農村生活污水的生態化治理模式

＊張奉友 張玉 李劍勤

（江西清綠環保有限公司 江西 341003）

在我國，農村地區的面積占比較大，雖然近些年農村居住人口越來越少，但仍舊會在生活中不斷排放廢水，其中排放最多的就是餐廚污水、洗滌廢水和日常排泄物等，根據類型的劃分，可將生活污水分成兩類，即：黑水和灰水，其中黑水多為排泄重刷所產生的高濃度生活污水，通常采用糞便與尿液分離處理方式或者生成糞肥澆灌田地。而灰水則是農戶在盥洗過程中產生的低濃度生活污水，該類生活污水多采用排放房屋周圍或者潑灑路邊的處理方式。農村自行排放生活污水或者農村居民對生活污水自行處理，會嚴重威脅到我國農村的生態環境。農村空間比較廣闊，擁有養殖、田耕等產業，所以，需要通過生態化治理模式處理農村生活污水。

1.農村生活污水的特性

南北地區農村生活污水的特性存在一些差異，主要表現為：北方地區由于氣候干燥、降雨量少，農村生活污水的有機物含量相對較低，而南方地區由于氣候濕潤、降雨量大，農村生活污水的有機物含量相對較高。北方地區農村生活污水的排放量相對較少，而南方地區由于人口密集、經濟發展較快，農村生活污水的排放量相對較大。北方地區農村生活污水的處理難度相對較小，而南方地區由于水質復雜、可生化性好，處理難度相對較大。可見，南北地區農村生活污水的特性存在差異，需要根據當地的具體情況和污水特性選擇合適的處理方法和技術。通常來說，農村生活污水有沖廁水、家庭廚房污水及洗滌污水等，這些生活污水表現出以下特性。

(1)排放點過于分散，很難集中收集處理

由于農村住宅分散，使得農村生活污水的排放也表現為分散特征，特別是丘陵、山區，生活污水具有非常高的市政管網收集成本，大大增加了污水統一處理難度[1]。再加上傳統生活陋習，很多村民在處理生活污水環節，多采用排入居住地周邊或到路邊的方式，所排出的生活污水經過雨水的沖刷，逐漸匯入地表水中，久而久之就會嚴重影響到農村生態環境與村民健康。

(2)排放量區域差異大，季節變化明顯

由于農村各地氣候地形、村民生活習慣和區域經濟發展水平等存在不同，導致農村生活污水也有著差異化的排放量，具體表現為：我國北方農村地區的生活污水具有較高污染物濃度，但排放量小，而南方農村地區會排放大量的生活污水，但污染物濃度相對較低。東部沿海農村地區的生活污水排放量通常為80～90L/d，而西北區域由于水資源短缺，生活污水排放一般不足5L/d[2]。除此之外，農村所排放的生活污水日變化系數波動也比較明顯，區間范圍在1.9～2.5L，且表現為間歇性排放，早中晚時段為農村生活污水的排放高峰期。在季節上，夏季所排放生活污水量較大，其原因多是夏季氣溫高，且為農忙季節，用水量大，其他季節氣溫偏低，且農業耕作時間偏少，會減少用水量。

(3)水質成分復雜，存在較高有機物濃度

農村生活污水通常含磷、氮等元素，生化性較強。經全國污染源普查，我國農村所排放的生活污水中，生化需氧量（簡稱COD）、總磷（簡稱TP）、動植物油及NH3-NTN的排放量為5.00×106t、3.68×104t、1.98×105t、2.46×105t，其中排放量最多的是COD、動植物油，COD、TP、動植物油及NH3-NTN等污染物去除率在11%以下。農村養殖區域，露天堆放糞便等污染物，造成周邊水體發黑發臭、富營養化，對村民健康造成嚴重影響[3]。

2.農村生活污水治理的主要問題

(1)生活污水管網分散，收集難度大

目前，我國大部分農村的污水治理系統都面臨著供水網絡落后、污水資源化利用率低等問題，加之農村集體經濟基礎較差等因素，多數鄉村都未建立健全的排污管網，有的雖然鋪設有排污管，但未使用。村民一般都會把生活垃圾倒在街道上，這樣一來，農村的生活污水就不能及時流入已經修建好的排水管網，導致廢水處理設備的負載率不高，有的設備甚至還在“曬太陽”。在雨水季節，隨著街道上潑灑生活污水和生活垃圾，一些污染物質會隨著地面雨水進入鄰近的河道，造成水體質量的下降，對周圍的生態和居民的身體造成危害。另外，在農村生活用水系統中，經常會出現一些損壞和阻塞現象，這就造成農村生活用水系統中收集到的生活污水不能很好利用，導致廢水處理設備的裝載率偏低。同時，從管網受損部位滲出的廢水容易引起土壤及地下水的污染，會改變土壤結構，從而對土壤及地下水的生態功能也會產生不利影響[4]。

(2)農村生活污水治理工藝不合理

在治理生活污水的過程中，應結合實際，選擇最佳工藝。有些農村在規劃設計前，沒有進行足夠的調查與科學論證，在選擇上存在盲目性，對其他鄉村已有的污水處理方式進行全面模仿，并未根據農村現實情況采用最佳生活污水治理模式，盲目建設污水治理設施，由于規劃設計不規范、前期手續不完善，加之污水排放管網工藝不適用，造成很多剛剛建好的設施就被拆掉，或是建好后就一直處于運行狀態，甚至是完全閑置的問題[5]。目前，我國農村居民的生活污水治理已不能充分發揮其對地方生態環境的作用，反而會變成“后廢項目”，這是一種很難解決的問題，也會造成資源浪費。由于技術選擇不當，造成目前我國農村生活污水治理難度非常大。

(3)農村現有的污水處理方式

①自然處理：利用自然界的微生物和植物對污水進行凈化處理，如氧化塘、人工濕地等。②生物處理：利用微生物的代謝作用對污水進行凈化處理，如活性污泥法、生物濾池等。③生態處理：利用生態系統的自然平衡對污水進行凈化處理，如人工濕地、生態溝等[6]。

3.農村生活污水的生態化治理模式

(1)微生物治理模式

在農村生活污水治理工作中，微生物治理其實是充分發揮微生物本身的生物活性、新陳代謝功能，對生活污水內的污染物進行有效消除。研究發現，微生物是體小面大且具有非常快生長繁殖速度的生物體，能夠對大量污染物進行腐化分解，這是地球生態系統關鍵一環。通常可將微生物劃分成衣原體、細菌、真菌、病毒、放線菌等若干類別，根據農村生活廢水所含成分，對有機物實施無機物的分解，或者將無機物轉化成其他物質。農村生活污水治理中，微生物治理模式主要包含厭氧生物處理、生物膜法及活性污泥法。

①厭氧生物處理

其一，農村沼氣池污水厭氧處理技術。采用不同容積的密閉空間，將人、動物糞便等生活污水、作物秸稈等有機污染物轉化為甲烷，再用于衛生間、家用炊事等。廢水在經由厭氧發酵后，可用作景觀用水、灌溉用水等。對比秸稈焚燒，該方法的能源效率提高了四五倍，沼渣和沼液也可當作牲畜飼料，大大提升了飼料營養價值。且沼氣池工藝簡單，造價低廉，實際運行中，每一戶的規模不超過1000元，運行成本低。具體污水排放如圖1所示。其二，升流式厭氧污泥床。農村生活污水治理所用升流式厭氧污泥床為立體結構，該床的底部是污泥，而中部則是污泥懸浮物，生活污水從污泥床底部向上流出，污泥層的濃度非常高，有利于微生物滋養和生長，將三相分離器設于中部污泥懸浮層，以達到固液氣分離目的。升流式厭氧污泥床在治理工業廢水方面較為適用，再加上該類裝置的運營成本較高，在農村區域并不適用。其三，厭氧流化床。厭氧流化床主要是從流態化厭氧生物反應器演化而來，該流化床具有生活污水處理效率高、有機負荷大等優勢，能夠避免對厭氧生物濾池造成堵塞。

圖1 農村沼氣池污水集中治理模式

②活性污泥法

其一，序批式活性污泥法。序批式活性污泥治理方法的作用是均化、首沉、生物降解和二沉，在該治理模式應用過程中會表現出間歇性特點，按照一定順序進行農村生活污水的分批治理，具體工序為：進水、曝氣、沉淀、閑置和排水，各工序循環運轉。這種生活污水治理模式優勢在于運行成本低、工藝操作簡單。其二，循環曝氣系統工藝。經相應工藝處理后的生活污水，會留到預反應池，反應池內部微生物可再次吸附污水內所含的COD，混合反應池通過沉淀、排水、曝氣和閑置等，對農村生活污水進行治理，因為循環曝氣系統能在好氧微生物、厭氧微生物間切換，可實現除磷、脫氮和去碳目標，該污水治理工藝能去除80%以上的磷和氮成分[7]。其三，A/O工藝法。該治理模式也叫作缺氧/好氧工藝法，其組成成分為好氧、脫氧，主要目的是對生活污水中所含的氮磷進行有效取出，流程操作簡單，可充分實現反硝化反應。

③生物膜法

其一，生物濾池。通過碎石、塑料、玻璃品等材料構建出一個內部有許多空隙的結構，通過這些空隙，可以讓特定的微生物在里面生長，從而在廢水通過時與廢水進行有效的接觸，從而達到對廢水的有效處理。其二，MBR工藝。膜生物反應器（MBR）包括膜分離裝置、生物處理裝置等，實際應用中可采用不同的膜過程，它們分別采用分離、組合、整體等形式，具有去除效率高、占地面積小、操作簡單、成本低廉等優勢。其三，生物流化床。在生物流化床中填入沙子、活性炭和焦炭等細小的固態物質，再用生物膜進行包裹，使被填入的物質保持在流體中，增加各種類型的生物膜與污水的直接接觸，從而提高污染物的脫除效率。這種方法比較高效，占地面積小，成本低。

(2)生態工程處理模式

在農村生活污水治理中，微生物處理后會產生一些固體污染物，經長時間積累，污染物會越來越多，如果處理不當，會對農村生態環境產生危害[8]。而生態工程處理，就是將污水排入生態空間，同時生態系統內部微生物實現污染物的吸收處理。

①人工濕地法。為實現農村生活污水的進一步處理，所建人工濕地必須設有長寬適度的水池，而且若想實現污水順利向人工濕地流入，還應該修建一定坡度，并在坡度上加足夠的土壤、填料，為微生物滋生提供條件。此外，還需要養殖具有自行處理能力與較高經濟價值的水生動植物，借助這一生態系統達到凈化生活污水的目的。

②生態穩定塘。在農村生活污水治理中，生態穩定塘是把土地更改成池塘，池塘底部和周邊設防滲層，為藻類植物、微生物提供最佳生活環境，保證所生長的生物可以進行污水分解，實現生活污水有效治理目標。生態穩定塘應用優勢主要是，一次投資，長期運行，而且便于日常維護。

③人工浮島。所謂人工浮島，就是設于水中可以漂浮的一種裝置，在浮島上種植陸生植物，確保植物根系能夠浮到水中，這樣就能凈化水中污染物，這一技術通常是人工濕地與穩態塘技術的有機結合。

4.總結

作為地域范圍較廣的我國，不同地區的生態環境、土壤結構等都有顯著差異，這就需要各地農村基于實際情況，選擇適合的生活污水治理模式。如東北冬季漫長，農村宅基地面積大，可采用裝置復雜、處理效果優良的污水治理工藝；南方冬季短暫，水系較多，該區域的農村可建設人工濕地，通過人工輔導或水生植物的方式處理生活污水；華北農村人口較為密集，生活污水治理空間較小，再加上該地區農業為精耕細作，因此可建設厭氧沼氣池處理污水；西南區域山水相間，可根據村民生活習慣，廚余污水喂牲畜，通過管道鋪設的方式，將廚余污水排至農田，通過小型生化池凈化洗滌用水，以達到農村污水分類、分情況治理目的。