水處理技術(shù)在農(nóng)村環(huán)保工程中的應(yīng)用分析

王莉香

（臨沂市生態(tài)環(huán)境局郯城縣分局，山東 臨沂 276100）

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)居民的生活水平顯著提升，基本實(shí)現(xiàn)了集中供水全覆蓋，居民用水量和產(chǎn)生的污水量也在逐年增長。當(dāng)前，農(nóng)村地區(qū)環(huán)保工程數(shù)量越來越多，推行環(huán)保工程是實(shí)施生態(tài)環(huán)境建設(shè)、促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效舉措，但是與城鎮(zhèn)地區(qū)相比，農(nóng)村地區(qū)在水處理模式、經(jīng)驗(yàn)、政策、法律法規(guī)的研究上起步相對較晚，還未形成完備的方法論。與此同時，不少農(nóng)村地區(qū)的污水收集和處理設(shè)施設(shè)備不完善，加之農(nóng)民的環(huán)保意識薄弱，導(dǎo)致環(huán)保工程污水處理效果不理想。農(nóng)村環(huán)境的日益惡化不僅嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的正常生活和生產(chǎn)，也會限制農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，因此在推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的過程中，我們必須高度關(guān)注農(nóng)村環(huán)保工程水處理技術(shù)的改革和創(chuàng)新。

1 推進(jìn)農(nóng)村環(huán)保工程水處理技術(shù)發(fā)展的價值分析

1.1 建設(shè)生態(tài)農(nóng)村的客觀要求

在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)踐過程中，國家對于農(nóng)村環(huán)境予以高度關(guān)注，也對環(huán)保工程提出了全新要求。為了建設(shè)生態(tài)農(nóng)村，推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施，我們必須重視生態(tài)文明建設(shè)。農(nóng)村污水排放量越來越多，提高污水處理質(zhì)量和處理效率能夠有效改善農(nóng)村水環(huán)境質(zhì)量，提高水資源循環(huán)利用率，從而提高農(nóng)村居民的生活品質(zhì)，為經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境的協(xié)同發(fā)展提供支持[1]。

1.2 提高農(nóng)村水資源利用率

農(nóng)村環(huán)保工程的水處理質(zhì)量會對水資源管理和利用效率產(chǎn)生影響，先進(jìn)的水處理技術(shù)能夠減少水資源浪費(fèi)，提高污水處理質(zhì)量，還可以有效降低配套資源和能源的投入量，減少資源消耗，對于環(huán)保工程行業(yè)的發(fā)展也具有積極作用。

2 農(nóng)村環(huán)保工程水處理存在的問題

2.1 污水收集效率不高

農(nóng)村的人口結(jié)構(gòu)與城市不同，以留守老人、兒童為主，其生活習(xí)慣也導(dǎo)致污水排放規(guī)律性強(qiáng)、波動性大，日間的污水量大于夜間；在管網(wǎng)收集方面，農(nóng)村的設(shè)施建設(shè)比較滯后，未能實(shí)現(xiàn)污水的百分百收集；農(nóng)村房屋、工廠比較分散，建設(shè)難度較高，排水暗渠存在雨污混流的問題，山泉、地下水等會進(jìn)入管網(wǎng)，影響污水處理效果。另外，在前期設(shè)計(jì)方面，農(nóng)村污水處理設(shè)施的設(shè)計(jì)一般是以戶籍人口為依據(jù)，沒有充分考慮到長期外出務(wù)工的人員流動問題，污水處理設(shè)施的日進(jìn)水水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模。受制于上述因素，農(nóng)村環(huán)保工程污水處理設(shè)施長期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，效益不高。

2.2 設(shè)備運(yùn)維困難

農(nóng)村地區(qū)環(huán)保工程污水處理普遍缺乏專業(yè)的運(yùn)營和管理人才。目前，城市污水處理廠對于人員的專業(yè)水平都有較高要求，而農(nóng)村污水處理設(shè)施的很多操作人員業(yè)務(wù)水平不達(dá)標(biāo)，在設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題時無法做出準(zhǔn)確應(yīng)對，導(dǎo)致污水處理效果難以保障。污水處理是一項(xiàng)復(fù)雜、專業(yè)的工作，目前較為理想的方式是交由專業(yè)化的第三方運(yùn)營單位來負(fù)責(zé)，但由于農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對滯后，邀請第三方運(yùn)營單位進(jìn)入需要花費(fèi)大量資金，這也影響了這項(xiàng)工作的推進(jìn)[2]。

2.3 運(yùn)維資金短缺

在污水處理設(shè)備投入使用后，需要定期維護(hù)、更新，也需投入較多資金，而農(nóng)村環(huán)保工程污水處理設(shè)施的運(yùn)行成本比城市更高，因此，很多污水處理設(shè)施在前期運(yùn)行效果較好，但是后續(xù)由于資金短缺，未能及時進(jìn)行維護(hù)，后續(xù)的處理效果也就無法保障。并且地方財(cái)政資金壓力較大，由于資金投入不足，導(dǎo)致污水處理項(xiàng)目停運(yùn)的情況也時有發(fā)生。

3 農(nóng)村環(huán)保工程水處理技術(shù)的應(yīng)用

3.1 化糞池與厭氧沼氣池

盡管化糞池與厭氧沼氣池是一種初級的環(huán)保工程水處理技術(shù)，但是在農(nóng)村地區(qū)依然廣泛使用。化糞池和厭氧沼氣池利用物理處理法，對于高濃度污水的處理效果較好。在厭氧環(huán)境下，污水中的人畜糞便等能夠被轉(zhuǎn)化為沼氣、沼液和沼渣，以便后續(xù)處理和回收利用。污水中的各類寄生蟲卵、致病菌也會在厭氧環(huán)境下受到抑制，這種方式具有一定的環(huán)境效益和社會效益，成本低廉。一方面能夠滿足污水處理目標(biāo)，另一方面還能生成副產(chǎn)品，便于回收利用，因此 與其他水處理技術(shù)相比，具有一定的經(jīng)濟(jì)性，符合可持續(xù)發(fā)展理念。產(chǎn)生的沼氣能夠?yàn)檗r(nóng)村居民提供取暖、做飯能源，沼渣和沼液中有大量蛋白質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、氨基酸、酶類、腐植酸、生長激素等，可以作為農(nóng)田的有機(jī)肥料，有助于改善土壤的理化性質(zhì)。同時，化糞池與厭氧沼氣池的工藝簡單、運(yùn)行能耗低、資源利用率高，在地貌條件復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)實(shí)力薄弱的農(nóng)村有著一定推廣價值。但是目前這種技術(shù)的應(yīng)用還存在一些局限性，比如停留時間過長導(dǎo)致污染物無法完全礦化，對氮、磷等污染物的去除效果不佳，還會產(chǎn)生臭氣、造成二次污染等。因此，這一技術(shù)更適合用于環(huán)保工程水處理前端，能夠?qū)ξ鬯M(jìn)行一定的預(yù)處理。尤其要注意的一點(diǎn)是，對于北方地區(qū)而言，在冬季氣溫較低的情況下，化糞池與厭氧沼氣池的污水處理效率也會降低，還需要額外設(shè)置保溫設(shè)備。

3.2 土地處理技術(shù)

土地處理技術(shù)也是農(nóng)村環(huán)保工程水處理的常見技術(shù)，是采用人工方式有節(jié)制地將預(yù)處理污水投配到土地上，借助土地的自然生態(tài)功能對污水進(jìn)行深度凈化。常用的土地處理技術(shù)有以下幾類。

3.2.1 慢速滲濾技術(shù)

慢速滲濾技術(shù)的水力負(fù)荷較低，是將污水作為灌溉水源并將其緩慢投入到土壤中，利用植物根系的過濾、吸附作用來達(dá)成凈水目的。在這一過程中，除了會由于植物蒸騰作用喪失少量水分外，大部分污水都能夠被滲透至地下，這是經(jīng)濟(jì)效益較好的一種土地處理技術(shù)。其基建投入較少、容易維護(hù)，可與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)搭配組合；但是容易受到季節(jié)因素的影響，植物枯萎之后對養(yǎng)分需求也急劇減少，這會大大影響污水凈化能力。因此，該處理方式只適合用于土地資源豐富、氣候濕潤的農(nóng)村地區(qū)[3]。

3.2.2 快速滲濾技術(shù)

快速滲濾技術(shù)是通過控制將環(huán)保工程的污水配置到土壤介質(zhì)表面，污水會在滲透過程中發(fā)生物理、化學(xué)和生物反應(yīng)，最終得到凈化水。在處理過程中，系統(tǒng)會周期性地進(jìn)行配水灌溉和停水休灌，并能夠在干化、淹水狀態(tài)下交替運(yùn)行，可有效提高污水凈化能力。相較于慢速滲濾技術(shù)，快速滲濾技術(shù)的處理效率更高，不會受到氣候等因素的影響，能夠常年運(yùn)行，且投資不高，管理較便利。但是這種處理技術(shù)對于水文、地質(zhì)條件和土壤滲濾性有更為嚴(yán)格的要求，因此需要提前對污水進(jìn)行預(yù)處理。

3.2.3 地表漫流技術(shù)

地表漫流技術(shù)是采用人工控制方式，以漫灌、噴灑的方式，將污水投配到土壤滲透性較差的坡面上，在重力作用的影響下，污水會朝著坡腳積水渠匯流，在流動過程中，其中的污染物會被吸收。地表漫流的處理方式比較簡單，但是需要占用較大的土地面積，對于坡面設(shè)計(jì)也提出了嚴(yán)格要求，影響了這種技術(shù)的推廣。

3.2.4 地下土壤滲濾技術(shù)

地下土壤滲濾技術(shù)是基于生態(tài)學(xué)原理設(shè)計(jì)的水處理技術(shù)，是通過重力和毛細(xì)管力的雙重作用，使污水能夠朝著周邊擴(kuò)散、滲透，并利用植物、微生物與土壤的理化特征達(dá)成污水凈化的目的。地下土壤滲濾系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性高，具有良好的抗沖擊負(fù)荷能力，壽命較長，可以同步去除污水中的氮、磷等污染物。其構(gòu)造簡單，可以實(shí)現(xiàn)無人看守，并且費(fèi)用較低，能耗不高，衛(wèi)生條件好，不會對地面原有景觀產(chǎn)生影響。相關(guān)人員還可以將其與景觀綠化、農(nóng)業(yè)灌溉等手段相結(jié)合，以達(dá)到良好的處理效果。

3.2.5 人工快滲技術(shù)

人工快滲技術(shù)是以沸石、河砂等替代天然土層，有效改善了天然土層占地面積較大、水力負(fù)荷較低的缺點(diǎn)。一般是以干濕交替的方式運(yùn)行，其基建投資較少，具有較高的可操作性。該技術(shù)能夠根據(jù)農(nóng)村實(shí)際施工環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，不會受到地形和環(huán)境因素的限制，并且管理比較方便，不需要額外投入反沖洗設(shè)備和機(jī)械曝氣設(shè)備，有效減少了能源消耗，而且基本不會產(chǎn)生噪音，還能維持良好的衛(wèi)生狀況。這一技術(shù)在河北、黑龍江等北方寒冷地區(qū)有成熟的應(yīng)用案例，具有一定的可行性。

3.3 人工濕地

人工濕地是經(jīng)過人工改造的一種生態(tài)濕地項(xiàng)目，其凈化機(jī)理復(fù)雜，是通過基質(zhì)、微生物、植物復(fù)合組成的一種生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地在農(nóng)村環(huán)保工程水處理技術(shù)的應(yīng)用方面有多種形式，根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)的不同，也可以劃分成不同的類型。比如，根據(jù)水面位置和布水方式的差異，可以分為表面流人工濕地、潛流人工濕地兩類，在上述基礎(chǔ)上，又可以劃分為其他不同的多種類型。相較于表面流人工濕地，潛流人工濕地更具優(yōu)勢，它可以利用基質(zhì)表面的生物膜、基質(zhì)的吸附作用以及發(fā)達(dá)的植物根系提升污水處理效果，也可避免蚊蟲的滋生，衛(wèi)生條件更好[4]。

利用人工濕地來處理污水，植物的選擇至關(guān)重要，選擇植物需要關(guān)注幾個要點(diǎn)：一是對水中的污染物質(zhì)去除效果較好；二是可為污染物質(zhì)提供良好的環(huán)境，提升系統(tǒng)內(nèi)部水力傳輸效果；三是能夠?yàn)槲⑸锾峁└街鴪鏊⒈M可能選擇本土植物，優(yōu)先選擇生長期長、抗逆性好、生命力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、具有較高富集效率的植物，常用的有香蒲、菱白、美人蕉、梭魚草、燈芯草、水蔥等。另外，在應(yīng)用人工濕地時，還要設(shè)置對應(yīng)的保溫措施，因?yàn)榈蜏丨h(huán)境會導(dǎo)致植物生長速度減慢甚至死亡，因此可以使用隔離設(shè)計(jì)的方案以達(dá)到保溫效果，常用的保溫方式有植物覆蓋法、室溫保溫法、管道保溫法等。

3.4 穩(wěn)定塘

穩(wěn)定塘也被稱之為生物塘、氧化塘，是在原有自然地貌基礎(chǔ)上修繕的一種污水處理構(gòu)筑物。穩(wěn)定塘中有多種生物形式，如水生植物、真菌、藻類、細(xì)菌、微型動物等，是一種復(fù)合型的生態(tài)系統(tǒng)，能夠在物理、化學(xué)、生物作用下協(xié)同完成污水處理。穩(wěn)定塘有好氧塘、穩(wěn)定塘與厭氧塘三種類型，其整體構(gòu)造簡單，根據(jù)已有生態(tài)資源和現(xiàn)行地勢來建設(shè)，可以大大縮短工程周期，降低施工難度。在閑置時，還可用于灌溉，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用、污水處理的有機(jī)結(jié)合，且運(yùn)行成本低廉、維護(hù)管理方便。但盡管如此，穩(wěn)定塘依然有一些缺點(diǎn)，比如停留時間過長、占地面積較大、出水水質(zhì)不穩(wěn)定、可能會引起二次污染等。針對上述問題，可以通過增加機(jī)械攪拌、減小塘體深度、設(shè)置載體填料等方式來解決[5]。

3.5 一體化污水處理技術(shù)

一體化污水處理技術(shù)利用模塊化、小型化的污水處理設(shè)備來滿足水處理要求，可以根據(jù)污水特點(diǎn)、排放需求靈活設(shè)計(jì)。根據(jù)農(nóng)村環(huán)保工程的水處理要求，該技術(shù)主要有以下幾種類型。

3.5.1 生物接觸氧化工藝

該工藝是一種生物膜法處理工藝。該工藝在反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置填料，并將其完全浸沒在污水中，采用對應(yīng)的曝氣手段對污水充氧、攪拌，使氧氣、填料、污染物質(zhì)能夠充分接觸，形成一種高濃度生物膜，以達(dá)成處理效果。生物接觸氧化工藝的處理效果較好，應(yīng)用范圍也較廣，對于不同的水質(zhì)均具有良好的適應(yīng)性，并且操作難度不高，掛膜容易，不會出現(xiàn)污泥膨脹，運(yùn)行和維護(hù)也比較簡單。

3.5.2 A/O工藝

A/O工藝即缺氧/好氧工藝，其處理流程簡單，具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，原污水經(jīng)過預(yù)處理之后即可進(jìn)入缺氧段，為反硝化過程提供碳源。該工藝還有生物選擇器功能，對于污水的處理效果較好。但是A/O工藝的沉淀池如果運(yùn)行不當(dāng)，容易出現(xiàn)反硝化反應(yīng)，反而會導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化，這是需要重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)。

3.5.3 A2/O工藝

A2/O工藝在目前的農(nóng)村環(huán)保工程水處理中也比較常用，是以A/O工藝為基礎(chǔ)，設(shè)置了前置厭氧段，從而將除磷、脫氮、有機(jī)物降解過程巧妙結(jié)合起來，可以為污染物的去除提供有利環(huán)境。該處理方式既有A/O工藝的優(yōu)勢，還進(jìn)一步縮短了總水力的停留時間。

3.5.4 SBR工藝

SBR工藝即間歇式活性污泥法，該工藝處理高效，構(gòu)造簡單，與A2/O工藝具有一定的相似之處，但是不需要單獨(dú)設(shè)置厭氧、耗氧和缺氧區(qū)域，運(yùn)行成本低廉，不需要設(shè)置二沉池，還可以根據(jù)水質(zhì)和水量調(diào)整處理工序。但是SBR工藝依然存在一些不足之處，比如設(shè)備閑置率較高、增加占地面積、操作難度高等。其管理維護(hù)也較為復(fù)雜，出現(xiàn)故障后，會極大影響凈化效果，工程造價也相對較高[6]。

3.5.5 MBR工藝

MBR工藝有浸沒式、分置式兩種類型，具有占地面積小、污染物凈化效率高、耐受沖擊負(fù)荷、靈活多樣、不易出現(xiàn)污泥膨脹等優(yōu)勢，但其工藝設(shè)備比較復(fù)雜，運(yùn)行能耗較高，壽命有限。在長期運(yùn)行過程中，該工藝容易受到膜表面濃差極化或形成凝膠層等因素影響而出現(xiàn)膜污染。因此，該工藝一般適合應(yīng)用在對環(huán)境比較敏感的農(nóng)村環(huán)保工程中。

4 結(jié)語

在農(nóng)村環(huán)保工程中，污水處理是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，也是重中之重，是目前解決農(nóng)村水污染問題的重要舉措。因此，相關(guān)單位需要高度關(guān)注這項(xiàng)工作，并根據(jù)不同環(huán)保工程的要求來選擇適合的水處理技術(shù)，做到因地制宜及綜合考慮水質(zhì)處理效果、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保等要求。目前，農(nóng)村環(huán)保工程污水處理的發(fā)展還處于初級階段，在下一階段，相關(guān)人員還需要針對技術(shù)手段進(jìn)行深入研究，并根據(jù)區(qū)域情況合理甄選處理技術(shù)，以保障環(huán)保工程污水處理的高效性。