廣西農村生活污水生態處理技術應用探討

□ 梁有千 黃麗娟 韓 彪 王 林

1??廣西農村環境現狀特點

1.1 廣西農村現狀

廣大農村地區的地形地貌以丘陵、山地為主；氣候溫暖、雨水多，自然生態條件良好；環境容量大，生態環境修復能力強；有廣闊的土地資源和生態環境資源；農村人口密度相對較低，小村莊分散，污水量小、點多，運行和監管難度較大，經濟承受能力較差，普遍缺乏專業的環保技術和管理人員；農村農業對氮磷等營養物有強大的需求和消納能力①；農田施肥或灌溉、漁業、綠化、林地、濕地等可對尾水進一步利用和凈化。

1.2 污水水質

農村生活污水水質一般成份并不復雜，可生化性較好，濃度較低。但污水排放量波動大，水量少，排水分散，雨污混流，SS含量相對較大。典型廣西農村生活污水的水質[1]如表1。

1.3 出水水質排放要求

廣西出臺《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（征求意見稿）②中，出水水質標準分級：處理規模和受納水體分級（詳見標準）。

2??農村生活污水處理工藝

農村污水處理常用的工藝有：生物處理、生態化處理等成熟工藝。

2.1 生物處理

生物處理是微生物在酶的催化作用下，利用生物（即細菌、酶以及原生動物）的代謝作用，對污水中的污染物質進行分解和轉化。生物處理常用的成熟工藝有活性污泥法和生物膜法。生物膜法：生物膜法既有生物膜的特點，同時生物膜池中有活性污泥存在，也兼有些活性污泥特點，適用于村莊規模較大、人口集中、污水量大、用地緊張、需集中處理且有一定經濟基礎的農村地區。

2.2 生態化處理

生態化處理是指有效地利用生物鏈來處理自然界的污染物或者污染源，既達到生態平衡作用，又達到凈化環保作用。生態處理化工藝有低成本、低能耗、易維護、生態性等優點。在生態環境資源好，環境容量大的地區，可就地就近選擇適宜的生態化處理工藝。生態化處理非常適用于分散的、人口規模小、污水量小、經濟條件較差的農村廣大地區，如土地資源和環境允許，也可用于大中型污水廠污水處理。生態化處理常用的成熟工藝有人工濕地、穩定塘、土地處理等。

表1 廣西農村生活污水水質特征

依據廣西農村環境現狀特點，結合生態化處理工藝的優點及應用有利條件，廣西農村生活污水處理很適合采用生態處理技術。

3??生態處理技術應用的有利條件及思路

3.1 生態處理技術應用的有利條件

（1）生態文明建設和規范等要求。中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《農村人居環境整治三年行動方案》[2]中鼓勵采用生態處理工藝。《縣域農村生活污水治理專項規劃編制指南》（試行）③中鼓勵優先選擇氮磷資源化與尾水利用的技術手段或途徑。廣西《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（征求意見稿）中的一般要求優先選用生態處理技術。

（2）生態處理技術優點與農村現狀弱點互補性好。生態處理工藝的低成本、低能耗、易維護特點，很好地彌補了農村因自身的人文、經濟、技術、管理方面的種種不足和現狀制約，可成為農村污水處理的可持續性發展模式。

（3）標準排放要求。廣西《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（征求意見稿）中，出水水質標準分級，主要根據處理規模和受納水體環境敏感性等不同，設置的排放標準也不同；標準分級充分體現了利用大自然生態環境容量、環境自凈能力，也為生態處理技術應用創造更有利條件。

（4）環境條件適宜。廣西年均氣候溫暖，丘陵和山地的地形高差可跌水充氧，利于克服生態處理工藝中的普遍存在的冬天溫度低和溶解氧不足問題。

（5）農村、農業特有條件。豐富的土地資源及農業對氮磷等營養物有強大的需求和消納能力，這一點是農村所特有的，是小型、分散式農村污水治理實現無害化和氮磷資源化利用的有利條件①。生態處理工藝的應用體現氮磷資源化與尾水利用原則，實現就地生態循環處理。

3.2 生態處理技術應用的思路

生態技術應用宜遵循的基本原則：社會效益、經濟效益、環境效益相統一原則。因地制宜、分類指導原則：采用污染治理與資源利用相結合、工程措施與生態措施相結合、集中與分散相結合的建設模式和處理工藝。可持續性原則：生態處理技術的低成本、低能耗、易維護的特點，彌補了農村缺乏專業技術、經濟條件差、管理能力弱的農村現狀特點，可實現農村污水處理及運維生產的可持續性。生態循環原則：充分利用大自然的環境容量、發揮其自凈能力，就地回歸小循環生態圈，實現生態平衡。生態處理與農村人居環境綜合治理相結合原則：通過對溝渠洼地水塘的疏導、浚等綜合措施恢復水生態，逐步消除農村黑臭水體，恢復自然的生態功能。優先氮磷資源化與尾水利用原則：農村特有的廣闊土地資源及農業對氮磷等營養物有強大的需求和消納能力。

美麗鄉村是一個良好的自然生態環境系統，應充分利用和發揮其環境容量和自凈能力。基于生態文明建設和應用原則，緊緊圍繞農村、農業的需求和特點，是生態處理技術應用的基本思路。以疏導為主，順應當地的自然環境條件，通過適當疏浚、修復、改造等方法，因地制宜因勢利導，充分利用丘陵、山地等形成的高差，進行跌水充氣氧，通過清淤、疏浚進行布水，并種植植物進行生態修復等改造手段，提高生態處理能力和效率，融入景觀生態美化農村人居環境；以房前屋后小溪河、塘、溝、渠、洼地、濕地為重點，實施清淤、疏浚、修復、改造等環境綜合治理措施恢復水生態，逐步消除農村黑臭水體，恢復自然生態功能，推進農村污水治理，提升村容村貌；推廣氮磷資源化與尾水利用的生態農業模式。

4??生態處理技術應用關鍵點

4.1 強化污水預處理

農村生活污水大多雨污混流、排水設施不完善，且含懸浮物較高、初雨污染嚴重，需加強預處理，可設置格柵攔截較大的懸浮物；可設厭氧池（沼氣池）沉淀去除更多的懸浮物；也可設置前置塘、生物滯留帶初沉等海綿預處理措施，以利于和保障后續生態處理正常運行。

4.2 布水均勻性

布水的均勻性是生態處理的關鍵因素，若斷流后形成死水區，容易腐化發臭發黑，影響溶解氧的均勻分布；禹浩等研究發現濕地前部污染物去除速率較快的方向與水流流速較快的方向基本一致[3]。

4.3 溶解氧

生態處理系統所需的溶解氧，宜通過控制運行條件、改變水力流態等低能耗甚至無能耗的方式復氧。可利用廣西丘陵地區的特有地形條件進行跌水復氧，這是解決溶解氧問題的可行思路；也可采用濕地間歇充水放水運行對濕地床體復氧，或優選的植物根系泌氧進行復氧。有研究認為跌水曝氣復氧預處理效果明顯能夠滿足人工強化生態濾床復氧量要求；當跌水曝氣高度在0.6m以內跌水曝氣呈現穩定增加，兩者之間具有正相關關系。間歇式潛流人工濕地（或潮汐流人工濕地）等均能明顯提高濕地的復氧能力，聶志丹等研究發現采用間歇運行方式可使人工濕地復氧能力提高51.1%[4]；柳明慧等研究發現潮汐流人工濕地擁有較高的氧利用率及較好的復氧能力[5]。選擇種植合理的植物，利用植物根系泌氧進行復氧；選擇生長旺盛根系發達和光合作用較強的濕地植物，可以適當降低污水的負荷，改善濕地溶解氧條件[4]。

4.4 溫度

廣西年均氣溫21.7℃，氣候溫暖，有利于濕地基質中微生物和植物的生長以及維持穩定的去除率。

4.5 防堵塞

濕地基質是人工濕地的重要組成部分，預防堵塞的主要措施有：前述的強化污水預處理，降低SS進入生態系統；采用適當的污水負荷和選擇合適的基質粒徑和級配，基質層的結構改良以及新產品的應用，均可減少基質的堵塞；采用間歇投配污水（即落干和投配交替運行）會使土壤得到“休息”，保證土壤一定的好氧狀態，避免胞外聚合物的過度積累，防止土壤堵塞。目前間歇運行方式在我國的許多工程和實驗中得到了重視和應用，同時也取得了一定的效果[6]。

4.6 水力負荷

合理的水力負荷可節約用地，較低的負荷下，基質填料不易堵塞。當要求與生態景觀相匹配時，也可采用較低的負荷。運行結果表明，間歇式潛流人工濕地（潮汐流人工濕地）的進水負荷約為傳統潛流人工濕地的2倍[4]。

4.7 植物優選

植物是生態處理的重要組成部分，其根系對微生物生長和污染物凈化起著重要作用，不但能去除污染物，還能美化環境。可根據污染物去除指標、溶解氧指標等要求，選擇吸附污染能力強的或根系發達泌氧能力強的植物種植；同時注意植物的匹配性，植物可能通過釋放化學物質，促進或抑制周邊植物的生長，Szczepański［7］報道了寬葉香蒲、水蔥、木賊、苔草等植物體腐爛產生的化感物質對蘆葦生長、繁殖具有抑制作用。選擇合理的收割時間可能是發揮濕地植物吸收污染環境中氮、磷等的關鍵[8]，掌握好植物收割和輪換周期，既可充分發揮植物的去污能力，又能保持景觀效果。

4.8 運行維護

日常運行維護是生態處理系統正常持續運行的關鍵一環，科學的運行管理可以保持生態處理系統對污染物穩定、高效的去除效果，同時適當的管理維護，還可以解決生態處理系統可能帶來的負面生態問題，充分發揮其美化景觀、豐富物種的生態效應。

5??生態處理常用技術

5.1 表流人工濕地

應用的環境條件：土地面積相對豐富的地區，有小溪、溝渠、較大的坑塘、洼地或沼澤地、灘涂等天然條件的地區，且離居民區較遠。工程措施：根據溝、渠、坑塘等地形進行疏浚、修復改造為表流人工濕地，在此基礎上進行水流導向設置，防止死水、發臭，把溝渠改造成小生態循環系統。主要技術參數[9]如表2。

表2 表流人工濕地技術參數

5.2 潛流人工濕地

應用環境條件：土地面積相對豐富的地區，有溝渠、坑塘等天然水體、廢地、荒地、洼地或沼澤地、灘涂等地區。工程措施：根據荒地、沼澤地、坑塘等的特點，在原有基礎上進行疏浚、修復、改造為潛流人工濕地，增加填料單元、布水系統，工程量比表流稍大。主要技術參數如表3。

5.3 生態塘

應用環境條件：有水塘、低洼地、溝、渠、沼澤地等土地資源豐富農村地區。工程措施：根據水塘、濕塘、水溝、山渠、低洼地等地形特點進行改造成循環鏈生態塘系統。宜與當地的生態農業相結合，使污水處理成為生態農業的一個組成部分，形成污水回用與再利用的生態農業模式，實現污水的無害化和資源化[10]。可構建具備漁業養殖、調節水源、防洪抗旱等多功能的生態塘[11],既有環境效益，又有經濟效益，形成可持續的良性循環；也可以構建水下森林式生態塘，美化生態環境。生態塘運行需定期進行清淤。主要技術參數如表4。

表3 潛流人工濕地技術參數

表4 生態塘技術參數

5.4 土地處理

應用環境條件：環境容量大，遠離水源保護區，分散的農村居民點、休假村等；林地、廢地、荒地等土地資源豐富、氣候條件較好的農村地區[12]。工程措施：宜與農業相結合實現氮磷資源化和水資源利用，并同綠化美化環境相結合；可經化糞池預處理后就地回用于林灌、農用、荒地等土地滲濾處理。土地處理工藝基建投資少，只有常規處理的1/3～1/2，運行維護費只有常規處理的1/5～1/3[13]。主要技術參數如表5。

表5 土地處理工藝參數

5.5 多種生態組合模式

可持續發展的農村污水治理技術應是包含多種單元技術的可選組合技術系統，具有高適用性、針對性[14]。所以因地制宜采用多種生態處理組合技術，可充分發揮各自技術的優點，如表流+潛流人工濕地、生態塘+人工濕地，等等。

6??結論

生態處理工藝充分利用大自然的生態環境自凈能力和環境容量，體現了就地回歸自然生態鏈中的生態平衡理念，其有低成本、低能耗、易維護、生態性的特點。生態處理模式很好地適應廣西農村農業特有的現實環境，是順應自然的可持續的農村生活污水處理模式，美化了環境，構建了人與自然的和諧發展。

[注釋]

①呂錫武：農村生活污水生物生態耦合治理模式與單元關鍵技術，中國給水排水直播課，2020年5月14日，14：00-16：00。

②廣西壯族自治區市場監督管理局：廣西地方標準《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（征求稿）。

③中華人民共和國生態環境部：《縣域農村生活污水治理專項規劃編制指南（試行）》，2019年9月。