生態(tài)化農(nóng)村污水處理技術(shù)研究進(jìn)展

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摘要：分析了各種農(nóng)村生活污水生態(tài)處理工藝以及實(shí)例應(yīng)用效果，為現(xiàn)有農(nóng)村生活污水的生態(tài)化處理提供參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村污水；生態(tài)化；污水處理

1農(nóng)村污水的特點(diǎn)

農(nóng)村污水污染物主要來(lái)自餐飲、家庭清潔、沖廁、洗浴等產(chǎn)生的生活污水。農(nóng)村生活污水污染物濃度相對(duì)較低，主要污染物為有機(jī)污染物、懸浮物、氮、磷等。具有量小分散、收集難度大、排放時(shí)間集中、污染物組分較簡(jiǎn)單，有毒有害物質(zhì)少，可生化降解性好等特點(diǎn)。

2生態(tài)化處理技術(shù)

2.1生物型處理系統(tǒng)

生物型處理技術(shù)主要包括膜生物反應(yīng)器、生物接觸氧化等幾種形式。膜生物反應(yīng)器（MBR）的工作流程是污水先經(jīng)調(diào)節(jié)池進(jìn)入缺氧池，與膜池內(nèi)的硝化液摻混進(jìn)行生物脫氮再進(jìn)入膜池。膜池內(nèi)置有膜組件可以提高活性污泥的濃度以去除污水中的大部分污染物。同時(shí)，在膜池投加藥劑進(jìn)行化學(xué)除磷。生物接觸氧化工藝是我國(guó)農(nóng)村污水處理中比較常用的一種工藝。生物接觸氧化法工作原理是在池內(nèi)設(shè)置填料可附著生長(zhǎng)一層生物膜，池底曝氣以提供微生物所需氧氣，并使池內(nèi)污水處于流動(dòng)狀態(tài)與填料充分接觸，以生物膜吸附廢水中的有機(jī)物，利用微生物的新陳代謝對(duì)污水進(jìn)行凈化。該工藝占地較少、負(fù)荷高、適應(yīng)能力較強(qiáng)可以解決農(nóng)村污水排放不均勻的問(wèn)題。然而該工藝的投資成本高，后期的運(yùn)行費(fèi)用也較高。因此，并不適合所有的農(nóng)村地區(qū)。

2.2人工濕地處理系統(tǒng)

人工濕地系統(tǒng)是一種借助原始的地理構(gòu)造而人為改造的污水處理技術(shù)。該系統(tǒng)主要利用自然的土壤、植物、微生物和人工添加的基質(zhì)與水中的污染物進(jìn)行物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同反應(yīng)從而凈化污水。人工濕地的作用機(jī)理是：①物理反應(yīng)指濕地中的植物根葉的阻截作用和基質(zhì)層都能夠過(guò)濾水體中懸浮物。②化學(xué)反應(yīng)主要指的是系統(tǒng)中各類化學(xué)物質(zhì)之間發(fā)生的相互反應(yīng)；③生物反應(yīng)主要指系統(tǒng)中微生物的代謝反應(yīng)，土壤中和植物根部的細(xì)菌的代謝作用都能夠?qū)⑽鬯械膽腋∥?、可溶性有機(jī)物分解成無(wú)機(jī)物。多種反應(yīng)機(jī)制的綜合作用使得人工濕地對(duì)污水的處理表現(xiàn)出優(yōu)異的效果。目前我國(guó)在農(nóng)村污水處理中較為常見(jiàn)的人工濕地污水處理工藝是表面流和潛流型兩種形式,潛流又分為垂直潛流和水平潛流。人工濕地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，運(yùn)行管理和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單，水力負(fù)荷和污染負(fù)荷較高，大大提升了污水的處理效果，且有效地避免了污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的惡臭以及蚊蠅。但是人工濕地系統(tǒng)容易隨著季節(jié)變化而對(duì)污水的處理效果產(chǎn)生影響。所以該系統(tǒng)更適用于溫暖潮濕的南方地區(qū)。

2.3穩(wěn)定塘系統(tǒng)

穩(wěn)定塘是一種人工改造的修有圍堤和防滲層的池塘，該池塘以太陽(yáng)能為初始能量，在塘中種植水生植物并同時(shí)進(jìn)行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖。通過(guò)穩(wěn)定塘中多條食物鏈進(jìn)行物質(zhì)和能量的遷移、轉(zhuǎn)化。根據(jù)含氧量和微生物特性，穩(wěn)定塘可分為好氧塘、厭氧塘和兼性塘。穩(wěn)定塘系統(tǒng)對(duì)地形要求較低，構(gòu)造簡(jiǎn)單從而建造成本較低；整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程綜合能耗低，后期的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用少；同時(shí)可根據(jù)農(nóng)村的實(shí)際情況進(jìn)行污水資源再利用，在解決污水問(wèn)題的同時(shí)為農(nóng)村居民創(chuàng)收。但是穩(wěn)定塘系統(tǒng)占地面積大，受氣候和當(dāng)?shù)丨h(huán)境影響，不穩(wěn)定，不適合在人口密集的農(nóng)村推廣使用。

2.4土地處理系統(tǒng)

土地處理系統(tǒng)是由土壤、微生物、植物三者共同作用的一種生態(tài)污水處理系統(tǒng)。我國(guó)農(nóng)村污水處理中主要應(yīng)用的土地處理系統(tǒng)有人工快滲與土壤地下滲濾兩種模式。人工快滲是一種以污水快速滲透技術(shù)為基礎(chǔ)的新型污水處理模式。在快濾池的混合基質(zhì)中填充天然介質(zhì)和特殊填料，在基質(zhì)表面生成一層生物膜，通過(guò)填料的吸附作用和生物膜的生化作用來(lái)凈化污水。其中過(guò)濾截留和吸附功能主要起調(diào)節(jié)作用，而污染物的最終去除還是依靠微生物的降解作用。人工快滲在實(shí)際運(yùn)行中主要是遵循干濕交替的運(yùn)行模式，降低運(yùn)行能耗，同時(shí)不會(huì)花費(fèi)較高的成本；操作簡(jiǎn)單，后期的維護(hù)管理也較為方便，適合大力推廣，尤其適用于南方農(nóng)村的高溫地區(qū)。土壤地下滲濾工藝是從國(guó)外引進(jìn)的工藝，通過(guò)利用污水自身重力和淺土層土壤毛細(xì)管的浸潤(rùn)和擴(kuò)散作用，使得污水在土壤中向四周擴(kuò)散過(guò)程中經(jīng)過(guò)物理吸附、過(guò)濾、化學(xué)沉淀以及生物降解等作用達(dá)到凈化的效果。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中需要合理設(shè)計(jì)土壤淺層的分布狀況，才能夠達(dá)到高效的處理效果。地下滲濾工藝主要是依靠土壤自身的生態(tài)系統(tǒng)來(lái)凈化污水，建造成本較低而且在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中也不會(huì)影響地表的建筑景觀。但該工藝處理水量小，停留時(shí)間長(zhǎng)，不適合水量大的地區(qū)。

3生態(tài)化處理農(nóng)村污水技術(shù)應(yīng)用

農(nóng)村污水的處理應(yīng)該基于農(nóng)村污水自身特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，同時(shí)還應(yīng)注重污水處理設(shè)施的景觀效果和生態(tài)效益。陳家霖以河北省邢臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)轄區(qū)內(nèi)為例介紹微單元生化－生物過(guò)濾工藝的設(shè)計(jì)建設(shè)以及處理效果。該轄區(qū)內(nèi)農(nóng)村沒(méi)有正規(guī)的污水處理設(shè)施，污水分散、未經(jīng)處理便自由排放，造成當(dāng)?shù)厮w、土壤受到嚴(yán)重污染，甚至變成黑臭水體完全喪失水體自凈能力，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村的生態(tài)環(huán)境造成惡劣影響?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)單位分散收集、采用微單元生化－生物過(guò)濾生化－生態(tài)組合工藝技術(shù)方案，共設(shè)17座污水處理站，工程設(shè)計(jì)總規(guī)模為6600m3/d，污水處理站一般就近選擇在村中原有的污水垃圾坑塘。進(jìn)站污水經(jīng)格柵過(guò)濾后，由提升泵送入微單元生化池進(jìn)行自下而上的生化反應(yīng)，后進(jìn)入曝氣生物濾池，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的深度凈化處理。該工程投資少、運(yùn)行成本低、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，工程出水可以自流至路邊和田間的溝渠作為農(nóng)業(yè)灌溉用水，不僅具有良好的自然景觀效果還體現(xiàn)了顯著的生態(tài)效益。張巍等以北方農(nóng)村慶云堡鎮(zhèn)生活污水為處理對(duì)象，水處理站選址在亮子河河邊的大片低洼閑置地，適合應(yīng)用穩(wěn)定塘工藝。污水處理主要由前置強(qiáng)化塘、自然塘和后置調(diào)節(jié)塘組成。前置強(qiáng)化塘又分為沉淀厭氧塘和物化吸附反應(yīng)塘，主要功能是強(qiáng)化去除固體懸浮物、COD以及高濃度氮磷，減少后續(xù)自然塘的污染負(fù)荷。自該工藝運(yùn)行穩(wěn)定后，COD的平均去除率達(dá)到85%，氨氮平均去除率可達(dá)90.6%。該工程投資成本低、維護(hù)管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行狀況穩(wěn)定，適合農(nóng)村污水的集中和分散處理。鄒志剛等以廣西壯族自治區(qū)的農(nóng)村地區(qū)環(huán)江縣麗源養(yǎng)殖場(chǎng)的畜牧養(yǎng)殖污水為處理對(duì)象，提出了低成本、高效益的生態(tài)濕地處理系統(tǒng)的污水處理方案。因受農(nóng)村地區(qū)畜禽養(yǎng)殖的影響，西江流域的中下游面臨著一系列諸如水體的富營(yíng)養(yǎng)化、有毒有害的水質(zhì)污染、土壤的固有的凈化調(diào)節(jié)功能被破壞、養(yǎng)殖場(chǎng)的惡臭氣體造成的空氣污染等生態(tài)環(huán)境惡化問(wèn)題。工藝流程由生物基質(zhì)池（稻草填料）和5級(jí)經(jīng)濟(jì)濕地（綠狐尾藻或水生蔬菜）生態(tài)系統(tǒng)組合而成。COD、氨氮、總氮、總磷的去除率都可以達(dá)到97%～99%。適用于各大小規(guī)模的生豬養(yǎng)殖場(chǎng)、養(yǎng)牛場(chǎng)、家禽養(yǎng)殖場(chǎng)等。溫春云等選擇江西省新余市上坑口村作為典型村莊，采用了由生態(tài)塘、人工濕地、生態(tài)溝等生態(tài)處理技術(shù)組合而成的生態(tài)處理系統(tǒng)來(lái)處理該村生活污水。上坑口村污水以生活污水為主，包括少量散養(yǎng)畜禽養(yǎng)殖廢水。該村污水的主要污染物指標(biāo)為NH3-N、TN和TP，污水的主要特點(diǎn)是水量少、濃度低、水量水質(zhì)波動(dòng)大，另外，有少量生活污水和養(yǎng)殖廢水沒(méi)有被收集而是直接潑向地面通過(guò)徑流途徑進(jìn)入水體，具有隱蔽性、隨機(jī)性、不易監(jiān)測(cè)性等特點(diǎn)，該部分污水無(wú)法采用集中收集處理的方法進(jìn)行治理。因此針對(duì)該村污水的地點(diǎn)以及排放形式，采用無(wú)動(dòng)力生態(tài)治理技術(shù)即采用生態(tài)塘-人工濕地-生態(tài)溝的組合生態(tài)治理模式。該系統(tǒng)對(duì)上坑口村生活污水的處理效果良好，對(duì)COD、SS、NH3-N、TN、TP的平均去除率分別為58.3%、82.6%、87.4%、75.6%、82%?！拔瀛h(huán)”式(ACGMP)生態(tài)農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，主要包括厭氧、人工濕地、基因水稻、微生物、池塘。其凈化原理是利用厭氧與人工濕地處理技術(shù)相結(jié)合，以用戶連接為基礎(chǔ)，建造厭氧反應(yīng)池和人工濕地，通過(guò)種植高吸附性能的植物與投入微生物來(lái)處理農(nóng)村生活污水，最后利用天然池塘的自凈功能實(shí)現(xiàn)污水的再凈化。該系統(tǒng)目前已經(jīng)成功在三峽庫(kù)區(qū)進(jìn)行了示范應(yīng)用。廢水經(jīng)過(guò)格柵自流進(jìn)入?yún)捬醭?，在厭氧微生物的作用下部分有機(jī)物得到降解，厭氧反應(yīng)器中設(shè)有生物填料及高效微生物，利用微生物的生化作用降解污染物。厭氧出水重力自流進(jìn)入潛流式人工濕地，在濕地中土壤、填料以及微生物的共同作用下進(jìn)一步去除水中的剩余有機(jī)物、懸浮物、氮磷等污染物質(zhì)，人工濕地出水經(jīng)溢流堰溢出到氧化塘最終凈化。另外，該系統(tǒng)采用無(wú)動(dòng)力自然流的方式，所需能源主要是重力、太陽(yáng)能等，降低能耗，最終氧化塘的出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

4結(jié)語(yǔ)

農(nóng)村生活污水處理是水污染防治的一個(gè)重要組成部分，是農(nóng)村人居環(huán)境整治最突出的“短板”。農(nóng)村污水處理站的建設(shè)必須考慮到農(nóng)村居住、經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)有設(shè)施等實(shí)際問(wèn)題，依據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和自然條件選擇最佳的污水處理方式。根據(jù)實(shí)際情況和現(xiàn)有需求，因地制宜，靈活組合生態(tài)處理技術(shù)，如生物濾池結(jié)合人工濕地、接觸氧化結(jié)合人工濕地、組合生物濾池（厭氧處理、生物復(fù)合濾池、土壤滲濾結(jié)合）等庭院式或分散式處理組合工藝，使生態(tài)效益和環(huán)境美學(xué)效應(yīng)達(dá)到平衡共贏。

參考文獻(xiàn)

[1]陳佳霖.鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略下的生態(tài)化農(nóng)村污水處理技術(shù)及應(yīng)用——以邢臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)為例[J].給水排水,2020,56(02):31-34.

[2]張巍,路冰,劉崢,等.北方地區(qū)農(nóng)村生活污水生態(tài)穩(wěn)定塘處理示范工程設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水,2018,34(06):49-52.

[3]鄒志剛,張浩,曾馥平,等.廣西農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖污水生態(tài)濕地處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技,2019,30(21):76-77.

作者：許征宇 李書(shū)卷 余進(jìn) 單位：無(wú)錫金鵬環(huán)?？萍加邢薰?/p>