小型污水處理設施在農村水環境治理中的應用

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長沙 410000）

1 農村污水處理現狀

現階段，我國農村污水處理率仍處于較低水平。2018年農村污水處理數據統計顯示，農村污水處理率不足10%。農村污水處理是當前水環境治理的一大難題，我國農村人口眾多，區域分布較廣，農村污水排放較為分散。

根據統計，我國城市污水日處理能力為3 500 萬t，鄉鎮污水日處理能力為63.8 t，日處理能力僅為9.04%，農村污水處理能力遠低于城市污水處理能力。當前我國農村污水處理廠的建設還不完善，需要將污水處理系統與污水處理系統相結合完成污水處理工作，目前農村污水處理廠建設進度緩慢，導致污水處理效率較低。

在此背景下，我國農村污水的處理越來越受到重視，處理技術日趨成熟，逐漸開展了農村污水的處理工作和水環境的治理。但由于農村建設的特點，我國農村污水治理工作還存在許多亟待解決的問題。

2 農村污水特征

2.1 水質特點

農村污水主要由生活污水、農田廢水組成，農村污水中的污染物的濃度處于變化的過程，其中成分主要包含固體浮懸物、氮氧化物及有機物等，含重金屬和有毒有害物質較少。由于農田化肥的作用，農田污水中有機物和氮氧化物的含量高于城鎮污水，水質的波動較大且具有較好的可生化性特點。

2.2 水量特征

農村污水的水質水量受自然環境影響，在下雨天、干旱天氣下會有較大變化。城市生活污水排放量大于農村生活污水排放量，原因在于居民的生活習慣和作息時間比較規律，早晨、晚上是農村生活污水排放的高峰期，白天和夜間排放較少，污水排放較規律[1]。

2.3 農村污水處理模式

鄉村污水處理方式主要有集中式、分散式、接入市政管網等方式。我國農村的地形比較多樣化，部分地區面積較大、地勢較復雜且規模較小。對此，對于占地面積較大、地形條件較簡單的農村，一般采用集中式污水處理；對于地形條件復雜、占地面積較小且較為分散的農村，采用分散式污水處理；靠近市政污水管網的農村，一般接入市政網管處理污水。上述三種處理方式中分散式污水處理是我國目前農村污水問題處理的較好選擇，分散化處理指利用小型污水處理設施就近處理和回用污水。鄉村污水處理應根據每個村莊的實際情況，選擇合適的方式，避免因處理方式不當影響處理效果。

3 小型污水處理設施在農村污水處理中的應用

3.1 膜生物反應器（MBR）工藝

MBR是新型高效的污水處理方式，比傳統的污泥活性法更節省能源、水資源、空間，其組成主要包括MBR裝置和膜組件設備。系統處理環節分為預處理、調節池和膜生物反應器，污水首先經過預處理系統，由預處理系統經過處理后再進入調節池，最后進入膜生物反應器，反應器會對污水中的微生物和有害雜質進行處理，得到可進行利用的高質量的水。

小型MBR工藝技術的關鍵是膜組件和生化反應器的結合，膜組件可以大幅度提高農村污水中好氧微生物的濃度和污染物的分解效率，使污水中的污染物在反應器里分解為CO2和H2O，分離處理后的污水中的固體和液體得到清澈可利用的水資源。

該系統可就地處理和反復利用農村污水，節約了大量的時間，減少了排水管道及泵站的建設成本，系統直接通過自動控制實現自動化運行和管理。

工藝原理如圖1所示。

圖1 MBR工藝原理示意圖

由于膜生物反應器的購置成本較高，且日常的運行管理需要消耗一定量的電能，因此，該設備只適合對水質質量要求較高、經濟條件較好的村莊使用。經過實踐可知，小型膜生物反應器對一些較分散、規模較小的農村污水點具有較好的處理效果，因此，小型膜生物反應器在一些小規模分散的村莊均得到了廣泛使用。

由于膜生物反應器的出水水質較高，因此該設備被廣泛應用于我國北方缺水地區的中水回用工程以及平原河網地區，小型膜生物反應器的發展前景和應用前景將會越來越好。

3.2 人工濕地處理工藝

通過模擬天然水生動植物的物理、化學和生物作用，實現污水處理，是人工濕地污水處理系統的基本原理。人造濕地污水處理系統需要將污水置于一個長寬比適中、底面有坡度的凹坑中，填土層由土壤和自然物質混合組成。系統運行時，污水能夠通過床體填料縫隙或床體表面流動，可在床體表面種植水生植物，如蘆葦、菖蒲、水蔥等，具有良好的處理性能和景觀價值[2]。

人造濕地污水處理系統由預處理系統、人工濕地系統、出水調節井和管道、閥門系統組成。人工濕地污水處理系統如圖2所示。

圖2 人工濕地處理工藝原理示意圖

人工濕地污水處理系統適用于不同的處理規模，建造費用較低，無須復雜的機械設備，且系統的日常運行維護和管理比較簡單，人工濕地系統運行的主要材料有碎石、沙、土等，可以就地取材，根據地形建造處理系統，使污水自然流入，無須修建額外的輸送管道，降低了建設和運營成本。現有的人工濕地處理系統存在占地面積過大的情況，在安裝建造方面，應充分利用當地的廢池塘和沼澤地，以降低其他土地資源的占用。

3.3 無動力地埋式污水處理工藝

該統的基本工藝流程：污水→一級消化→二級消化→過濾→接觸氧→消毒→出水。

（1）排出系統收集污水后進入一級消化池，通過產酸桿菌在消化池中發酵產生厭氧酸，將污水中的大分子有機物轉化為小分子有機酸。

（2）廢水經過一級消化后流入二級消化池，得到堿性消化液，污水中的小分子有機酸和醇類分解生成CH4和CO2。

（3）經過第一和第二消化池的處理，污水中的大部分污染物已經被降解，但仍存在少部分有機物未能分解，這部分有機物會進入系統的下一個環節，進入厭氧生物濾池在厭氧菌的作用下進一步分解。

（4）污水經過厭氧生物濾池處理后，進入接觸氧氣池中，由氧氣池中的好氧菌對污染物繼續降解，得出優質的水資源，并向水中補充氧氣，以提高出水的溶解氧量。該階段的供氧工序主要依靠特定的一套氣流循環系統實現，并對最終的出水進行消毒處理。

該系統適用于有高落差、處理量小的村莊，具有無須消耗動力、安裝后無須管理、建造成本和運行管理成本均較低等有點。由于該套裝置全部埋在地底下，不占任何的空間位置，因此，無須建造房屋和采暖保溫，設備可以進行一體化生產，運行過程中不會產生有害氣體和臭味，對環境基本沒有影響。

由于該系統的全部設備埋設在地底下，因此，維護、檢修難度較大。無動力地埋式污水處理設施在一些離城市排水管網較遠、處理規模較小、占地面積較小的村莊得到了較廣泛使用，污水的分散處理可采用無動力地埋式設備。

4 結語

我國不同的農村地區地勢環境和規模存在差異，在選擇小型污水處理設施時應因地制宜，綜合每種設施的處理工藝、當地的經濟條件、管理水平等實際情況進行選擇。文章從目前農村污水處理的現狀出發，闡述了農村處理的現狀，從水質特點、水量特征、處理方式等三方面分析了當前農村污水的主要特點，并對無動力地埋式污水處理工藝、膜生物反應器（MBR）工藝、人工濕地處理工藝三種處理方式進行了分析。

（1）針對一些對水質要求較高、經濟條件發達的村莊，可采用MBR系統進行污水處理。

（2）針對中西部地區的實際特點，中西部地區在無水源地的村莊更適宜采用人工濕地的方式處理污水，人工濕地處理的方式雖需要占用大量的土地面積，但其具有方便簡單、容易管理、費用低廉等優點。

（3）針對高度落差較大、下泄水量較小的村莊，可采用無動力地埋式處理。