劉君，邱敬賢，鄧剛

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

環(huán)境保護部、財政部聯(lián)合發(fā)布的《全國農(nóng)村環(huán)境綜合整治“十三五”規(guī)劃》[1]提出，到2020年，新增完成環(huán)境綜合整治的建制村13萬個，累計達到全國建制村總數(shù)的1/3以上。農(nóng)村環(huán)境問題綜合整治主要涉及農(nóng)村生活污水環(huán)境治理、農(nóng)村飲用水水源保護、農(nóng)村生活垃圾處理、農(nóng)村非規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖污染綜合利用、農(nóng)業(yè)面源污染防治等方面，可視作鄉(xiāng)村人居環(huán)境治理的主要路線。故加強農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究已成為當(dāng)前的熱點。

1 農(nóng)村生活污水來源

農(nóng)村生活污水主要來源于餐廚、洗滌、沐浴和沖廁等幾個方面[2]。呈現(xiàn)來源廣、污染物濃度低、分散且處理率低等特征。近年來，隨著新農(nóng)村建設(shè)步伐的加大和改水廁工程的實施推廣，農(nóng)村居民用水量呈現(xiàn)明顯上升趨勢，這也使得區(qū)域生活污水的排放量加大。在雨污不分流的情況下，生活污水未經(jīng)相應(yīng)處理肆意排放，或直接潑灑在院落和道路兩側(cè)，與生活垃圾混在一起，經(jīng)日曬雨淋后，會滋生大量蚊蟲，極易導(dǎo)致流行性疾病的發(fā)生，危害村民身體健康或流入池塘或河道造成水體富營養(yǎng)化，甚至黑臭水體，嚴重影響農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。

2 現(xiàn)狀及市場需求

我國是世界上擁有小城鎮(zhèn)和農(nóng)村人口最多的國家，全國約5萬個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、60萬個行政村、270萬個自然村，約1.6億戶，農(nóng)村人口約7億[3]。據(jù)2010年《中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》的數(shù)據(jù)表明[4]，我國城市污水處理率已達87%，建制鎮(zhèn)污水處理率達28%，農(nóng)村地區(qū)水污染排放總量占全國污水排放總量的50%以上，而相應(yīng)的處理率卻不到10%。近年來，在相關(guān)政策和環(huán)境條件下，農(nóng)村污水處理問題已提上日程，并在國家資金的支持下迅猛發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計[5]，2016年全國農(nóng)村生活污水處理率已達22%，但大部分農(nóng)村因資金、技術(shù)及地理位置的限制，簡單套用城市傳統(tǒng)污水處理技術(shù)和工藝，其基建費一般為1500～2000元/m3·d，處理總成本達到 0.7～3.0元/m3，農(nóng)村地區(qū)無法承受，使得建設(shè)農(nóng)村污水處理的難度極大。因此，加強農(nóng)村生活污水處理以及建設(shè)新農(nóng)村水利工程已成為國家發(fā)展的新任務(wù)。

農(nóng)村生活污水處理缺乏配套的處理技術(shù)和工藝、專業(yè)性人才、明確的商業(yè)模式等，涉及政府部門的管理。隨著新《環(huán)境保護法》《水污染治理行動計劃》、“十三五”規(guī)劃等各種環(huán)保政策助推水環(huán)境市場不斷釋放新機遇，投融資體系改革和PPP模式也推動了鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水治理市場新空間。隨著我國政府對農(nóng)村污水的重視程度不斷提高，以及農(nóng)村居民生活水平的不斷上升，對于污水處理的需求量也逐漸上升，尤其是在城鎮(zhèn)污水處理已經(jīng)日漸趨于飽和的情況下，投資者開始轉(zhuǎn)向農(nóng)村污水處理市場已是大勢所趨。

目前，農(nóng)村污水處理市場空間巨大，未來投資建設(shè)如按每戶8000元計算，將有約1.3萬億元投資建設(shè)的市場；按人均排放50L/d計算，每年需約100億元的運行費用；由此可見，農(nóng)村生活污水處理的經(jīng)濟效益不容小覷。對農(nóng)村生活污水進行收集處理，使污水達標(biāo)后排放，最大程度降低日益加重的污水對地下水、地表水的污染，同時，解決以往農(nóng)村生活污水肆意排放造成的其他問題。

3 存在的問題

1）部分地區(qū)仍使用旱廁和農(nóng)家肥，環(huán)境惡劣；2）農(nóng)村地勢復(fù)雜，污水收集系統(tǒng)不完善，造成臭水溝；3）缺少專業(yè)運營人員，管理維護困難，運行效果差，導(dǎo)致出水難以穩(wěn)定達標(biāo)。

4 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)

近年來，在生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟飛速發(fā)展過程中，水污染問題已成為當(dāng)前最嚴重和棘手的環(huán)境整治問題。農(nóng)村地區(qū)常用的污水處理工藝主要有生態(tài)處理技術(shù)、微動力污水處理系統(tǒng)、地埋式生物凈化槽等。各農(nóng)村生活污水處理工藝特點詳見下表。

各種常見農(nóng)村生活污水工藝比較表

4.1 污水生態(tài)處理技術(shù)

污水生態(tài)處理技術(shù)因其成本低、操作簡單、效果好等優(yōu)勢，已成為污水處理技術(shù)的發(fā)展方向。生態(tài)處理技術(shù)主要包括人工濕地、氧化塘和土地處理系統(tǒng)等三種方式[6]。幾種在原有生態(tài)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的主流生態(tài)處理技術(shù)如下。

（1）人工濕地

人工濕地是一種強化的自然生態(tài)處理系統(tǒng)，因其運行費用低、凈化效果好、美觀等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注。近年來人工濕地多應(yīng)用于生活污水、工業(yè)廢水、黑臭水體的深度處理。其原理是在各種填料、植物和植物根系表面微生物的協(xié)同作用下攔截、吸附、降解污染物。因其具有較好的脫氮除磷效果，已廣泛應(yīng)用于生活污水的處理。

（2）凈化沼氣池

凈化沼氣池是在簡單化糞池的基礎(chǔ)上發(fā)展改進而來，也是最早用于處理分散生活污水的技術(shù)[7]。一般由預(yù)處理、厭氧處理和過濾處理三段工藝構(gòu)成。厭氧處理區(qū)和濾池內(nèi)均填充各類填料；生活污水先預(yù)處理后進入?yún)捬醭匕l(fā)酵，最后排入生物濾池氧化、過濾，出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準》（GB18918-2002）二級標(biāo)準（以下簡稱為“標(biāo)準”）。為達到一級標(biāo)準，可與其他生態(tài)處理技術(shù)聯(lián)用，如土地滲濾、氧化塘、人工濕地等，進一步處理后達標(biāo)排放。

（3）蚯蚓生態(tài)濾池

蚯蚓生態(tài)濾池是從國外發(fā)展起來用于處理生活垃圾及生活污水的生態(tài)處理技術(shù)[8]。在傳統(tǒng)土地處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引進了蚯蚓，其產(chǎn)生的糞便可為微生物提供生長環(huán)境。故在蚯蚓和微生物協(xié)同生長的過程中使有機物、氮磷等污染物得到降解和去除。復(fù)旦大學(xué)和南京大學(xué)等[9～11]最先投入到蚯蚓生態(tài)濾池處理生活污水的研究過程中，并開發(fā)了單級、多級、塔式蚯蚓生態(tài)濾池等技術(shù)，已將該技術(shù)應(yīng)用于實際工程。如江蘇宜興農(nóng)村生活污水示范工程采用塔式蚯蚓生態(tài)濾池，處理規(guī)模10m3/d，投資成本低，在不含管網(wǎng)建設(shè)費時為1656.1元/m3，總運行成本為0.671元/m3，出水穩(wěn)定達到一級B標(biāo)準[12]。

（4）高效藻類塘

高效藻類塘是在傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的基礎(chǔ)上改進發(fā)展起來的，通過陽光和菌藻形成協(xié)同效應(yīng)，提高對水體中污染物的去除效果。對比傳統(tǒng)穩(wěn)定塘，具有工藝簡單、處理效果好、塘深較淺、適合分散處理的特點。但該技術(shù)目前在國內(nèi)還處于研究階段。同濟大學(xué)[13]利用高效藻類塘處理太湖地區(qū)農(nóng)村生活污水研究發(fā)現(xiàn)塘深較淺時，對后續(xù)處理幾乎沒有影響。利用二級串聯(lián)高效藻類塘工藝凈化分散式污水，水體中 COD、總氮、氨氮和總磷的去除率分別為 69.4%、41.7%、90.8%、45.6%[14]。

4.2 典型一體化處理裝置

一體化處理裝置是指將一級處理工藝、二級處理工藝和深度處理等組合改造成小型一體化的污水處理系統(tǒng)。根據(jù)具體情況，一體化處理裝置可建造為地埋式和地上式兩種，地埋式基本不占地。一體化處理系統(tǒng)的投資和運行成本一般均高于生態(tài)處理系統(tǒng)，但出水水質(zhì)較好，可穩(wěn)定達到一級B標(biāo)準，甚至一級A標(biāo)準。

（1）微動力集中式污水處理設(shè)施

生活污水集中收集后直接排入污水處理設(shè)備，該設(shè)備內(nèi)部設(shè)有格柵，污水經(jīng)過格柵后進入?yún)捬跎兀芙到馕鬯械挠袡C物。隨后進入太陽能好氧池，吸收污水中大量的磷進行沉淀，從而達到去磷效果。污水中的部分氨氮在太陽能好氧池內(nèi)被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮。污水經(jīng)過回流泵進入缺氧池，將硝酸鹽氮還原為N2釋放至空氣中，從而使氨氮得到去除。經(jīng)好氧反應(yīng)后，流入沉淀池進行沉淀處理。經(jīng)沉淀池處理后的污水能穩(wěn)定達到一級B標(biāo)準，在后續(xù)加上一級人工濕地后的出水水質(zhì)能達到一級A標(biāo)[15]。

（2）高效生物膜反應(yīng)器

生物膜法是與活性污泥法并列的一類生物處理技術(shù)，在水處理一體化設(shè)備中裝有生物填料，在充氧的條件下，填料表面聚附著形成微生物膜，主要去除污水中的有機污染物和氮磷無機物。常規(guī)的膜生物法處理工藝有曝氣生物濾池、生物接觸氧化工藝等。

深圳合續(xù)環(huán)境科技有限公司聯(lián)合中國工程物理研究院、國家城市污水處理及資源化工程技術(shù)研究中心和西南科技大學(xué)等單位，共同研發(fā)的貝斯生物膜節(jié)能生活污水處理設(shè)備是一種一體化污水處理設(shè)備，主要采用A3/O-MBBR工藝，集預(yù)脫硝池、厭氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池、紫外消毒器于一身，能有效去除有機污染物、N、P等，出水能穩(wěn)定達到一級A標(biāo)準。耐斯和中國罐兩種產(chǎn)品主要是針對目前農(nóng)村存在的管網(wǎng)投資大、施工困難等特點開發(fā)的分散式一體化污水處理設(shè)備。工藝均采用多級A/O生化單元，再流入澄清槽進行泥水分離后達標(biāo)排放或回用。耐斯主要是地上模式，中國罐是在耐斯的基礎(chǔ)上改進而來，是一款地埋式設(shè)備。該類設(shè)備具有工藝簡單、占地面積小、處理效果好、運行成本低、能耗低等優(yōu)點，出水穩(wěn)定達到一級B標(biāo)準。

生物凈化槽為引進日本久保田的技術(shù)，主要對廁所、浴室（洗澡間）、洗手臺、廚房等排放的生活污水進行處理。包括厭氧、好氧、沉淀和消毒等單元，處理后的水質(zhì)可達到一級B標(biāo)準。富凱迪沃（天津）環(huán)?？萍加邢薰疽M日本凈化槽，對其進行改進開發(fā)，研究出了中國凈化槽，實現(xiàn)單體凈化槽在完全曝氣的條件下，能夠日處理9t進水BOD200mg/L的生活污水，出水BOD≤10mg/L，達到一級A標(biāo)準。

（3）高效膜生物處理設(shè)備

在農(nóng)村建設(shè)的水環(huán)境治理設(shè)備中，北京碧水源的智能型污水處理設(shè)備（CWT）以其智能化水平高、出水水質(zhì)好、經(jīng)濟實用等廣受青睞。其由四個基本模塊單元組合而成，根據(jù)污水凈化要求和現(xiàn)場的實際情況，其基本模塊單元可任意組合。采用膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝處理農(nóng)村生活污水，在新農(nóng)村水環(huán)境治理中承建數(shù)千項小型污水處理設(shè)施，出水水質(zhì)符合北京市地方標(biāo)準《水污染物排放標(biāo)準》（DB11/307-2005）一級B限值。

5 結(jié)論

農(nóng)村生活污水因其分散、流動等特性，會造成河道、坑塘的富營養(yǎng)化和黑臭，影響村容；同時如果污水不經(jīng)收集和處理，滲入土壤會造成嚴重的土壤污染，關(guān)乎農(nóng)作物的種植和糧食安全，從而危害人體健康。因此，農(nóng)村生活污水處理是目前亟待解決的重要問題，應(yīng)加大對農(nóng)村生活污水治理技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)，頒布與之相適應(yīng)的排放標(biāo)準，完善農(nóng)村污水排放的管理制度等。