遲申燕，唐 剛，蔣萍萍，2*，陳 浩

（1.桂林理工大學(xué)，廣西 桂林 541004；2.廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科教結(jié)合科技創(chuàng)新基地，廣西 桂林 541004；3.廣西樺源環(huán)?？萍加邢薰?，廣西 梧州 543001）

近年來，隨著城市污水處理系統(tǒng)的不斷完善，城市生活污水可以按標(biāo)準(zhǔn)得到很好地處理和排放。然而對(duì)于農(nóng)村污水處理的情況卻并不樂觀，存在許多的技術(shù)與重視程度問題。農(nóng)村污水由于其較為分散、且其水量較少、水質(zhì)波動(dòng)較大等問題，并不能得到有效地治理。人口分散、經(jīng)濟(jì)并不發(fā)達(dá)、投入成本有限，使得農(nóng)村環(huán)境的治理并不能跟上農(nóng)村的發(fā)展建設(shè)。因此，農(nóng)村環(huán)境問題越來越受到重視，尤其是農(nóng)村分散式污水的治理問題。

1 農(nóng)村污水的特點(diǎn)及其治理現(xiàn)狀及問題

1.1 農(nóng)村污水的特點(diǎn)

農(nóng)村污水主要是指農(nóng)村地區(qū)的村民生產(chǎn)生活產(chǎn)生的生活污水。而其主要構(gòu)成是廚房污水、沖廁污水、洗滌污水和養(yǎng)殖污水四類。其特點(diǎn)主要包括：（1）水體質(zhì)量和體積受季節(jié)變化、人口規(guī)模、生活方式等影響，具有很大的波動(dòng)性。（2）農(nóng)村廢水中有機(jī)污染物含量高，與城市生活污水的構(gòu)成相似。（3）水中致病菌、寄生蟲及其蟲卵的數(shù)量較多，未經(jīng)過完善的消毒處理。

1.2 農(nóng)村污水的治理現(xiàn)狀及問題

農(nóng)村污水較為分散，難以收集并集中處理，且較城市污水處理的發(fā)展更晚，沒有完善的污水處理與處置體系。其污水治理現(xiàn)狀不容樂觀，據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)計(jì)，我國58 萬個(gè)自然村所產(chǎn)生的未處理農(nóng)村污水是城鎮(zhèn)污水處理總量的1.5 倍，因此農(nóng)村污水依然是污水處理的研究重點(diǎn)。與城鎮(zhèn)污水的處理相比，還存在較多的問題：

（1）農(nóng)村污水屬于分散性污水，居民生活區(qū)分布不均勻，導(dǎo)致收集管網(wǎng)的布置較為困難，其相應(yīng)的水處理設(shè)施也較難運(yùn)行。

（2）農(nóng)村污水與城市污水的收集、處理與排放標(biāo)準(zhǔn)等不盡相同，在沒有明確標(biāo)準(zhǔn)的情況下，農(nóng)村污水的隨機(jī)排放將導(dǎo)致嚴(yán)重的水土污染。

（3）村民的環(huán)保意識(shí)不夠，對(duì)于農(nóng)村污水的排放沒有明確的規(guī)定，存在亂排亂放的現(xiàn)象。

（4）農(nóng)村的地形條件、人口分布等都會(huì)影響管網(wǎng)與水處理構(gòu)筑物的建設(shè)與布置并得考慮其投資效應(yīng)。

（5）水量的大小、水中物質(zhì)的構(gòu)成等不穩(wěn)定，容易影響工藝的選擇和設(shè)計(jì)參數(shù)的取值。

（6）農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展較城鎮(zhèn)緩慢，缺乏資金的投入，無法安置較多的工作人員進(jìn)行長期管理，運(yùn)行較為困難。

對(duì)于這些存在的問題，需要對(duì)農(nóng)村分散式小型污水處理技術(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與思考，在選擇工藝時(shí)需要考慮：工藝必須足夠簡單穩(wěn)定且自動(dòng)化程度較高，能夠長期運(yùn)行，出水必須達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)；出水可作為農(nóng)用水繼續(xù)利用，用于農(nóng)作物的灌溉等；綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、人口等因素，選擇有投資效益、建設(shè)價(jià)值的工藝。

2 農(nóng)村分散式污水處理技術(shù)

現(xiàn)在較為成熟的水處理技術(shù)主要是集中式污水處理技術(shù)，主要集中在城鎮(zhèn)污水的處理，而對(duì)于農(nóng)村的分散式污水處理研究較晚，因此具有很大的發(fā)展?jié)摿?。目前，最常見的分散式廢水處理技術(shù)主要包括厭氧沼氣池、人工濕地、凈化槽等。

2.1 厭氧沼氣池

厭氧沼氣池消化技術(shù)是主要利用厭氧微生物和兼性厭氧微生物進(jìn)行水解、酸化、甲烷化等一系列反應(yīng)，然后降解廢水中的有機(jī)物且最終使水體得到凈化并產(chǎn)生沼氣的一種經(jīng)濟(jì)適用性方法。為了減少溫室氣體的排放，厭氧沼氣池可對(duì)甲烷進(jìn)行收集和燃燒，用于生產(chǎn)生活。沼氣池既可以去除廢水中的大量有機(jī)物，還可產(chǎn)生甲烷等清潔能源，兼顧了環(huán)境與社會(huì)效益，被視作全世界較為成熟的農(nóng)村污水處理技術(shù)之一。溫度、pH、碳氮比、有機(jī)物負(fù)荷及優(yōu)勢菌種等都能影響甲烷產(chǎn)氣量。有學(xué)者在寒冷氣候下對(duì)厭氧干發(fā)酵沼氣技術(shù)的研究表明，加入由嗜冷甲烷菌種與微量元素構(gòu)成的沼氣菌劑能夠使甲烷產(chǎn)氣量提高30%以上，在16℃的條件下仍可繼續(xù)產(chǎn)氣。有研究顯示，一座8m3的沼氣池可處理0.5～1.0t 的污水，適用于3 頭豬與3～5 戶的集群。

2.2 人工濕地

人工濕地是由基質(zhì)、微生物、植物等構(gòu)成的一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，內(nèi)部具有豐富的氧化還原條件，適于生化性好的污水凈化。農(nóng)村污水經(jīng)由人工濕地，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收、微生物分解等過程，可去除其大量有機(jī)物、氮、磷等污染物質(zhì)。Lu 等[1]通過構(gòu)建四種基質(zhì)的人工濕地來研究對(duì)農(nóng)村污水的處理效果，結(jié)果顯示：麥粉>鋼渣>竹炭>石灰?guī)r。Chen 等[2]通過將廢磚人工濕地與普通礫石人工濕地進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)果顯示：廢磚人工濕地和礫石人工濕地的除磷貢獻(xiàn)率分別為90.36%和87.36%，廢磚的除磷率明顯更高。

2.3 凈化槽

凈化槽作為一體化分散式污水處理技術(shù)，適用于農(nóng)村污水的處理。所采用的主要過程是厭氧過濾、接觸氧化、活性污泥、膜處理和消毒等，可從廢水中去除有機(jī)物、氮、磷等。Xu 等[3]通過對(duì)新型復(fù)合凈化池的研究發(fā)現(xiàn)COD的平均去除率為59.62%，總磷的去除率達(dá)到33.4%，而氨氮的降解效率不太顯著。

2.4 蚯蚓生態(tài)濾池

蚯蚓生態(tài)濾池就是在基于生物膜法的生物濾池中，通過加入蚯蚓來增加基質(zhì)填料的通透性和含氧率，可減少污泥量的產(chǎn)生。蚯蚓對(duì)污水中的懸浮物、污泥都具有降解作用，其降解產(chǎn)物還可被微生物作為碳源繼續(xù)利用，協(xié)同作用來凈化污水。梁建軍等[4]使用蚯蚓生態(tài)濾池技術(shù)處理農(nóng)村生活污水，水力負(fù)荷為1m/d，蚯蚓密度為12g/L，陶粒與土壤比例為3：1 時(shí)，對(duì)NH3-N、COD 的凈化效果分別為62.51%、57.32%。

2.5 地下土壤滲濾技術(shù)

地下土壤滲濾技術(shù)主要通過配水系統(tǒng)將廢水滲入地下，并通過土壤、植物和微生物的共同作用來分離和去除污染物，經(jīng)過過濾、吸附、攔截、植物吸收、微生物降解等步驟來處理分散式農(nóng)村污水。Li 等[5]在SWIS 系統(tǒng)中，考慮到液壓和處理效果，建議使用0.081m3/（m2·d）的水力負(fù)荷，氨氮、總氮、COD 的去除效果分別是86.2±3.0%、80.7±1.9%、84.8±2.1%。閆亞男等[6]采用改良型化糞池/地下土壤滲濾系統(tǒng)來處理農(nóng)村污水，懸浮固體、氨氮、總磷、BOD5和NH4-N 的降解率分別是98%、80%、89%、95%和93%。

2.6 MBR 工藝

膜生物反應(yīng)器工藝是將常規(guī)的好氧懸浮生長技術(shù)與膜分離技術(shù)進(jìn)行組合后形成的水處理技術(shù)。其基本流程就是活性污泥吸附并分解廢水當(dāng)中存在的可降解污染物，然后通過膜將其泥水分離。有學(xué)者在使用MBR 工藝對(duì)滇池流域農(nóng)村污水的中試研究中，經(jīng)過參數(shù)優(yōu)化后的COD、氨氮、總氮、總磷的去除率分別為80.29%、97.95%、27.10%、36.91%，對(duì)于氨氮的去除效果較好。有研究在運(yùn)用MBR 工藝處理農(nóng)村污水的動(dòng)態(tài)研究中提到，處理時(shí)間達(dá)到13d 時(shí)，氨氮的去除效率可達(dá)到90%以上。晁雷等[7]通過對(duì)遼寧某村的工程案例分析，介紹了兼氧MBR 工藝的應(yīng)用狀況，長期運(yùn)行時(shí)的出水水質(zhì)能夠滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18918-2002）的一級(jí)B 排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.7 組合工藝技術(shù)

不同技術(shù)之間都有優(yōu)缺點(diǎn)及其適用范圍，通過將合適的工藝組合起來對(duì)農(nóng)村污水進(jìn)行處理是一種高效的方式。在處理農(nóng)村污水時(shí)，經(jīng)常會(huì)運(yùn)用到組合工藝來使凈化后的水體能夠達(dá)標(biāo)。易齊濤等[8]采用厭氧、生物濾池和潛流人工濕地三種技術(shù)相組合的工藝對(duì)農(nóng)村污水進(jìn)行處理并分析其去除效率，結(jié)果表明，懸浮固體和COD 的去除效率較高，而總氮與總磷的去除效率只有26.7%和32.4%，需調(diào)整脫氮除磷和碳源供給的關(guān)系。王剛等[9]設(shè)計(jì)利用的是缺氧接觸氧化+生物轉(zhuǎn)盤組合工藝來研究農(nóng)村污水處理效果，提到該方法適用于污染物濃度低且負(fù)荷變化大的農(nóng)村廢水。吳磊等[10]選用厭氧、跌水充氧接觸氧化、人工濕地相組合的技術(shù)處理太湖地區(qū)農(nóng)村污水，其對(duì)總氮和COD 的去除率可達(dá)81%和83%，水質(zhì)較穩(wěn)定。

依據(jù)上述對(duì)農(nóng)村污水處理技術(shù)的研究，不同的處理工藝對(duì)污染物的去除效果不盡相同，都有具體的適用條件和范圍。對(duì)于1 至5 戶的分散式小型農(nóng)村污水，不能對(duì)污水進(jìn)行大規(guī)模的收集，只能選擇占地面積較小、處理量較小、工藝簡單、投資少且出水穩(wěn)定的處理工藝。人工濕地與地下土壤滲濾的機(jī)理相似，但占地較大并不適合處理小水量的農(nóng)村污水。而凈化槽和MBR 技術(shù)的投入成本較高，難以維持小水量的污水處理現(xiàn)狀，不符合經(jīng)濟(jì)適用原則。厭氧消化池仍常用于農(nóng)村廢水處理，并且還有不斷發(fā)展的前景，將其與好氧技術(shù)或其他相關(guān)技術(shù)結(jié)合可彌補(bǔ)出水難達(dá)標(biāo)的缺陷，也是組合式工藝處理農(nóng)村污水的一種方式。同時(shí)蚯蚓生態(tài)濾池也較容易實(shí)現(xiàn)且占地面積小，出水水質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)過工藝參數(shù)的優(yōu)化后，可避免堵塞情況的發(fā)生。

3 結(jié)束語

農(nóng)村污水區(qū)別于城市污水，更加分散和難以治理，探索更加低能耗、操作簡單、去除效果好的工藝方案，對(duì)其治理具有積極作用。小型分散式農(nóng)村污水在管網(wǎng)鋪設(shè)簡單的情況下，可進(jìn)行集中式收集處理，在具體建設(shè)時(shí)應(yīng)考慮其實(shí)用價(jià)值。在處理技術(shù)的選擇上，應(yīng)當(dāng)綜合考慮環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益等相關(guān)因素，明確處理的目標(biāo)，因地制宜地選取處理工藝，在滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)后排出。而對(duì)農(nóng)村污水排放依舊沒有針對(duì)性的標(biāo)準(zhǔn)，基本是參照城市污水的排放標(biāo)準(zhǔn)來施行的，不夠明確且約束力不大，需要形成一套完善的農(nóng)村環(huán)保法律法規(guī)體系，來保護(hù)農(nóng)村環(huán)境。加大農(nóng)村環(huán)保意識(shí)的宣傳也是一個(gè)特別重要的方面，杜絕亂排亂放，從源頭上減少污染物的排放量。對(duì)于處理水的回用也是必不可少的環(huán)節(jié)，處理后還含有較多營養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)物的農(nóng)村污水，可用于農(nóng)田灌溉。政府和社會(huì)各界更應(yīng)加大對(duì)農(nóng)村污水治理技術(shù)的資金投入，保障設(shè)備的順利運(yùn)行和技術(shù)的不斷發(fā)展。