積少，節(jié)省資金；同時(shí)，蚯蚓運(yùn)動(dòng)能夠翻松處理濾池土壤，大幅提高濾池內(nèi)部空氣流動(dòng)，推動(dòng)濾池中各種元素有效結(jié)合，并形成新的物質(zhì)，去除污水中的有害化學(xué)成分，改善農(nóng)村水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。但生物培育需要占用一定資金，水頭消耗大，濾料損失較多。

3.5 膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器主要是通過對(duì)膜單元分離，與生物處理有效結(jié)合，更適合對(duì)水質(zhì)變化情況大、總體水流量較小的污水處理。膜生物反應(yīng)器內(nèi)部構(gòu)造如圖2 所示，相當(dāng)于傳統(tǒng)生物處理二沉池，可利用微生物實(shí)現(xiàn)污水處理和降解，同時(shí)可通過膜分離原理實(shí)現(xiàn)污水處理，保障污泥停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)HRT。膜生物反應(yīng)器兼有活性污泥生物降解技術(shù)和膜截流技術(shù)特征，并對(duì)這些特征進(jìn)行有效融合[5]，具有較高的污水處理效率，能夠保障水質(zhì)，節(jié)約土地資源。在膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)當(dāng)中COD具有較高的能耗性，其能耗是傳統(tǒng)技術(shù)的2 倍，不僅在運(yùn)行過程中需要較高的維護(hù)費(fèi)用和管理費(fèi)用，且膜生物組件需要定期更換后期維護(hù)成本高，因而膜生物反應(yīng)器更加適合應(yīng)用于一些經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)或城市。

圖2 膜生物反應(yīng)器

3.6 超濾

超濾是一種膜分離技術(shù)，其原理是小分子溶劑和溶質(zhì)在一定的壓力下通過特定膜，大分子由于體積原因無法通過停留在膜的另一側(cè)，將大分子與小分子進(jìn)行分離，使大分子物質(zhì)得到有效純化。超濾可利用物理分離方法對(duì)水中的膠體、懸浮物等進(jìn)行去除，然后再對(duì)污水中的有用物質(zhì)進(jìn)行提取，實(shí)現(xiàn)污水凈化和循環(huán)利用。超濾具有占地面積較小、操作簡(jiǎn)單和節(jié)能性較強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)細(xì)菌、病毒和混濁進(jìn)行有效去除，目前已廣泛應(yīng)用于污水處理中。但由于侵入或壓入式超濾技術(shù)應(yīng)用需要輔助設(shè)備，給工藝運(yùn)用造成不便，需要定期維護(hù)超濾膜，避免膜污染，尤其是在農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用，運(yùn)行成本較高，缺少專業(yè)技術(shù)人員，后期維護(hù)難度更大，因此在農(nóng)村污水處理中應(yīng)用較少。

3.7 好氧處理技術(shù)

好氧處理技術(shù)能在微生物參與下，以及在適宜碳氮比、含水率、氧氣等條件下，將農(nóng)村生活污水中的有機(jī)物降解、轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)樣物質(zhì)。好氧處理技術(shù)中，好氧部分起到了對(duì)氨氮的無害化、對(duì)有機(jī)物的脫除作用。在傳統(tǒng)小規(guī)模廢水生化反硝化過程中，曝氣能耗占總能耗的80%左右，屬于最主要的能耗單位。利用水輪驅(qū)動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤、階梯降水、往復(fù)式降水、拔風(fēng)等自然加氧方式，可有效地改變常規(guī)生物工藝曝氣的運(yùn)行模式，且易于維護(hù)。下泄式曝氣式充氧器通過將污染物抬高得到位能，經(jīng)過多次下泄，形成水幕、水滴自然充氧器。因此，好氧處理系統(tǒng)可容納各種結(jié)構(gòu)形式的氧氣吸收器，滿足各種環(huán)境條件和水質(zhì)條件變化要求。豎向錯(cuò)位的充氧型沉降池采用多層豎向錯(cuò)位布置，通過隔板實(shí)現(xiàn)污水降落，與階梯型沉降池相比，可節(jié)約50%以上的占地面積，并且周邊可修建建筑隔熱層，適用于北方嚴(yán)寒地區(qū)。水輪驅(qū)動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤，水輪落下產(chǎn)生能量，推動(dòng)水輪旋轉(zhuǎn)，達(dá)到污水落下、濺水分散充氧以及轉(zhuǎn)盤盤面上的復(fù)氧，具有良好的處理效果，特別適合于高濃度的生活污水處理。但由于農(nóng)村生活污水水質(zhì)波動(dòng)較大、溶解氧不足，對(duì)好氧處理技術(shù)的效果影響較大。

結(jié)語

目前，我國(guó)農(nóng)村居民的生活水平和生活質(zhì)量雖得到顯著提升,但農(nóng)村生活污水如果沒有得到正確的處理，就會(huì)對(duì)水資源和環(huán)境造成污染，同時(shí)還會(huì)影響居民的安全。因此，針對(duì)農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)及一些有效的污水處理技術(shù)，可根據(jù)農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、發(fā)展情況，合理比選對(duì)農(nóng)村污水進(jìn)行有效處理的技術(shù)，保障農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的安全。