吳伯斐

摘要：隨著我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，農(nóng)村生活污水排放量也在逐年增長(zhǎng)，水體污染問(wèn)題也逐漸惡化，農(nóng)村生活環(huán)境急需得到治理。本文對(duì)農(nóng)村污水處理技術(shù)的研究進(jìn)行了總結(jié)，分析了生物處理技術(shù)、生態(tài)處理技術(shù)、物化處理技術(shù)、耦合工藝和一體化污水處理設(shè)備，為農(nóng)村生活分散式處理技術(shù)的發(fā)展提供方向。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村；污水處理技術(shù)；研究進(jìn)展

0.引言

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，農(nóng)民的生活水平也得到了很大的提高，但是農(nóng)村生活污水排放量也跟著增長(zhǎng)，我國(guó)目前的農(nóng)村生活污水量已經(jīng)超過(guò)了100億噸。于是國(guó)家開(kāi)始分析原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我國(guó)有96%的村莊都沒(méi)有安裝污水處理設(shè)備，生活污水都是隨意排放，從而導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，地下水也因此被污染，從而引發(fā)嚴(yán)重的水環(huán)境污染，影響到農(nóng)民的正常生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。相關(guān)部門(mén)根據(jù)農(nóng)村污水特征和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)情況，對(duì)農(nóng)村分散式生活污水處理技術(shù)進(jìn)行了研究，希望能夠盡快改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。

1.生物處理技術(shù)

1.1厭氧處理技術(shù)

厭氧生物處理是指在厭氧條件下，多種厭氧微生物共同作用分解有機(jī)物，從而產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過(guò)程。在厭氧技術(shù)中污水凈化沼氣技術(shù)擁有施工方便、投資少和能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但是這種處理技術(shù)容易受到溫度的影響，而且應(yīng)用效果不穩(wěn)定，很難實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的要求，所以這種技術(shù)也很難被推廣。為了解決該技術(shù)的缺陷，研究人員對(duì)該技術(shù)的脫氮能力、污泥留滯和處理效率進(jìn)行了長(zhǎng)期研究，改進(jìn)后污水凈化沼氣技術(shù)的出水的水質(zhì)得到了顯著提高。另外，隨著填料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，厭氧生物膜技術(shù)的應(yīng)用也逐漸成為熱點(diǎn)，這是厭氧技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向，譬如ABR技術(shù)的污水處理效果非常顯著，而且該技術(shù)的脫氮除磷能力也非常強(qiáng)。

1.2好氧處理技術(shù)

根據(jù)污泥的生活狀態(tài)，好氧處理技術(shù)可以分成生物膜法和活性污泥法這兩種類(lèi)型，其中活性污泥法所需費(fèi)用較高，而且污泥容易膨脹；生物膜法維護(hù)比較方便，而且污泥產(chǎn)量少，所需占地面積也比較小，所以生物膜法在農(nóng)村地區(qū)的研究比較多。首先是生物接觸氧化法，這是農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用比較廣泛的處理技術(shù)，近年來(lái)在降低能耗方面又取得了進(jìn)展。有研究人員利用丘陵和山地的地理高差建造了跌水接觸氧化池，在五個(gè)單池內(nèi)裝入填料，池中設(shè)置隔板，水流就會(huì)從隔板的一側(cè)流入，穿過(guò)隔板后從另一側(cè)流出，這種跌水方式可以減少充氧能耗，降低處理成本。其次是好氧生物濾池，該技術(shù)一般是將池水噴灑到濾床表面，這樣就可以在濾料表面形成生物膜，污水流在生物膜上就會(huì)被污染物吸附。一般來(lái)說(shuō)，好氧生物濾池需要安裝充氧裝置，但是充氧能耗較大，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行成本增加，不適用于農(nóng)村地區(qū)。而東南大學(xué)研發(fā)的濺水充氧生物濾池利用拔風(fēng)管進(jìn)行自然通風(fēng)，再加上兩級(jí)濺水盤(pán)就可以強(qiáng)化充氧效果，解決生物濾池能耗高的問(wèn)題[1]。

2.生態(tài)處理技術(shù)

2.1土地滲濾處理技術(shù)

該技術(shù)是通過(guò)人工控制污水，利用植物、土壤和微生物復(fù)合系統(tǒng)、土壤吸附能力、植物吸收能力和土壤微生物降解能力凈化污水的一種處理技術(shù)。這種技術(shù)操作簡(jiǎn)單能耗少，目前已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)的重點(diǎn)關(guān)注，該技術(shù)的難點(diǎn)主要集中在占地面積和堵塞方面。近年來(lái)，我國(guó)有很多學(xué)者利用日本的多介質(zhì)土壤層系統(tǒng)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，希望利用土壤的凈化功能對(duì)污水進(jìn)行處理，并在土壤周?chē)O(shè)置通水層，防止出現(xiàn)系統(tǒng)堵塞的情況。經(jīng)研究證實(shí)，在土壤中添加有機(jī)材料可以提高其凈化能力，而且占地面積較小。還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在土壤滲濾系統(tǒng)中添加蚯蚓可以解決堵塞問(wèn)題，這樣在冬季都可以為系統(tǒng)運(yùn)行提供保障。

2.2人工濕地處理技術(shù)

人工濕地處理技術(shù)就是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的生物、化學(xué)和物力手段對(duì)污水進(jìn)行凈化，人工濕地主要分為潛流濕地、潮汐流濕地、垂直流濕地和表面流濕地這四種類(lèi)型，這幾種類(lèi)型各有優(yōu)劣，如何掩蓋他們的缺點(diǎn)是人工濕地的主要研究方向，復(fù)合人工濕地由此而生。有研究人員針對(duì)北方農(nóng)村生活污水以灰水為主的現(xiàn)狀，采用復(fù)合垂直流人工濕地來(lái)模擬農(nóng)村污水，結(jié)果表明垂直流濕地去除COD的幾率為70%，去除總氮的幾率高達(dá)99%。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，人工濕度研究難點(diǎn)在于優(yōu)化濕地基質(zhì)填料、防止?jié)竦囟氯p小濕地面積、增強(qiáng)濕地脫氮能力等，有學(xué)者在控制濕地基質(zhì)方面取得了重大突破，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得出，深度為30或40厘米的裝置的污水凈化能力較優(yōu)。還有人開(kāi)發(fā)出了一種能夠解決填料堵塞問(wèn)題的新型填料，這種填料主要由水泥、粉煤灰、化學(xué)添加劑和碎石制成，污水處理效果較好。

2.3穩(wěn)定塘處理技術(shù)

穩(wěn)定塘就是人工修整后的污水池塘，在其周?chē)O(shè)圍堤和防滲層。這種污水處理技術(shù)主要是倚靠生物自身的凈化能力來(lái)凈化污水，其難點(diǎn)在于有機(jī)負(fù)荷太低，積泥散發(fā)惡臭和占地面積大等。美國(guó)的一位教授提出高效藻類(lèi)塘技術(shù)，向穩(wěn)定塘中引入藻類(lèi)從而提高池塘的溶解度，提升進(jìn)水的有機(jī)負(fù)荷，達(dá)到緩解積泥和惡臭等問(wèn)題的目的。我國(guó)同濟(jì)大學(xué)對(duì)高效藻類(lèi)塘處理農(nóng)村污水的效果進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果證明該技術(shù)的凈污效果較強(qiáng)。

3.物化處理技術(shù)

污水物化處理技術(shù)主要包括吸附、電滲析、超濾、混凝、離子交換和氣浮等，目前有關(guān)物化處理技術(shù)處理農(nóng)村生活污水的研究還比較少。有學(xué)者利用吸附原理，采用改性沸石處理生活污水，并對(duì)有機(jī)物的去污能力進(jìn)行了研究。還有學(xué)者利用強(qiáng)化混凝技術(shù)處理生活污水，結(jié)果表明對(duì)TN、TP、COD的去除率較高。由于物化處理技術(shù)對(duì)技術(shù)、材料和操作等要求較高，所以很難運(yùn)用到農(nóng)村生活污水當(dāng)中。

4.耦合工藝

使用單種技術(shù)處理農(nóng)村生活污水，其出水量很難達(dá)到排放要求，所以當(dāng)前的農(nóng)村污水處理技術(shù)難點(diǎn)集中在技術(shù)耦合方面。耦合工藝可以將單個(gè)工藝的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行互補(bǔ)，提升降解能力和脫氮除磷效果，這也是農(nóng)村生活污水技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前，我國(guó)農(nóng)村地區(qū)大多是研究生物和生態(tài)的組合模式，前段主要是去除有機(jī)物和部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而解決工藝堵塞問(wèn)題，減小生態(tài)工藝的占地面積；后端生態(tài)可以解決生物工藝脫氮除磷工藝建造費(fèi)用高的問(wèn)題。有人利用ABR+復(fù)合人工濕地處理農(nóng)村污水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前段ABR能夠提高復(fù)合人工濕地的水力負(fù)荷，后段復(fù)合人工濕地能夠去除大部分有機(jī)物以及磷和氮[2]。另外，還有人對(duì)厭氧池+跌水充氧接觸氧化池以及蔬菜型人工濕地耦合技術(shù)進(jìn)行了研究，探討了生物處理單元的主要去除對(duì)象和效率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能夠強(qiáng)化有機(jī)物的降解能力。

5.一體化污水處理設(shè)備

一體化污水處理設(shè)備可以對(duì)污水與處理、三級(jí)處理、二級(jí)處理、一級(jí)處理設(shè)備融合在一起，這種中小型污水處理技術(shù)具有處理效率高、管理方便和利用空間少等優(yōu)點(diǎn)，也是農(nóng)村生活污水分散式處理技術(shù)的一種發(fā)展趨勢(shì)。目前，地埋式無(wú)動(dòng)力污水設(shè)備和地埋式微動(dòng)力污水設(shè)備應(yīng)用比較廣泛，降低設(shè)備能耗與提升脫氮除磷效果也成為農(nóng)村污水處理技術(shù)方面的研究熱點(diǎn)。有學(xué)者針對(duì)農(nóng)村污水處理技術(shù)需求，設(shè)計(jì)了二級(jí)厭氧生物濾床和氧化處理工藝的污水凈化槽，并考察了曝氣量對(duì)處理效果的影響，最終確定了最佳曝氣量，也實(shí)現(xiàn)了降低能耗的目的。還有人開(kāi)發(fā)了一種脫氮除磷能力很強(qiáng)的生物膜反應(yīng)器，該工藝通過(guò)設(shè)置缺氧池進(jìn)行反硝化脫氮，利用拔風(fēng)和濺水實(shí)現(xiàn)充氧效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該工藝的反硝化率提高了40%左右，而且能夠降低污泥排放成本。

6.結(jié)語(yǔ)

從當(dāng)前的情況來(lái)看，單一的生活污水處理技術(shù)都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，無(wú)法在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)普遍推行。將這些單個(gè)技術(shù)進(jìn)行耦合，安裝便利的低能耗設(shè)備，這將是未來(lái)的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉云國(guó)，江盧華，曾光明，等.我國(guó)農(nóng)村生活污水分散式處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].世界科技研究與發(fā)展，2014，18（03）：343-345.

[2]張濤，劉長(zhǎng)娥，陳桂發(fā)，等.人工濕地處理農(nóng)村地區(qū)污水研究進(jìn)展[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，21（03）：141-143.endprint