农村污水治理技术探讨

1 国外村镇生活污水处理现状

鉴于农村生活污水污染面广、较分散的特点，国外一些发达国家进行了大量的试验研究与实践。如澳大利亚利用污水直接灌溉土壤地，利用耕种的作物来吸收分解污水中污染物质与水分，有效实现了污染物去除和污水减量的目的，降低了污水中的氮、磷、钾含量, 避免污水直接排入水体后，导致水体富营养化。美国、日本、澳大利亚、以色列、俄罗斯和西欧等国，采用将污水投配到土壤表面具有一定构造的渗滤沟中, 污染物通过物理、化学、微生物的降解和植物的吸收利用得到处理和净化。该技术对悬浮物、有机物、氨氮、总磷和大肠杆菌的去除率均较高, 一般可达70%～90%。欧洲、北美、澳大利亚和新西兰等国家广泛应用人工湿地处理系统，该系统一般由人工基质和生长在其上的沼生植物组成，是一种独特的“土壤—植物—微生物”生态系统，利用各种植物、动物、微生物和土壤的共同作用，逐级过滤和吸收污水中的污染物，达到净化污水的目的。德国、法国、美国采用氧化塘处理农村生活污水，该技术主要是利用菌藻的共同作用来去除污水中的污染物，具有基建投资少、运转费用低、维护简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体以及无需污泥处理等优点。

除此之外，一些国家将城市污水处理工艺组装成一体化装置，应用于分散的污水处理系统。如日本研究的一体化装置主要采用厌氧 — 好氧 — 二沉池组合工艺，兼具降解有机物和脱氮的功能，其出水 BOD5 <20mg/L 、 TN<20mg/L ，近年来开发的膜处理技术，可对 BOD5 和 TN 进行深度处理。欧洲许多国家开发了以 SBR 、移动床生物膜反应器、生物转盘和滴滤池技术为主，结合化学除磷的小型污水处理集成装置。

2 农村污水治理的模式

　　2.1 接入城镇污水处理厂

　　对于靠近城镇的村庄或者靠近城镇污水管网的村庄, 所有的生活污水集中收集后, 送入城镇污水处理厂集中处理。适用于距离中心城、卫星城、建制镇的城镇污水管网较近( 5 km 以内) , 符合高程接入要求的村庄污水处理。

　　由于城镇污水处理厂相对运行规范、管理完善,而且污水处理的运行较为经济, 污水处理的效果也更有保障, 有条件的村庄应优先考虑这种污水治理模式。在2006 年的新农村污水治理工作中, 海淀区门头村和朝阳区高碑店村就将污水接入市政污水管网。在2007 年的新农村污水治理工作中, 延庆县盆窑村1 km外的镇污水处理厂已经竣工即将投入运行, 设计人员在设计中调查到这一因素, 否定了原有在污水收集管网末端建污水处理站的方案, 而是铺设干管将村庄污水送入镇污水处理厂集中处理。这样设计不但工作上删繁就简, 而且建设费用和运行费用大大降低, 经济上更合理。

　2.2 单村或联村污水集中处理

　　村庄距离城镇污水管网比较远, 或者接入城镇污水管网的村庄污水干管投资较大, 或者高程上不合适需要污水提升, 单村或者居住集中的两三个村庄采用污水集中收集后, 就地建污水处理设施处理。

　　在平原区, 如果地形地势上没有限制条件, 易采用污水集中处理。污水集中处理总是比污水分散处理更为经济, 也更好管理。单村污水集中处理是一种主要的农村污水处理模式, 如果可能, 居住集中的两三个村庄也可以协商共同建设一处污水处理设施。

　　　　2.3 村庄污水分散处理

　　在山区, 大部分村庄地形高低错落不平, 村庄靠近河道, 且较为分散, 污水难以集中收集。个别平原区的村庄地势中间高四周低, 集中收集导致管线埋设过深。这时, 村庄根据地形地貌条件, 分区收集生活污水, 每个区域污水单独处理。

　　在2006 年的新农村污水治理工作中, 北京市北部山区, 如延庆县、怀柔区、平谷区的大部分村庄采取的是村庄污水分散处理。各村根据地形或者自然村落建设几处小型的污水处理设施。污水处理设施以小型一体化污水处理设备和自然处理为主, 这样布局灵活、施工简单。而在2007 年的新农村污水治理工作中, 昌平区南庄村地处平原, 但是地形正是中间高四周低,污水集中处理难以实现。设计人员依据南庄村的地形地势特点, 利用村庄外的几处废弃坑塘, 设计了3 处小规模的人工潜流湿地。

3. 国内农村生活污水处理技术的选择

　　3.1 污水处理技术路线

　　农村污水处理技术的选择要量力而行, 充分考虑到农村地区财力状况薄弱、农民实际承受能力较低这一普遍情况, 处理工艺的选择不能盲目攀比, 不能一味地选择时髦先进、处理效果好、自动化控制水平很高的处理工艺, 而着重应该考虑选用既成熟可靠,又适合农村特点和实际的污水处理适用技术。建议污水处理技术的选择优先达到两个目标: 一是达标排放或回用; 二是注重经济适用, 运行成本低, 管理维护简单。

　　目前国内外应用农村生活污水治理的处理技术比较多, 名称也多种多样, 但从工艺原理上通常可归为两类: 第一类是自然处理系统。利用土壤过滤、植物吸收和微生物分解的原理, 又称为生态处理系统, 常用的有: 人工湿地处理系统、地下土壤渗滤净化系统等; 第二类是生物处理系统, 又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理是通过动力给污水充氧, 培养微生物菌种, 利用微生物菌种分解、消耗吸收污水中的有机物、氮和磷, 常用的有: 普通活性污泥法、AO 法、生物转盘和SBR 法等。厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程, 在无需提供氧气的情况下把有机污染物转化为无机物和少量的细胞物质,常用的有: 厌氧接触法、厌氧滤池、UASB升流式厌氧污泥床等。

　　3.2 人工湿地处理系统

　　有条件的村庄, 应充分利用现有的农田灌排渠道与附近的荒地、废塘、洼地和沼泽地等, 建设人工湿地处理系统。

　　污水湿地处理系统分自然和人工湿地处理系统,自然湿地就是自然的沼泽地, 人工湿地污水处理技术是一种基于自然生态原理, 使污水处理达到工程化、实用化的新技术。将污水有控制地投配到土壤经常处于饱和状态、生长有象芦苇、香蒲等沼泽生植物的土地上, 利用植物根系的吸收和微生物的作用, 并经过多层过滤, 来达到降解污染、净化水质的目的, 它是一种充分利用地下人工介质中栖息的植物、微生物、植物根系, 以及介质所具有的物理、化学特性, 将污水净化的天然与人工处理相结合的复合工艺。

　　湿地处理系统工艺设备简单、运转维护管理方便、能耗低、工程基建低、运行费用低、对进水负荷的适应性强, 能耐受冲击负荷, 净化出水水质良好、稳定。缺点占地面积大, 易受气候影响, 表面径流的臭味比较大。

　　3.3 地下土壤渗滤净化系统

　　分散的几户或十几户人家适合采用地下土壤渗滤净化系统。

　　地下土壤渗滤净化系统是一种基于自然生态原理,予以工程化、实用化而创造出的一种新型小规模污水净化工艺技术, 是将污水有控制地投配到经一定构造、距地面约50 cm 深和具有良好扩散性能的土层中, 投配污水缓慢通过布水管周围的碎石和砂层, 在土壤毛管作用下向附近土层中扩散。表层土壤中有大量微生物,作物根区处于好氧状态, 污水中的污染物质被过滤、吸附、降解, 所以地下渗滤的处理过程非常类似于污水慢速渗滤处理过程。由于负荷低, 停留时间长, 水质净化效果非常好, 而且稳定。地下土壤渗滤净化系统建设容易、维护管理简单, 基建投资少, 运行费用低。整个处理装置放在地下, 不损害景观, 不产生臭气。

　　3.4 好氧生物处理系统

　　好氧生物处理系统是新农村污水处理中最常用的一种处理技术。好氧生物处理工艺众多, 各有优缺点, 选择时要根据实际情况仔细论证和比选, 注重经济适用。

　　生物处理法就是通过风机等设备给污水输氧, 培养生物菌种和微生物, 通过菌种和微生物把污水中的大部分有机物分解为无污染的二氧化碳、水等物质,少部分合成为细胞物质, 促使微生物增长,并以剩余污泥的形式排出, 使污水得以净化排放。如SBR 法,集曝气、沉淀、排水功能于一体, 不断地转换, 省去了传统的污泥回流设备, 大大降低了建设费用; A20法具有脱氮、除磷功能, 还有如生物转盘处理工艺、膜生物反应器处理工艺等。生物处理法和自然处理系统比较, 占地面积小, 抗气候等外界影响的能力强,建设的地点选择范围大, 处理稳定, 处理效率高。但基建投资、运行成本要高于自然处理系统。

　　3.5 厌氧生物处理系统

　　我国从上个世纪80 年代开始开展生活污水厌氧生物法的开发和研制工作, 许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化污水处理装置得到应用。如无动力地埋式生活污水处理装置采用无动力厌氧生物膜技术, 工艺流程简单, 不耗能, 全部埋于地下, 也无需专人管理。与好氧生物处理相比, 无动力地埋式生活污水处理装置技术设备的基建投资略高于好氧处理,无日常运行费用的支出。

　　4 农村污水处理站的设计

　　4.1 设计规模

　　设计规模也即设计污水量是污水处理站设计的最重要的参数, 不但影响到投资, 而且影响到污水处理站的运行, 污水处理站"大马拉小车"或者超负荷运行都很难达到期望的运行效果。2006 年新农村污水治理工程普遍前期工作深度不够, 造成部分工程污水处理站设计规模偏大, 运行管理困难, 例如密云县塘子村由于外出打工人口较多, 实际污水量大大少于设计预期, 导致塘子村污水处理站建成后由于没有污水而无法运行。

　　但随着村民用水状况、卫生状况的改善, 排水设施的完善, 村庄的发展, 污水量标准有一定的余地是必需的。

　　还有, 污水的有效收集是实施本项目成败与否的关键所在。有些地方虽然农户改为水冲厕所, 污水进入三格式化粪池后进入村庄污水管网, 但是目前多数化粪池结构过于简单, 多采用12 砖墙, 沙浆抹面, 从表面看做到了防渗, 但由于化粪池埋深浅, 经过1年冻融后,化粪池多数都将渗漏, 给污水收集带来困难, 污水处理站的预测污水量偏小。所以, 必须改造村民家中化粪池, 减少渗漏、确保污水能进入污水管网; 同时,污水管道的选材和检查井的建设形式应有利于污水的收集与输送; 应严格遵照有关标准, 保证施工质量,最大限度地降低污水在输送过程中的渗透率。

　　4.2 调节池

　　在以前的新农村污水治理工作中, 很多污水处理站未设调节池。农村污水特点之一就是水量变化大,白天几个时段集中排水, 夜间基本没有排水。不设调节池使水量、水质都难以有效调节, 水量大时, 一方面由于污水没有出路, 只能直排,另一方面污水处理系统必须根据水质变化情况, 不断调整运行参数,增加了管理难度。

　　所以，建议污水处理站必须设调节池, 并且调节池容积应足够大, 水力停留时间达到6 ～8 h 为宜。

3 结论与建议

村镇生活污水有机成分含量高，可生化性强，生物处理技术是该类污水处理的最佳选择。基于我国农村普遍欠发达的现状，各地农村的经济社会发展水平、区域特点、自然地理条件和环境目标不尽相同，采用经济有效、简便易行、节约资源、工艺可靠并能够与当地自然环境高度融合的污水生态处理技术，使生活污水排放与处理无害化和资源化，是我国村镇生活污水处理技术未来发展方向。