張翠榮 王曉苗

(1.菏澤市東魚河流域工程管理處， 山東 菏澤 274000；2.北京化工大學， 北京 100029)

新型農村污水處理技術的適用性分析

張翠榮1王曉苗2

(1.菏澤市東魚河流域工程管理處， 山東 菏澤 274000；2.北京化工大學， 北京 100029)

根據(jù)當前農村水污染現(xiàn)狀及農村生活污水排放的特點, 本文歸納了幾種新型農村污水處理技術并對其可行性進行分析, 對農村污水治理提出了相應的建議和對策。

農村污水； 處理技術； 適用性

我國大多數(shù)農村沒有排水管網和污水處理設施，農村生活污水隨意排放，造成環(huán)境污染，影響居民的生存環(huán)境和身體健康，制約農村經濟健康可持續(xù)發(fā)展。不同于城市，農村污水在水質水量以及收集等方面有其自身的特點，因此必須根據(jù)農村實際情況，綜合考慮每種技術的適用性選擇污水處理方式。

1 農村污水處理特點

1.1 水質特點

生活廢水是農村污水的主要來源，各種污染物濃度相對較低，其成分包含有機物、氮、磷及懸浮物等污染物質，基本不含重金屬和有毒物質，此外還包括一些細菌、病毒、寄生蟲等，可生化性好[1]；廁所排放的污水水質較差，但可以進入化糞池用作肥料；不同地區(qū)生活習慣習俗、經濟發(fā)展狀況和發(fā)展?jié)摿λ|有較大影響。

1.2 水量特點

農村居民居住分散，水量較?。痪用裆詈苡幸?guī)律，具有早中晚不同時段相對集中排放的特點，而其他時間的排放量小，特別是夜間，還可能發(fā)生斷流現(xiàn)象，水量變化系數(shù)大[2]；水量受村鎮(zhèn)的人口規(guī)模、生活條件(給排水系統(tǒng)、水資源利用方式等)以及生活習慣等因素直接影響[2-3]。

1.3 收集處理難度

我國農村污水處理難主要受以下幾個因素的影響[4]：不同地區(qū)經濟發(fā)展水平差異較大，經濟承受能力不同；農民知識文化水平普遍不高，缺乏技術人員；污水成分復雜，且各種污染物濃度相對較低，波動性很大，難以正確評估生活污水的污染負荷及其晝夜、季節(jié)性變化；不同地區(qū)自然生態(tài)條件(溫度、雨量等)不同，對處理工藝的選擇有影響。

1.4 農村污水處理現(xiàn)狀

目前，我國農村污水處理模式主要包含兩種：分散處理模式和集中處理模式。大多農村采用的是城鎮(zhèn)的排放標準，缺乏針對農村特點的排放標準。農村污水處理得不到有效解決，主要原因是：資金短缺；污水處理技術的局限性；村民環(huán)保意識薄弱；相應政策以及監(jiān)管不足等。

2 不同農村污水處理技術特點

本文分析介紹了八種新型農村污水治理技術。

2.1 分散處理模式

分散式處理主要是針對廣大農村以及偏遠地區(qū),受自然及排水收集管網缺乏的影響而采用的農村污水處理模式。其出水水質穩(wěn)定，水資源回用可以緩解用水緊張；施工簡單，節(jié)約管網建設，運行管理維護費用低，投資少；可以結合當?shù)刈匀粭l件、經濟水平、人口規(guī)模等靈活選取合適的處理技術。但分散處理技術日常運行做不到統(tǒng)一管理；總占地面積相對較大(凈化槽除外)，在人口密度大、用地緊張的農村難以推廣。

2.2 快速滲濾土地處理系統(tǒng)

快速滲濾土地處理系統(tǒng)(RI系統(tǒng))是將污水有控制地投配到具有良好滲濾性能的土壤系統(tǒng)中，污水在向下滲透過程中由于生物氧化、硝化、反硝化、過濾、沉淀、氧化和還原等一系列作用而得到凈化的一種污水土地處理工藝，如圖1所示。RI系統(tǒng)對COD、SS、TN和TP有著較高的去除率；具有較高的水力負荷，處理效果穩(wěn)定；可充分利用當?shù)氐匦危x擇不適于耕作的土坡、荒山、廢棄河道等作為處理場地，投資少；管理方便，運行維護費用低，可以節(jié)省人力物力，適用于缺乏資金和專業(yè)技術人員的村鎮(zhèn)；RI系統(tǒng)啟動時間短，能夠快速投入使用。但RI系統(tǒng)占地面積大，在土地資源較緊張的農村地區(qū)難以推廣；RI系統(tǒng)受氣候影響較大，寒冷地區(qū)由于微生物活性低導致處理效果大大下降，在一定程度上限制了其在北方地區(qū)的應用。

圖1 RI系統(tǒng)處理工藝

2.3 膜生物反應器

膜生物反應器(MBR)，是將膜分離技術和污水生物處理技術有機結合而形成的新型高效污水生物處理工藝。MBR主要由生物反應器和膜組件兩個單元設備組成，如圖2所示。

圖2 MBR污水處理工藝

膜分離技術生化效率高，出水水質好，可以滿足大部分的回用水標準要求，如：農田灌溉用水水質標準；反應室內微生物濃度高，抗負荷沖擊能力強，且不受場所和氣候的限制；流程簡單，結構緊湊，占地面積小，節(jié)省用地；流程簡短，模塊化設計，易實現(xiàn)自動化控制；啟動快，運行穩(wěn)定。同時MBR也存在膜組件費用昂貴、膜污染、膜驅動壓力以及曝氣導致的能耗高等問題，不利于MBR的推廣應用。

2.4 改進生態(tài)塘處理技術

改進生態(tài)塘處理技術是在保持生態(tài)塘本身優(yōu)點的基礎上對其進行改進，如圖3所示。改進生態(tài)塘處理技術具有更高的污水處理效率，其出水可作為中水回用；抗沖擊負荷能力強，由于曝氣的強制表面循環(huán)作用，使其在寒冷條件下能夠正常運轉；占地面積減少；污泥量少，二次污染??；此外在生態(tài)塘中還可以養(yǎng)魚，集污水處理、美化環(huán)境、經濟效益于一體。但改進的生態(tài)塘具有更深的塘深，其投資高，工程難度較大，運行過程中需要曝氣，能量消耗較大。

圖3 改進生態(tài)塘處理工藝

2.5 濕地處理技術

濕地處理系統(tǒng)分為自然和人工濕地處理系統(tǒng)。自然濕地處理系統(tǒng)主要是利用農村特有的荒地、沼澤池、廢塘、洼地以及農田灌溉渠道等組成濕地。濕地處理技術出水水質好且能脫氮除磷；可以根據(jù)農村地形建造，結構簡單，基建費用低，運行維護簡單；耐沖擊負荷能力強；可提供間接效益。濕地處理系統(tǒng)也存在很多問題，比如占地面積較大，易受病蟲害及氣候的影響，易堵塞，濕地系統(tǒng)成熟過程需要很長的時間，啟動時間長。

2.6 一體化A/O處理技術

A/O工藝是污水處理中最常用的工藝，也是應用最廣泛的脫氮工藝。一體化A/O處理技術將固定膜及活性泥結合，其工藝流程為原水→一體化A/O處理→出水排放。如圖4所示，污水進入處理系統(tǒng)，在初沉池進行初步自然分離與沉淀(必要時可安裝格柵過濾)，遠程安裝于地面的低噪聲曝氣鼓風機對系統(tǒng)進行曝氣，污水以一定的流速流經被浸沒的膜介質(填料)，在膜介質(填料)上形成生物膜，通過微生物的新陳代謝，污染物得以去除，污水經處理后，透明無臭的水可按照標準或更高的要求進行直接或進一步處理。

處理效果高，可大大降低污水中的有害污染物及氮，出水可達到一級A標準；固定的膜介質提供了一個高比表面積，以便在低、中及高負荷運作時都能維持良好的微生物增殖，耐沖擊負荷能力強；受氣候影響小；占地面積??；安裝、維護便捷，只需定期清理鼓風機中的空氣過濾網即可；污泥產生量少，二次污染??；運行管理成本低；使用壽命長。但該處理技術投資較高，曝氣帶來的能耗也較高。

圖4 一體化A/O處理工藝

2.7 傳統(tǒng)地埋式處理技術

地埋式生活污水處理技術是指將污水處理系統(tǒng)的主體構筑物完全或基本埋在地下的污水處理技術。地埋式處理技術分為無動力和有動力處理技術。無動力地埋式污水處理技術受氣候影響??；沒有動力消耗，無須運行費用，管理維護技術水平要求低，不需要專人管理；占地面積??；對周圍環(huán)境影響小。但無動力地埋式污水處理技術存在很多問題：水力停留時間短，處理效果不理想；對大水量沖擊敏感，耐沖擊負荷??；挖掘施工及大量使用建材，尤其對于北方，要使其在最大凍土層以下，因而增加投資。

2.8 生物轉盤處理技術

生物轉盤技術作為生物膜法處理工藝的一種，在污水處理方面有著廣泛的應用。生物轉盤法微生物濃度高，處理效果好；設備構造簡單，無曝氣和污泥回流裝置，能耗低，操作管理方便；可以實現(xiàn)一體化設計；無泡沫和污泥膨脹問題。但也存在如下缺點：占地面積相對較大；生物膜易脫落，寒冷地區(qū)需做保溫處理，水力停留時間短，耐沖擊負荷能力不強。

3 不同農村污水處理技術的適用性分析

我國幅員遼闊，地形和氣候條件復雜，地理環(huán)境差異較大，且不同地區(qū)的生活習慣、經濟發(fā)展程度和發(fā)展?jié)摿Χ疾煌?，因此要因地制宜選擇合適的污水處理工藝。

3.1 出水水質

MBR、RI系統(tǒng)、改進生態(tài)塘、人工濕地以及一體化A/O處理等技術的出水達一級A標準，可作為中水回用，特別是分散處理中的凈化槽處理后其出水可作為高級回用，因此適用于環(huán)境較敏感地區(qū)和水資源短缺地區(qū)，如西部和北方地區(qū)，可以緩解用水緊張，保護水生態(tài)環(huán)境。

3.2 運行穩(wěn)定性

污水處理的運行穩(wěn)定性非常重要，凈化槽、MBR、改進生態(tài)塘、一體化A/O等處理技術耐沖擊負荷能力強、受氣候影響小，運行穩(wěn)定性好。而RI系統(tǒng)、濕地處理以及生物轉盤處理技術容易受氣候影響，微生物在寒冷條件下活性降低，生物轉盤難以掛膜，處理效果下降，因此在北方地區(qū)應用受限。無動力地埋式污水處理雖然受氣候影響小，但容易受水量沖擊影響，耐沖擊負荷能力小，不適用于水量水質波動較大的地區(qū)。

3.3 投資運行費用

污水處理工藝能否得到應用與投資運行費用高低息息相關。在經濟欠發(fā)達地區(qū)，如西部，要求所選用的污水投資省，運行費用低。RI系統(tǒng)和濕地處理技術管理方便，可以利用當?shù)氐牡乩項l件，投資運行費用低。在北方如果應用傳統(tǒng)地埋式處理技術，需要建在最大凍土層以下，投資相對增加，但基本不需要運行費用。

3.4 占地面積

不同地區(qū)人口聚集程度不同，可利用的空地也不一樣。對于RI系統(tǒng)、濕地處理技術要求有較大的可用土地；改進生態(tài)塘和生物轉盤處理技術占地面積相對較??；而凈化槽MBR、一體化A/O以及傳統(tǒng)地埋式污水處理技術占地更小，適合于用地緊張地區(qū)。

3.5 模塊化建設

模塊化處理在將來的污水處理中有著巨大的發(fā)展前景，在本文所述的八種處理技術中，反應槽、MBR、一體化A/O、生物轉盤等污水處理技術可以實現(xiàn)模塊化，節(jié)約空間，搬運拆裝靈活，有效緩解排水管網建設的壓力，可以快速適應農村發(fā)展。

3.6 啟動速度

污水處理系統(tǒng)的啟動時間關系到其是否能快速投入使用，在處理過程中，經常存在更換部件等問題，因此啟動時間的長短對處理工藝的選用也至關重要。RI系統(tǒng)凈化槽啟動后可立即發(fā)揮作用，MBR在很短時間就能運行穩(wěn)定，出水達標。一體化A/O、改進生態(tài)塘、傳統(tǒng)地埋式以及生物轉盤處理技術等需要微生物生長繁殖到一定階段才能發(fā)揮良好的凈化作用，啟動時間長。

3.7 經濟發(fā)達程度

經濟發(fā)達地區(qū)能夠承擔較高的投資運行費用，能配置專業(yè)技術人員負責運行管理，可以選擇處理效果好、占地小的工藝，如凈化槽、MBR和一體化A/O處理技術等。RI系統(tǒng)、濕地處理以及傳統(tǒng)地埋處理技術則適用于經濟基礎薄弱、排水管網尚不完善、缺乏操作管理人員的地區(qū)。生物轉盤和改進生態(tài)塘處理技術則受經濟發(fā)達程度影響較小。

新型農村污水處理技術的可行性分析見下頁表。

新型農村污水處理技術的可行性分析表

4 建議與對策

從政府層面看，政府應該加大對農村污水處理的投資，同時完善相應的法律法規(guī)，形成完整、清晰、合理的治理責任體系；從個人層面看，村民對水環(huán)境的保護至關重要，要加強環(huán)保理念的宣傳，增強村民的環(huán)保意識；從技術層面看，農村污水處理技術應根據(jù)農村具體條件以及相應政策要求，因地制宜選用適合的處理技術。從這些方面出發(fā)，推動農村污水治理工作快速、高效、有序進行。

[1] 陳明利，吳曉芙，陳永華，等.景觀性人工濕地污水處理系統(tǒng)構建及植物脫氮效應研究[J].環(huán)境科學，2010(31)3:660-666.

[2] 鐘永梅.農村生活污水治理的現(xiàn)狀分析與對策研究[D].杭州：浙江大學,2016.

[3] 孫瑞敏.湖北省農村生活污水水量水質調查與分析[D].武漢：武漢理工大學,2010.

[4] 葉宏萌.農村生活污水處理技術模式與進展[J].武夷學院學報,2013(2):15-20.

Analysis on applicability of novel rural sewage treatment technology

ZHANG Cuirong1WANG Xiaomiao2

(1.HezeDongyuRiverBasinEngineeringManagementOffice,Heze274000,China；2.BeijingChemicalIndustryUniversity,Beijing100029,China)

In the paper, several novel rural sewage treatment technologies are summarized and analyzed, the feasibility is analyzed, and corresponding suggestions and countermeasures are proposed for sewage treatment in rural areas according to current situation of rural water pollution and characteristics of rural domestic sewage discharge.

rural sewage; processing technology; applicability

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.06.005

TV213.4

A

2096-0131(2017)06- 0018- 05