農村生活污水分散式處理工藝及在廣東省的應用情況

楊 揚

（廣東省環境保護工程研究設計院有限公司，廣州 510030）

地處偏遠的農村地區，因為污水管網難以覆蓋或投資過大，生活污水未能進入城鎮集中式處理系統。因此，應考慮以村莊或者農村居民聚居點為單元片區，采用分散式的方式對片區內的生活污水進行處理。因此，筆者分析了常見的、行之有效的污水分散式處理工藝及其在廣東省PPP模式整縣推進村鎮污水處理設施建設實際工程中的應用。

1 分散式處理技術

1.1 人工生化強化系統

人工生化強化系統將污水處理工藝流程濃縮在成套設備或小型構筑物中，以方便運用于地理條件受限的農村地區。常用工藝包括接觸氧化、SBR、A/O、MBR、生物轉盤等。人工生化強化系統高度小型化，通過多級的物理、化學、生物的處理流程以及配備自動控制系統，使得系統的處理性能可調可控，并且具備穩定的處理能力。較典型的為源自日本的“凈化槽”，其設計處理出水可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918- 2002）一級A標準，高于一般土地處理方法的出水水質，單位造價（不含管網）為2.4萬元/t水，單位占地＜3 m2/t水，單位運行成本為0.63元/t水。由于該類系統運用大量的人工設備，相比自然生態處理手段，造價高，運行費用高，而作為小型化系統，單套處理水量常比較小，常見在100 t/d以下。

1.2 人工濕地與土地滲濾

人工濕地在足夠長的時間內均具有表面淺水層，能維持大型水生植物生長的生態系統，是由人工制造和監督控制的、類似沼澤地的地面[1]。它依靠水生植物根系和土壤膠粒，通過生物作用實現對污水的凈化作用，如圖1所示。按水流方式，人工濕地可以分為地表流濕地、潛流濕地和垂直流濕地。

與人工濕地類似的污水生態處理系統還包括土壤滲濾，它是指在人工調控下將廢水投配于土地上，通過土壤-植物系統的天然凈化能力和蒸發作用使廢水得到凈化和再生的土地處理法。

人工濕地與土地滲濾的相同之處是都是淺水層的土地處理系統，主要利用植物、土壤顆粒的污水凈化作用。不同之處是土壤滲濾系統利用的植物以草皮、牧草、花木為主，并且加入很多人工配置的填料以保障滲濾的均勻有效性；人工濕地處理系統則大多利用水生植物，如蘆葦、美人蕉等。

該類土地處理系統單位建設投資約為600元/t水，具有運行費用低、運營簡便的優點，處理規模上可以因地制宜，靈活多變，小至每天幾十立方米，大至每天幾千立方米。但其占地較大，由于僅依靠植物、土壤的生態作用，出水水質一般只能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B要求。

圖1 人工濕地處理工藝

1.3 穩定塘

穩定塘，又稱氧化塘，是人工適當修整或修建的設有圍堤和防滲層的污水池塘，與濕地、土地滲濾系統同屬土地處理系統范疇。污水在池塘內流動緩慢，儲存時間較長，以太陽能為初始能源，主要依靠池塘中微生物、藻類的代謝活動，使污染物得降解。按照占優勢的微生物種屬和相應的生化反應，其可分為好氧塘、兼性塘、厭氧塘和曝氣塘。其水深在0.3～5.0 m，隨深度加深能夠產生好氧-兼氧-厭氧的變化。為了強化塘面大氣復氧作用，可在氧化塘上設置機械曝氣或水力曝氣器，使塘水得到不同程度的混合而保持好氧或兼性狀態[2]。

隨著研究的逐步深入，人們研發出許多新型塘和組合塘工藝，如高效藻類塘、水生植物塘、高級串聯塘和高級綜合塘系統。在缺水干旱地區，穩定塘是實施污水資源化利用的有效方法。有水塘的農村地區可通過適當改造，將現有的水塘轉換成穩定塘，用于處理農村污水。穩定塘能適應大多數南方農村地區的地理狀況，但存在占地大、出水水質不穩定的弊端。出水水質一般只能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B要求。穩定塘運行成本低，低于0.1元/t水；投資省，為600～700元/t水。

1.4 組合工藝

我國各農村實際情況不同，污水排放標準、經濟投入存在差異，上述單一工藝未必能適應實際情況，可因地制宜選擇人工強化和自然降解的組合方式進行污水處理，以達到最佳的經濟效益和環境效益，如以厭氧穩定塘作為預處理段、后續人工濕地或土壤滲濾，生物濾池、厭氧工藝后續人工濕地等方式。

圖2為一套典型的運用一體化生物接觸氧化+土地滲濾的組合污水處理工藝，目前在郊區農村得到廣泛的應用[3]。

圖2 一體化生物接觸氧化-土地滲濾處理工藝

農戶糞便污水首先進入化糞池，污水經厭氧發酵作用，有機物得到部分分解，降低了污染物負荷，提高了污水中速效養分的含量。污水經過重力管道輸送至格柵井，攔截污水中粗大的漂浮物，保護后面處理池中的水泵不受損害。然后，污水流入調節池，調節池兼具調節水量及水解酸化的預處理作用，厭氧池內裝有填料，污水經厭氧反應后再溢流到生物接觸氧化池，內均裝填料及曝氣裝置，污水中的有機物大部分在此得以去除。氧化池的出水溢流至沉淀池，并兼作后續土地滲濾池的配水井。污水在土地滲濾系統中進行深度處理，經過池內層層填料的過濾、吸附等作用后，最終達標排放。

2 分散式處理技術的特點比較

分散式處理技術類型多樣，是由排放標準的不同決定的，歸根到底是人們對自然水環境質量的要求和污水處理要求程度不一，從而考慮采用不同的處理工藝。排放標準較低或規定不夠明確時，運用自然生態法處理農村污水，具有建設投資少、運營成本低、運行難度較低的優勢，但以占地大、處理效果穩定性差為代價。而近年來不斷嚴苛的出水標準對水處理設施提出了進一步強化處理效果的要求，城鎮生活污水處理技術逐步應用到農村，各種人工生化強化工藝系統處理效果穩定，節約建設用地，然而經濟成本高，運營水平要求高，對農村地方的經濟支付能力是極大的考驗。將人工手段和自然手段組合起來形成的組合工藝對各自特點取得了折中，提供了更多樣化的工藝技術。上述各種工藝的特點歸納如表1所示。

3 分散式處理技術在廣東省農村生活污水處理中的工程應用

廣東省的粵東西北地區農村分布廣泛，早期建設的污水處理設施近100%使用了人工濕地工藝，局部地區使用氧化塘或者其他自然處理法，排放標準較低。2016年開始，隨著廣東省啟動了粵東西北地區以PPP模式整縣推進村鎮污水處理設施建設，要求新建農村污水處理設施出水標準不得低于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B。該年度在粵東西北范圍內有18個縣（市、區）啟動了有關設施的建設，其中15個為全省的示范縣，污水處理設施規模總計達33萬t/d，共34個企業或以聯合體方式中標參與項目建設，各中標社會資本運用不同的污水處理工藝，代表了工程行業對于廣東省農村污水治理的工藝選擇理念。有5個縣運用了人工生化強化+自然處理組合工藝，類型為厭氧+人工濕地、好氧+人工濕地、人工濕地+生物濾池；有3個縣運用了自然處理工藝，類型為人工濕地或穩定塘；有9個縣運用了純粹的人工生化強化工藝，均以一體化設備的形式實現，工藝包括厭氧、缺氧、接觸氧化、A2O、SBR、BAF，充分說明三類工藝在實際工程中得到廣泛應用。

表1 分散式農村污水主要處理工藝對比