基于農(nóng)村生活污水生態(tài)處理工藝研究

朱秀明

（安徽省池州市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)區(qū)域站，安徽 池州 247100）

0 引言

隨著近年來我國(guó)高度重視生態(tài)文明建設(shè)，環(huán)境保護(hù)工程也成為新時(shí)代實(shí)現(xiàn)人與自然和諧的關(guān)鍵措施，水資源的保護(hù)與治理是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)，農(nóng)村作為我國(guó)占地面積最大的區(qū)域，由于農(nóng)村環(huán)境的經(jīng)濟(jì)和科技水平制約，導(dǎo)致農(nóng)村現(xiàn)有污水處理工藝存在一定不足。容易導(dǎo)致大量生活污水排放到自然環(huán)境中，造成自然水環(huán)境污染。通過生態(tài)處理工藝來處理農(nóng)村生活污水是新時(shí)代對(duì)農(nóng)村提出的要求，通過生態(tài)處理工藝能夠有效提高生活污水的重復(fù)利用效率，減少對(duì)農(nóng)村自然環(huán)境造成的污染。，因此針對(duì)農(nóng)村生活污水的處理工藝，需要環(huán)境保護(hù)相關(guān)部門加以重視和研究，為我國(guó)水資源保護(hù)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供更好的保障。

1 農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)

1.1 污染物質(zhì)種類固定

我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的生活污水往往具有成分簡(jiǎn)單、污染物質(zhì)種類固定的特點(diǎn)。農(nóng)村生活污水主要包括生活廢水、畜牧業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)廢水等，由于農(nóng)村地區(qū)的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較少，因而農(nóng)村生活污水中的化工廢水比例較小。生活廢水是指人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫奈鬯?，例如做菜、洗衣服時(shí)剩余的污水，此類生活污水中通常含有洗滌劑、洗衣粉等化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)進(jìn)入地表水資源中會(huì)導(dǎo)致水資源受到污染，長(zhǎng)時(shí)間污染會(huì)使水資源出現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。而畜牧業(yè)廢水中的成分主要為化肥材料、農(nóng)藥、動(dòng)物糞便等，為了加強(qiáng)動(dòng)物健康、防止傳染病，很多飼料在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)加入大量微量元素和抗生素，進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)物糞便中含有大量有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)，廢水中的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)含量較高。而農(nóng)業(yè)廢水中的成分主要為農(nóng)作物種植過程中使用的農(nóng)藥、化肥等化學(xué)物質(zhì)，因此農(nóng)村生活污水的成分較為簡(jiǎn)單，常見污染物質(zhì)包括氮磷化合物、有機(jī)物質(zhì)和COD 等。

1.2 排放量大

由于我國(guó)農(nóng)村人口數(shù)量較多，因此導(dǎo)致農(nóng)村生活污水的排放量非常大，同時(shí)由于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)對(duì)于水資源的需求量大，而造成在實(shí)際生產(chǎn)過程中余留大量廢水，如果沒有經(jīng)過有效處理直接排放到自然環(huán)境中，就會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成污染。

2 農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀

目前我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的農(nóng)村生活污水處理存在一定問題，由于經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技水平和農(nóng)村人民意識(shí)欠缺等問題，導(dǎo)致農(nóng)村對(duì)于農(nóng)村生活污水的重視度不足，在實(shí)際生產(chǎn)過程中對(duì)于水資源沒有足夠重視和保護(hù)，導(dǎo)致大量農(nóng)村生活污水隨意排放，同時(shí)部分地區(qū)現(xiàn)有農(nóng)村生活污水處理工藝較為老舊，無法起到應(yīng)有的處理效果，經(jīng)過處理后的廢水仍然具有較高危害性，排放后導(dǎo)致污染環(huán)境，對(duì)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境建設(shè)起到消極影響。同時(shí)我國(guó)農(nóng)村現(xiàn)有高素質(zhì)人才的數(shù)量較少，具有污水處理方面知識(shí)的人才數(shù)量無法滿足農(nóng)村需求，導(dǎo)致很多地區(qū)在實(shí)際處理農(nóng)村生活污水時(shí)存在處理不當(dāng)?shù)那闆r，進(jìn)而危害農(nóng)村自然生態(tài)環(huán)境的建設(shè)發(fā)展。同時(shí)由于我國(guó)農(nóng)村地區(qū)面積較大，農(nóng)村居民的居住地往往按照村落分布，導(dǎo)致農(nóng)村人口呈現(xiàn)分散化現(xiàn)象，不同村落使用的生活污水往往難以集中統(tǒng)一處理。因此在應(yīng)用農(nóng)村生活污水生態(tài)處理工藝時(shí)，需要結(jié)合農(nóng)村人民的實(shí)際情況和自身特點(diǎn)，盡可能選擇操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性良好的方式加以利用，并確保在實(shí)際應(yīng)用中因地制宜，滿足不同地區(qū)農(nóng)村人們的農(nóng)村生活污水處理需求，確保所有農(nóng)村生活污水經(jīng)過有效處理后能夠滿足我國(guó)污水排放的相關(guān)要求，從而提高農(nóng)村水資源保護(hù)質(zhì)量，改善農(nóng)村自然生態(tài)環(huán)境。

3 生態(tài)處理工藝的優(yōu)勢(shì)

針對(duì)農(nóng)村生活污水采用生態(tài)處理工藝具有一定可行性，生態(tài)處理工藝的優(yōu)勢(shì)在于成本低、處理質(zhì)量好、水資源重復(fù)利用效率高等。通過生態(tài)處理工藝進(jìn)行生活污水處理所需的成本低，往往生態(tài)處理工藝經(jīng)過建設(shè)后能夠長(zhǎng)期使用，同時(shí)使用效果不會(huì)隨著時(shí)間而降低；同時(shí)采用生態(tài)處理工藝能夠?qū)ι钗鬯械挠袡C(jī)物質(zhì)和氮磷元素進(jìn)行有效去除，具有非常高的處理效果；經(jīng)過生態(tài)處理工藝進(jìn)行處理的污水，能夠去除水中的污染物質(zhì)，從而起到凈化水資源的效果，因此采用生態(tài)處理工藝能夠?qū)崿F(xiàn)生活污水的重復(fù)利用，對(duì)于節(jié)約水資源、提高水資源利用率能夠起到積極影響。

4 農(nóng)村生活污水的生態(tài)處理工藝

4.1 人工生態(tài)濕地處理工藝

人工生態(tài)濕地是目前較為先進(jìn)的污水生態(tài)處理工藝，在國(guó)外得到廣泛普及和應(yīng)用。人工生態(tài)濕地的原理是通過人工方式建設(shè)生態(tài)濕地系統(tǒng)，通過濕地系統(tǒng)對(duì)生活污水和淤泥進(jìn)行處理，人工生態(tài)濕地的組成包括土壤環(huán)境、植物、各類微生物和人工介質(zhì)等，人工生態(tài)濕地能夠?qū)ι钗鬯M(jìn)行吸附、沉淀、分解、氧化還原等不同處理，因此采用人工生態(tài)濕地對(duì)于生活污水的處理效果非常高，尤其針對(duì)生活污水中含有的有機(jī)物質(zhì)和重金屬元素能夠起到非常好的處理效果。近年來我國(guó)研究人員針對(duì)人工生態(tài)濕地的實(shí)際應(yīng)用展開實(shí)驗(yàn)并取得一定成效。部分學(xué)者采用生物濾塔結(jié)合人工濕地的組合工藝來處理農(nóng)村生活污水，結(jié)果顯示該處理工藝能夠有效對(duì)廢水中的有機(jī)物及氮、磷元素起到去除效果。常用人工生態(tài)濕地分為表面型和潛流型，需要根據(jù)農(nóng)村環(huán)境和實(shí)際需求選擇適合的類型，同時(shí)人工生態(tài)濕地在實(shí)際使用中需要安排人員實(shí)時(shí)看管，確保人工生態(tài)濕地的處理質(zhì)量。人工生態(tài)濕地由于自身具有較高處理質(zhì)量、處理成本低、操作簡(jiǎn)單，因而是農(nóng)村常用的生態(tài)處理工藝之一[1]。

4.2 地下滲濾系統(tǒng)處理工藝

地下滲濾系統(tǒng)是農(nóng)村常用生活污水處理工藝之一，地下滲濾系統(tǒng)的原理是通過腐化池和酸化水解池對(duì)生活污水進(jìn)行處理，將經(jīng)過預(yù)處理的污水通過管道傳輸?shù)降叵峦寥罎B濾裝置中，由于土壤環(huán)境自身具有非常好的滲透性，因此污水中的有機(jī)物質(zhì)會(huì)通過土壤重力和毛細(xì)力作用從而出現(xiàn)大面積擴(kuò)散現(xiàn)象，擴(kuò)散后的污染物質(zhì)經(jīng)過植物作用、化學(xué)沉淀和生物降級(jí)等方式進(jìn)行凈化處理。地下滲濾系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于針對(duì)生活污水的不同成分均能夠起到非常好的處理效果，可以針對(duì)污水中的不同成分分別采取針對(duì)性凈化措施，從而保證污水凈化效果。例如如果生活污水中的COD 濃度較大，則在地下土壤滲濾裝置中可以適當(dāng)加入?yún)捬蹙秃醚蹙瑥亩鴮?duì)COD 進(jìn)行有效分解；如果生活污水中的氮元素含量較高，則在地下土壤滲濾裝置中可以通過物理截留或化學(xué)沉淀等方式來去除氮元素。地下滲濾系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值高、凈化效果好，同時(shí)在實(shí)際使用過程中無須對(duì)地下滲濾系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，因而對(duì)于農(nóng)村而言具有非常高的應(yīng)用可行性[2]。

4.3 生物膜處理工藝

生物膜技術(shù)是指通過一些微生物對(duì)化學(xué)廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行分解，將其中含有的大量有機(jī)物分解成無害無機(jī)物、將污染物的濃度進(jìn)行有效降低從而達(dá)到凈化水資源和環(huán)保目的。生物膜技術(shù)擁有極強(qiáng)的環(huán)保性在進(jìn)行處理后仍能夠保證水質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變。同時(shí)生物膜技術(shù)不需要大量的勞動(dòng)力，也不會(huì)造成化學(xué)廢水的二次污染，應(yīng)用價(jià)值比較高。生物膜技術(shù)能夠應(yīng)用于處理大量廢水，因而采用生物膜技術(shù)能夠滿足農(nóng)村龐大的生活污水處理需求，同時(shí)生物膜技術(shù)具有較強(qiáng)的適用性，能夠與其他污水處理工藝進(jìn)行結(jié)合使用，從而對(duì)各類生活污水起到良好處理效果。

在生物膜技術(shù)中超濾膜的應(yīng)用較為廣泛。超濾膜技術(shù)是指通過超濾膜將水中的雜質(zhì)和有害物質(zhì)進(jìn)行過濾，從而起到凈化污水、重復(fù)利用等效果。超濾膜能夠?qū)ξ鬯w施加一定的壓力，由于污水兩側(cè)的壓力大小不同，導(dǎo)致水中的污染物質(zhì)和有機(jī)物成分出現(xiàn)偏移現(xiàn)象，體積較大的雜質(zhì)經(jīng)過超濾膜時(shí)無法通過而被過濾，以此來達(dá)到過濾效果。由于超濾膜技術(shù)的成本較低、不具有污染性因此被廣泛加以使用。超濾膜技術(shù)的適應(yīng)性很強(qiáng)，無論在任何溫度下都可以進(jìn)行過濾，同時(shí)不會(huì)對(duì)水體自身造成影響。同時(shí)超濾膜技術(shù)的過濾效果非常好，去除雜質(zhì)的效果明顯，同時(shí)在進(jìn)行過濾時(shí)不使用其他化學(xué)試劑，因此對(duì)環(huán)境的危害性非常小，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境不會(huì)造成污染和影響。而且超濾膜技術(shù)的處理操作簡(jiǎn)便，使用設(shè)備維修方便、成本低，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，因此在農(nóng)村生活污水處理中具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。使用超濾膜技術(shù)可以對(duì)各類含油廢水進(jìn)行有效處理，將水中的油性分子、有機(jī)物等雜質(zhì)與水分進(jìn)行分隔，加強(qiáng)水處理工作的效果[3]。

4.4 活性污泥處理工藝

活性污泥處理工藝是近年來污水處理最常用的技術(shù)之一，活性污泥處理工藝共包括沉淀池、曝氣池、回流系統(tǒng)和污泥排除系統(tǒng)等設(shè)施，活性污泥處理工藝的原理是通過各類活性污泥中含有的微生物對(duì)生活污水進(jìn)行降解處理，微生物包括細(xì)菌、霉菌和各類酵母菌等，微生物能夠以生活污水中的有機(jī)物質(zhì)作為食物，從而降低生活污水中有機(jī)物質(zhì)的含量，從而起到凈化效果。活性污泥處理工藝較為復(fù)雜，由于微生物對(duì)于生長(zhǎng)環(huán)境、溫度、氧氣含量等都具有一定要求，因此導(dǎo)致實(shí)際凈化質(zhì)量與整體設(shè)施環(huán)境的管理質(zhì)量相關(guān)，對(duì)于管理人員的要求較高，需要管理人員具備較好的理論基礎(chǔ)能力。

近年來隨著活性污泥處理工藝的不斷發(fā)展，相關(guān)人員對(duì)活性污泥處理工藝進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，從而衍生出各類先進(jìn)技術(shù)，例如，MSBR 技術(shù)就是由活性污泥處理工藝而研發(fā)的新型技術(shù)，MSBR 技術(shù)是指改良序列間歇反應(yīng)裝置，能夠?qū)鹘y(tǒng)的活性污泥技術(shù)與先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行有效融合，從而實(shí)現(xiàn)污水處理效果。改良序列間歇反應(yīng)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于能夠快速進(jìn)行污水處理，同時(shí)不需要使用多個(gè)蓄水池和連接裝置，能夠有效節(jié)省使用面積和材料數(shù)量。同時(shí)改良序列間歇反應(yīng)裝置還具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，改良序列間歇反應(yīng)裝置的應(yīng)用原理是通過活性污泥中含有的大量聚磷菌對(duì)污水中的微生物進(jìn)行處理，通過聚磷菌持續(xù)釋放出磷元素來對(duì)污水起到反硝化處理。污水經(jīng)過反硝化處理后會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)物質(zhì)，而有機(jī)物會(huì)被水中的大量好氧菌降解并形成沉淀，以此來達(dá)到凈化效果[4]。

4.5 厭氧處理工藝

厭氧處理工藝是指利用具有厭氧特性的厭氧菌作為生物制劑，通過厭氧菌對(duì)廢水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行處理。厭氧處理工藝的原理是通過厭氧菌降解廢水中的有機(jī)物質(zhì)。厭氧菌對(duì)廢水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解反應(yīng)，并將小分子有機(jī)物質(zhì)通過厭氧菌細(xì)胞壁輸送到內(nèi)部進(jìn)行分解。進(jìn)入?yún)捬蹙鷥?nèi)部后開始酸化階段，在酸化階段時(shí)厭氧菌會(huì)將小分子有機(jī)物進(jìn)行酸化，從而生成大量具有揮發(fā)性的脂肪酸，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生多種副產(chǎn)物，例如醇類物質(zhì)、二氧化碳、氨氣和氫氣等。經(jīng)過持續(xù)反應(yīng)還會(huì)產(chǎn)生乙酸、碳酸等多種酸性物質(zhì)。到甲烷化階段時(shí)，所有物質(zhì)都會(huì)被轉(zhuǎn)化成甲烷氣體和二氧化碳?xì)怏w，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的有效處理凈化。厭氧處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于處理質(zhì)量高、凈化效果好，同時(shí)采用厭氧處理技術(shù)對(duì)化工廢水進(jìn)行處理，能夠得到大量甲烷氣體，將甲烷氣體能夠進(jìn)行二次利用，因此采用厭氧處理工藝處理化工廢水具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。厭氧處理工藝具有處理質(zhì)量好、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但厭氧處理工藝的問題在于經(jīng)濟(jì)成本較高，因此往往厭氧處理工藝多用于經(jīng)濟(jì)水平較高的農(nóng)村地區(qū)[5]。

4.6 生態(tài)塘處理工藝

生態(tài)塘技術(shù)是指利用土地資源構(gòu)建池塘，并在池塘內(nèi)放入大量具有凈化功能的藻類物質(zhì)和微生物，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)生活污水的有效處理。生態(tài)塘技術(shù)的原理是充分利用太陽(yáng)能，當(dāng)生活污水進(jìn)入池塘后，各類微生物會(huì)對(duì)污水進(jìn)行降解，使各類有機(jī)物質(zhì)降解成二氧化碳，而通過太陽(yáng)能使環(huán)境內(nèi)的藻類物質(zhì)進(jìn)行光合作用，從而將污水中的二氧化碳轉(zhuǎn)變成為碳源，藻類植物吸收后會(huì)釋放氧氣，以此來實(shí)現(xiàn)凈化效果。同時(shí)利用生態(tài)塘技術(shù)凈化后的污水也可作為再生水資源進(jìn)行回收利用，因此生態(tài)塘技術(shù)具有一定生態(tài)效益和節(jié)能效益。部分研究人員采用高效藻類構(gòu)建生態(tài)塘，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，污水中COD 的平均去除率在70%以上，氨氮的平均去除率能夠達(dá)到93%，磷元素平均去除率達(dá)到55%。但生態(tài)塘技術(shù)存在的問題在于需要的土地面積較大，面積較小的生態(tài)塘?xí)?dǎo)致處理效率、質(zhì)量下降，因此采用生態(tài)塘技術(shù)對(duì)于農(nóng)村環(huán)境和地質(zhì)情況具有一定要求。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，生活污水對(duì)于農(nóng)村環(huán)境的危害強(qiáng)、影響大，因此針對(duì)我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的生活污水處理工藝，需要相關(guān)人員加以重視和研究。我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱，因此在選擇生活污水處理工藝時(shí)需要結(jié)合農(nóng)村實(shí)際情況，選擇經(jīng)濟(jì)性高、成本低、處理效果好的工藝技術(shù)加以利用，在確保生活污水得到有效凈化處理的同時(shí)，提高生活污水的二次利用效率，從而為我國(guó)農(nóng)村發(fā)展和農(nóng)村自然環(huán)境建設(shè)提供更好的保障。