農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究進(jìn)展

鄒曉月

摘 要： 針對(duì)我國農(nóng)村污水處理問題已經(jīng)成為影響我國農(nóng)村水環(huán)境以及新農(nóng)村建設(shè)的主要因素之一的現(xiàn)狀，尋找適合處理農(nóng)村污水的技術(shù)迫在眉睫。

介紹了農(nóng)村污水處理的特殊性，并重點(diǎn)闡釋了包括土地處理系統(tǒng)、穩(wěn)定塘、人工濕地、凈化槽四種農(nóng)村污水處理技術(shù)的原理、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀，最后提出農(nóng)村污水處理要因地制宜，經(jīng)濟(jì)允許。

關(guān)鍵詞： 農(nóng)村生活污水；土地處理系統(tǒng)；穩(wěn)定塘；人工濕地；凈化槽

一、研究背景和意義

近年來，農(nóng)村生活污水對(duì)河流湖泊等受納水體造成嚴(yán)重的污染，已受到全世界的普遍關(guān)注[1]。據(jù)權(quán)威資料統(tǒng)計(jì)，我國農(nóng)村年生活污水排放量超過80×108 m3，但是96%的村莊沒有排水渠道和污水處理系統(tǒng)[2]。未經(jīng)處理的生活污水通過點(diǎn)源和非點(diǎn)源排放進(jìn)入水庫、河流、湖泊等自然水體，將會(huì)導(dǎo)致不同程度的水體富營養(yǎng)化和水質(zhì)惡化現(xiàn)象，并對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬘盟踩珮?gòu)成威脅。

另外，我國在十三五規(guī)劃當(dāng)中明確提出要加強(qiáng)農(nóng)村飲用水水源地保護(hù)、農(nóng)村河道綜合整治和水污染綜合治理。強(qiáng)化土壤污染防治監(jiān)督管理。實(shí)施農(nóng)村清潔工程，加快推動(dòng)農(nóng)村垃圾集中處理，開展農(nóng)村環(huán)境集中連片整治。嚴(yán)格禁止城市和工業(yè)污染向農(nóng)村擴(kuò)散[3]。因此，為加速我國新農(nóng)村建設(shè)，農(nóng)村污水處理勢在必行。

二、農(nóng)村污水及污水處理的特征

農(nóng)村生活污水的主要特點(diǎn)是污染面廣，水量小、較分散、難收集、間歇排放、有機(jī)物濃度高、尤其氮、磷含量較高，含有大量病菌和寄生蟲等，如太湖流域農(nóng)村生活污水排放對(duì)太湖污染的貢獻(xiàn)率中氮占35.35%、磷占59.65%，故處理時(shí)不僅要消減有機(jī)物還要進(jìn)行脫氮除磷?，F(xiàn)行的城市污水處理技術(shù)雖然可行，但投資高，運(yùn)行費(fèi)用大，管理要求高，在農(nóng)村難以推廣使用，因而農(nóng)村基本無污水收集和處理設(shè)施[4-6]。

三、國內(nèi)外研究進(jìn)展

鑒于農(nóng)村污水排放的特殊性，以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素的制約，農(nóng)村生活污水的治理一般不采用投資大，運(yùn)行管理復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用較高的工藝，如氧化溝工藝、A/O工藝、AB、SBR等。雖然目前農(nóng)村污水的處理模式主要有兩種：集中處理模式和分散處理模式[7]。但由于我國農(nóng)村地區(qū)污水管網(wǎng)系統(tǒng)嚴(yán)重缺失，與集中處理模式相比，分散處理模式所需水量小、投資費(fèi)用低、不受當(dāng)?shù)氐乩淼挠绊?、維護(hù)管理方便；在確保處理效果的前提下，有利于實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)水資源的循環(huán)利用。因此，分散處理模式更適合我國廣大農(nóng)村地區(qū)。

3.1 污水土地處理系統(tǒng)

污水土地處理是通過農(nóng)田、林地、葦?shù)氐韧寥?植物系統(tǒng)的生物、化學(xué)、物理等固定與降解作用，對(duì)污水中的污染物實(shí)現(xiàn)凈化并對(duì)污水及N、P等資源加以利用[8]。這是一種基于自然生態(tài)原理，充分利用土壤-填料-微生物-植物作用于生活污水，達(dá)到節(jié)能、省資源處理廢水的復(fù)合凈化工藝[9]。污水土地處理源于污水農(nóng)田灌溉，其歷史可追溯到公元前。但實(shí)際意義上的開始是美國于1888年開發(fā)了污水快速滲濾技術(shù)，經(jīng)過改善演變，至20世紀(jì)60年代美國已建有2000多座具有不同特色不同類型的污水土地處理場。我國也有利用污水灌溉農(nóng)田并進(jìn)行污水處理的悠久歷史。20世紀(jì)80年代初，隨著城市與工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，我國先后開辟了十多個(gè)大型污水灌溉區(qū)。目前，污水土地處理系統(tǒng)已經(jīng)有所發(fā)展，根據(jù)系統(tǒng)中水流運(yùn)動(dòng)的速率和流動(dòng)軌跡的不同，污水土地處理系統(tǒng)可分為四種類型：慢速滲濾系統(tǒng)、快速滲濾系統(tǒng)、地表漫流系統(tǒng)和地下滲濾系統(tǒng)。污水土地處理有明顯的優(yōu)點(diǎn)：①促進(jìn)污水中植物營養(yǎng)素的循環(huán)；②可利用廢劣土地、坑塘洼地處理污水，基建投資??；③使用機(jī)電設(shè)備少，運(yùn)行管理簡便低廉，節(jié)省能源；④污泥能得到充分利用，二次污染小。當(dāng)然污水土地處理系統(tǒng)如果設(shè)計(jì)不當(dāng)或管理不善，也會(huì)造成許多不良后果，如：①污染土壤和地下水，特別是造成重金屬污染、有毒物質(zhì)污染；②散發(fā)臭味、蚊蠅滋生，危害人體健康等。

3.2 穩(wěn)定塘

穩(wěn)定塘又稱氧化塘，是一種天然的或經(jīng)過一定人工構(gòu)筑的污水凈化系統(tǒng)。污水在塘內(nèi)經(jīng)較長時(shí)間的停留、儲(chǔ)存，通過微生物（細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物等）的代謝活動(dòng)，以及相伴隨的物理的、化學(xué)的、物理化學(xué)的過程，使污水中的有機(jī)污染物、營養(yǎng)素和其他污染物質(zhì)進(jìn)行多級(jí)轉(zhuǎn)換、降解和去除，從而實(shí)現(xiàn)污水的無害化、資源化與再利用。

穩(wěn)定塘凈化污水歷史悠久，但真正的研究始于20世紀(jì)初。目前，全世界已有50多個(gè)國家采用穩(wěn)定塘處理污水，其中德國2000余座，法國1500余座。我國有關(guān)穩(wěn)定塘的研究始于20世紀(jì)50年代末，至1992年已有17個(gè)省市建成80多座穩(wěn)定塘用于生活污水、城市污水和各種有機(jī)性工業(yè)廢水的處理[10]。穩(wěn)定塘按塘水中微生物優(yōu)勢群體類型和塘水的溶解氧狀況可分為好氧塘、兼性塘、厭氧塘和曝氣塘。其主要優(yōu)點(diǎn)是可充分利用地形，節(jié)省基建投資；運(yùn)行維護(hù)費(fèi)低，系統(tǒng)基本不耗能；無需污泥處理；可實(shí)現(xiàn)污水資源化[11]。但穩(wěn)定塘也存在諸多缺點(diǎn)， 如有機(jī)負(fù)荷低， 占地面積大， 處理效果受氣候條件影響大， 懸浮的藻類使出水COD 較高[12]。

3.3 人工濕地處理系統(tǒng)

人工濕地是人工建造和管理控制的、工程化的濕地；是由水、濾料以及水生生物所組成，具有高效生產(chǎn)力和較天然濕地有更好的污染物去除效果的生態(tài)系統(tǒng)[13]。它由植物、動(dòng)物、微生物形成一個(gè)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化處理[14]。國際上對(duì)人工濕地污水處理系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)70年代[15]，但人工濕地污水處理技術(shù)最早出現(xiàn)在1903 年，英國在約克郡建立了世界上第一個(gè)人工濕地處理系統(tǒng)[16]。20 世紀(jì)80 年代初，美國人也開始了人工濕地技術(shù)的理論研究，并提出相關(guān)的理論和參考設(shè)計(jì)參數(shù)[17-18]。人工濕地在我國發(fā)展起步較晚，1987 年天津環(huán)保所建設(shè)了我國第一個(gè)占地6 hm2 的蘆葦濕地。經(jīng)過20 多年的研究，我國在人工濕地污水處理技術(shù)及其工程應(yīng)用方面取得了一定的發(fā)展，人工濕地一般對(duì)BOD5 的去除率在85% ～ 95%， COD 去除率可達(dá)80%以上，對(duì)N 的去除率可達(dá)60%，對(duì)P的去除率可達(dá)90% 以上[19-20]。按照布水方式的不同或水在系統(tǒng)中流動(dòng)方式的不同，一般可將人工濕地分為三種類型：①表面流濕地；②水平潛流濕地；③垂直流濕地。人工濕地具有投資運(yùn)行費(fèi)用低、管理維護(hù)簡便和具有景觀功能的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然，人工濕地系統(tǒng)同樣有自身的局限性，如占地面積大、水力負(fù)荷較低、處理效果受氣候影響較大、設(shè)計(jì)缺乏經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和相應(yīng)規(guī)范等。

3.4 凈化槽

凈化槽是日本研發(fā)的一種分散處理污水的一體化裝置， 其形式多種多樣， 規(guī)格分布為5 ～2000人型， 適用范圍非常廣泛。該技術(shù)利用微生物分解、物理沉淀和化學(xué)絮凝反應(yīng)，通過二步厭氧和一步好氧生物濾床降解污水的一種高效生物反應(yīng)器[21]。裝置內(nèi)包括預(yù)處理、生物處理、沉淀、消毒、污泥處理5個(gè)單元[22]。它有很好的處理性能， 凈化出水可達(dá)國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)， 其中BOD 去除率在90% 以上， 出水BOD在20mg/L以下[23]。根據(jù)處理方式的不同， 凈化槽又可分為只能處理糞便污水的單獨(dú)處理凈化槽和可同時(shí)處理糞便污水和生活雜排水的合并處理凈化槽[24]。同時(shí)，凈化槽處理技術(shù)還具有以下優(yōu)點(diǎn)①處理工藝簡單便捷，出水穩(wěn)定；②處理效率高，抗污水沖擊負(fù)荷強(qiáng)；③管理方便，動(dòng)力消耗少；④處理設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)后，容易大規(guī)模普及。該技術(shù)主要源于日本，目前我國也有應(yīng)用，如無錫太湖濱的山水城污水處理廠附近進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行， 出水BOD 低于5mg/L， COD基本達(dá)到50mg/L以下[25-26]。

四、總結(jié)

農(nóng)村生活污水的處理已經(jīng)迫在眉睫，但是由于我國農(nóng)村污水處理起步較晚，各種技術(shù)發(fā)展不均衡。因此，在推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)的進(jìn)程中，我們要因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平和氣候、水文、地形地貌的差異，如當(dāng)?shù)氐膹U塘、灘涂、廢棄的土地，因而基建投資低，減少了二次污染。鑒于農(nóng)村地區(qū)基本上沒有鋪設(shè)污水管網(wǎng)，建議采用分散式處理系統(tǒng)，有條件的地區(qū)可以普及凈化槽技術(shù)。另外，相關(guān)部門應(yīng)加大農(nóng)村污水處理的投資力度，盡快落實(shí)處理政策，為農(nóng)村環(huán)境建設(shè)保駕護(hù)航?！?/p>

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