吳新忠，紀向東，張翠英，2，張 敏，張 金

（1.徐州工程學院 環(huán)境工程學院，江蘇 徐州221111；2.中國礦業(yè)大學 環(huán)境與測繪學院，江蘇 徐州221116）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境污染出現(xiàn)了一個新趨勢：環(huán)境污染正從城市迅速擴散到農(nóng)村。農(nóng)村環(huán)境污染主要體現(xiàn)在水體污染嚴重、清潔水源稀缺、土壤質(zhì)量下降、人居環(huán)境惡化、生態(tài)遭到破壞等方面。我國在2010年進行了第一次全國污染源普查，結(jié)果表明：農(nóng)村污染物排放量占全國總量的50%左右，其中COD、TN、TP的排放量分別占總量的43%、57%和67%［1］。而長期以來，由于對農(nóng)村水環(huán)境保護缺乏足夠的重視，農(nóng)村地區(qū)污水幾乎不經(jīng)處理直接排入自然水體，給湖泊等地表水體帶來嚴重污染，因此，農(nóng)村污水治理問題亟待解決。在此介紹了我國農(nóng)村污水的來源、特點及處理現(xiàn)狀，并對幾種農(nóng)村污水處理技術(shù)進行了介紹，以期為我國農(nóng)村污水處理提供一定的技術(shù)參考。

2 我國農(nóng)村污水概述

2.1 國農(nóng)村生活污水的來源及特點

結(jié)合現(xiàn)實情況和資料查閱，結(jié)果表明：農(nóng)村污水來源主要有5個方面：日常生活洗滌用水；廚房污水；沖廁污水；堆放垃圾產(chǎn)生的滲濾液；農(nóng)戶家庭中小規(guī)模養(yǎng)殖過程產(chǎn)生的污水。農(nóng)村污水的主要特點有：農(nóng)村污水主要為生活污水和以農(nóng)產(chǎn)品為原料的加工污水的混合污水，基本上不含重金屬和有毒有害物質(zhì)，含有一定量的氮和磷，可生化性好；農(nóng)村污水水量、水質(zhì)變化大，且水量、水質(zhì)在不同的居住區(qū)、不同的時間段有明顯的差異；農(nóng)村地區(qū)人口居住分散，大部分農(nóng)村沒有排水收集管網(wǎng)，污水處理率較低且集中收集處理難度較大［2～3］，除此以外，農(nóng)村污水因缺乏足夠的工藝設(shè)計參數(shù)，管理水平也相對較低。

2.2 農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀

我國農(nóng)村生活污水處理正處于起步階段，污水處理技術(shù)與設(shè)施不完善，其建設(shè)與運行管理較國外相對滯后，究其原因，我國正處于城市化建設(shè)的重要階段，從而忽略了農(nóng)村的污染問題，沒有引起足夠的重視。國內(nèi)還沒有制定關(guān)于農(nóng)村污水排放標準，農(nóng)村地理環(huán)境較為復雜，也缺乏穩(wěn)定可靠的建設(shè)也是重要原因。我國南方農(nóng)村多為分散性村落，現(xiàn)行的南方農(nóng)村生活污水的處理并不廣泛，在重慶、江浙、四川、廣東等地區(qū)有一些農(nóng)村生活污水的試驗性處理工程。目前，南方農(nóng)村地區(qū)將生活污水隨意收集于化糞池發(fā)酵后灌溉菜地農(nóng)田，該過程沒有正確的科學引導，使得大部分的生活污水沒有處理直接排入水體。北方農(nóng)村雖多為聚居，但由于資金短缺以及沒有過多的處理設(shè)施，目前北方農(nóng)村的生活污水大部分為原位排放［4］。

3 我國農(nóng)村污水處理技術(shù)簡介

考慮到農(nóng)村污水的獨特性，結(jié)合農(nóng)村地區(qū)的地理環(huán)境，當附近有可利用的農(nóng)田，可進行污水灌溉和污泥用作農(nóng)肥等便利條件時，在污水處理工藝的選擇上將污水處理與利用相結(jié)合，與保護和改善當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和水環(huán)境相結(jié)合，實現(xiàn)農(nóng)村區(qū)域性的生態(tài)環(huán)境和水資源的良性循環(huán)。當農(nóng)村有可利用的天然廢塘、荒地、洼地時，應充分利用當?shù)貤l件，優(yōu)先考慮采用生態(tài)塘、人工濕地處理系統(tǒng)等因地制宜的生態(tài)處理工藝。當沒有可利用的天然廢塘、荒地、洼地等條件時，可推薦選用改良型好氧生物處理工藝對小城鎮(zhèn)污水進行二級生化處理［5～6］。

3.1 厭氧沼氣池處理技術(shù)

在中國農(nóng)村生活污水處理的實踐中，最通用、節(jié)儉、能夠體現(xiàn)環(huán)境效益與社會效益結(jié)合的生活污水處理方式是厭氧沼氣池。它將污水處理與其合理利用有機結(jié)合，實現(xiàn)了污水的資源化。污水中的大部分有機物經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生沼氣，發(fā)酵后的污水被去除了大部分有機物，達到凈化目的；產(chǎn)生的沼氣可作為浴室和家庭用炊能源，厭氧發(fā)酵處理后的污水可用作澆灌用水和觀賞用水。在農(nóng)村有大量可以成為沼氣利用的原材料：農(nóng)作物秸稈和人畜糞便等。研究表明，農(nóng)作物秸稈通過沼氣發(fā)酵可以使其能量利用效率比直接燃燒提高4～5倍；沼液、沼渣作飼料可以使其營養(yǎng)物質(zhì)和能量的利用率增加20%；通過厭氧發(fā)酵過的糞便（沼液、沼渣），碳、磷、鉀的營養(yǎng)成分沒有損失，且轉(zhuǎn)化為可直接利用的活性態(tài)養(yǎng)分－農(nóng)田施用沼肥，可替代部分化肥。沼氣池工藝簡單，成本低（一戶約需費用1 000元左右），運行費用基本為零，適合于農(nóng)民家庭采用。而且，結(jié)合農(nóng)村改廚、改廁和改圈，可將豬舍污水和生活污水在沼氣池中進行厭氧發(fā)酵后作為農(nóng)田肥料，沼液經(jīng)管網(wǎng)收集后，集中凈化，出水水質(zhì)達到國家標準后排放。

3.2 人工濕地處理技術(shù)

人工濕地處理技術(shù)是利用生態(tài)工程的方法，在一定的填料上種植特定的濕地植物，建立起人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，當水通過該系統(tǒng)時，攜帶的污染物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)被系統(tǒng)吸收或分解，利用生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學和生物的協(xié)同作用，使污水得到凈化。人工濕地形成了獨特的“土壤－植物－微生物”的循環(huán)處理系統(tǒng)，在三者的共同作用下，不僅能夠去除水體的有機污染物，還能高效吸收污水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。Li等［7］在太湖地區(qū)建立了水稻濕地系統(tǒng)，研究表明水稻濕地系統(tǒng)不僅具有對氮有很好的去除效果，而且還能節(jié)省化肥的使用和灌溉的水量。

人工濕地污水處理技術(shù)應用范圍很廣，出水一般均優(yōu)于常規(guī)二級處理效果。以上海市農(nóng)村地區(qū)為例，人工濕地得到了廣泛應用，9處垂直潛流人工濕地出水皆能達標排放［8］。另外，人工濕地適用范圍廣，在沒有完善污水管網(wǎng)系統(tǒng)的地區(qū)應用人工濕地技術(shù)能夠發(fā)揮其優(yōu)勢。但該技術(shù)易受氣候條件影響，南北差異較大，北方大部分地區(qū)冬季氣溫較低，難以維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運行或保證污水處理效果。因此在采用此技術(shù)時，要選取合適的植物，并要充分考慮植物越冬問題［9］。

3.3 穩(wěn)定塘處理技術(shù)

穩(wěn)定塘是一種利用天然凈化能力的生物處理構(gòu)筑物的總稱，有機物主要通過微生物降解、有機物吸附、有機顆粒的沉降和截濾作用去除。穩(wěn)定塘技術(shù)在太湖流域應用實例比較多，尤其是高效藻類塘式穩(wěn)定塘技術(shù)。高效藻類塘是美國加州大學伯克利分校的Oswald等在20世紀50年代末提出并發(fā)展的，它是在傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種改進形式，強化利用藻類的增殖來產(chǎn)生有利于微生物生長和繁殖的環(huán)境，形成更緊密的藻－菌共生系統(tǒng)，同時創(chuàng)造一定的物化條件，達到對有機碳、病原體，尤其是氮和磷等污染物的有效去除，適合于農(nóng)村面源污染控制［10～11］。郭迎慶等研究高效菌藻塘系統(tǒng)處理太湖地區(qū)農(nóng)村生活污水除磷效果及其強化措施發(fā)現(xiàn)，高效菌藻塘和水生生物塘水力停留時間分別為8d和4d，進水總磷濃度1.7～17.1mg／L，出水總磷濃度全年平均值為3.33mg／L，高效菌藻塘系統(tǒng)的除磷能力欠佳；通過降低水生生物塘內(nèi)水深、采用廢棄石膏作為填料構(gòu)建了新型復合水生生物塘，水力停留時間為1.6d條件下，復合水生生物塘出水總磷可保持在1mg／L以下，可達到GB18918－2002一級B排放標準［11］。

3.4 土壤滲濾處理技術(shù)

土壤滲濾是一種人工強化的污水生態(tài)工程處理技術(shù)，它充分利用利用毛管浸潤和土壤滲透作用，使污水在具有良好滲透性的地層中向四周擴散，并通過過濾、沉淀、吸附和生物降解等作用使污水得到凈化。土壤滲濾系統(tǒng)主要有慢速滲濾系統(tǒng)和快速滲濾土地處理系統(tǒng)。慢速滲濾土地處理可以簡化用于農(nóng)村生活污水的處理，是土地處理技術(shù)中應用最廣泛的一種，在中國沈陽西部的滯洪區(qū)建的面積約為700hm2的慢速滲濾土地污水處理場，可用于農(nóng)村生活污水的處理。趙思平［12］等人闡述了慢速滲濾系統(tǒng)在城市污水土地處理方面的應用進行，具有易管理、經(jīng)濟效益顯著的優(yōu)點［13］?？焖贊B濾處理系統(tǒng)是將污水有控制地投配到具有良好滲透性能的土地表面，在污水向下滲透的過程中，在過濾、沉淀、氧化、還原以及生物氧化、硝化、反硝化等一系列物理、化學及生物的作用下，得到凈化處理的一種污水土地處理工藝［13］。該系統(tǒng)也可以用于農(nóng)村生活污水的處理，滲濾池的土質(zhì)要求通透性能強、活性高、水力負荷大、處理效率好為原則。一般在系統(tǒng)運行4～5周后，就需要對滲濾床耕作，以恢復其滲濾速度［14～16］。北京市昌平區(qū)快速滲濾系統(tǒng)COD、BOD5、SS、氨氮、硝基氮、總氮、總磷的去除率分 別為 91.9%、95.3%、98%、85.6%、54.1%、83.2%、69%［15］。

3.5 生物濾池處理技術(shù)

生物濾池是生物膜法處理污水技術(shù)中一種較為成熟的工藝，且在19世紀就已被使用，經(jīng)過100多年的歷史，生物濾池處理技術(shù)已經(jīng)被各大污水處理廠廣泛認可。它是以土壤自凈原理為依據(jù)，在污水灌溉的實踐基礎(chǔ)上，經(jīng)比較原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的人工生物處理技術(shù)。污水長時間以滴狀噴灑在塊狀濾料層的表面上，在污水流經(jīng)的表面上就會形成生物膜，待生物膜成熟后，棲息在生物膜上的微生物，即攝取流經(jīng)污水中的有機物作為營養(yǎng)，從而使污水得到了凈化［17］。黃偉麗［18］等以蘇南常州市民豐村為例，進行了復合式生物濾池對農(nóng)村生活污水處理的應用，運行結(jié)果表明該村生活污水經(jīng)復合式生物濾池處理后，其COD、NH3－N、TN和TP指標均低于GB18918－2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標準，運行穩(wěn)定。

3.6 “生物＋生態(tài)”處理及綜合利用技術(shù)

東南大學李先寧等人，針對低處理成本、高氮磷去除要求，在江蘇省宜興市大浦鎮(zhèn)沿太湖農(nóng)村生活污水處理示范區(qū)14個村，具有明顯的冬冷夏熱氣候特征等條件下，采用“生物”和“生態(tài)”相結(jié)合的處理方式，以開發(fā)和研究“厭氧水解、跌水充氧接觸氧化、折流人工濕地組合技術(shù)”、“塔式蚯蚓生態(tài)濾池組合技術(shù)”及“厭氧發(fā)酵、生態(tài)土壤及蔬菜種植組合技術(shù)”3項污水處理核心技術(shù)為中心，結(jié)合7項輔助技術(shù)，把污水處理與農(nóng)村村落微環(huán)境生態(tài)修復、生態(tài)堤岸凈化、農(nóng)田灌溉回用和景觀用水需求等進行了有機的結(jié)合，把在示范區(qū)復雜條件下研發(fā)的針對性較強的各單項技術(shù)，根據(jù)不同實際條件進行優(yōu)化組合與系統(tǒng)化，形成適合河網(wǎng)區(qū)農(nóng)村生活污水和初期地表徑流的“生物＋生態(tài)”處理及綜合利用技術(shù)的集成系統(tǒng)［19］。

4 結(jié)語

我國農(nóng)村生活污水的處理工作起步較晚，且目前仍存在比較大的問題。隨著全國新農(nóng)村建設(shè)步伐的加快和政策的傾斜，一些地方已經(jīng)開始建設(shè)示范工程和規(guī)?；\行的處理設(shè)施。針對我國農(nóng)村地區(qū)資金短缺、能源不足的情況，采取一次性投資低、能耗低、運行穩(wěn)定、運行費用低、維護管理方便的實用技術(shù)是解決中國農(nóng)村污水污染問題的主要途徑。通過以上介紹的各種農(nóng)村污水處理技術(shù)，筆者認為厭氧沼氣池處理技術(shù)和人工濕地技術(shù)是符合中國國情的農(nóng)村污水實用處理技術(shù)，將有廣闊的發(fā)展前景。

上述污水處理技術(shù)各具備特點，且已經(jīng)有了一些相關(guān)的研究和試驗、實踐工作，各地區(qū)可因地制宜，酌情選擇。此外，這些技術(shù)也均有其自身的不足和值得改進之處，在實際應用中可通過科學設(shè)計、優(yōu)化組合，達到技術(shù)上的互補。未來的污水處理技術(shù)會向著多方面、深層次的方向發(fā)展，可以預見多種系統(tǒng)的聯(lián)合使用會成為今后發(fā)展的主要方向。

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