農(nóng)村污水處理技術(shù)的研究與應(yīng)用

劉愷華，李衛(wèi)東

（1.南陽(yáng)水文水資源勘測(cè)局，河南 南陽(yáng) 473000；2.南召縣水利局，河南 南陽(yáng) 474650）

目前，我國(guó)農(nóng)村污水處理仍處于初級(jí)階段。一方面，各地區(qū)管理人員對(duì)農(nóng)村污水處理的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，農(nóng)村污水處理系統(tǒng)及其相關(guān)設(shè)施的建設(shè)和完善程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于城市系統(tǒng)。另一方面，我國(guó)各地區(qū)對(duì)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)和先進(jìn)管理制度的重視及引入不夠，部分重視農(nóng)村生活污水處理的地區(qū)存在生活污水認(rèn)識(shí)不足和生活污水可排放標(biāo)準(zhǔn)較低等情形，在一定程度上影響了新農(nóng)村建設(shè)的推進(jìn)。深入探討我國(guó)農(nóng)村污水處理發(fā)展極其緩慢的原因可知，不少地區(qū)對(duì)農(nóng)村污水處理的重視度不足、缺乏相應(yīng)的污水治理資金和完善系統(tǒng)的污水處理體系等都是我國(guó)農(nóng)村污水處理難以快速發(fā)展的重要原因。查閱相關(guān)資料可知，目前我國(guó)處理農(nóng)村污水的方式主要是直接排入地面、就近排入溝渠和借助下水道排入附近水域等方式，直接或間接對(duì)當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境造成了污染，更大幅度加大了后期環(huán)境治理的成本及難度。

1 農(nóng)村污水處理技術(shù)

1.1 生物生態(tài)濾池

生物生態(tài)濾池主要是通過(guò)大自然中的微生物和大自然的自我恢復(fù)凈化功能處理區(qū)域內(nèi)的農(nóng)村污水。通常情況下可分為蚯蚓生物反應(yīng)器、土壤過(guò)濾系統(tǒng)和一級(jí)生物濾池等三大類(lèi)，最大程度上凈化農(nóng)村生活污水。相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，往一級(jí)生物過(guò)濾池中添加相應(yīng)的鈣、鎂等物質(zhì)能在極大程度上提升生物過(guò)濾池對(duì)磷物質(zhì)的去除效率[1]。蚯蚓生物反應(yīng)器則是在已建立完整的生態(tài)處理設(shè)施中加入相應(yīng)的蚯蚓和其他微生物等，通過(guò)微生物對(duì)污水中相關(guān)有害物質(zhì)的吸收分解凈化污水。在此過(guò)程中，工作人員需經(jīng)常對(duì)慮池進(jìn)行清掃，防止濾孔的堵塞。同時(shí)，該方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、管理維護(hù)方便和運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)。

1.2 厭氧好氧處理

厭氧好氧處理系統(tǒng)主要包括兩極升流式的厭氧反應(yīng)器、相應(yīng)的沉降器、藻類(lèi)池塘和有關(guān)熟化池等重要組成部分，旨在通過(guò)給微生物提供一個(gè)較好的厭氧好氧生活環(huán)境，進(jìn)而使微生物能夠通過(guò)自身的新陳代謝作用凈化污水。目前，我國(guó)使用較多的厭氧處理技術(shù)即沼氣池和化糞池。沼氣池能在極大程度上為家畜較多的農(nóng)村家庭提供用于生活的能源，進(jìn)而降低農(nóng)村生活的成本支出。而化糞池則主要通過(guò)提供一個(gè)厭氧環(huán)境，為更好地處理污水做鋪墊，同時(shí)借助化糞池后面相應(yīng)的過(guò)濾器和過(guò)濾床等對(duì)最終的污水進(jìn)行處理，最大程度上降低污水對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，也為農(nóng)業(yè)肥料做出了一定貢獻(xiàn)。

1.3 穩(wěn)定塘

眾所周知，穩(wěn)定塘包括好氧塘、厭氧塘、曝氣塘、深度處理塘、水生植物塘、生物塘等，主要是利用大自然的自我恢復(fù)能力和凈化能力處理生活污水。通常情況下，人們將多種反應(yīng)器有機(jī)結(jié)合，最大程度上增加廢水處理和資源利用的效率及效益。其中，水生植物塘是利用水生植物處理污水廢水的重要方式，大多情況下為單塘。而利用多級(jí)串聯(lián)技術(shù)等將多個(gè)單塘進(jìn)行不同的組合和連接，則能夠大幅度地提升處理污水的實(shí)際效率。同時(shí)，串聯(lián)式多塘的流態(tài)和推流式反應(yīng)器功能相似，能在極大程度上減少斷流情況發(fā)生的概率，提高單位容積面積處理污水的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，不少學(xué)者通過(guò)研究將高負(fù)荷式的藻塘、沉淀塘以及深度處理塘等進(jìn)行組合，從而形成高級(jí)的綜合塘系統(tǒng)，不僅在極大程度上增大了污水處理量，減少了處理系統(tǒng)的占地面積，并且增強(qiáng)了污水處理的實(shí)際效果[2]。此外，和塘類(lèi)處理技術(shù)相似的是植物體系的處理污水系統(tǒng)，如生態(tài)浮島等。工作人員可利用植物根系強(qiáng)大的凈化功能處理生活污水，提升水質(zhì)的同時(shí)增強(qiáng)水的透明性。

1.4 組合工藝

隨著現(xiàn)代社會(huì)人們生活水平的提升，污水成分更加復(fù)雜多樣，組合工藝能夠在極大程度上強(qiáng)化污水的凈化效果。因此，組合式污水處理工藝得到了快速的發(fā)展和更為廣闊的應(yīng)用。無(wú)動(dòng)力升流式的厭氧生物濾池和潛流式人工濕地的耦合技術(shù)能夠降低污水處理系統(tǒng)的動(dòng)力消耗，減少系統(tǒng)的管理維修，為農(nóng)村污水的處理做出重要的貢獻(xiàn)。生態(tài)塘—人工濕地—生態(tài)渠等組合而成的生態(tài)處理系統(tǒng)，在各項(xiàng)出水指標(biāo)上均有所提升，達(dá)到了目前城市污水處理的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，為更好地處理農(nóng)村生活污水奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。厭氧生物和高效碳纖維生物塘的組合技術(shù)則不僅能夠有效處理生活污水，達(dá)到現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，更能夠在極大程度上降低污水處理能耗，減少污水處理系統(tǒng)的后期管理運(yùn)營(yíng)成本，提升整個(gè)污水處理系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 農(nóng)村生活污水處理工藝綜合效能評(píng)估

2.1 模型建立

對(duì)農(nóng)村污水處理及其相關(guān)設(shè)施而言，本文借鑒了城市污水處理廠(chǎng)的相關(guān)評(píng)估方法，在建立農(nóng)村污水處理設(shè)施實(shí)際效能評(píng)估指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步構(gòu)建了農(nóng)村污水處理設(shè)施的綜合評(píng)價(jià)模型，給農(nóng)村污水處理實(shí)際工藝流程的安排及選擇帶來(lái)實(shí)際指導(dǎo)，最大程度上發(fā)揮農(nóng)村污水處理設(shè)施效能的同時(shí)，更為我國(guó)農(nóng)村區(qū)域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性發(fā)展及當(dāng)?shù)厮颦h(huán)境的保護(hù)做出重要的貢獻(xiàn)。在此過(guò)程中，首先可根據(jù)農(nóng)村污水處理實(shí)際過(guò)程中技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)生具體數(shù)值建立農(nóng)村污水處理設(shè)施綜合效能的評(píng)價(jià)體系，其層次圖如圖1所示。其次，利用德?tīng)柗品ǖ却_定各級(jí)指標(biāo)的具體權(quán)重，最后根據(jù)已得出的有關(guān)結(jié)論和信息數(shù)據(jù)等建立最終的農(nóng)村污水處理設(shè)施綜合評(píng)價(jià)模型，有效評(píng)估農(nóng)村污水處理設(shè)施的實(shí)際效能。

2.2 實(shí)際案例應(yīng)用分析

某地區(qū)污水處理設(shè)施采用厭氧池—生態(tài)塘—生態(tài)渠相組合的方式，擬投資11.5萬(wàn)元建設(shè)總面積為265 m2的污水處理設(shè)施處理該區(qū)域內(nèi)排放的污水，出水標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按照《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計(jì)，每15 d抽樣檢測(cè)一次，具體水質(zhì)指標(biāo)為氨氮、TN（總氮）等影響區(qū)域水質(zhì)的物質(zhì)。其中，厭氧池—生態(tài)塘—生態(tài)渠相組合的方式可以將生態(tài)環(huán)境自然恢復(fù)法和生物相結(jié)合，在綜合厭氧池、生態(tài)池和生態(tài)渠降解有機(jī)物、硝化反應(yīng)、反硝化作用和脫氮除磷作用等的基礎(chǔ)上進(jìn)一步處理農(nóng)村生活污水[3]。

圖1 實(shí)際效能層次分析圖

通過(guò)檢測(cè)，該區(qū)域內(nèi)原有水質(zhì)數(shù)據(jù)如表1所示，根據(jù)綜合效能評(píng)價(jià)體系模型，經(jīng)過(guò)計(jì)算可知厭氧池—生態(tài)塘—生態(tài)渠組合的方式的綜合效能值為0.8。參照綜合效能分級(jí)表可知，該工藝的綜合效能好，說(shuō)明該工藝不僅能夠有效地利用有機(jī)物分解、硝化反應(yīng)和反硝化功能等科學(xué)處理農(nóng)村生活污水，更能夠在系統(tǒng)的管理維護(hù)和動(dòng)力運(yùn)行等方面占據(jù)極大的優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)其他地區(qū)農(nóng)村生活污水的處理帶來(lái)更多的啟迪和指導(dǎo)。

表1 區(qū)域原有水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)國(guó)土面積較大，地域遼闊，不同區(qū)域的人用水習(xí)慣有所不同，污水的產(chǎn)生量和排放規(guī)律等因而有著極大的差異。農(nóng)村污水治理應(yīng)因地制宜，科學(xué)適宜地借鑒城市污水廠(chǎng)的治理模式而不是簡(jiǎn)單的復(fù)制，在根據(jù)農(nóng)村分散污水實(shí)際情況和區(qū)域特征等的基礎(chǔ)上探索污水處理的運(yùn)行、管理、監(jiān)督和檢查機(jī)制，使得農(nóng)村污水處理系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期有效、科學(xué)穩(wěn)定地運(yùn)行。同時(shí)，農(nóng)村污水處理技術(shù)選擇的重要理念便是投資少和運(yùn)行費(fèi)用較低，考慮到農(nóng)村的實(shí)際人口規(guī)模和所處的地理?xiàng)l件、區(qū)位經(jīng)濟(jì)等，盡可能地利用較少的資金投入建立處理效果較好的污水處理體系，為我國(guó)農(nóng)村污水的處理和農(nóng)村環(huán)境的可持續(xù)性發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。