豫南地區(qū)農(nóng)村污水處理模式探討*

韓　露，張鵬飛，吳俊峰，郭一飛

(1 鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，河南　鄭州　450001；2 河南城建學(xué)院市政與環(huán)境工程學(xué)院，河南　平頂山　467036；3 蘭州供水段蘭州鐵路局，甘肅　蘭州　730000)

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豫南地區(qū)農(nóng)村污水處理模式探討*

韓露1,2，張鵬飛3，吳俊峰2，郭一飛2

(1 鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，河南鄭州450001；2 河南城建學(xué)院市政與環(huán)境工程學(xué)院，河南平頂山467036；3 蘭州供水段蘭州鐵路局，甘肅蘭州730000)

為推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)，《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》明確提出，在“十二五”的前三年中，環(huán)保部擬投入120億元用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村環(huán)境綜合治理。探索適合經(jīng)濟(jì)相對落后農(nóng)村地區(qū)的污水處理模式勢在必行。結(jié)合南方農(nóng)村地區(qū)生活污水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀，針對豫南地區(qū)地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)水平等因素，提出了3種適合豫南農(nóng)村地區(qū)的污水處理模式，以期為豫南地區(qū)農(nóng)村分散污水處理系統(tǒng)的建設(shè)提供借鑒和參考。

豫南地區(qū)；農(nóng)村生活污水；處理技術(shù)

為推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)，《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》明確提出，在“十二五”的前三年，環(huán)保部擬投入120億元用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村環(huán)境綜合治理?！笆濉币?guī)劃實施以來，我國南方村鎮(zhèn)污水處理取得了較大進(jìn)展，尤其是江浙、廣東、上海等地。對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后的中部地區(qū)，在農(nóng)村生活污水經(jīng)處理方面還有待提高。據(jù)統(tǒng)計，我國農(nóng)村每年產(chǎn)生的生活污水量約為80億噸[1]，由于我國農(nóng)村居住分散，與城市相比，生活污水比例大，污水量小，水量變化系數(shù)大；污水處理設(shè)施面廣點(diǎn)多、規(guī)模小，造價高。導(dǎo)致污水收集、處理系統(tǒng)投資運(yùn)行費(fèi)用高、經(jīng)營難等諸多難題。目前我國只有小于10%的農(nóng)村污水進(jìn)行了收集處理[2]。

農(nóng)村分散生活污水處理是有必要的，因此在農(nóng)村污水處理設(shè)備的選擇上要盡量考慮經(jīng)濟(jì)、耐用的系統(tǒng)。然而目前關(guān)于農(nóng)村污水處理工藝很多，但怎樣結(jié)合實際情況選擇合適的處理工藝，是一個研究的熱點(diǎn)問題。

本文分析探討了目前常用的農(nóng)村分散生活污水處理工藝模式，總結(jié)了其優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合豫南地區(qū)的氣候特征、地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)水平等因素，提出適合豫南地區(qū)的農(nóng)村污水處理工藝，為類似地區(qū)新農(nóng)村建設(shè)過程中水環(huán)境的綜合整治提供參考。

1　豫南地區(qū)農(nóng)村污水排放現(xiàn)狀

1.1豫南地區(qū)地形地貌及氣候特征

豫南地區(qū)地勢南高北低，是崗川相間、形態(tài)多樣的階梯地貌。西部和南部是由桐柏山、大別山構(gòu)成的豫南山地，中部是丘陵崗地，位于豫南山地以北，北部是平原和洼地。豫南地區(qū)隸屬淮河流域，水系發(fā)達(dá)，湖泊河流眾多，年降雨量1300 mm左右，年均水資源總量90億m3，人均水資源1230 m3，是河南省人均的3.2倍，日照充足，降雨豐沛，農(nóng)村地區(qū)多小型池塘，相對濕度年均77%。

1.2豫南地區(qū)排水現(xiàn)狀

“污水亂潑、垃圾亂倒、糞土亂堆”、“室內(nèi)現(xiàn)代化，室外臟亂差”、“污水靠蒸發(fā)，垃圾靠風(fēng)刮”是某些南方農(nóng)村環(huán)境的真實寫照，豫南地區(qū)農(nóng)村污水主要具有以下特點(diǎn)：①豫南地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平相對落后，農(nóng)村污水主要為生活污水，主要污染物：COD、SS、氮、磷以及致病微生物[3]。其中，洗滌廢水所占比例最大，氮磷含量相對較高，COD的差異隨養(yǎng)殖家禽而改變，TN整體分布較均勻，TP隨四季變化。②農(nóng)村人均用水量標(biāo)準(zhǔn)不一，污水流量情況隨季節(jié)變化明顯，春夏多秋冬少，并且污水排放量波動大，早晚高，白天低，對處理設(shè)備抗沖擊負(fù)荷要求高，在一定程度上影響了生活污水處理方法的選擇、方案設(shè)計。③豫南地區(qū)地形多為山區(qū)地貌，村民居住分散，道路狹窄，地形復(fù)雜多變，路網(wǎng)不夠完善，污水收集系統(tǒng)不夠完善，技術(shù)及管理水平落后，給排水系統(tǒng)的建設(shè)帶來困難。

2　我國南方類似農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1農(nóng)村生活污水處理技術(shù)

南方地區(qū)農(nóng)村多為分散性村落。目前，南方農(nóng)村地區(qū)將生活污水隨意收集于化糞池發(fā)酵后灌溉農(nóng)田，使得大部分的生活污水沒有處理直接排入水體，通過蒸發(fā)和土地的自然凈化作用來消除一部分污染，但大部分污染物會滲透到地下，污染地下水。近年來，農(nóng)村生活污水的處理越來越受眾多專家學(xué)者的重視，處理技術(shù)也逐漸走向成熟，并呈現(xiàn)出多樣性的發(fā)展趨勢。

近年來，針對南方農(nóng)村污水的治理，相關(guān)學(xué)者研究的較多，并依據(jù)南方地形、氣候、經(jīng)濟(jì)條件等因素提出了一些相對成熟的處理技術(shù)，相比城市污水的處理，農(nóng)村污水治理方式更為多樣化，具體技術(shù)總結(jié)分類見表1。

表1　南方農(nóng)村生活污水主要技術(shù)分類Table 1　The technical classification of south rural sewage

2.2農(nóng)村生活污水組合處理模式

(1)厭氧-好氧模式

該模式將厭氧與好氧技術(shù)組合在一起，最常見組合方式為厭氧沼氣池——滴濾池工藝的組合，具有良好的反硝化和硝化能力。沼氣技術(shù)是把人畜糞便以及植物秸稈等有機(jī)物質(zhì)通過厭氧發(fā)酵處理，轉(zhuǎn)化為可利用的沼氣能源，目前在農(nóng)村得到了廣泛的推廣。滴濾池作為一種好氧處理技術(shù)，相對生物濾池、接觸氧化池來說降低了成本，減少了維護(hù)，滴濾池是在水流緩慢滴落的過程中與空氣中的氧結(jié)合，完成充氧過程，無需曝氣。

該模式能適應(yīng)農(nóng)村水質(zhì)水量變化，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，產(chǎn)生污泥量少等優(yōu)勢，但基建費(fèi)用和管理費(fèi)用高。師曉春等[5]采用新型滴濾池工藝處理村鎮(zhèn)生活污水，能顯著降低COD、氨氮、總氮的濃度，去除率分別達(dá)到80.6%，81.7%，84.7%；李先寧等[6]開發(fā)了一種在冬季低溫條件下來處理農(nóng)村生活污水的濺水充氧滴濾池裝置，以三種不同的掛膜方式分別探討，結(jié)果表明，強(qiáng)制掛膜方式去除率明顯高于自然掛膜和人工掛膜，COD和氨氮去除率分別為65%和60%，出水較穩(wěn)定。

(2)厭氧-生態(tài)處理模式

該模式是厭氧技術(shù)和生態(tài)技術(shù)形成厭氧-生態(tài)組合工藝，是目前最適合南方農(nóng)村地區(qū)的處理模式，沼氣池或化糞池用于截留大部分有機(jī)物，分解為小分子有機(jī)物并形成沉渣，生態(tài)工藝用于去除氮磷。馬魯銘等[7]對上海市某區(qū)運(yùn)行的農(nóng)村分散式處理系統(tǒng)采取三種不同的人工濕地工藝進(jìn)行跟蹤運(yùn)行測試，結(jié)果顯示，三種工藝對COD去除效果明顯，可以達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠排放二級標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)消除水體黑臭、保護(hù)農(nóng)村居住環(huán)境的目的。王成[8]針對烏川湖村生活污水采用厭氧-人工濕地組合處理工藝進(jìn)行探討研究，研究結(jié)果表明，在最適條件下，系統(tǒng)的 COD、TP、TN和氨氮出水濃度能分別達(dá)到31 mg/L、0.9 mg/L、14.68 mg/L、13.26 mg/L，處理效果較好。

(3)厭氧-好氧-生態(tài)處理模式

該模式是將厭氧、好氧及生態(tài)技術(shù)綜合的一種工藝。與厭氧-生態(tài)模式相比，該技術(shù)增加了好氧部分強(qiáng)化有機(jī)物的降解及硝化能力[9]。吳磊等[10]采用厭氧——跌水充氧接觸氧化-人工濕地組合工藝，小試結(jié)果顯示，COD、TN、TP的去除率分別達(dá)81%、83%、82%。

該模式在厭氧工藝后增加接觸氧化工藝段，提高了氮磷的去除率，出水水質(zhì)好，但好氧段一般采用機(jī)械曝氣，成本較高，因此，在一些具有特殊地理優(yōu)勢的農(nóng)村，可以考慮采用其他曝氣形式，比如具有地形落差的丘陵地帶，可以考慮采用跌水曝氣。

3　豫南農(nóng)村地區(qū)生活污水處理模式的選擇

豫南地區(qū)水系發(fā)達(dá)，多廢棄坑塘，居民居住分散，可以考慮采用生態(tài)塘工藝、人工濕地工藝以及滴濾床工藝作為深度處理工藝，為了使出水達(dá)標(biāo)并減輕后續(xù)處理的負(fù)荷，一般需要預(yù)處理，預(yù)處理工藝通常采用化糞池或者厭氧水解池[9]。對于有廢棄坑塘的地區(qū)，選擇化糞池+穩(wěn)定塘組合工藝，對于土地資源豐富的地區(qū)，考慮采用厭氧水解池+人工濕地工藝，豫南農(nóng)村地區(qū)多為山區(qū)丘陵地帶，如果對出水水質(zhì)要求較高，也可以考慮采用厭氧+跌水充氧接觸氧化+人工濕地工藝。對以上三種工藝進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價見表2。

表2　三種豫南農(nóng)村地區(qū)污水處理工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較Table 2　Techno-economic comparison of three sewage treatment process in southern Henan province

4　結(jié)　語

(1) 豫南農(nóng)村地區(qū)居民居住分散，以小型聚集點(diǎn)或單獨(dú)幾戶零散居住為主，經(jīng)濟(jì)力量薄弱，缺乏污水專業(yè)技術(shù)人員，難以建立完備的管網(wǎng)系統(tǒng)。

(2) 農(nóng)村情況復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)、人口，地勢條件因村而異，工藝選擇不能一概而論，應(yīng)該結(jié)合基建費(fèi)、運(yùn)行維護(hù)等方面的情況，并根據(jù)村莊人口規(guī)模、地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)條件，出水要求等因素來選擇適合的工藝處理模式。

(3) 不同處理工藝各有優(yōu)劣，對于經(jīng)濟(jì)條件相對落后、土地資源充裕的農(nóng)村地區(qū)，適于采用人工濕地、氧化塘工藝，具有一定經(jīng)濟(jì)條件并且地勢有較大落差的農(nóng)村地區(qū)適于在人工濕地工藝之前采用跌水曝氣接觸氧化池來提高出水水質(zhì)。

[1]朱守先，莊貴陽，潘家華.低碳經(jīng)濟(jì)的內(nèi)涵及綜合評價指標(biāo)體系構(gòu)建[J]. 經(jīng)濟(jì)學(xué)動態(tài),2011(01): 132-136.

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Discussion on Rural Sewage Treatment Technology in Southern Henan Province*

HANLu1,2，ZHANGPeng-fei3，WUJun-feng2，GUOYi-fei2

(1 College of Water Conservancy & Environmental Engineering, Zhengzhou University,Henan Zhengzhou 450001; 2 School of Municipal and Environmental Engineering, Henan University of Urban Construction, Henan Pingdingshan 467036; 3 Lanzhou Water Supply Section,Lanzhou Railway Administration, Gansu Lanzhou 730000, China)

In order to promote new rural construction, National "12th Five-Year Plan" for Environmental Protection clearly puts forward that the Ministry of Environmental Protection plans to invest 12 billion RMB for environmental comprehensive control of rural township in the first three years of "12th Five-Year Plan" period. Therefore, it is imperative to explore a sewage treatment mode suitable for the country zones which are relatively backward in economy. Combing the research situation of sewage treatment technology in the similar rural region of south, three sewage treatment modes which adapted to the rural areas in southern Henan province based on its geographical environment and economic level were proposed, to provide references for the construction of rural decentralized wastewater treatment systems in southern regions.

southern Henan province; rural sewage; treatment technology

河南省科技廳重點(diǎn)資助項目：農(nóng)村社區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)對策及應(yīng)用技術(shù)研究(142102310244)。

韓露(1990-)，女，在讀碩士研究生。主要研究方向：農(nóng)村生活污水處理。

郭一飛。

X506

A

1001-9677(2016)08-0143-03