我國農村污水處理技術應用現狀

吳新忠，紀向東，張翠英，2，張 敏，張 金

（1.徐州工程學院 環境工程學院，江蘇 徐州221111；2.中國礦業大學 環境與測繪學院，江蘇 徐州221116）

1 引言

隨著我國經濟的發展，環境污染出現了一個新趨勢：環境污染正從城市迅速擴散到農村。農村環境污染主要體現在水體污染嚴重、清潔水源稀缺、土壤質量下降、人居環境惡化、生態遭到破壞等方面。我國在2010年進行了第一次全國污染源普查，結果表明：農村污染物排放量占全國總量的50%左右，其中COD、TN、TP的排放量分別占總量的43%、57%和67%［1］。而長期以來，由于對農村水環境保護缺乏足夠的重視，農村地區污水幾乎不經處理直接排入自然水體，給湖泊等地表水體帶來嚴重污染，因此，農村污水治理問題亟待解決。在此介紹了我國農村污水的來源、特點及處理現狀，并對幾種農村污水處理技術進行了介紹，以期為我國農村污水處理提供一定的技術參考。

2 我國農村污水概述

2.1 國農村生活污水的來源及特點

結合現實情況和資料查閱，結果表明：農村污水來源主要有5個方面：日常生活洗滌用水；廚房污水；沖廁污水；堆放垃圾產生的滲濾液；農戶家庭中小規模養殖過程產生的污水。農村污水的主要特點有：農村污水主要為生活污水和以農產品為原料的加工污水的混合污水，基本上不含重金屬和有毒有害物質，含有一定量的氮和磷，可生化性好；農村污水水量、水質變化大，且水量、水質在不同的居住區、不同的時間段有明顯的差異；農村地區人口居住分散，大部分農村沒有排水收集管網，污水處理率較低且集中收集處理難度較大［2～3］，除此以外，農村污水因缺乏足夠的工藝設計參數，管理水平也相對較低。

2.2 農村污水處理現狀

我國農村生活污水處理正處于起步階段，污水處理技術與設施不完善，其建設與運行管理較國外相對滯后，究其原因，我國正處于城市化建設的重要階段，從而忽略了農村的污染問題，沒有引起足夠的重視。國內還沒有制定關于農村污水排放標準，農村地理環境較為復雜，也缺乏穩定可靠的建設也是重要原因。我國南方農村多為分散性村落，現行的南方農村生活污水的處理并不廣泛，在重慶、江浙、四川、廣東等地區有一些農村生活污水的試驗性處理工程。目前，南方農村地區將生活污水隨意收集于化糞池發酵后灌溉菜地農田，該過程沒有正確的科學引導，使得大部分的生活污水沒有處理直接排入水體。北方農村雖多為聚居，但由于資金短缺以及沒有過多的處理設施，目前北方農村的生活污水大部分為原位排放［4］。

3 我國農村污水處理技術簡介

考慮到農村污水的獨特性，結合農村地區的地理環境，當附近有可利用的農田，可進行污水灌溉和污泥用作農肥等便利條件時，在污水處理工藝的選擇上將污水處理與利用相結合，與保護和改善當地的生態環境和水環境相結合，實現農村區域性的生態環境和水資源的良性循環。當農村有可利用的天然廢塘、荒地、洼地時，應充分利用當地條件，優先考慮采用生態塘、人工濕地處理系統等因地制宜的生態處理工藝。當沒有可利用的天然廢塘、荒地、洼地等條件時，可推薦選用改良型好氧生物處理工藝對小城鎮污水進行二級生化處理［5～6］。

3.1 厭氧沼氣池處理技術

在中國農村生活污水處理的實踐中，最通用、節儉、能夠體現環境效益與社會效益結合的生活污水處理方式是厭氧沼氣池。它將污水處理與其合理利用有機結合，實現了污水的資源化。污水中的大部分有機物經厭氧發酵后產生沼氣，發酵后的污水被去除了大部分有機物，達到凈化目的；產生的沼氣可作為浴室和家庭用炊能源，厭氧發酵處理后的污水可用作澆灌用水和觀賞用水。在農村有大量可以成為沼氣利用的原材料：農作物秸稈和人畜糞便等。研究表明，農作物秸稈通過沼氣發酵可以使其能量利用效率比直接燃燒提高4～5倍；沼液、沼渣作飼料可以使其營養物質和能量的利用率增加20%；通過厭氧發酵過的糞便（沼液、沼渣），碳、磷、鉀的營養成分沒有損失，且轉化為可直接利用的活性態養分－農田施用沼肥，可替代部分化肥。沼氣池工藝簡單，成本低（一戶約需費用1 000元左右），運行費用基本為零，適合于農民家庭采用。而且，結合農村改廚、改廁和改圈，可將豬舍污水和生活污水在沼氣池中進行厭氧發酵后作為農田肥料，沼液經管網收集后，集中凈化，出水水質達到國家標準后排放。

3.2 人工濕地處理技術

人工濕地處理技術是利用生態工程的方法，在一定的填料上種植特定的濕地植物，建立起人工濕地生態系統，當水通過該系統時，攜帶的污染物質和營養物質被系統吸收或分解，利用生態系統的物理、化學和生物的協同作用，使污水得到凈化。人工濕地形成了獨特的“土壤－植物－微生物”的循環處理系統，在三者的共同作用下，不僅能夠去除水體的有機污染物，還能高效吸收污水中的氮、磷等營養物質。Li等［7］在太湖地區建立了水稻濕地系統，研究表明水稻濕地系統不僅具有對氮有很好的去除效果，而且還能節省化肥的使用和灌溉的水量。

人工濕地污水處理技術應用范圍很廣，出水一般均優于常規二級處理效果。以上海市農村地區為例，人工濕地得到了廣泛應用，9處垂直潛流人工濕地出水皆能達標排放［8］。另外，人工濕地適用范圍廣，在沒有完善污水管網系統的地區應用人工濕地技術能夠發揮其優勢。但該技術易受氣候條件影響，南北差異較大，北方大部分地區冬季氣溫較低，難以維持生態系統的正常運行或保證污水處理效果。因此在采用此技術時，要選取合適的植物，并要充分考慮植物越冬問題［9］。

3.3 穩定塘處理技術

穩定塘是一種利用天然凈化能力的生物處理構筑物的總稱，有機物主要通過微生物降解、有機物吸附、有機顆粒的沉降和截濾作用去除。穩定塘技術在太湖流域應用實例比較多，尤其是高效藻類塘式穩定塘技術。高效藻類塘是美國加州大學伯克利分校的Oswald等在20世紀50年代末提出并發展的，它是在傳統穩定塘的基礎上發展起來的一種改進形式，強化利用藻類的增殖來產生有利于微生物生長和繁殖的環境，形成更緊密的藻－菌共生系統，同時創造一定的物化條件，達到對有機碳、病原體，尤其是氮和磷等污染物的有效去除，適合于農村面源污染控制［10～11］。郭迎慶等研究高效菌藻塘系統處理太湖地區農村生活污水除磷效果及其強化措施發現，高效菌藻塘和水生生物塘水力停留時間分別為8d和4d，進水總磷濃度1.7～17.1mg／L，出水總磷濃度全年平均值為3.33mg／L，高效菌藻塘系統的除磷能力欠佳；通過降低水生生物塘內水深、采用廢棄石膏作為填料構建了新型復合水生生物塘，水力停留時間為1.6d條件下，復合水生生物塘出水總磷可保持在1mg／L以下，可達到GB18918－2002一級B排放標準［11］。

3.4 土壤滲濾處理技術

土壤滲濾是一種人工強化的污水生態工程處理技術，它充分利用利用毛管浸潤和土壤滲透作用，使污水在具有良好滲透性的地層中向四周擴散，并通過過濾、沉淀、吸附和生物降解等作用使污水得到凈化。土壤滲濾系統主要有慢速滲濾系統和快速滲濾土地處理系統。慢速滲濾土地處理可以簡化用于農村生活污水的處理，是土地處理技術中應用最廣泛的一種，在中國沈陽西部的滯洪區建的面積約為700hm2的慢速滲濾土地污水處理場，可用于農村生活污水的處理。趙思平［12］等人闡述了慢速滲濾系統在城市污水土地處理方面的應用進行，具有易管理、經濟效益顯著的優點［13］。快速滲濾處理系統是將污水有控制地投配到具有良好滲透性能的土地表面，在污水向下滲透的過程中，在過濾、沉淀、氧化、還原以及生物氧化、硝化、反硝化等一系列物理、化學及生物的作用下，得到凈化處理的一種污水土地處理工藝［13］。該系統也可以用于農村生活污水的處理，滲濾池的土質要求通透性能強、活性高、水力負荷大、處理效率好為原則。一般在系統運行4～5周后，就需要對滲濾床耕作，以恢復其滲濾速度［14～16］。北京市昌平區快速滲濾系統COD、BOD5、SS、氨氮、硝基氮、總氮、總磷的去除率分 別為 91.9%、95.3%、98%、85.6%、54.1%、83.2%、69%［15］。

3.5 生物濾池處理技術

生物濾池是生物膜法處理污水技術中一種較為成熟的工藝，且在19世紀就已被使用，經過100多年的歷史，生物濾池處理技術已經被各大污水處理廠廣泛認可。它是以土壤自凈原理為依據，在污水灌溉的實踐基礎上，經比較原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發展起來的人工生物處理技術。污水長時間以滴狀噴灑在塊狀濾料層的表面上，在污水流經的表面上就會形成生物膜，待生物膜成熟后，棲息在生物膜上的微生物，即攝取流經污水中的有機物作為營養，從而使污水得到了凈化［17］。黃偉麗［18］等以蘇南常州市民豐村為例，進行了復合式生物濾池對農村生活污水處理的應用，運行結果表明該村生活污水經復合式生物濾池處理后，其COD、NH3－N、TN和TP指標均低于GB18918－2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準，運行穩定。

3.6 “生物＋生態”處理及綜合利用技術

東南大學李先寧等人，針對低處理成本、高氮磷去除要求，在江蘇省宜興市大浦鎮沿太湖農村生活污水處理示范區14個村，具有明顯的冬冷夏熱氣候特征等條件下，采用“生物”和“生態”相結合的處理方式，以開發和研究“厭氧水解、跌水充氧接觸氧化、折流人工濕地組合技術”、“塔式蚯蚓生態濾池組合技術”及“厭氧發酵、生態土壤及蔬菜種植組合技術”3項污水處理核心技術為中心，結合7項輔助技術，把污水處理與農村村落微環境生態修復、生態堤岸凈化、農田灌溉回用和景觀用水需求等進行了有機的結合，把在示范區復雜條件下研發的針對性較強的各單項技術，根據不同實際條件進行優化組合與系統化，形成適合河網區農村生活污水和初期地表徑流的“生物＋生態”處理及綜合利用技術的集成系統［19］。

4 結語

我國農村生活污水的處理工作起步較晚，且目前仍存在比較大的問題。隨著全國新農村建設步伐的加快和政策的傾斜，一些地方已經開始建設示范工程和規模化運行的處理設施。針對我國農村地區資金短缺、能源不足的情況，采取一次性投資低、能耗低、運行穩定、運行費用低、維護管理方便的實用技術是解決中國農村污水污染問題的主要途徑。通過以上介紹的各種農村污水處理技術，筆者認為厭氧沼氣池處理技術和人工濕地技術是符合中國國情的農村污水實用處理技術，將有廣闊的發展前景。

上述污水處理技術各具備特點，且已經有了一些相關的研究和試驗、實踐工作，各地區可因地制宜，酌情選擇。此外，這些技術也均有其自身的不足和值得改進之處，在實際應用中可通過科學設計、優化組合，達到技術上的互補。未來的污水處理技術會向著多方面、深層次的方向發展，可以預見多種系統的聯合使用會成為今后發展的主要方向。

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