農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)應(yīng)用研究

0引言

農(nóng)村生活污水主要來(lái)源于農(nóng)村居民的日常生活，如洗滌、烹飪、沖廁等，其成分復(fù)雜，含有大量的有機(jī)物、氮、磷等污染物。過去，農(nóng)村地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)滯后，缺乏完善的污水收集和處理系統(tǒng)，大量生活污水未經(jīng)有效處理直接排放到周邊水體，導(dǎo)致河流水質(zhì)惡化、水體富營(yíng)養(yǎng)化等問題，嚴(yán)重破壞了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，影響了居民的身體健康和農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展1。近年來(lái)，國(guó)家高度重視農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)，加大了對(duì)農(nóng)村生活污水治理的投入。生態(tài)處理技術(shù)作為一種符合農(nóng)村實(shí)際應(yīng)用情況的污水處理方式，逐漸得到廣泛應(yīng)用。其利用自然生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，通過物理、化學(xué)和生物的協(xié)同作用，對(duì)污水中的污染物進(jìn)行去除和轉(zhuǎn)化，具有投資少、運(yùn)行成本低、維護(hù)管理簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，特別適合在農(nóng)村地區(qū)推廣，對(duì)于改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境、提高居民生活質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1常見農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)

1.1 人工濕地技術(shù)

1.1.1 技術(shù)原理

人工濕地是基于天然濕地生態(tài)系統(tǒng)而構(gòu)建的污水處理設(shè)施，由人工基質(zhì)（如砂石、沙子等）、水生植物及微生物菌群組成。在該系統(tǒng)中，污水中的污染物經(jīng)由基質(zhì)過濾和吸收后，再由水中植物的吸收和轉(zhuǎn)化作用以及微生物的生物化學(xué)過程進(jìn)行去除。由于水生植物會(huì)吸收掉廢水中的氮和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)作為食物，并為植物下面的微生物提供棲息場(chǎng)所，因而增加了微生物對(duì)于有機(jī)物的降解作用。同時(shí)，微生物能在好氧和厭氧條件下將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為 和 ，同時(shí)將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽[2]。

1.1.2 技術(shù)特點(diǎn)

人工濕地對(duì)水體中的有機(jī)物、氮、磷等污染物具有良好的凈化能力，可使水體中的COD、BOD、氨氮等指標(biāo)達(dá)到國(guó)家排放指標(biāo)。相對(duì)于傳統(tǒng)的污水處理方法，人工濕地的建設(shè)費(fèi)用低，在運(yùn)行過程中不需要耗用大量電能，只需定期收割水生植物及簡(jiǎn)單維護(hù)就可以，故運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低[3]。人工濕地既能改善環(huán)境質(zhì)量，又能創(chuàng)造出與鄉(xiāng)村自然環(huán)境相協(xié)調(diào)的生態(tài)景觀。人工濕地結(jié)構(gòu)靈活，可以根據(jù)農(nóng)村的地理結(jié)構(gòu)、地形以及污水的排出特性進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃與建制，具有良好的適應(yīng)性。

1.1.3 應(yīng)用實(shí)例

在某農(nóng)村社區(qū)內(nèi)，采用人工垂直流濕地系統(tǒng)對(duì)日常生活污水進(jìn)行處理。該系統(tǒng)的總面積約為 ，基底層采用碎石和沸石混合作為基礎(chǔ)填充物，種植蘆葦、菖蒲等水生植物，并使用網(wǎng)格去除污水中大塊物質(zhì)。日常生活污水預(yù)先流入調(diào)整池（調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量）中，再用抽水泵將污水抽進(jìn)垂直流人工濕地。經(jīng)檢測(cè)出水口的COD去除率在 80% 以上，NH3-N去除率在 75% 以上，出水清澈干凈，達(dá)到農(nóng)業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，可灌溉附近的農(nóng)田。

1.2 穩(wěn)定塘技術(shù)

1.2.1 技術(shù)原理

氧化塘又稱穩(wěn)定塘，是利用天然或人工建造水塘中的微生物（如藻類、細(xì)菌、浮游生物等）作用對(duì)污水進(jìn)行凈化的一種裝置。在氧化塘中，污水中的有機(jī)物被氧化菌消耗，這些細(xì)菌產(chǎn)生的 等非化合元素也可作為藻類光合作用的原料，藻類再通過光合作用產(chǎn)生 ，供給好氧菌進(jìn)行呼吸與代謝，污水中的氮、磷元素也被藻類和水生植物所吸收利用，這就形成了一個(gè)生態(tài)環(huán)境鏈[4]。

1.2.2 技術(shù)特點(diǎn)

第一，操作過程簡(jiǎn)單。穩(wěn)定塘建造方法簡(jiǎn)單，建造成本低，無(wú)須采用復(fù)雜的設(shè)備和技術(shù)手段。穩(wěn)定塘主要利用生物自然凈化作用運(yùn)行，在運(yùn)行過程中幾乎沒有耗能。第二，管理維護(hù)方便。穩(wěn)定塘的管理維護(hù)主要包括定期的水質(zhì)分析、雜物清理及水生生物的控制等，管理簡(jiǎn)便，對(duì)管理人員的要求不高。第三，處理效果穩(wěn)定。穩(wěn)定塘在恰當(dāng)條件下能夠有效去除有機(jī)物、氮、磷等污水中的污染物，處理效果也十分穩(wěn)定[5]。

1.2.3 應(yīng)用實(shí)例

某村莊中建立了一個(gè)連排式污水處理池。其分為3種不同類型的處理池：首先是厭氧池，對(duì)整體生活廢水起到過濾作用，將水中大部分的有機(jī)質(zhì)排盡。其次是兼容池，將水中剩下的有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步清除，如氮、磷等。最后是好氧池，對(duì)其他遺留物質(zhì)進(jìn)一步處理，使污水達(dá)到深層處理要求，其中BOD的去除率在 90% 以上，總氮去除率在 60% 以上。經(jīng)過3道工序處理后，將廢水供應(yīng)給村周邊用于環(huán)境灌溉，美化村莊的自然環(huán)境。

1.3 生態(tài)溝渠技術(shù)

1.3.1 技術(shù)原理

生態(tài)凈化渠是在原有渠道基礎(chǔ)上進(jìn)行生態(tài)改造而成，通過加入水生植物和微生物薄膜附著物等，使其具備污水凈化能力。污水流經(jīng)渠道后，水中雜質(zhì)被渠中植物吸收、微生物降解、渠底及渠壁物理吸附，最終得以凈化。同時(shí)，通過流水可防止渠道內(nèi)污物沉積并保持渠道水流的暢通[]

1.3.2 技術(shù)特點(diǎn)

首先是配套農(nóng)業(yè)灌溉。生態(tài)溝渠可以在凈化廢水的同時(shí)，為農(nóng)田灌溉提供水源，實(shí)現(xiàn)污水資源化。生態(tài)溝渠建設(shè)成本低，主要利用現(xiàn)有灌溉溝渠進(jìn)行改造，能節(jié)約建設(shè)成本。其次是生態(tài)系統(tǒng)功能多樣。生態(tài)溝渠除了可對(duì)廢水進(jìn)行處理外，還能為水生動(dòng)物提供棲息地，促進(jìn)生態(tài)平衡。生態(tài)溝渠流速較慢，但對(duì)污水水質(zhì)及水量變化的適應(yīng)性強(qiáng)[7]。

1.3.3 應(yīng)用實(shí)例

某一鄉(xiāng)村地區(qū)對(duì)渠道展開生態(tài)型改造，在渠道內(nèi)種植了一些水生植物（如美人蕉、水蔥等），并在其底部鋪設(shè)碎石便于微生物的吸附生長(zhǎng)。該生態(tài)型渠道不僅能夠?qū)Υ迓涞纳钗鬯M(jìn)行吸收與凈化，還能將其凈化后的水用于農(nóng)田灌溉。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該生態(tài)型渠道可以將COD的去除率提高到60% ，總磷的去除率達(dá)到 50% ，此舉措能很好地改善農(nóng)業(yè)用水的水質(zhì)，降低廢水的污染程度。

2農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 環(huán)境友好

污水生態(tài)處理是一種利用自然生態(tài)環(huán)境的凈化處理方式，不會(huì)產(chǎn)生其他環(huán)境破壞問題。相對(duì)于傳統(tǒng)水質(zhì)凈化處理方式可以有效減少化合物類藥物的使用量，避免因此而導(dǎo)致的環(huán)境污染發(fā)生。此外，此方式中的水生物、細(xì)菌等物質(zhì)能夠維持生態(tài)鏈的穩(wěn)定性，并保護(hù)物種多樣性。

2.2 經(jīng)濟(jì)性好

2.2.1 建設(shè)成本低

生態(tài)處理工藝的裝置較為簡(jiǎn)單，不需要過多的機(jī)械裝置和復(fù)雜的構(gòu)筑物，如人工濕地只需構(gòu)筑最基本的池塘和覆蓋基質(zhì)，穩(wěn)定池可以采用天然或者人工的池塘，極大地節(jié)約了建設(shè)成本。

2.2.2 經(jīng)營(yíng)成本低

濕地生態(tài)處理技術(shù)主要利用自然物質(zhì)、動(dòng)植物本身的凈化作用，能量消耗很低。穩(wěn)定塘基本上沒有電耗，人工濕地的人工操作只需少量抽水設(shè)備，而且其維護(hù)與管理成本也遠(yuǎn)比其他技術(shù)低，只需修剪植物，對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單維護(hù)。

2.2.3 可資源再利用

人工濕地和穩(wěn)定塘內(nèi)的水生植物是吸收污水中的營(yíng)養(yǎng)物而生長(zhǎng)起來(lái)的，收獲的水生植物可以再作為肥料、飼料或生物質(zhì)能源的原料，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3操作管理簡(jiǎn)便

生態(tài)處理相較于其他處理方式，技術(shù)性操作要求相對(duì)較低，無(wú)須專業(yè)技術(shù)人員參與。穩(wěn)定塘和生態(tài)溝渠的維護(hù)僅僅需要進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)控和垃圾清理等工作，人工濕地只需定期觀察植物長(zhǎng)勢(shì)并收獲。這對(duì)于普遍缺乏專業(yè)技術(shù)人員的農(nóng)村來(lái)說(shuō)，具有較高的實(shí)用性和便利性。

3農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

3.1 污水收集困難

3.1.1 污水收集管網(wǎng)施工難

農(nóng)村居民居住分散，污水來(lái)源較多、分布較廣，難以集中收集。建設(shè)污水收集管網(wǎng)的造價(jià)高，施工難度大，尤其是地形起伏較大、交通不太方便的山區(qū)農(nóng)村，污水收集管網(wǎng)的建設(shè)受到極大限制。

3.1.2 農(nóng)村地區(qū)住房建設(shè)缺乏規(guī)劃

部分農(nóng)村地區(qū)，在進(jìn)行住房建設(shè)時(shí)沒有規(guī)劃，使得房屋建設(shè)雜亂無(wú)章，污水排放路徑不清楚，增加了污水收集的難度。

3.1.3 缺乏建設(shè)資金

污水處理系統(tǒng)工程建設(shè)需投人一定資金，農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平較低，資金緊缺，無(wú)法承受大型污水收集管網(wǎng)的建設(shè)費(fèi)用。

3.2處理效果受季節(jié)影響

3.2.1受氣候變化影響

微生物活動(dòng)和水生植物的生長(zhǎng)受氣候因素影響較大。特別是在冬季，氣溫降低，微生物代謝活動(dòng)減緩導(dǎo)致水生植物生長(zhǎng)緩慢或者停滯，會(huì)對(duì)生態(tài)處理系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。

3.2.2 受光照條件影響

在穩(wěn)定塘和人工濕地等生態(tài)處理系統(tǒng)中，藻類和水生植物的光合作用都需要足夠的光照，如果遇陰雨天，光照強(qiáng)度不足，光合作用就會(huì)降低，從而影響對(duì)污水中污染物的凈化效率。

3.3維護(hù)管理水平低

農(nóng)村地區(qū)管理人員及村民對(duì)污水處理缺乏整體概念，不知道污水處理生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)制與養(yǎng)護(hù)知識(shí)，給系統(tǒng)的保養(yǎng)管理帶來(lái)一定的困難。部分農(nóng)村地區(qū)對(duì)生活污水治理認(rèn)識(shí)不到位，對(duì)生態(tài)處理系統(tǒng)缺乏維護(hù)管理和適時(shí)檢測(cè)，致使該系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)不能得到及時(shí)處理。由于資金不足，生態(tài)處理系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)難以得到保障，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的效果會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

4農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)推廣應(yīng)用對(duì)策

4.1完善污水收集系統(tǒng)

4.1.1 因地制宜選取合適的污水收集方式

人口密集型農(nóng)村地區(qū)可采取集中收集方式，設(shè)置排水管道系統(tǒng)將污水集中輸送到污水處理站；人口較少區(qū)域可采取分散收集方式，如設(shè)置小型污水處理設(shè)備或一體式污水處理設(shè)備，以適應(yīng)每一個(gè)單體戶或小部分家庭的污水處理需求。還可根據(jù)地貌地形，合理設(shè)計(jì)污水管網(wǎng)路線，降低建設(shè)成本。

4.1.2 強(qiáng)化規(guī)劃引導(dǎo)

農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃過程中需要綜合考慮污水收集和排水的問題，合理布局房屋和污水排放管道。制定相關(guān)政策，引導(dǎo)農(nóng)民按照規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)建成污水排放管道，保障污水能夠得到收集。

4.1.3 增加資金來(lái)源

一方面政府應(yīng)當(dāng)加大對(duì)農(nóng)村污水收集設(shè)施的資金投入，另一方面也可以鼓勵(lì)社會(huì)各界加入農(nóng)村污水收集設(shè)施建設(shè)工程。建議通過財(cái)政獎(jiǎng)補(bǔ)、銀行貸款和采用PPP模式等方式吸引更多的資金加入農(nóng)村污水收集設(shè)施的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中來(lái)。

4.2 提高生態(tài)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性

4.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)理念

在進(jìn)行環(huán)境修復(fù)工程的設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇合適生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境物種和細(xì)菌，如對(duì)于寒冷的冬季景區(qū)可以選擇生長(zhǎng)抗寒的湖泊植物，以及適當(dāng)增加人造湖的深度和廣度，提高其御寒能力。同時(shí)，合理布局相應(yīng)生態(tài)處理單元，如將人造湖和人造池塘進(jìn)行有效組合利用，提高系統(tǒng)的季相適應(yīng)性和應(yīng)對(duì)水量變化的彈性。

4.2.2 精細(xì)化調(diào)控運(yùn)行

生態(tài)處理系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合季節(jié)變化和水量水質(zhì)的變化，適當(dāng)調(diào)控進(jìn)水量和處理流程的停留時(shí)間，提高生物處理效率；在光照不足時(shí)，可以通過燈光促進(jìn)水生植物的光合作用。

4.2.3 開發(fā)適用工藝

加大農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)的研發(fā)力度，研發(fā)抗寒性更強(qiáng)、抗逆性更強(qiáng)的水生植物種和菌種，以及更加適應(yīng)季節(jié)和水質(zhì)變化的生態(tài)處理新工藝，提高生態(tài)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和處理效率。

4.3 加強(qiáng)維護(hù)管理

4.3.1 開展宣傳教育和業(yè)務(wù)培訓(xùn)

定期組織村級(jí)管理人員、農(nóng)民群眾進(jìn)行污水治理知識(shí)宣傳教育，提高他們的職業(yè)能力和環(huán)保意識(shí)。宣傳教育和業(yè)務(wù)培訓(xùn)內(nèi)容包括生態(tài)處理工藝原理、維護(hù)模式、常見問題及解決辦法等，使其熟悉掌握系統(tǒng)運(yùn)行管理技能，

4.3.2建立健全的保養(yǎng)管理制度

建立完善的生態(tài)環(huán)境處理系統(tǒng)保養(yǎng)管理規(guī)程規(guī)定好保養(yǎng)管理的內(nèi)容和流程。建立定期的巡查制度，及時(shí)解決生態(tài)環(huán)境處理系統(tǒng)運(yùn)行過程中暴露的問題。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)保養(yǎng)管理工作任務(wù)的檢查評(píng)價(jià)，確保保養(yǎng)管理工作任務(wù)得以落實(shí)。

4.3.3 保障運(yùn)維資金

地方政府可以設(shè)立農(nóng)村生活污水處理專項(xiàng)資金，支付污水生態(tài)處理系統(tǒng)涉及的機(jī)械維修、雜草修剪、化學(xué)產(chǎn)品購(gòu)買等費(fèi)用，并積極探索制定合理收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，從受益者（農(nóng)戶）繳費(fèi)中征得部分水質(zhì)處理服務(wù)費(fèi)作為維護(hù)管理資金。

5結(jié)束語(yǔ)

農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)具有環(huán)境友好、成本效益高、操作管理簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，在農(nóng)村生活污水治理中具有廣闊的應(yīng)用前景。通過人工濕地技術(shù)、穩(wěn)定塘技術(shù)、生態(tài)溝渠技術(shù)等多種生態(tài)處理技術(shù)的應(yīng)用，有效地改善了農(nóng)村的水環(huán)境質(zhì)量。然而，在實(shí)際應(yīng)用過程中，農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)也面臨著污水收集困難、處理效果受季節(jié)影響、維護(hù)管理水平低等挑戰(zhàn)。為了更好地推廣和應(yīng)用生態(tài)處理技術(shù)，需要采取完善污水收集系統(tǒng)、提高生態(tài)處理系統(tǒng)穩(wěn)定性、加強(qiáng)維護(hù)管理等一系列措施，解決應(yīng)用過程中存在的問題。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和完善，農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)將在農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮更加重要的作用，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。同時(shí)，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村生活污水治理的政策支持和資金投人，提高農(nóng)村居民的環(huán)保意識(shí)，形成全社會(huì)共同參與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)的良好氛圍。

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