農村生活污水處理技術

農村生活污水處理技術文章

根據2012年5月發布的《中國城鎮排水與污水處理狀況公報》顯示，我國60余萬個行政村，對生活污水進行處理的僅占6.7%。污水的直接排放造成嚴重的“臟、亂、差”現象。據測算，全國農村生活污水排放量約為2300萬d/t，BOD為530萬d/t，COD為860萬d/t，總氮為96萬d/t，總磷為14萬d/t。我國近3億的農村人口飲用水不合格，其中1.9億人的飲用水中有害物質含量超標。

針對農村環境問題，我國提出農村連片整治政策，并出臺了《全國農業和農村經濟發展第十二個五年規劃》、《農村環境連片整治技術指南》和《農村生活污水處理項目建設與投資指南》等指導性文件。

目前我國尚未制定針對農村生活污水處理的國家排放標準，但是地方性標準相繼制定和實施，如河北省《農村生活污水排放標準》（DB13/2171一2015)、福建省《農村村莊生活污水排放》（征求意見稿）和浙江省《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（征求意見稿）等。

由于我國農村地區自然條件、生活習慣、經濟發展等方面差異性大，故需要根據不同地區的具體現狀。

水質、水量、排放去向等因地制宜確定處理技術，這樣，增加了工作量和處理難度。

1 農村生活污水特點和存在問題

1.1 農村生活污水特點

農村生活曰漸城市化，生活污水主要來自農家的廁所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣機排水、淋浴排水及其他排水。根據水中污染物濃度高低，可分為黑水（沖廁水）和灰水（其余排水）2部分。

1.2 存在問題

1.2.1 收集難度大

96%以上的村莊沒有排水管道，亂潑亂倒現象嚴重，雨水、污水和尿液大多一起排入坑塘。農村生活污水的收集問題是制約農村污水治理的直接原因。

1.2.2 管理不到位

近年來，我國雖然已經制定了一些農村生活污水處理技術，以及建設了一些污水處理工程，但正常運行的較少。由于管理不到位和技術人員的缺乏，建好后無人看管，導致大部分工程處于癱瘓狀態。

1.2.3 地域廣闊和資金不足

據統計，截止2013年底，農村人口占全國總人口的50%，表明全國50%的生活污染負荷分布在農村。由于農村經濟落后，農村污水的治理過程中需要有足夠的資金來源，用于工程建設和后期的運營管理維護，從而成為制約農村污水治理的一大難題。

1.2.4 政策不完善和觀念落后

農村環境保護的相關機構不健全和政策不完善，大多是理論性文件，實際操作性能差。

同時，由于生活習慣問題，在起步階段，由于村民的環境保護意識較差，故實現觀念的改變仍需要較長時間。

2 農村生活污水處理模式

我國農村風俗習慣、人口、自然、經濟及社會條件差異大，單一的污水處理模式不能達到農村生活污水達標處理的目的。根據我國農村基本國情，生活污水處理大致形成3種模式，即分散處理模式、村落集中處理模式和納入城鎮排水管網模式。

2.1 分散處理模式

分散處理模式，即單戶或幾戶，采用小型污水處理設備或自然處理形式處理生活污水，其適用于人口密度稀少、地形條件復雜、污水不易集中收集的村莊污水處理。目前，庭院式分散處理-街道式局部集中就地處理采用較多。

昌平崔村鎮南莊村采取*分離的生態衛生系統處理生活污水，灰水經簡單的土地處理后可回用，尿液與糞便分離后可直接用于農作物施肥，干糞便堆肥返回農田。

2.2 村落集中處理模式

2009年，我國提出“連片治理”模式，連片村莊有如下3種形式：（1)對地域空間相連的多個村莊，通過采取措施實施綜合治理。（2)圍繞同類環境問題或相同環境敏感目標，對地域上互不相連的多個村莊進行同步治理。（3)通過建設集中的大型污染防治設施，利用其輻射作用，解決周邊村莊的環境問題。該模式適用于污水排放量較大、人口密度大、遠離城鎮的地區。該處理模式，與污水處理站類似，通常采用生物與生態組合處理等工藝形式。

沼山鎮采取“五村”環境連片，集中處理生活污水，實現肥田目標，衛生飲水合格率達到98%, 清潔能源普及率達85%。

2.3 納入城鎮排水管網模式

城鎮近郊區的農村，經濟條件較好，能直接接入市政污水管道的生活污水，可選擇納入城鎮污水管網，進行統一集中處理。該方法具有投資省、施工周期短、見效快和統一管理方便等優點。

據統計，截止2011年底，浙江義烏市60%的農村污水已納入污水處理廠處理，人居環境得到很大改善。

3 農村生活污水單元處理技術

近年來，農村生活污水處理工藝各異，但都是各單元處理技術的不同組合。農村污水處理實用技術包括化糞池、污水凈化沼氣池、普通曝氣池、序批式生物反應器、氧化溝、生物接觸氧化池、人工濕地、土地處理和生態塘等。根據受納水體功能要求，結合農村地區經濟狀況、基礎設施、自然環境條件完備情況和排水去向等，選擇適合當地的處理技術。

3.1 預處理技術

農村生活污水來源多且分散，建議遵循雨污分流原則。雨水通過管道或排水溝單獨收集，然后直接排入生態系統進行處理或灌溉農田等。生活污水的收集和預處理，建議保留化糞池或村民門口附近的坑塘。化糞池不僅可以起到收集污水的作用，同時還可以通過微生物新陳代謝作用除去部分有機質。

工藝流程為分離池-腐化池-酸化池-氧化池-排放。該工藝無動力、低能耗、占地面積小、出水水質好。但是化糞池存在清掏困難、產生惡臭氣體和堵塞管道等缺點。排水主管部門建議用格柵沉砂池代替化糞池，在污水接入市政管網之前起到清除大的雜物和防止堵塞的預處理作用，而污水的可生化性并不受到影響，對村民門口附近的坑塘進行合理的改造，可以較容易實現這一目標。

3.2 生物處理技術

生物處理技術是利用微生物的代謝作用，使污水中呈溶解態或膠體態的有機污染物轉化為穩定的無害物質。農村生活污水有機物含量相對偏高，有毒有害物質含量少。處理工藝常常以生物處理為核心。目前生物單元處理生活污水技術已經較成熟, 而且很多新型工藝不斷被研制出來。生物處理技術包括厭氧處理、好氧處理2大類。

3.2.1 厭氧生物處理技術

厭氧生物處理技術無需曝氣充氧，產泥量少，是一種低成本、易管理的污水處理技術，能夠滿足農村生活污水處理的技術要求。農村污水處理中常見工藝有厭氧生物濾池和復合厭氧處理技術。

3.2.1.1 厭氧生物濾池

厭氧生物濾池是密封的水池，池內放置填料，污水從池底進入，從池頂排出。該工藝能耗少，操作簡便，處理能力較強，濾池內可以保持很高的微生物濃度，不需另設泥水分離設備，出水SS較低。存在問題是濾料費用高，濾料容易堵塞，生物膜很厚，須嚴格控制進水懸浮固體濃度。馬傳軍等在春季低溫條件下采用牡蠣貝殼為濾料，研究厭氧生物濾池處理生活污水效果。結果表明，污水溫度為14?16°C,進水COD濃度為500?600mg/L, HRT為14h時，COD去除率可達83%。

3.2.1.2復合厭氧處理技術

復合厭氧處理技術結合了厭氧污泥床反應器和厭氧生物濾池2種反應器的優點，用于處理集中居住區生活污水的新技術。該技術處理效果好、能耗少、運行費用低、操作管理方便。上海市政工程設計研究總院利用厭氧處理組合工藝模式針對上海農村生活污水所開發的復合厭氧反應器處理效果良好。

3.2.2 好氧生物處理技術

好氧生物處理技術是在有氧條件下，利用好氧微生物（包括兼性微生物）的作用對污染物進行處理的方法，去除率可達到90%以上，一般比較 適合經濟條件較好或對出水要求較高的村莊。適合農村生活污水處理的好氧工藝有生物轉鼓、生物轉盤、SBR、生物濾池、氧化溝等。

3.2.2.1 生物接觸氧化池

生物接觸氧化池是生物膜法的一種。該技術將污水浸沒全部填料，氧氣、污水和填料三相接觸過程中，通過填料上附著生長的生物膜去除污染物。生物接觸氧化池操作管理方便，比較適合農村地區使用。

日本針對分散式農村污水開發的凈化槽，其好氧單元采用了生物接觸氧化技術。我國在一些用地受限、冬季氣溫較低、經濟條件較好或出水要求較高的鎮村，已研究應用了生物接觸氧化技術，如廣州市蘿崗區埔心村、江蘇泰州戴南鎮董北村和趙家村、寧夏平羅縣渠口鄉等。

3.2.2.2 SBR

序批式活性污泥法（SBR)也稱間歇性活性污泥法，集調節池、曝氣池、沉淀池為一體，不需設污泥回流系統。該工藝操作方便、節省投資、效果穩定，污泥不易膨脹，耐沖擊負荷強及具有脫氮除磷能力，適于經濟較為發達、用地緊張、水量變化大和需要較高出水水質的農村中小型生活污水處理。

張冰等設計類一體化空氣提升SBR處理低C/N農村生活污水，出水COD、NH/-N、TN和TP水質指標均可滿足GB18918—2002的二級要求。閆立龍等以稻殼為載體的SBR對有機物和氨氮的去除率分別為90.46%和95.64%，表現出良好的同步硝化一反硝化特性。浙江省溫州市甌海區南白象金竹村采用SBR法處理生活污水，工程運行2a的監測結果表明，出水COD、BOD5、NH3-N和TP的去除率分別達到80.0%、93.3%、90.1%和91.1%，總體運行效果穩定。

3.2.2.3 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池簡稱BAF，是集生物膜法與活性污泥法兩者優點于一身的第3代生物濾池。BAF具有去除有機物、有害物質、脫氮、除磷的作用；占地面積小、基建投資少、能耗及運行成本低。

楊文瀾等采用升流式曝氣生物濾池對農村生活污水進行處理，研究表明，在HRT為3.2h、氣水比為5:1的工藝條件下，CODcr、NH3-N、BOD5、SS均達到GB 8978—1996一級排放標準。

3.3 生態處理技術

生態處理工藝能夠很好地結合廣大農村地區的自然地理條件，如當地的廢塘、灘涂、廢棄的土地，因而基建投資低；運行過程無需投加藥劑，運行費低；污泥產量少，適當處理還能夠達到農業回用標準，減少了2次污染；工藝運行相對穩定，抗沖擊負荷能力強，能夠使污水穩定達標排放，出水可以直接回用于農田灌溉或農村雜用水。國內外用于農村生活污水處理的工藝主要有人工濕地、地下滲濾、人工快滲、生態塘。

3.3.1 人工濕地

人工濕地主體由土壤和按一定級別充填的填料等組成，并在床表面種植水生植物而構成一個*的生態系統。國內外已經有很多成功實例。

桂雙林等利用生物濾塔-人工濕地組合工藝處理農村生活污水，對有機物及氮、磷去除效果比較明顯。

在歐洲應用較多的則是地下潛流系統，種植有蘆葦、菖蒲、香蒲等濕地植物，此類系統趨向于近1000人口當量的鄉村級社區二級處理。

3.3.2 地下滲濾

地下滲濾是將污水有控制地投配到距地表一定深度、具有一定構造和良好擴散性能的士層中，使污水在土壤的毛細管浸潤和滲濾作用下，向周圍運動達到凈化目的。

上海市寶山區羅店鎮張墅村采用地下滲濾系統處理生活污水，出水達到GB 18918—2002 一級B標準，且整個處理系統建造成本低，基本上無需維護。

3.3.3 人工快滲

在快速滲濾系統運行中，污水周期地向滲濾田灌水和休灌，在土壤層形成的厭氧、好氧交替運行狀態有利于氮、磷的去除。

陳鴻漢等采用三級串聯人工快滲系統處理生活污水，COD和氨氮平均去除率分別為79.65%和94.47%，出水達到GB 18918—2002 一級A排放標準。

3.3.4 生態塘

生態塘是從氧化塘發展而來的污水生態化處理技術，主要進行污水的二級深度處理。它是利用水體自然凈化能力處理污水的天然或人工池塘，在太陽能作為初始能源的推動下，借助菌藻共生強化系統去除有機物，以水生植物和水產、水禽的形式作為資源回收，凈化的污水也可作為再生水資源予以回收利用，實現污水處理資源化，是生態處理的發展方向。李旭東等采用高效藻類塘系統處理太湖地區農村生活污水，COD的平均去除率在70%以上，氨氮的平均去除率高達93%，磷的平均去除率為55%。

4 農村生活污水組合處理工藝

在農村生活污水處理中，單元技術往往都有一定局限性。

目前，國內外由不同技術組合而成的農村生活污水處理工藝形式很多，主要分為4種：“厭氧+生態”工藝、“好氧+生態”工藝、“厭氧+好氧”工藝和“厭氧+好氧+生態”工藝。目前生活污水處理工藝較成熟，各種一體化設備、組合處理技術很多，但我國農村生活污水因其比較分散, 規模較小且不易集中，使其處理不能延用和照搬大、中型規模城市污水處理工藝及設計參數，造成工程投資和運行費用過高。

農村生活污水的處理技術必須遵循“低投資、低能耗、簡便、高效”的原則，采用智能化、傻瓜化的運行方式。

日本早在20世紀60年代初興起一種處理中小型分散生活污水的一體化凈化槽技術，對改善當時的鄉村水環境起到重要作用。

澳大利亞近幾年開發出一種“過濾、土地處理與暗管排水相結合的污水再生利用系統”稱之為“Filter”技術，集污水處理與農田灌溉需求為—體。

根據報道，目前歐洲和北美有20%?30%的人口利用小型污水處理系統處理鄉鎮生活污水，工藝多為改進型氧化溝、A/A/0及其變形等組合工藝。我國農村生活污水處理起步較晚，但發展速度很快。

5 結語

目前，農村生活污水已經成為農村主要污染源。隨著環境污染的加劇，農村已成為我國環境整治的新陣地。

因此，應根據村莊所處地域、人口規模、聚集程度、地形地貌、排水特點及排放要求，結合當地經濟承受能力等，采用適宜的污水收集和處理模式進行農村生活污水處理。

靠近城市的城鎮或村莊生活污水可以并入城市集中式污水處理廠，遠離城市的村莊因其獨立性和分散性等特點，可以靈活組合生物+生態處理技術，如“化糞池+潛流式人工濕地”工藝的庭院式污水處理技術或“強化一級處理+生物處理+人工強化生態凈化”工藝的分散式處理技術等。

因地制宜，選擇合適的工藝，做到“建得起、用得起、管得好”應注重設備美觀化，綜合生態效益和環境美學效應也是發展趨勢。