農村生活污水治理現狀及主要應用技術分析

張秋潔

（黔西南州生態環境局 貴州興義 562400）

引言

城鎮經濟發展迅速，人口集聚程度高，使得我國城鎮均建有污水處理廠，并且陸續投入使用，讓城鎮地區的生活污水得到了有效處理。據統計，2022 年我國城市及縣城污水處理率由93.44%提升至97.53%，縣城污水處理率由87.38%提升至95.05%，均處于較高水平。雖然，我國城市污水處理率較高，但農村地區污水處理工作卻相對滯后，難以承擔較高的污水處理廠建設、運營成本，加之專業技術人才短缺，使得大多數農村地區并未建設專門的污水處理廠，農村生活污水無法得到有效收集和處理。同時，由于我國農村居民居住分散，農村生活污水排放呈現出分散式特點，使得農村污水收集成本高，農村生活污水成為當前農村主要水污染源之一。因此，急需在思想上高度重視農村生活污水治理，并針對農村分散式污水排放的特點及農村經濟、人才隊伍的現實狀況，采取適合農村地區水污染治理的技術，切實做好農村水環境污染治理工作，實現美麗鄉村建設預期目標。

1 農村生活污水概況

1.1 污水構成

農村生活污水是分散的農戶生產和生活過程中產生的廢水。主要污染源有廁所用水、生活洗滌用水、家禽養殖用水和廚房用水，以及煮飯、洗碗、洗衣服、洗澡和沖廁等農村居民生活廢水。

1.2 成分特點

農村污水可劃分為黑水、灰水2 大類[1]。黑水是由住戶排泄的糞便和沖刷出來的污水，具有較強的污染性，但其中的有機質含量高、營養成分高，可對黑水進行特殊處理，并經過一段時間厭氧發酵處理之后，可應用于農業生產，這樣不僅保護了農村生態環境，還可改良和優化土壤質量。灰水主要是由居民做飯、洗碗、洗澡、洗衣服等過程中排出的廢水，相對于黑水，灰水養分含量較少，通常不需要經過厭氧處理。灰水是農村生活中主要污水，且污染物濃度較低，按照程序進行收集、回收和處理也可以進行再次使用。

1.3 處理方法

目前，我國農村正在朝著現代化方向快速發展，因此農村工程建設項目較多，且在工程建設中產生的垃圾和污水量也較大，使得農村垃圾和污水量不斷增長。結合我國農村污水現狀，進行農村污水處理時，應先對有害污水和工程污水的總量進行估計，分析污水蘊含的污染物類型和細菌特征，并在處理時避免污水排放，防止出現二次污染，以及做好處理污水的二次利用，力爭實現污水處理效益最大化。另外，針對農村生活污水的分散式特點，可利用先進的污水處理技術對農村污水進行分散式處理，因此分散式污水處理也是農村污水有效處理的重要方法，不僅可減少污水對農村環境的影響，也能優化農村環境，改善村民的生活質量和生活環境，推動我國農村的發展和建設[2]。

2 農村生活污水處理現狀

由于我國城市與農村、東部與西部等經濟社會發展的不平衡，導致農村地區的生活廢水治理體系不健全，給周圍的生態環境帶來了極大的危害。分散式污水處理技術是在新時期提出的新型廢水處理技術，在農村地區廢水處理中具有良好的使用效果。但受農村生活污水的水量、水質波動性大，以及不同地區農村生活污水水質差異大等因素影響，使得分散式污水處理技術在實際運用中仍然存在著諸多問題。此外，不同地區經濟發展水平的較大差異及居民環保意識不強，也影響了分散式污水處理技術在農村生活污水處理中的推廣和應用。

2.1 污水處理技術沖擊負載能力不足

傳統的農村污水治理技術無法完全滿足新時代農村發展的現實需要，導致了技術承受沖擊，載荷性能下降。

2.2 處理效果較差

農村生活污水源頭排放呈現分散式特點，污水收集難度大，導致污水處理效果不穩定，無法從根本上消除水環境污染。

2.3 經費投入不足

農村地區的發展較為緩慢，一些農村剛剛脫貧，經濟基礎還較為薄弱，負擔不起高昂的污水治理技術的使用成本，制約了農村污水治理工作的發展。

2.4 居民環保意識不強

農村人口文化素質較低，對環境保護的重要性認同度不高，沒有從農村可持續發展的角度建立起環境保護觀念。

綜合而言，農村生活廢水治理應該深入研究鄉村的生產和生活模式特點，開展有針對性的污水治理，實現“對癥下藥”，確保污水治理技術的選用與農村的具體發展相適應。

3 分散式農村污水治理技術分析

3.1 普通活性淤泥法

普通活性淤污泥法是在人工條件下對污水和各種微生物進行不斷暴曬，將微生物和污水進行連續充分的混合，最終形成活性污泥。活性污泥能夠對污水當中的有害物質有力清除，實現氧化和生物絮凝作用[2]。使用普通活性淤污泥法會實現水與污泥的有效分離，并將大部分的污泥返回到曝氣池當中，少部分的污泥會從活性污泥系統當中排出。由于傳統的活性污泥系統實際應用還存在污水處理能耗性較高、處理效率較低、占地面積較大的不足，因而極其容易受到水量和水質的影響，且沖擊性較弱。

3.2 人工濕地技術

人工濕地技術是指將微生物、植物和人工等與土壤進行有效結合，通過人工制造逐漸形成濕地，技術原理如圖1 所示。人工濕地是綜合性較強的技術，具有生態化性質，主要通過人工機制和微生物產生化學物理作用，再通過植物的生物作用，優化污水處理效果。人工濕地技術主要通過循環再生作用的應用，使污水中的污染物質不斷發生化學反應，并起到有效處理和凈化污水的作用，實現良性循環[3]。應用人工濕地技術能夠有效改善農村水污染問題和環境污染問題，實現水資源的有效利用和再生，提高水資源利用率，為農村的經濟生態發展提供有力保障。由于農村污水處理過程中大部分都是潛流型的人工濕地技術，因此人工濕地技術對農村污水處理和生態環境保護有較強的作用和效果。但由于我國南北地區氣候溫差大，水生植物選型難以統一，且人工濕地技術處理效率較慢，因而該技術主要適用于南方農村水資源豐富的地區，技術推廣難度大。

圖1 人工濕地技術原理

3.3 厭氧生物技術

厭氧生物技術最早出現于19 世紀，是在污泥凈化基礎上進一步研發的，主要應用于農村分散式污水處理。該技術主要通過厭氧細菌和厭氧生物的代謝實現農村生污水中有機污染物向無機污染物轉化，使農村污水得到有效妥善處理[4]。在應用過程中厭氧生物技術不需要通過氧氣支持，在無氧環境中也完全可以實現，且具有污水處理量大、成本低、運行穩定等特點，不僅能對農村的污水進行有效處理，還能將污水中的污泥轉化為生產廢料，有效解決當前農村污水問題，實現資源的有效利用，減少資源浪費，保護農村生態環境和生態資源。但由于厭氧生物技術處理農村生活污水對有毒物質具有敏感，會導致反應器運行條件惡化、啟動過程緩慢、有機物去除不夠徹底等問題。

3.4 生物濾池技術

生物濾池技術應用于農村分散式污水處理能夠有效提高生活污水利用效率，可依據接觸氧化、給水快濾池并經生物濾池將二者結合起來，使濾池中的污水先進行氧化分解，將部分懸浮物截留，再進行反沖洗去除殘留懸浮物。如，蚯蚓生物濾池技術由微生物和蚯蚓等諸多元素共同組成，可在濾池中應用砂土、鐵削和鋸末等物進行填充，利用蚯蚓較強的消化系統實現污泥和污水的初步分解，污水處理能力和抗沖擊能力強，操作運行簡單，占地面積少，節省資金；同時，蚯蚓運動能夠翻松處理濾池土壤，大幅提高濾池內部空氣流動，推動濾池中各種元素有效結合，并形成新的物質，去除污水中的有害化學成分，改善農村水環境和生態環境。但生物培育需要占用一定資金，水頭消耗大，濾料損失較多。

3.5 膜生物反應器

膜生物反應器主要是通過對膜單元分離，與生物處理有效結合，更適合對水質變化情況大、總體水流量較小的污水處理。膜生物反應器內部構造如圖2 所示，相當于傳統生物處理二沉池，可利用微生物實現污水處理和降解，同時可通過膜分離原理實現污水處理，保障污泥停留時間，實現HRT。膜生物反應器兼有活性污泥生物降解技術和膜截流技術特征，并對這些特征進行有效融合[5]，具有較高的污水處理效率，能夠保障水質，節約土地資源。在膜生物反應器系統當中COD具有較高的能耗性，其能耗是傳統技術的2 倍，不僅在運行過程中需要較高的維護費用和管理費用，且膜生物組件需要定期更換后期維護成本高，因而膜生物反應器更加適合應用于一些經濟條件較好的地區或城市。

圖2 膜生物反應器

3.6 超濾

超濾是一種膜分離技術，其原理是小分子溶劑和溶質在一定的壓力下通過特定膜，大分子由于體積原因無法通過停留在膜的另一側，將大分子與小分子進行分離，使大分子物質得到有效純化。超濾可利用物理分離方法對水中的膠體、懸浮物等進行去除，然后再對污水中的有用物質進行提取，實現污水凈化和循環利用。超濾具有占地面積較小、操作簡單和節能性較強等特點，對細菌、病毒和混濁進行有效去除，目前已廣泛應用于污水處理中。但由于侵入或壓入式超濾技術應用需要輔助設備，給工藝運用造成不便，需要定期維護超濾膜，避免膜污染，尤其是在農村地區應用，運行成本較高，缺少專業技術人員，后期維護難度更大，因此在農村污水處理中應用較少。

3.7 好氧處理技術

好氧處理技術能在微生物參與下，以及在適宜碳氮比、含水率、氧氣等條件下，將農村生活污水中的有機物降解、轉化成腐殖質樣物質。好氧處理技術中，好氧部分起到了對氨氮的無害化、對有機物的脫除作用。在傳統小規模廢水生化反硝化過程中，曝氣能耗占總能耗的80%左右，屬于最主要的能耗單位。利用水輪驅動生物轉盤、階梯降水、往復式降水、拔風等自然加氧方式，可有效地改變常規生物工藝曝氣的運行模式，且易于維護。下泄式曝氣式充氧器通過將污染物抬高得到位能，經過多次下泄，形成水幕、水滴自然充氧器。因此，好氧處理系統可容納各種結構形式的氧氣吸收器，滿足各種環境條件和水質條件變化要求。豎向錯位的充氧型沉降池采用多層豎向錯位布置，通過隔板實現污水降落，與階梯型沉降池相比，可節約50%以上的占地面積，并且周邊可修建建筑隔熱層，適用于北方嚴寒地區。水輪驅動生物轉盤，水輪落下產生能量，推動水輪旋轉，達到污水落下、濺水分散充氧以及轉盤盤面上的復氧，具有良好的處理效果，特別適合于高濃度的生活污水處理。但由于農村生活污水水質波動較大、溶解氧不足，對好氧處理技術的效果影響較大。

結語

目前，我國農村居民的生活水平和生活質量雖得到顯著提升,但農村生活污水如果沒有得到正確的處理，就會對水資源和環境造成污染，同時還會影響居民的安全。因此，針對農村生活污水的特點及一些有效的污水處理技術，可根據農村地區經濟、技術、發展情況，合理比選對農村污水進行有效處理的技術，保障農村生態環境的安全。