小型污水處理設施在農村水環境治理中的應用研究

李輝，李憲輝

1.山東宏達建設工程有限公司；2.濟南市歷下區機關事務服務中心

水資源作為人們賴以生存的關鍵資源之一，對人們的生命健康有著直接影響，為此，水資源的保護和治理尤為重要。農村污水類別相對復雜，不僅包含生活污水，還包含農田廢水，加之受農村排水系統不完善的影響，導致處理難度較大。農村污水處理問題是我國推進農村生態文明治理的重要組成部分，對水環境具有至關重要的作用。現階段，因農村規模相對較小，污水的處理相對分散，通常采用小型污水處理設施進行污水處理，一定程度上提高了農村水環境治理的效果和效率。

一、農村水環境治理的意義

在我國水環境保護工作中，農村水環境治理具有重要意義，主要體現在以下兩個方面：

一方面，農村水環境治理有利于農村實現水環境保護。農村居民生活、畜牧養殖、農業勞作均需要水資源，在很大程度上直接影響居民的生活質量及經濟發展[1]。伴隨我國工業化的深入發展，農村廉價的土地資源和勞動力吸引眾多工廠選擇在農村辦廠，因對工業廢水排放的管控力度不足，農村水資源受到嚴重污染，不僅影響居民的正常、用水，甚至會對居民的生命健康帶來威脅。由此不難看出農村水環境治理的必要性和重要性。

另一方面，有效的農村污水治理還能改善我國整體水環境。在可持續發展和環境保護政策下，水環境保護尤為重要[2]。

二、農村污水特征及水環境治理現狀

（一）農村污水特征

農村污水特征主要體現在兩個方面：（1）水質特征。農村污水類型繁雜，主要包括居民生活污水、農田廢水和工業污水。農村污水中的污染物成分包括有機物、固體懸浮物、氮氧化物等，其中，氮氧化物和有機物的含量高于城鎮污水。同時，農村污水中污染物的濃度具有變化性特點，具有較好的可生化性，通常情況下其中包含的重金屬污染物和有毒有害物質較少。（2）水量特征。受自然環境的影響，農村污水的水量在不同天氣環境下有較大的變化。與城鎮污水相比，因農村居民生活作息相對規律，只有早晚是污水排放的高峰期，所以農村污水排放有一定規律，水量也相對較小[3]。

（二）農村水環境治理現狀

當前，我國農村水環境治理水平相對較低，據相關資料統計，農村污水處理率僅有17.19%左右，而城鎮污水處理率則能達到96%左右，可以看出農村污水處理能力遠不及城鎮污水處理能力，農村污水處理工作開展效果并不好。我國農村污水排放較為分散，且治理量大，是農村水環境治理的一大難題，直接影響我國整體的污水治理工作[4]。同時，據相關調查顯示，我國農村污水處理設施建設的完善程度相對較差，污水處理系統由排水管道結合污水處理廠共同組成，但目前農村污水處理廠的建設速度遠不及排水管道的建設速度，不利于農村污水處理效率的提升。綜上，在這樣的背景下，我國農村水環境治理工作雖然已經開展，且治理宣傳、基礎設施已經逐漸發揮相應的效用，但受我國農村實際建設情況的影響，我國農村水環境治理工作進展緩慢，存在諸多亟待解決的問題，仍需進一步努力完善。

（三）農村污水處理模式

一般情況下，農村污水處理模式主要包括分散式、集中式以及接入市政管網等。因農村地形地貌的多樣化差異，需結合農村地形的實際情況選擇污水處理模式。通常來講，針對地區面積較大、地形簡單的農村，可采用集中式的污水處理模式；針對地區面積小、居住區分散、地形復雜的農村，可采用分散式污水處理模式；針對與城鎮市政污水管網距離較近的農村，可采用接入市政管網的污水處理模式。針對上述介紹的三種處理模式，分散式處理模式最適合現階段我國農村污水處理的實際情況，可利用小型污水處理設施實現對排放污水的就近處理。由此可見，只有切實考慮不同農村的實際情況，對污水處理的方式進行科學合理的選擇，才能最大限度地避免因處理方式不當對污水處理效果的影響。

三、小型污水處理設施在農村水環境治理中的具體應用

目前，小型污水處理設施在農村水環境治理中的應用形式較多，依據不同的工藝原理可劃分為自然處理和生物處理兩大類，以下對幾種農村水環境治理中常用的小型污水處理設施進行詳細介紹。

（一）膜生物反應器工藝（MBR）

膜生物反應器污水處理（MBR）工藝是當前小型污水處理設施在農村污水處理中應用的關鍵工藝技術之一。MBR作為一種新型的污水處理工藝，與傳統的污水處理工藝相比，不僅更節省資源和空間，并且更為高效，與現代社會水環境治理理念極為契合，有必要在農村污水處理工作中積極推廣與應用。MBR設施通過自動控制技術能夠實現系統的自行運作和管理，其通過對農村污水的就地處理和反復利用，在節省大量精力的同時，一定程度上減少了建設污水處理廠和排水管道的成本。MBR設施作為農村污水處理中的關鍵裝置，其核心在于生化反應器和膜組件的相互結合，主要組成部分包括污水預處理系統、調節池系統、膜生物反應器系統以及回收排水裝置（MBR設施運行原理如圖1所示）。在整個MBR處理系統中，污水先經過預處理系統再進入調節池，最后到膜生物反應器，以此實現對污水中有毒有害物質和微生物的有效處理，進而保證農村污水處理工作的高效運行。

MBR設施的核心在于膜組件和生化反應器的相互結合。預處理池中的污水通過潛污泵傳輸至膜生物反應器中，利用膜組件能夠在很大程度上提升對污水中好氧微生物和污染物的分解處理效率，在反應器中將污染物分解為二氧化碳和水。之后通過對污染物的分離凈化處理利用排水系統排出。在整個MBR污水處理過程中，膜組件還具有對污水的固液分離功能，以此實現對農村污水的更好處理。

因MBR設施對農村污水的處理效果較好，出水水質較高，在我國北方缺水地區及平原河網地區的農村得到廣泛應用，具有良好的發展前景。但MBR設施在購置建設方面需要較高的成本，并且該裝置的日常運行和管理需要消耗電能。為此，MBR設施更適用于經濟環境相對較好、對水質要求較高的農村。

（二）無動力地埋式污水處理工藝

無動力地埋式污水處理工藝同樣是現階段農村常用的污水處理工藝之一，其污水處理效果也相對較好。無動力地埋式污水處理設施的主要結構組成包括進水井、一級消化池、二級消化池、厭氧化池、通風消毒系統和出水口。無動力地埋式污水處理工藝的原理為通過進水井或排水管道，使農村污水進入到處理系統，首先在一級消化池中，通過產酸桿菌實現對污水的厭氧酸性發酵，以有效降解有機物，保證能夠更高效地處理污水。從一級消化池中流出的污水進入到二級消化池中，利用甲烷菌對污水中的醇類物質以及小分子有機物進行碳性消化，將其分解為二氧化碳和甲烷成分。經過無動力地埋式污水處理的這兩道工序后，污水的有效處理率已經達到80%以上，但仍存在部分污染物未能得到有效處理。為此，可將經過上述處理的污水引入厭氧化池中，利用其中的厭氧生物對污水中的污染物進行再次降解處理，以此實現水中氧氣濃度的提高，進一步凈化出水水質，最后通過通風消毒環節完成整個污水處理的流程。

目前無動力地埋式污水處理工藝是農村水環境治理中的一項關鍵方法，在實際污水處理流程中無需任何其他能源的利用，無需建造房屋和保暖裝置，通過菌類和生物實現對污水的凈化，在處理過程中并不會產生臭味和有害氣體，不僅不會對周圍環境造成影響，還能夠顯著降低農村污水處理的造價成本和使用成本。同時，因無動力地埋式污水處理設施位于地底深處，不會占用過多的空間，無需專人管理。但位于地下的特點導致對無動力地埋式污水處理設施的維修難度較大，這一點是其關鍵的制約因素。無動力地埋式污水處理設施一般情況下適用于面積較小、污水處理規模小、且遠離城鎮市政排水管網的農村，可通過無動力地埋式設施實現對污水的分散處理。對于無動力地埋式污水處理工藝今后的發展而言，首要關注的是對相關地下裝置的維修問題。

（三）人工濕地處理工藝

人工濕地處理工藝是通過對自然界生態系統自凈功能的模擬以完成對農村污水的處理。人工濕地處理工藝的基本原理是模擬水生動植物的生物、化學、物理作用。人工濕地污水處理設施需在地面具有坡度且長寬適中的凹坑中存放污水。凹坑的填土層中包括土壤和部分自然物質。在人工濕地處理設施的運行過程中，需要在床體上種植水蔥、蘆葦等多年水生植物，其中存放的污水在凹坑床體表或填料的縫隙中進行流動，從而達到污水凈化處理的效果。人工濕地處理設施的主要結構組成包括預處理裝置、人工濕地系統、出水調節裝置及管道、閥門等（如圖2所示）。人工濕地處理工藝適用于污水處理規模小、下泄水量少且具有高落差條件的農村。無需繁雜的設備裝置，操作便捷，日常運維管理難度較小，污水處理規模適用范圍較廣，建造投入成本較低，在農村水環境治理中同樣得到廣泛應用。同時，人工濕地處理工藝所需的主要材料能夠就地取材，僅需沙土、碎石等。依據農村實際地形狀況對系統進行構建，無需搭建管道即可實現污水的自行流入，進一步減少了成本投入。但人工濕地處理工藝同樣存在明顯的劣勢，主要為占地面積較大。在實際的建造過程中，有必要詳細考慮占地情況，充分對當地農村地區現有的沼澤地和廢池塘進行利用，從而避免對當地土地資源的過度占用。

四、結語

對于部分經濟條件相對發達、具有較高水質要求的農村，建議采用MBR處理工藝對污水進行處理；對于下泄水量較小且具有高低落差條件的農村，建議采用操作簡單便捷的無動力地埋式處理工藝對污水進行處理；而針對我國中西部地區缺水嚴重或無水源地的農村，建議采用建造簡單便捷、成本低廉、易于管理的人工濕地處理工藝對污水進行處理。

綜上所述，農村水環境治理在我國水環境保護中占據至關重要的位置，本文通過對農村水環境治理重要意義的闡述，分別從水量特征、水質特征兩個方面對農村污水的特征進行分析，同時介紹了我國農村污水處理的現狀以及農村污水處理的幾種方式，分別對MBR處理工藝、無動力地埋式污水處理工藝以及人工濕地處理工藝的系統組成、運行原理進行了詳細說明。基于本文論述，考慮不同農村地區地形、處理規模等因素差異性特點的影響，在農村水環境治理過程中必須結合農村當地的實際情況，因地制宜，綜合考慮當地的經濟條件、不同處理設施的工藝技術以及管理水平，對小型污水處理設施進行合理選擇。