農(nóng)村水污染現(xiàn)狀及污水處理模式分析

魏 營，周塘沂

（河海大學(xué)企業(yè)管理學(xué)院，江蘇常州 213022）

農(nóng)村水污染主要來源為居民在生活和生產(chǎn)中形成的污水，即生產(chǎn)污水和生活污水［1］。隨著農(nóng)村社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和人們生活水平的提高，農(nóng)村生活水平及生活方式發(fā)生了重大變化［2］，人均需水量和總需水量的不斷增加使得農(nóng)村生活污水的排放量不斷增加［3］，未經(jīng)處理的生活污水肆意排放，嚴重污染農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境［4］。農(nóng)村生活污水具有分散、污染面廣、難收集、來源多、成分復(fù)雜等特點［1］，因此農(nóng)村污水治理一直是環(huán)境保護中的一道難題［5］。重視農(nóng)村地區(qū)的污水排放收集和處理設(shè)施建設(shè)工作，加強農(nóng)村污水處理技術(shù)研究，對解決農(nóng)村環(huán)境污染問題具有重要的意義［6］。

1 我國農(nóng)村水污染現(xiàn)狀

農(nóng)村水環(huán)境是指分布在廣大農(nóng)村的河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體及土壤水和地下水體的總稱［7］。然而長期以來，由于農(nóng)村的環(huán)境保護基礎(chǔ)設(shè)施嚴重不足，農(nóng)民環(huán)境保護意識淡薄等原因，農(nóng)村形成了“污水亂潑、垃圾亂倒、畜禽亂放、死畜亂扔”的不良生活習(xí)慣［8］。據(jù)統(tǒng)計，我國種植業(yè)總氮流失量達159.78萬t;畜禽養(yǎng)殖業(yè)主要水污染排放量:COD 為1 268.26 萬t，總氮102.48 萬 t，總磷 16.04 萬 t;水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)主要水污染物排放量:COD為55.83萬t，總氮8.21萬 t，總磷1.56萬 t［9］。我國農(nóng)村每年產(chǎn)生的生活垃圾近 3億 t，其中1億 t屬于隨意堆放［10］，年排放生活污水約為80億～90億 t，且大部分村莊沒有排水渠道和污水處理系統(tǒng)［11-12］。農(nóng)村的水質(zhì)污染日漸嚴重，環(huán)境問題日益突出，形勢十分嚴峻，突出表現(xiàn)為生活污染加劇，面源污染加重，工礦污染凸顯，飲用水安全存在隱患。

1.1 農(nóng)村污水水質(zhì)特征 農(nóng)村污水不同于城市廢水，農(nóng)村生活污水污染成分濃度低，變化大。主要為沖廁污水、炊飲污水、洗澡、洗衣污水等，污水中的有機污染物含量低于城市污水，主要污染物為COD、氮和磷，水質(zhì)波動性大，可生化性強。但近年來，國家加大城市污染控制，一些城市污染嚴重的企業(yè)遷至城郊和農(nóng)村，致使原本以單一生活污水為主要特征的農(nóng)村污水，向工業(yè)廢水與生活污水混合的復(fù)雜廢水型轉(zhuǎn)變［13］。城市廢水與垃圾向農(nóng)村的遷移，使原本靠環(huán)境容量自凈的農(nóng)村環(huán)境更是雪上加霜。由于我國農(nóng)村村鎮(zhèn)人口相對較少，分布廣泛且分散，96%的農(nóng)村沒有污水處理及收集系統(tǒng)［14］，多數(shù)農(nóng)村采用明渠或自然溝渠排放生活污水和雨水。且農(nóng)村廁所排放的污水水質(zhì)較差，雖然農(nóng)民會將其引入化糞池用作肥料，但現(xiàn)實生活中建設(shè)的化糞池防滲效果極差，滿足不了保護環(huán)境的要求，對化糞池周邊土壤和地下水體存在嚴重污染。

1.2 農(nóng)村污水水量特點 農(nóng)村生活污水總量較小，人均污水排放量少于城市居民。由于自來水收費，因此經(jīng)濟越欠發(fā)達的地區(qū)，人均污水排放量越少［14］。在不同地域的農(nóng)村污水排放量也有很大差異，北方農(nóng)村人均污水排放標準低于南方;同一地區(qū)農(nóng)村污水排放量也有差異，排水變化系數(shù)大，與村民生活規(guī)律相近;農(nóng)村生活污水排放量早晚較大，夜間排水量小，甚至可能斷流，水量變化明顯，即污水排放呈不連續(xù)狀態(tài)，具有變化幅度大的特點，且季節(jié)性變化更為明顯［15］。由于我國多數(shù)農(nóng)村缺少污水收集處理設(shè)施，只采用明渠和自然溝排放污水，農(nóng)村居民習(xí)慣將生活污水直接潑向地面，多數(shù)滲入土壤中，極少數(shù)能夠流入溝渠排放。

1.3 農(nóng)村污水治理過程中存在的問題 我國地域遼闊，農(nóng)村分布廣，地形復(fù)雜，布局分散。各村人口較少且相差較大，從幾十戶到上千戶不等。各村用水量標準較低，污水處理規(guī)模小，造成工程噸水建設(shè)費及運行費用過高，并且污水成分日益復(fù)雜，各種污染成分濃度較低，波動性很大，難以正確評估生活污水的污染負荷及其晝夜、季節(jié)性變化，這些都增加了對污水收集處理的難度。而且污水在運送過程中還會發(fā)生跑、冒、滲、漏現(xiàn)象，對管網(wǎng)沿線的土壤與水體造成二次污染［16］。若采用城市廢水處理模式集中收集污水，運送至污水處理廠統(tǒng)一處理，這就要求建設(shè)龐大的排水管網(wǎng)，修建污水處理設(shè)施，基建投資與運行維護費用均很高，尤其在北方，國家與地方財力難以承受。而污水處理工藝與技術(shù)的選擇又受到當?shù)厣鐣⒔?jīng)濟發(fā)展水平的制約和地方保護主義或其他人文因素的抵制。當?shù)刈匀慌c生態(tài)條件(如氣溫、降水、風(fēng)向和土壤等)對所選擇的處理工藝與處理技術(shù)也具有負面影響，使其不能正常發(fā)揮效力。目前，農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，農(nóng)村居民環(huán)境保護意識較差，人們關(guān)注水環(huán)境的觀念不強，村民的文化水平較低，嚴重缺乏維護管理技術(shù)人員及運行管理經(jīng)驗，往往是建成污水處理設(shè)施，但難以長期維持其運行。農(nóng)村生活污水治理的研究在國外開始的較早，且較為成熟［17］，國內(nèi)相關(guān)科技工作者可以借鑒國外成功經(jīng)驗。但我國農(nóng)村居民生活方式、經(jīng)濟狀況與國外有較大差異，因此應(yīng)將國外經(jīng)驗本土化，在開展我國農(nóng)村分散污水治理時，選擇或研究適合我國農(nóng)村實際情況的污水處理技術(shù)，因地制宜地采取集中處理與分散收集分散處理相結(jié)合的污水處理技術(shù)。

2 農(nóng)村分散式污水處理技術(shù)

針對農(nóng)村資金短缺、能源不足等情況，農(nóng)村污水處理技術(shù)應(yīng)以一次性投資少、簡單實用、能耗低、管理維護方便、處理效率高、運行成本低等為選取原則，同時結(jié)合當?shù)剞r(nóng)村自然條件、人口規(guī)模以及經(jīng)濟條件等，因地制宜，合理運用污水處理技術(shù)。

2.1 氧化塘處理技術(shù) 氧化塘是在自然池塘基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護，基建費用低，人均建設(shè)費用低，僅為傳統(tǒng)二級活性污泥法的1/4［13］，無設(shè)備運行費用，但氧化塘占地面積大。該工藝適用于經(jīng)濟欠發(fā)達、水資源短缺、規(guī)模較小且擁有自然池塘或閑置溝渠地形的村莊。并且多用于南方，在北方也有應(yīng)用，但基建投資與運行費用高于南方，且冬季氧化塘對污水處理效果降低。進入氧化塘的污水應(yīng)先經(jīng)化糞池或沉淀池處理，去除污水中的懸浮物質(zhì)，污水經(jīng)氧化塘處理后可用于農(nóng)田灌溉、環(huán)境綠化等。在環(huán)境要求較高、經(jīng)濟條件較好地區(qū)，可在氧化塘前增加自控A/O、A2/O或 SBR 處理工藝［18］。

2.2 人工濕地處理技術(shù) 人工濕地污水處理技術(shù)為生態(tài)處理工藝，該技術(shù)在歐美等國家應(yīng)用較多，主要用于處理小城鎮(zhèn)或社區(qū)的生活污水。該技術(shù)通過一座集沉淀、生化、清水3功能于一體的三格池，對污水進行生化處理，池子上方栽種根系發(fā)達的花草植物，吸收污水中分解的有機物，從而凈化污水。經(jīng)過處理，污水中COD去除率達55% ～75%，氨、氮的去除率達90%以上［6］，符合國家污水二級排放標準。且人工濕地具有結(jié)構(gòu)簡單、投資小、易于維護和運行費低等特點［19］，適用于地勢平坦、坡地、居住相對集中的中、小村莊。通過管網(wǎng)將各戶經(jīng)沼氣池、化糞池、格柵井收集處理后的生活污水，通過人工濕地系統(tǒng)進一步處理后，直接排放或回用灌溉農(nóng)田。人工濕地污水處理技術(shù)是適合我國國情的污水生態(tài)處理技術(shù)。

2.3 一體化地埋式污水處理系統(tǒng) 一體化地埋式污水處理系統(tǒng)是近年來應(yīng)用較多的小型污水處理工藝，該工藝以厭氧生物處理為主，后接兼性生物濾池，系統(tǒng)類似A2/O工藝，主要由水解沉淀池、生物濾池和接觸氧化槽組成。該工藝具有抗沖擊性強，能耗低，活性污泥產(chǎn)量少，污水處理效果好等優(yōu)點。但處理污水量不易過大，而且工程施工要求技術(shù)較高［20］。反應(yīng)器主體可埋置于地下，也可置于地上，隨動性較大。反應(yīng)器埋置地下，受低溫天氣影響較小，而且地表可綠化美化環(huán)境，并且基本無設(shè)備運行費用，適合經(jīng)濟基礎(chǔ)較好、人口相對集中的中、小農(nóng)村和分散飯館、酒店等。

2.4 土壤滲濾處理系統(tǒng) 土地處理系統(tǒng)是最原始的污水處理方法，通過對污水合理投配，充分利用土壤的吸附能力、土壤微生物降解能力及植物的吸收，使污水得到凈化［21］。該工藝具有投資少、運行費用低、易維護管理等特點，適合土質(zhì)通透性能高、農(nóng)戶分散、人口少、經(jīng)濟較落后的農(nóng)村污水處理。

2.5 塔式蚯蚓生態(tài)濾池污水處理技術(shù) 塔式蚯蚓生態(tài)濾池污水處理技術(shù)是先將污水放入水解酸化池，然后進入塔式蚯蚓生態(tài)濾池進行處理，再經(jīng)過人工濕地排放。塔式蚯蚓生態(tài)濾池主要由布水裝置、生態(tài)濾床和排水裝置3部分組成，其中生態(tài)濾床從下往上依次是:大石頭(鵝卵石，直徑4～7 cm)、小石頭(直徑1～3 cm)、沙子和土壤層，此層也可以是蚓糞層，是蚯蚓活動的主要場所，利用蚯蚓體內(nèi)的生物化學(xué)作用以及與微生物的協(xié)同作用，促進C、N、P等的轉(zhuǎn)化和礦化。該技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，運行方便，但基礎(chǔ)建設(shè)和處理費用稍高(0.3元/t)［22］，適合經(jīng)濟發(fā)達、人口密集的農(nóng)村。據(jù)試驗檢測，此系統(tǒng)出水水質(zhì)較好，氮、磷去除率高，很適合于處理農(nóng)村生活污水。

2.6 凈化槽污水處理技術(shù) 凈化槽污水處理技術(shù)是一種結(jié)合物理方法和生物技術(shù)，對家庭生活污水進行凈化處理的技術(shù)。該技術(shù)具有安裝簡便、運行管理方式靈活的特點，尤其適合于農(nóng)村污水分散處理。污水凈化槽可集中處理獨立社區(qū)排放的污水，也可以單獨處理各家排放的污水，運用范圍較廣。根據(jù)凈化槽構(gòu)造，其處理工藝由進水、固態(tài)沉淀物去除、污染物分離去除、懸浮物的去除以及消毒等5部分構(gòu)成(圖1)。但凈化槽技術(shù)具有安裝和運行費用高，維護困難以及規(guī)范和標準不完善等問題，丞需解決［23］。

2.7 “生物+生態(tài)”組合污水處理技術(shù) “生物+生態(tài)”組合污水處理技術(shù)目前主要有“厭氧水解+跌水充氧接觸氧化+折流人工濕地組合技術(shù)”與“小型循環(huán)間歇生活污水處理系統(tǒng)”兩種［22］。前者是先將污水放入?yún)捬?沼氣)池，然后通過五格串聯(lián)的跌水充氧接觸氧化，然后再將部分接觸氧化出水回流入?yún)捬醭?，部分出水進入人工濕地進一步凈化。操作簡便，能耗低，而且厭氧、接觸氧化和人工濕地都是較為成熟的技術(shù)，出水效果也較好，適合在有一定高度差的南方農(nóng)村使用。后者是將污水先經(jīng)過預(yù)處理池，除去沉淀物和懸浮物后，在生物反應(yīng)器中用空氣壓縮機通過管式膜進行曝氣，在曝氣停止后污泥沉淀，將上層清水排出。該技術(shù)由電腦全程自動化控制，無需專業(yè)人員維護。雖然設(shè)備的設(shè)計規(guī)范，自動化程度高，出水水質(zhì)也較為穩(wěn)定，能達到一級A標準，但是投資和運行成本較高(直接成本0.2元/t)，并需要經(jīng)常對污泥進行管理。

3 結(jié)語

我國地域廣闊，不同地域的用水習(xí)慣不同，污水產(chǎn)生量和排放規(guī)律有很大差異，農(nóng)村污水治理應(yīng)因地制宜，不能簡單復(fù)制城鎮(zhèn)污水廠的治理模式，必須建立適合農(nóng)村分散污水處理的運行、管理和檢查與監(jiān)督體系與模式，使之能夠長期穩(wěn)定、有效地運行。選擇農(nóng)村污水治理技術(shù)的原則應(yīng)以投資少、運行費低為主，并考慮農(nóng)村的人口規(guī)模、所在的地理條件、區(qū)域與地區(qū)經(jīng)濟條件等。發(fā)達國家的一些成功經(jīng)驗對我國有借鑒意義，應(yīng)努力使其本土化。國內(nèi)目前研究和應(yīng)用的分散污水處理技術(shù)類型很多，但規(guī)范化和標準化水平不足，同時有關(guān)分散污水治理尚缺乏長期有效的評估與監(jiān)督機制。

［1］田嬌.農(nóng)村污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2010，35(5):83-85.

［2］國家環(huán)境保護部.2007年中國環(huán)境狀況公報［R］.北京:國家環(huán)境保護部，2008:41.

［3］沈東升，賀永華，馮華軍，等.農(nóng)村生活污水地埋式無動力厭氧處理技術(shù)研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2005，21(7):111 -115.

［4］梁祝，倪晉仁.農(nóng)村生活污水處理技術(shù)與政策選擇［J］.中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版，2007，7(3):18 -22.

［5］孫興旺，馬友華，王桂苓，等.中國重點流域農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀及其技術(shù)研究［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2010，26(18):384 -388.

［6］曹群，佘佳榮.農(nóng)村污水處理技術(shù)綜述［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2009，34(3):118-121.

［7］訾健康.簡述我國農(nóng)村水污染現(xiàn)狀及成因［J］.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2012(7):52 -53.

［8］幸紅.農(nóng)村水污染成因及防治對策——以廣東農(nóng)村水污染為例［J］.廣西民族大學(xué)學(xué)報，2010，32(5):137 -142.

［9］中國人民共和國環(huán)境保護部，中華人民共和國國家統(tǒng)計局，中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.第一次全國污染源普查公報［R］.2010.

［10］姚偉，曲曉光，李洪興，等.我國農(nóng)村垃圾產(chǎn)生量及垃圾收集處理現(xiàn)狀［J］.環(huán)境與健康雜志，2009，26(1):10 -12.

［11］孫瑞敏.我國農(nóng)村生活污水排放現(xiàn)狀分析［J］.能源與環(huán)境，2010(5):33 -34，42.

［12］譚學(xué)軍，張惠鋒，張辰.農(nóng)村生活污水收集與處理技術(shù)現(xiàn)狀及進展［J］.凈水技術(shù)，2011，30(2):5 -9，13.

［13］彭舉威，汪誠文，付宏祥，等.分散農(nóng)村污水處理模式分析［J］.環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2010，01(1):28 -30.

［14］陳呂軍.我國農(nóng)村分散型污水處理技術(shù)及政策的思考［J］.環(huán)境保護，2014，142(15):30 -33.

［15］王慶永.農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀及處理模式探討［J］.農(nóng)技服務(wù)，2009，26(3):141 -142.

［16］賈靜，傅大放，馬強，等.蘇南農(nóng)村地區(qū)分散式污水的處理與回用［J］.中國給水排水，2007，23(6):31-34.

［17］COOPER P F，PEACE G.The potential for the application of constructed wet and in the village situation in arid developing counties［C］//Paper presented to the CIWEM/A quaEnviro Conference.Waste water treatment.Standards and technologies to meet the challenge of the challenge of the 21 century.Leeds，20.

［18］李亞峰，佟玉衡，陳立杰.實用廢水處理技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［19］柳君俠，李明月.淺談人工濕地在我國農(nóng)村污水處理中的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.能源與環(huán)境，2010(2):64-65.

［20］侯立安，郭珍珍，左莉.小型污水處理與回用技術(shù)及裝置［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［21］王琳，王寶貞.分散式污水處理與回用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［22］錢澤.農(nóng)村污水處理技術(shù)應(yīng)用取得成效［J］.建設(shè)科技，2011(5):60-62.

［23］吳光前，孫新元，張齊生.凈化槽技術(shù)在中國農(nóng)村污水分散處理中的應(yīng)用［J］.環(huán)境科技，2010，23(5):36-40.