貴州農(nóng)村生活廢水處理技術(shù)探討

蒲璽臣，方宏萍，侯 林，余玉泰

(貴州理工學(xué)院 貴州 貴陽 550003)

0 引言

由于過去的不均衡發(fā)展，城鄉(xiāng)差距逐漸加大，農(nóng)村發(fā)展嚴(yán)重滯后，致使我國農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重不足，農(nóng)村生活污水治理發(fā)展不完善，大部分農(nóng)村生活污水沒有任何治理設(shè)施。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國農(nóng)村污水排放量大，處理后達(dá)標(biāo)排放的卻很少[1]。這些未經(jīng)處理過的生活污水排放到環(huán)境中，將對(duì)農(nóng)村生活環(huán)境造成嚴(yán)重影響。在貴州，農(nóng)村生活污水主要是排入化糞池或者直排入環(huán)境中[2]，農(nóng)村廢水治理問題已經(jīng)成為“痛點(diǎn)”之一，為了人民群眾的“綠水青山”，農(nóng)村生活污水治理迫在眉睫。本文將介紹幾種國外先進(jìn)技術(shù)，再分析其特點(diǎn)，為貴州農(nóng)村生活廢水的處理提供建議。

1 貴州農(nóng)村生活污水特點(diǎn)以及污染現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)村污水污染現(xiàn)狀

隨著近幾年經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村生活廢水的排放量逐年增大，然而絕大部分農(nóng)村生活污水沒有經(jīng)過處理，排放到附近的河流、水庫中，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。農(nóng)村財(cái)政收入不高，再加上污水收集困難，無法投入大量資金去鋪設(shè)水管收集，建設(shè)污水處理基礎(chǔ)設(shè)施，后期的維護(hù)管理費(fèi)用也是難題。

縱觀全國，在農(nóng)村污水的治理方面，農(nóng)村生活污水處理率不到30%，然而近幾年排放的農(nóng)村生活污水量接近80億噸，嚴(yán)重暴露了我國農(nóng)村污水處理設(shè)施不完善的問題，農(nóng)村環(huán)境面臨重大危機(jī)[3]。國家在這方面非常重視，出臺(tái)了一系列的政策，比如國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于改善農(nóng)村人居環(huán)境的指導(dǎo)意見》，生態(tài)環(huán)境部制定實(shí)施的《全國農(nóng)村環(huán)境綜合整治“十二五”規(guī)劃》等，全國各地開始推進(jìn)農(nóng)村環(huán)境環(huán)保的有關(guān)工作，中央也投入財(cái)政資金應(yīng)對(duì)農(nóng)村環(huán)境問題，農(nóng)村環(huán)境得到了逐步提高。

貴州擁有21 817個(gè)建制村，污水處理迫在眉睫。根據(jù)“十三五”規(guī)劃，目前貴州已下達(dá)環(huán)境綜合整治的建制村數(shù)量有3 000個(gè)，還有86.25%的村落等待治理，市場(chǎng)前景巨大。為了保護(hù)農(nóng)村環(huán)境，以及保護(hù)水源地和環(huán)境敏感地區(qū)的水環(huán)境，選擇適合貴州的農(nóng)村生活污水治理方案迫在眉睫。同時(shí)在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)普遍不富裕，污水治理達(dá)標(biāo)的前提下，花費(fèi)最少的人力物力很關(guān)鍵。

1.2 農(nóng)村污水特點(diǎn)

貴州位于我國西南山區(qū)，發(fā)展相對(duì)滯后，農(nóng)村工業(yè)發(fā)展水平也不高，農(nóng)村污水里基本沒有工業(yè)污水加入，以生活污水為主[4]。農(nóng)村生活污水是農(nóng)村居民在生活過程中產(chǎn)生的廢水，主要以有機(jī)物、TP、TN、氨氮、懸浮物及病菌等污染為主[5]，大多數(shù)情況下無重金屬、有毒化學(xué)成分等。在排放量和水質(zhì)方面上，農(nóng)村廢水水質(zhì)波動(dòng)大，且隨時(shí)間變動(dòng)，比如夏季炎熱時(shí)，用水量就明顯高于冬季[6][7]，水質(zhì)指標(biāo)也會(huì)隨時(shí)間變化，這和人們的生活習(xí)慣有關(guān)[5]，有調(diào)查表明，貴州農(nóng)村生活廢水的COD日變化系數(shù)為7.16 mg/L，TP的日變化系數(shù)為2.91 mg/L，氨氮變化系數(shù)為24.21 mg/L[1]。收集困難也是農(nóng)村廢水的一大特點(diǎn)，農(nóng)村人口分布不像城鎮(zhèn)一樣密集，地形也相對(duì)復(fù)雜，收集排水系統(tǒng)建設(shè)困難[7]。

2 國內(nèi)外污水處理技術(shù)

農(nóng)村分散型污水主要有：人工濕地、土壤滲濾、MBR反應(yīng)器、一體化處理反應(yīng)器、回收循環(huán)利用、凈化槽等。下面詳細(xì)介紹這幾種技術(shù)。

2.1 人工濕地

人工濕地是指一類用來處理市政污水、工業(yè)污水、雨水的人造濕地。它是人工建立的模擬自然生態(tài)濕地的系統(tǒng)，通過生物的作用對(duì)污染物進(jìn)行去除。人工濕地按污水在床層的流動(dòng)方式可分為表面流人工濕地和潛流人工濕地。潛流型人工濕地又分為水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地，因?yàn)闈摿餍腿斯竦氐奶攸c(diǎn)，所以有較大的水力負(fù)荷，所以運(yùn)用廣泛，特別是對(duì)于濃度較低的生活污水。歐洲的人工濕地技術(shù)發(fā)展較為成熟[8]，S.Arden等提出，人工濕地可以用于廢水的回收處理[9]。人工濕地因其靈活、成本低等優(yōu)點(diǎn)也得到了國內(nèi)學(xué)者的重視，張志貴等運(yùn)用改良型生態(tài)處理組合工藝對(duì)農(nóng)家樂廢水進(jìn)行處理，出水COD和氨氮處理效果好，且系統(tǒng)運(yùn)行成本低[10]。劉振東提出，模塊化人工濕地能解決人工濕地因施工不當(dāng)造成的后期堵塞問題，是將來推廣的方向[11]。另一方面，人工濕地也存在諸多問題，比如占地面積大，易受氣候影響，外來物種入侵等[12]。在貴州山區(qū)地帶，人工濕地可能因其占地面積大、污水收集困難等原因，很難推廣。

2.2 MBR反應(yīng)器

MBR全稱是膜分離活性污泥法，是一種結(jié)合生物反應(yīng)器和選擇性滲透膜(微濾、超濾)的污水處理技術(shù)[13]。MBR是活性污泥法的一種，與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法不同的是，MBR將用于分離污水和污泥的沉淀池替換為MF膜或UF膜。因?yàn)檫@一特性，所以占地面積大大減小。同時(shí)無需污泥沉降，污水停留時(shí)間短，且污水要經(jīng)過精密膜，出水水質(zhì)也比傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法要干凈。MBR技術(shù)起源于美國，因?yàn)楣?jié)約能源，土地等原因，在資源匱乏的日本得到廣泛運(yùn)用[14]，根據(jù)一般社團(tuán)法人，日本下水道設(shè)施業(yè)協(xié)會(huì)報(bào)告，日本在2017年已經(jīng)有622處MBR工藝設(shè)施[15]，新的產(chǎn)品也得到開發(fā)。MBR技術(shù)具有長(zhǎng)期運(yùn)行成本低，出水水質(zhì)好，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，在我國得到了廣泛運(yùn)用[16]。由于需要污水收集設(shè)施、人員定期維護(hù)、膜使用壽命短等缺點(diǎn)，并不適合單戶家庭使用，可以在城鎮(zhèn)周邊或者人口密集的地區(qū)使用。如果需要排水再利用，也可以采用MBR技術(shù)。

2.3 回收循環(huán)利用

回收利用是污水處理的終極手段。利用農(nóng)村廢水基本不含重金屬以及有毒有害物質(zhì)，氮磷含量高等特點(diǎn)，對(duì)農(nóng)村廢水實(shí)現(xiàn)資源化。Hisao Ohtake等利用雙功能吸附-聚集劑回收農(nóng)村廢水中的磷酸鹽，不僅能降低污水中的TP含量，也能實(shí)現(xiàn)磷的回收利用[17]。因?yàn)榧夹g(shù)難度大，所以現(xiàn)階段還無法廣泛推廣使用，目前以科學(xué)研究為主。

2.4 凈化槽

凈化槽是以家庭為單位的小型污水設(shè)施，利用微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解，來達(dá)到凈化水質(zhì)的目的[18]。凈化槽按處理量來分，可以分為小規(guī)模槽，中規(guī)模槽，大規(guī)模槽。以中規(guī)模槽為例，凈化槽由沉淀分離槽，流量調(diào)整槽，污泥儲(chǔ)存槽和主處理槽組成。主處理方式有擔(dān)體流動(dòng)生物流動(dòng)方式、回分活性污泥方式、膜分離活性污泥方式等組成。小規(guī)模槽的處理量能滿足5～10人使用，對(duì)于單戶日常使用已經(jīng)足夠了。

凈化槽技術(shù)它起源于日本，專用于分散型污水處理。1984年日本通過了《凈化槽法》，開始在全國推廣此技術(shù)[19]，截至2010年，已經(jīng)有794多萬套設(shè)備投入使用。它有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、安裝費(fèi)用低；2、安裝工期短，能迅速發(fā)揮效果；3、占地面積小；4、有利于污泥回用和資源化；5、沒有復(fù)雜的管網(wǎng)設(shè)施。因?yàn)檫@些特點(diǎn)，所以凈化槽非常適合下水管網(wǎng)建設(shè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)過大、人口密度極低的山區(qū)地帶[20]。在我國江蘇省興化市成功開展了凈化槽的建設(shè)工作，經(jīng)過建設(shè)后的2個(gè)村莊，生活污水排放均達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)中的一級(jí)B類標(biāo)準(zhǔn)[21]。

3 對(duì)貴州農(nóng)村污水的建議

污水處理工藝有很多，在建設(shè)污水處理設(shè)施前，需要選擇合適的工藝，認(rèn)真規(guī)劃。比如在人口密度大的地方，建議可以先建設(shè)好管網(wǎng)設(shè)施，集中處理；人口密度小的山區(qū)，或者管網(wǎng)建設(shè)投入大的區(qū)域，可以采用凈化槽工藝，做到集中處理與分散型處理兩不誤。

一方面要考慮當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛玻瑲夂颉⒔?jīng)濟(jì)條件等，做到因地制宜。另一方面，農(nóng)村因?yàn)槿肆ξ锪Φ南拗疲x擇成本低，維護(hù)方便的技術(shù)很重要，不能一味地追求先進(jìn)的技術(shù)。

選擇技術(shù)時(shí)，要避免技術(shù)“多而雜，散而亂”，要選擇一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行推廣，不能一個(gè)村莊存在多種技術(shù)同時(shí)使用的情況，不方便管理。

現(xiàn)階段可以引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)，再結(jié)合我國國情，對(duì)舶來技術(shù)國有化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村污水處理的跨越式發(fā)展。針對(duì)農(nóng)村人口密度低，住戶分散的特點(diǎn)，日本的凈化槽技術(shù)是可行的。首先，凈化槽在日本已經(jīng)運(yùn)行多年，技術(shù)經(jīng)過這幾十年的發(fā)展，已經(jīng)非常成熟；其次，凈化槽是專門針對(duì)分散型生活污水處理設(shè)計(jì)的設(shè)施，針對(duì)性強(qiáng)，而且它占地小，無需管網(wǎng)設(shè)施等，非常適合貴州山區(qū)的“散，小，陡”特點(diǎn)。在資金投入方面，凈化槽初期投入低，一個(gè)家庭日用水處理的小型凈化槽，價(jià)格大概在人民幣7萬左右，費(fèi)用可以由政府和個(gè)人共同承擔(dān)。

4 結(jié)語

目前我國農(nóng)村廢水治理技術(shù)不完善，處在探索階段。在選擇工藝上，應(yīng)結(jié)合國際上先進(jìn)的工藝技術(shù)加以改進(jìn)，使其符合我國國情。可以采用凈化槽工藝，因地制宜地集中處理或者分散處理農(nóng)村生活污水。