農村水污染現狀及污水處理模式分析

魏 營，周塘沂

（河海大學企業管理學院，江蘇常州 213022）

農村水污染主要來源為居民在生活和生產中形成的污水，即生產污水和生活污水［1］。隨著農村社會經濟的迅猛發展和人們生活水平的提高，農村生活水平及生活方式發生了重大變化［2］，人均需水量和總需水量的不斷增加使得農村生活污水的排放量不斷增加［3］，未經處理的生活污水肆意排放，嚴重污染農村的生態環境［4］。農村生活污水具有分散、污染面廣、難收集、來源多、成分復雜等特點［1］，因此農村污水治理一直是環境保護中的一道難題［5］。重視農村地區的污水排放收集和處理設施建設工作，加強農村污水處理技術研究，對解決農村環境污染問題具有重要的意義［6］。

1 我國農村水污染現狀

農村水環境是指分布在廣大農村的河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體及土壤水和地下水體的總稱［7］。然而長期以來，由于農村的環境保護基礎設施嚴重不足，農民環境保護意識淡薄等原因，農村形成了“污水亂潑、垃圾亂倒、畜禽亂放、死畜亂扔”的不良生活習慣［8］。據統計，我國種植業總氮流失量達159.78萬t;畜禽養殖業主要水污染排放量:COD 為1 268.26 萬t，總氮102.48 萬 t，總磷 16.04 萬 t;水產養殖業主要水污染物排放量:COD為55.83萬t，總氮8.21萬 t，總磷1.56萬 t［9］。我國農村每年產生的生活垃圾近 3億 t，其中1億 t屬于隨意堆放［10］，年排放生活污水約為80億～90億 t，且大部分村莊沒有排水渠道和污水處理系統［11-12］。農村的水質污染日漸嚴重，環境問題日益突出，形勢十分嚴峻，突出表現為生活污染加劇，面源污染加重，工礦污染凸顯，飲用水安全存在隱患。

1.1 農村污水水質特征 農村污水不同于城市廢水，農村生活污水污染成分濃度低，變化大。主要為沖廁污水、炊飲污水、洗澡、洗衣污水等，污水中的有機污染物含量低于城市污水，主要污染物為COD、氮和磷，水質波動性大，可生化性強。但近年來，國家加大城市污染控制，一些城市污染嚴重的企業遷至城郊和農村，致使原本以單一生活污水為主要特征的農村污水，向工業廢水與生活污水混合的復雜廢水型轉變［13］。城市廢水與垃圾向農村的遷移，使原本靠環境容量自凈的農村環境更是雪上加霜。由于我國農村村鎮人口相對較少，分布廣泛且分散，96%的農村沒有污水處理及收集系統［14］，多數農村采用明渠或自然溝渠排放生活污水和雨水。且農村廁所排放的污水水質較差，雖然農民會將其引入化糞池用作肥料，但現實生活中建設的化糞池防滲效果極差，滿足不了保護環境的要求，對化糞池周邊土壤和地下水體存在嚴重污染。

1.2 農村污水水量特點 農村生活污水總量較小，人均污水排放量少于城市居民。由于自來水收費，因此經濟越欠發達的地區，人均污水排放量越少［14］。在不同地域的農村污水排放量也有很大差異，北方農村人均污水排放標準低于南方;同一地區農村污水排放量也有差異，排水變化系數大，與村民生活規律相近;農村生活污水排放量早晚較大，夜間排水量小，甚至可能斷流，水量變化明顯，即污水排放呈不連續狀態，具有變化幅度大的特點，且季節性變化更為明顯［15］。由于我國多數農村缺少污水收集處理設施，只采用明渠和自然溝排放污水，農村居民習慣將生活污水直接潑向地面，多數滲入土壤中，極少數能夠流入溝渠排放。

1.3 農村污水治理過程中存在的問題 我國地域遼闊，農村分布廣，地形復雜，布局分散。各村人口較少且相差較大，從幾十戶到上千戶不等。各村用水量標準較低，污水處理規模小，造成工程噸水建設費及運行費用過高，并且污水成分日益復雜，各種污染成分濃度較低，波動性很大，難以正確評估生活污水的污染負荷及其晝夜、季節性變化，這些都增加了對污水收集處理的難度。而且污水在運送過程中還會發生跑、冒、滲、漏現象，對管網沿線的土壤與水體造成二次污染［16］。若采用城市廢水處理模式集中收集污水，運送至污水處理廠統一處理，這就要求建設龐大的排水管網，修建污水處理設施，基建投資與運行維護費用均很高，尤其在北方，國家與地方財力難以承受。而污水處理工藝與技術的選擇又受到當地社會、經濟發展水平的制約和地方保護主義或其他人文因素的抵制。當地自然與生態條件(如氣溫、降水、風向和土壤等)對所選擇的處理工藝與處理技術也具有負面影響，使其不能正常發揮效力。目前，農村基礎設施薄弱，農村居民環境保護意識較差，人們關注水環境的觀念不強，村民的文化水平較低，嚴重缺乏維護管理技術人員及運行管理經驗，往往是建成污水處理設施，但難以長期維持其運行。農村生活污水治理的研究在國外開始的較早，且較為成熟［17］，國內相關科技工作者可以借鑒國外成功經驗。但我國農村居民生活方式、經濟狀況與國外有較大差異，因此應將國外經驗本土化，在開展我國農村分散污水治理時，選擇或研究適合我國農村實際情況的污水處理技術，因地制宜地采取集中處理與分散收集分散處理相結合的污水處理技術。

2 農村分散式污水處理技術

針對農村資金短缺、能源不足等情況，農村污水處理技術應以一次性投資少、簡單實用、能耗低、管理維護方便、處理效率高、運行成本低等為選取原則，同時結合當地農村自然條件、人口規模以及經濟條件等，因地制宜，合理運用污水處理技術。

2.1 氧化塘處理技術 氧化塘是在自然池塘基礎上發展起來的，結構簡單，易于維護，基建費用低，人均建設費用低，僅為傳統二級活性污泥法的1/4［13］，無設備運行費用，但氧化塘占地面積大。該工藝適用于經濟欠發達、水資源短缺、規模較小且擁有自然池塘或閑置溝渠地形的村莊。并且多用于南方，在北方也有應用，但基建投資與運行費用高于南方，且冬季氧化塘對污水處理效果降低。進入氧化塘的污水應先經化糞池或沉淀池處理，去除污水中的懸浮物質，污水經氧化塘處理后可用于農田灌溉、環境綠化等。在環境要求較高、經濟條件較好地區，可在氧化塘前增加自控A/O、A2/O或 SBR 處理工藝［18］。

2.2 人工濕地處理技術 人工濕地污水處理技術為生態處理工藝，該技術在歐美等國家應用較多，主要用于處理小城鎮或社區的生活污水。該技術通過一座集沉淀、生化、清水3功能于一體的三格池，對污水進行生化處理，池子上方栽種根系發達的花草植物，吸收污水中分解的有機物，從而凈化污水。經過處理，污水中COD去除率達55% ～75%，氨、氮的去除率達90%以上［6］，符合國家污水二級排放標準。且人工濕地具有結構簡單、投資小、易于維護和運行費低等特點［19］，適用于地勢平坦、坡地、居住相對集中的中、小村莊。通過管網將各戶經沼氣池、化糞池、格柵井收集處理后的生活污水，通過人工濕地系統進一步處理后，直接排放或回用灌溉農田。人工濕地污水處理技術是適合我國國情的污水生態處理技術。

2.3 一體化地埋式污水處理系統 一體化地埋式污水處理系統是近年來應用較多的小型污水處理工藝，該工藝以厭氧生物處理為主，后接兼性生物濾池，系統類似A2/O工藝，主要由水解沉淀池、生物濾池和接觸氧化槽組成。該工藝具有抗沖擊性強，能耗低，活性污泥產量少，污水處理效果好等優點。但處理污水量不易過大，而且工程施工要求技術較高［20］。反應器主體可埋置于地下，也可置于地上，隨動性較大。反應器埋置地下，受低溫天氣影響較小，而且地表可綠化美化環境，并且基本無設備運行費用，適合經濟基礎較好、人口相對集中的中、小農村和分散飯館、酒店等。

2.4 土壤滲濾處理系統 土地處理系統是最原始的污水處理方法，通過對污水合理投配，充分利用土壤的吸附能力、土壤微生物降解能力及植物的吸收，使污水得到凈化［21］。該工藝具有投資少、運行費用低、易維護管理等特點，適合土質通透性能高、農戶分散、人口少、經濟較落后的農村污水處理。

2.5 塔式蚯蚓生態濾池污水處理技術 塔式蚯蚓生態濾池污水處理技術是先將污水放入水解酸化池，然后進入塔式蚯蚓生態濾池進行處理，再經過人工濕地排放。塔式蚯蚓生態濾池主要由布水裝置、生態濾床和排水裝置3部分組成，其中生態濾床從下往上依次是:大石頭(鵝卵石，直徑4～7 cm)、小石頭(直徑1～3 cm)、沙子和土壤層，此層也可以是蚓糞層，是蚯蚓活動的主要場所，利用蚯蚓體內的生物化學作用以及與微生物的協同作用，促進C、N、P等的轉化和礦化。該技術結構簡單，運行方便，但基礎建設和處理費用稍高(0.3元/t)［22］，適合經濟發達、人口密集的農村。據試驗檢測，此系統出水水質較好，氮、磷去除率高，很適合于處理農村生活污水。

2.6 凈化槽污水處理技術 凈化槽污水處理技術是一種結合物理方法和生物技術，對家庭生活污水進行凈化處理的技術。該技術具有安裝簡便、運行管理方式靈活的特點，尤其適合于農村污水分散處理。污水凈化槽可集中處理獨立社區排放的污水，也可以單獨處理各家排放的污水，運用范圍較廣。根據凈化槽構造，其處理工藝由進水、固態沉淀物去除、污染物分離去除、懸浮物的去除以及消毒等5部分構成(圖1)。但凈化槽技術具有安裝和運行費用高，維護困難以及規范和標準不完善等問題，丞需解決［23］。

2.7 “生物+生態”組合污水處理技術 “生物+生態”組合污水處理技術目前主要有“厭氧水解+跌水充氧接觸氧化+折流人工濕地組合技術”與“小型循環間歇生活污水處理系統”兩種［22］。前者是先將污水放入厭氧(沼氣)池，然后通過五格串聯的跌水充氧接觸氧化，然后再將部分接觸氧化出水回流入厭氧池，部分出水進入人工濕地進一步凈化。操作簡便，能耗低，而且厭氧、接觸氧化和人工濕地都是較為成熟的技術，出水效果也較好，適合在有一定高度差的南方農村使用。后者是將污水先經過預處理池，除去沉淀物和懸浮物后，在生物反應器中用空氣壓縮機通過管式膜進行曝氣，在曝氣停止后污泥沉淀，將上層清水排出。該技術由電腦全程自動化控制，無需專業人員維護。雖然設備的設計規范，自動化程度高，出水水質也較為穩定，能達到一級A標準，但是投資和運行成本較高(直接成本0.2元/t)，并需要經常對污泥進行管理。

3 結語

我國地域廣闊，不同地域的用水習慣不同，污水產生量和排放規律有很大差異，農村污水治理應因地制宜，不能簡單復制城鎮污水廠的治理模式，必須建立適合農村分散污水處理的運行、管理和檢查與監督體系與模式，使之能夠長期穩定、有效地運行。選擇農村污水治理技術的原則應以投資少、運行費低為主，并考慮農村的人口規模、所在的地理條件、區域與地區經濟條件等。發達國家的一些成功經驗對我國有借鑒意義，應努力使其本土化。國內目前研究和應用的分散污水處理技術類型很多，但規范化和標準化水平不足，同時有關分散污水治理尚缺乏長期有效的評估與監督機制。

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