劉君 ，邱敬賢 ，黃安濤

（1.航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，湖南長(zhǎng)沙410100；2.長(zhǎng)沙環(huán)保（服務(wù)）工業(yè)技術(shù)研究院，湖南長(zhǎng)沙410100）

近年來(lái)，隨著未經(jīng)處理生活污水和農(nóng)業(yè)徑流的增加，顯著提高了氮和磷對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的輸入，如不加以處理，高濃度氮磷會(huì)引起水庫(kù)、河流、湖泊等生態(tài)水體的富營(yíng)養(yǎng)化，甚至黑臭[1]。但因我國(guó)農(nóng)村地區(qū)，尤其是偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村，因地形的限制，生活污水具有排放分散、不均勻、收集困難等特點(diǎn)，采用集中式污水處理系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)鋪設(shè)困難、投資成本高、運(yùn)行維護(hù)難度高等問(wèn)題，使農(nóng)村地區(qū)因資金困難無(wú)法承受[2]。比如一些傳統(tǒng)的工藝技術(shù)活性污泥法，處理成本高，并要求受過(guò)培訓(xùn)的專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作和維護(hù)，不適應(yīng)農(nóng)村環(huán)境，導(dǎo)致農(nóng)村生活污水處理率很低。因此，廢水通常收集不好，直接排放到水體環(huán)境，從而造成重大的環(huán)境問(wèn)題和健康風(fēng)險(xiǎn)[3]。

為進(jìn)一步貫徹黨的十九大精神，全面落實(shí)“鄉(xiāng)村振興”的戰(zhàn)略部署，實(shí)現(xiàn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)目標(biāo)，應(yīng)根據(jù)農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)和農(nóng)村所處地理位置，因地制宜選擇污水處理工藝。目前，農(nóng)村生活污水的生態(tài)處理技術(shù)主要有以下幾種：（1）人工濕地；（2）生物濾池；（3）穩(wěn)定塘；（4）多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)。采用生態(tài)法處理時(shí)，占地面積大，出水水質(zhì)受季節(jié)和基質(zhì)影響，大部分生態(tài)處理系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中呈現(xiàn)處理效率低，甚至造成二次污染。故在選擇農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)時(shí)，需慎重考察項(xiàng)目背景、了解工藝技術(shù)原理、計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)及分析目前存在的問(wèn)題。

1 農(nóng)村生活污水分散式生態(tài)處理工藝

1.1 人工濕地

人工濕地是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種污水生態(tài)處理技術(shù)，通過(guò)系統(tǒng)中填料-水生生物-微生物的物理、化學(xué)、生物的三重協(xié)同作用，通過(guò)基質(zhì)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物降解來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化[4]。水生生物通過(guò)光合作用經(jīng)過(guò)根莖將氧從上部傳輸至根部，形成一個(gè)好氧環(huán)境，遠(yuǎn)離根部位置出現(xiàn)厭氧環(huán)境，根據(jù)植物的分布，人工濕地中依次出現(xiàn)好氧-厭氧環(huán)境，從而為污水處理提供了有利的生物反應(yīng)條件。

人工濕地從單一凈化污染水體，發(fā)展成為可以收集雨水、增加景觀多樣性的生態(tài)綜合系統(tǒng)[5]，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。利用高差營(yíng)造景觀，既有利于因地制宜降低工程成本，也有利于營(yíng)造豐富的鄉(xiāng)村景觀空間變化。張躍峰等[6]利用厭氧池-接觸氧化渠-新型人工濕地工藝及水解池-脈沖生物濾池-人工濕地工藝，分別在江蘇省300多個(gè)村莊應(yīng)用，出水主要水質(zhì)指標(biāo)均可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。與其他生物處理技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成村莊生活污水處理的主要工藝，同時(shí)人工濕地的合理構(gòu)建形成了建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的可持續(xù)景觀。

1.2 生物濾池

生物濾池作為經(jīng)典的生物膜反應(yīng)器己成為一種成熟的工藝。通常由填料濾床、布水設(shè)備和排水系統(tǒng)組成，填料表層附著生長(zhǎng)各類(lèi)微生物，形成生物膜。當(dāng)水流經(jīng)填料表面時(shí)，填料通過(guò)截留、吸附水體中的污染物質(zhì)，同時(shí)空氣中的氧氣分子不斷向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散；表層微生物通過(guò)氧化分解、降解代謝等作用去除填料截留的污染物，從而使污水得以?xún)艋痆7]。

寧波市世行貸款農(nóng)村生活污水項(xiàng)目大都采用生物濾池工藝，寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院[8]對(duì)其處理效果進(jìn)行了分析，COD，BOD，SS和TN污染物平均處理率分別為66.9%，68.7%，68.9%和61.5%，且在不同運(yùn)行年限下，各污染物的年平均處理率基本穩(wěn)定。曹大偉等[9,10]在宜興市大浦鎮(zhèn)采用地埋式一體化生物濾池工藝處理農(nóng)村生活污水，該工藝具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，并能有效去除生活污水中的COD，NH3-N，TN及TP，其中硝化效果尤為突出。對(duì)COD的去除效果受溫度的影響小，平均去除率達(dá)73.3%，而該工藝的脫氮除磷效果受溫度的影響顯著，低溫條件下對(duì)NH3-N從87.0%降到了66.8%，TN的平均去除率從64.8%降到48.1%，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因主要是硝化作用不完全，故需采用一定的保溫措施對(duì)其進(jìn)行處理。其可采用自然通風(fēng)，運(yùn)行費(fèi)用少，便于管理，適用于地形坡度大、進(jìn)水水質(zhì)和水量波動(dòng)大的自然村或中小型聚居點(diǎn)的污水處理，具有一定推廣價(jià)值。

1.3 氧化塘

氧化塘又稱(chēng)為穩(wěn)定塘或生物塘，是一種類(lèi)似池塘的處理設(shè)備，其對(duì)污水的凈化過(guò)程類(lèi)似水體自?xún)?，通過(guò)水體的稀釋、微生物的降解使污水得到凈化。水體中的溶解氧主要由于藻類(lèi)植物的光合作用及水體表面與空氣直接接觸的復(fù)氧提供?；谵r(nóng)村的特點(diǎn)，可以有效利用坑塘設(shè)計(jì)出集內(nèi)在養(yǎng)殖、調(diào)節(jié)水源、防洪抗旱、污水處理等重要作用于一體符合農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的多功能氧化塘?？犹潦寝r(nóng)村地區(qū)顯著的自然特征之一，但現(xiàn)在的農(nóng)村由于環(huán)境污染幾乎找不到有水的坑塘，廢棄坑塘的重新使用具有明顯的生態(tài)、環(huán)境或經(jīng)濟(jì)效益，故坑塘整治也成為農(nóng)村環(huán)境整合整治的重要部分。

近年來(lái)，我國(guó)安達(dá)市、齊齊哈爾市和番禺市等利用生態(tài)塘對(duì)污水進(jìn)行了處理，且運(yùn)行和處理結(jié)果都比較成功[11，12]。如能將坑塘整治和農(nóng)村生活污水治理有效結(jié)合，不僅有效解決了坑塘水環(huán)境和周?chē)h(huán)境問(wèn)題，而且還使得農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)和水生植物種植業(yè)更好地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益，帶動(dòng)當(dāng)?shù)鼐用竦慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。

1.4 多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)

近年來(lái)，多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)（Multi-soil-layering system，MSL）作為一種新型的生活污水處理工藝已在泰國(guó)、日本、美國(guó)和中國(guó)推廣和應(yīng)用[13-16]。其主要原理是內(nèi)部交替設(shè)置滲濾層和土壤模塊層，使其形成一個(gè)類(lèi)似“多級(jí)A/O”系統(tǒng)，通過(guò)厭氧和好氧交替處理能有效去除污水中有機(jī)物、N和P等污染物，曝氣相關(guān)參數(shù)成為影響MSL系統(tǒng)凈化效率的關(guān)鍵因素。且其具有占地面積小、液壓容量大、維護(hù)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，與其他土地處理系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，故有潛力成為發(fā)展中國(guó)家可持續(xù)的農(nóng)村生活污水處理工藝之一。

LahbibLatrach等[17]采用兩級(jí)垂直流MSL系統(tǒng)，高效去除干旱農(nóng)村地區(qū)生活污水中的TSS，BOD5，COD，TN，TP，以及大腸桿菌和病原體，去除效率均達(dá)到了91%，但該系統(tǒng)的長(zhǎng)期處理效果是有待驗(yàn)證的。且將其應(yīng)用到實(shí)際工程項(xiàng)目中還存在一定的不足，如針對(duì)低濃度有機(jī)污水因碳源不足影響反硝化作用，進(jìn)而降低氮的去除率。為解決這一問(wèn)題，可以選擇含碳源滲濾層補(bǔ)充碳源，但目前有關(guān)MSL系統(tǒng)滲濾層材料的研發(fā)還未見(jiàn)報(bào)道。因此，研發(fā)出滲濾層材料是MSL系統(tǒng)推廣應(yīng)用的一大亮點(diǎn)。

2 存在的問(wèn)題

由于農(nóng)村地區(qū)地勢(shì)廣闊但不平整，資金缺乏，人員專(zhuān)業(yè)管理能力有限等，對(duì)農(nóng)村污水處理技術(shù)，應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)選擇分散式、建設(shè)投資和運(yùn)行成本省、運(yùn)行管理方便但處理效率高的處理方法。

總體來(lái)說(shuō)，生態(tài)處理技術(shù)具有成本低、運(yùn)行管路方便、占地面積大的特點(diǎn)，更符合農(nóng)村生活污水的處理，但在運(yùn)行過(guò)程中還是存在很多問(wèn)題。生態(tài)處理技術(shù)由于受氣候溫度因素、進(jìn)水懸浮物、植物和基質(zhì)搭配、后期維護(hù)管理的影響較大，基質(zhì)堵塞、出水不能達(dá)到預(yù)期效果，甚至造成二次污染，是生態(tài)處理技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題。

3 結(jié)論

針對(duì)目前存在的問(wèn)題，應(yīng)采取對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行處理和維護(hù)，常見(jiàn)的處理措施是污水處理技術(shù)聯(lián)用，尤其是在污水進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)之前，對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理以降低污水中的懸浮物防治基質(zhì)堵塞或氧化塘的復(fù)氧效果，如格柵、沉沙池、化糞池等。為避免問(wèn)題再現(xiàn)，針對(duì)項(xiàng)目需優(yōu)先分析項(xiàng)目地勢(shì)背景、污水水質(zhì)條件，對(duì)其分析設(shè)計(jì)出因地制宜的生態(tài)處理技術(shù)或組合生態(tài)處理技術(shù)，以提高生態(tài)處理技術(shù)的處理效率。在實(shí)際應(yīng)用中，生態(tài)處理技術(shù)還與市場(chǎng)上正廣泛推廣和應(yīng)用的分散式污水處理設(shè)備組合使用，以提高出水水質(zhì)，達(dá)到更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，減少污水對(duì)河流湖泊的污染。生態(tài)處理技術(shù)與其他污水處理技術(shù)相比，在表現(xiàn)出諸多優(yōu)越性的同時(shí)，還存在許多問(wèn)題限制了其推廣。