農(nóng)村污水處理方式簡析

陳昱奇 張夢麟 楊曦

2021年國家發(fā)展和改革委員會頒布了《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見》，要求結(jié)合農(nóng)村地域特點(diǎn)，制定差別化農(nóng)村污水處理措施，推廣普及生態(tài)與工程相結(jié)合的先進(jìn)技術(shù)，逐步推進(jìn)農(nóng)村污水資源化利用模式。農(nóng)村污水源自農(nóng)村生活污水、農(nóng)田尾水、畜禽養(yǎng)殖廢水與工業(yè)農(nóng)村廢水等，其來源廣泛、水質(zhì)成分復(fù)雜、易生化、氮磷含量高、粗放式排放。因此，加強(qiáng)對農(nóng)村污水處理，避免對土壤、水體與農(nóng)產(chǎn)品造成污染，保障農(nóng)民身心健康與水源安全，推動農(nóng)村水資源可持續(xù)發(fā)展。

1.1 農(nóng)村生活污水

農(nóng)村生活污水來源與城市基本相同，包含灰水（污染較少的生活污水）和黑水（污染較重的生活污水），污水中含有氮、磷、硫和各種致病菌。隨農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，農(nóng)村居民由散居逐步向集中居住過度，導(dǎo)致集居點(diǎn)的生活污染物對周圍環(huán)境及水體造成嚴(yán)重危害。并且垃圾隨意堆放與污水隨處排放的陋習(xí)，使農(nóng)村污水整治迫在眉睫。據(jù)測算，每年我國農(nóng)村產(chǎn)生生活污水約為80億噸，主要集中在我國東部地區(qū)。我國農(nóng)村地區(qū)生活污水與生活垃圾處理設(shè)施相對落后，造成生活污水無法采用有效的處理方式，對周邊水體環(huán)境造成影響。

1.2 農(nóng)田尾水和養(yǎng)殖廢水

1.2.1 農(nóng)田尾水 農(nóng)業(yè)污水主要源自化肥污染、農(nóng)藥污染、秸稈燃燒污染、農(nóng)膜污染、養(yǎng)殖業(yè)污染等。農(nóng)田尾水是指農(nóng)田里的過剩水分，由于過量施用農(nóng)藥、化肥，其成分包含大量的氮、磷、鉀等營養(yǎng)鹽。我國單位面積化肥用量是世界平均水平的3.7倍，常年化肥用量超過6000萬噸，肥料利用率僅有30%左右，其余70%的化肥均白白浪費(fèi)。我國鉀肥利用率為35%左右，氮肥利用率約為30%，磷肥利用率只有20%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家約60%的化肥利用率。我國大多數(shù)地區(qū)沒有對農(nóng)田尾水進(jìn)行處理的有效措施，過剩的化肥隨降水或噴灌流入周邊水體，污染物最終匯入江河湖海，嚴(yán)重污染了地表水與地下水，造成水體惡化。此外，大量施用化肥造成土壤中有害元素與重金屬含量增加，使土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致農(nóng)作物營養(yǎng)失調(diào)。

性質(zhì)穩(wěn)定而且毒性強(qiáng)的農(nóng)藥，八成的農(nóng)藥都會殘留在土壤、空氣或水體中，農(nóng)藥有效利用率僅為20%。據(jù)研究結(jié)果顯示，液體農(nóng)藥同害蟲接觸量不足4%，20%的液體農(nóng)藥殘留在農(nóng)作物，30%左右的液體農(nóng)藥流失于空氣之中。粉劑農(nóng)藥的沉積率僅有10%左右，50%左右的粉劑農(nóng)藥會流失于土壤之中，漂浮在空中或農(nóng)作物上殘留的粉劑農(nóng)藥，隨雨水或灌溉流入土層或地表水，80%左右的農(nóng)藥進(jìn)入周圍環(huán)境。而農(nóng)藥中包含的汞、鉛、銅、鋅等重金屬，具有難降解、高毒性、持久性等特點(diǎn)，加劇周圍水體的污染。過量施用農(nóng)藥會不僅導(dǎo)致水體污染，影響農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，而且增強(qiáng)害蟲的耐藥性，危害生態(tài)平衡。

1.2.2 養(yǎng)殖廢水 規(guī)模化養(yǎng)殖場使農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入大幅提升，但養(yǎng)殖廢水對環(huán)境造成不良影響。禽畜的排泄物中含有多種病原體、有機(jī)物及殘留藥物，禽畜糞污中的有機(jī)物被微生物分解后，產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，氨氣等惡臭物質(zhì)造成水體產(chǎn)生惡臭。

1.3 農(nóng)村工業(yè)廢水

工業(yè)企業(yè)排放的廢水種類繁多、成分復(fù)雜、有毒有害物質(zhì)較多，且難以分解。近年來，高污染、高耗能的企業(yè)出現(xiàn)從城市轉(zhuǎn)向鄉(xiāng)村的現(xiàn)象。鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)設(shè)備陳舊、技術(shù)落后、規(guī)模較小，通常情況下，2/3的工業(yè)廢水未經(jīng)處理，直接排放至河流、湖泊之中，嚴(yán)重影響我國的水體環(huán)境。

2.1 生態(tài)處理技術(shù)

2.1.1 人工濕地技術(shù) 人工濕地在農(nóng)村污水處理方面已取得一定成效。研究者運(yùn)用人工濕地技術(shù)對我國南方鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活污水進(jìn)行處理，證實(shí)其投入資金少、易于操作、效率高、處理效果佳，并具有良好的生態(tài)與社會效益。北方農(nóng)村多以散居為主，污水排放點(diǎn)較為分散，多數(shù)為邊溝收集污水，受降雨等因素的影響，污染物濃度與污水量存在顯著的地域差異。我國北方農(nóng)村受持續(xù)低溫的影響，農(nóng)村污水量少并被冰凍，濕地植物的種類，直接影響濕地的處理效率。研究人員采用人工濕地治理遼河盤錦段水土環(huán)境，濕地能夠有效去除污水中的氮、磷、有機(jī)物、重金屬與懸浮物，濕地運(yùn)行效率較高。但在實(shí)際操作過程中，存在以下問題，占地面積大但負(fù)荷小、易受溫度和酸堿值影響，易堵塞。

2.1.2 穩(wěn)定塘技術(shù) 穩(wěn)定塘技術(shù)是一種調(diào)節(jié)有機(jī)廢水腐敗的生物處理技術(shù)。穩(wěn)定塘通過在連續(xù)流程中提供合適的環(huán)境來提高有機(jī)物的處理效率。其主要優(yōu)點(diǎn)是容易維護(hù)，穩(wěn)定，不需要貴重的設(shè)備或化學(xué)藥劑，而且適用于各種規(guī)模的污水處理廠。穩(wěn)定塘技術(shù)包括氧化塘，缺氧塘和厭氧塘，具體選擇取決于廢水特性和要求的處理目標(biāo)。研究者發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定塘能夠大幅降低農(nóng)村污水中的生化需氧量，去除率高達(dá)90%。應(yīng)用三級處理塘系統(tǒng)，通過微生物的同化作用使氮轉(zhuǎn)化成有機(jī)氮，運(yùn)用吹脫法處理高濃度氨氮廢水。另有研究顯示，藻類在降低氨氮濃度中，起到關(guān)鍵作用，避光塘去除氨氮率僅有3.2%，光照塘去除氨氮率高達(dá)87.5%。

2.2 生物處理技術(shù)

2.2.1 厭氧生物處理技術(shù)

厭氧生物技術(shù)是一種利用厭氧微生物（無需氧氣即可生長和生存的微生物）進(jìn)行生化反應(yīng)的技術(shù)。這些反應(yīng)通常涉及有機(jī)物的降解和能量產(chǎn)生，如甲烷發(fā)酵等，厭氧生物技術(shù)已應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。研究顯示，硫酸鹽還原菌能夠有效提升脫硫廢水的處理效能。厭氧生物處理技術(shù)，具備占地小、剩余污泥少、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢?；瘜W(xué)需氧量、生化需氧量與懸浮物的去除率均可達(dá)70%左右。

2.2.2 好氧生物處理技術(shù)

在有氧環(huán)境中，好氧微生物將有機(jī)污染物作為其營養(yǎng)基質(zhì)進(jìn)行氧化分解，進(jìn)而降低污染物的濃度，處理工藝為生物轉(zhuǎn)盤、氧化溝、A/O、A2/O和生物濾池等。其技術(shù)成熟、處理效果佳，但能耗大、維護(hù)與管理程序復(fù)雜。研究者將好氧生物技術(shù)應(yīng)用至垃圾填埋場，經(jīng)過生物降解后，滲濾液的酸堿值在7.10～8.15，經(jīng)循環(huán)回灌技術(shù)處理后，化學(xué)需氧量去除率在90%以上，生化需氧量去除率高達(dá)98%之上，表明其降解有機(jī)物的能力較強(qiáng)。

2.3 其他技術(shù)

2.3.1 微電解法 微電解法是一種處理高濃度農(nóng)業(yè)有機(jī)廢水的方法，其處理污染物范圍廣、反應(yīng)速率高、流程簡單、資金投入少、維護(hù)便捷、壽命長。研究人員將鐵碳微電解技術(shù)應(yīng)用于飲用水的硝酸鹽去除研究中，發(fā)現(xiàn)能夠降低硝酸鹽的平均濃度。

2.3.2 膜生物技術(shù) 膜生物技術(shù)是將膜的高效分離技術(shù)與生物降解技術(shù)結(jié)合，對污水進(jìn)行處理與回用的技術(shù)。有研究顯示，通過膜生物反應(yīng)器對農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)產(chǎn)生的高濃度廢水進(jìn)行處理，化學(xué)需氧量去除率較高，排泥少，基建費(fèi)用低。

隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，農(nóng)村污水排放量不斷增加。由于地域、氣候差異，各地應(yīng)結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)，逐步探索出低投入、低運(yùn)行費(fèi)用、高效的農(nóng)村污水處理體系，以改善并提升我國農(nóng)村水體環(huán)境。