趙兵 王玉云* 楊平 楊麗

（1. 四川省雅安生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站，四川 雅安 625000；2. 四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川 成都 610065；3. 四川輕化工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，四川 自貢 643000）

1 引言

當(dāng)前，隨著農(nóng)村經(jīng)濟和社會快速發(fā)展，農(nóng)民生活水平越來越高，然而農(nóng)村環(huán)境污染問題也逐漸暴露出來，尤其是水環(huán)境污染問題。生活污水未處理直接排放，污染了江河湖海、飲用水水源，導(dǎo)致水質(zhì)變差和水體的富營養(yǎng)化，甚至出現(xiàn)黑臭水體，使得農(nóng)村居住環(huán)境變差并影響到人們的身體健康［1］。生活污水主要包括沖廁、洗滌、洗浴和廚房等排水，生活污水的隨意排放，給自然環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，已成為農(nóng)村環(huán)境污染、湖泊和河流富營養(yǎng)化等問題的主要原因之一［2］。

四川省地域遼闊，域內(nèi)地形地貌復(fù)雜，雅安市域?qū)偎拇ㄅ璧匚骶壣降?，跨四川盆地和青藏高原兩大地形區(qū)，市境山脈縱橫，地表崎嶇，地貌類型復(fù)雜多樣，山地多，丘陵平壩少。加上農(nóng)村地形復(fù)雜、經(jīng)濟發(fā)展程度低的影響，污水無法利用市政管網(wǎng)統(tǒng)一收集，農(nóng)戶一般直接將其排放到房外溝渠或潑灑到地面。隨著農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展，農(nóng)村生活條件的逐步提高，洗衣機、花灑、浴缸、沖便器、馬桶等設(shè)施逐漸普及，致使農(nóng)村用水量和排水量急速增長。然而農(nóng)村人口眾多、居住相對分散，農(nóng)村生活污水單戶污水量少，敷設(shè)管網(wǎng)的難度相對較大，不具備完善的污水收集系統(tǒng)；水質(zhì)水量波動大，排放量難以準(zhǔn)確統(tǒng)計。

為了解決農(nóng)村分散式生活污水直排等突出問題，雅安市相關(guān)部門及本項目課題組前往全國首個農(nóng)村生態(tài)文明家園建設(shè)試點、全國農(nóng)村生活污水治理示范縣眉山市丹棱縣考察農(nóng)村分散生活污水治理問題，考察發(fā)現(xiàn)丹棱縣農(nóng)村推廣的“無動力厭氧＋人工濕地”模式技術(shù)建設(shè)成本低、實施難度小、占地面積小、無能耗、運行管護方便，非常適合在山區(qū)、半山區(qū)及丘陵地帶農(nóng)村散戶住區(qū)建設(shè)。有關(guān)部門經(jīng)研究后亦認(rèn)為該技術(shù)成熟可靠，決定在雅安市雨城區(qū)周公山鎮(zhèn)新榮村（8 戶散戶）及獅子村1 家農(nóng)家樂（山水人家）共修建9 座生活污水處理設(shè)施，推廣應(yīng)用該技術(shù)并作為示范工程。項目于2021 年4 月底動工，于2021 年5 月下旬修建完成并開始試運行。為了考察“無動力厭氧＋人工濕地”生活污水處理設(shè)施的處理效果，項目組于2021 年6 月對這一模式的進水、沉淀池出水和人工濕地出水進行了監(jiān)測分析。

2 材料與方法

2.1 研究對象

雅安市已建成并正常運行的3 座“無動力厭氧＋人工濕地”模式處理生活污水工藝設(shè)施的設(shè)計處理規(guī)模分別為3，3，10 m3/d?！盁o動力厭氧＋人工濕地”模式，即“格柵沉渣池＋調(diào)節(jié)池＋厭氧發(fā)酵池＋沉淀池＋人工濕地”工藝，是指將來自廁所、廚房和浴室的混合污水通過管路自流進入污水處理設(shè)施的格柵沉渣池中，濾去垃圾及大顆粒懸浮物后進入調(diào)節(jié)池，污水穩(wěn)定緩緩流入?yún)捬醢l(fā)酵池，利用厭氧作用，去除水中有機物，進入沉淀池，利用水的自然沉淀作用來去除水中的懸浮物，經(jīng)沉淀池沉降后進入人工濕地，利用濕地植物和砂石分解、吸附及攔截作用，降低水中懸浮物、氮、磷等含量。

設(shè)施施工技術(shù)：池子有效容積按0.8 m3/人計算，修建時可按實際情況調(diào)整池子尺寸，但應(yīng)保證體積比為調(diào)節(jié)池∶厭氧發(fā)酵池∶沉淀池＝2∶3∶1（各池子分區(qū)設(shè)計考慮停留時間的要求），池子總長2.0～3.0 m，寬和深1.0～1.5 m。濕地池面積按0.5 m2/人計算，不用太深，需種植水草，采用直徑為1.0～2.0 cm 的礫石作為基質(zhì)，基質(zhì)填充高度約為50.0 cm。濕地植物采用鳶尾，植株數(shù)為5～10 棵，將其根栽入20.0 cm 的基質(zhì)下。格柵池位置可根據(jù)地形布置，內(nèi)部安裝不銹鋼網(wǎng)絲。過水管管徑統(tǒng)一為100 mm。厭氧發(fā)酵池池頂蓋板須密封，其余做活動蓋板。具體設(shè)計施工見圖1。

圖1 “無動力厭氧＋人工濕地”模式

2.2 監(jiān)測項目與方法

根據(jù)污水處理工藝，在進水、沉淀池出水和人工濕地出水設(shè)置采樣點，對其處理效果及出水穩(wěn)定性進行監(jiān)測。監(jiān)測項目為化學(xué)需氧量（CODCr）、總磷（以P 計）、氨氮（以N 計）、懸浮物（SS）?；瘜W(xué)需氧量采用重鉻酸鹽法測定，總磷采用鉬酸銨分光光度法測定，氨氮采用納氏試劑分光光度法測定，懸浮物采用重量法測定。

2.3 排放標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)DB 51/2626—2019《四川省農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，設(shè)計處理規(guī)模＜20 m3/d執(zhí)行三級標(biāo)準(zhǔn)，具體如下：化學(xué)需氧量≤100 mg/L，總磷≤4 mg/L，氨氮≤25 mg/L，懸浮物≤40 mg/L。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

出水水質(zhì)穩(wěn)定性分析采用標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)法（Vσ），顯示處理設(shè)施出水各污染物指標(biāo)濃度在中心位置的集中程度［3］，計算方法如下：

式中，x 為各水質(zhì)指標(biāo)平均值；xi為各水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測值；N 為樣本數(shù)量。

3 研究結(jié)果

3.1 “無動力厭氧＋人工濕地”模式處理前后水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果評價

由于農(nóng)村居民沒有固定的上下班作息時間和相對穩(wěn)定的生活習(xí)慣，因此污水為間歇排放，有早、中、晚不同時段相對集中排放等特點，波動較大。本研究監(jiān)測采樣時間為中午，監(jiān)測點位為進水、沉淀池出水、人工濕地出水，采樣時3 個點位同步采樣，處理規(guī)模、監(jiān)測項目及監(jiān)測頻次見表1。對該處理模式2次實地取樣進行實驗室測試分析，檢測的出水濃度均達到DB 51/2626—2019《四川省農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》三級標(biāo)準(zhǔn)。

表1 “無動力厭氧＋人工濕地”模式處理前后水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

3.2 “無動力厭氧＋人工濕地”模式處理前后水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果分析

通過對化學(xué)需氧量、氨氮、總磷和懸浮物4 個項目的監(jiān)測結(jié)果進行初步統(tǒng)計分析，整理出進水和人工濕地出水的最小值、最大值、平均值，然后通過進水和人工濕地出水濃度值得出去除效率的最小值、最大值、平均值，監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)分析見表2。從表2可以看出，該模式組合進水的監(jiān)測結(jié)果為化學(xué)需氧量117～664 mg/L、氨氮11.60～17.20 mg/L、總磷1.02～1.86 mg/L、懸浮物127～762 mg/L；人工濕地出水化學(xué)需氧量38～59 mg/L、氨氮4.62～8.75 mg/L、總磷0.72～0.92 mg/L、懸浮物11～22 mg/L。該處理模式化學(xué)需氧量的去除效率在66.7%～91.1%之間，平均值為75.8%；氨氮的去除效率在49.1%～60.4%之間，平均值為57.0%；總磷的去除效率在29.4%～50.5%之間，平均值為40.6%；懸浮物的去除效率在89.8%～97.9%之間，平均值為93.1%。

表2 “無動力厭氧＋人工濕地”模式處理前后水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)分析

3.3 “無動力厭氧＋人工濕地”模式出水穩(wěn)定性分析

研究表明，標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)Vσ≤0.5 是正常波動范圍，0.5＜Vσ≤1.0 是可接受的波動范圍，Vσ＞1.0 則認(rèn)定為異常波動［4-5］。該模式出水標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)分別為化學(xué)需氧量0.16、氨氮0.25、總磷0.10、懸浮物0.26，說明出水穩(wěn)定性較好。

4 討論

（1）正常運行情況下，“無動力厭氧＋人工濕地”模式的出水水質(zhì)濃度達到DB 51/2626—2019《四川省農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》三級標(biāo)準(zhǔn)，具有相對較高的化學(xué)需氧量、氨氮、懸浮物去除效率，但對磷的去除效率相對較低。該模式要達到比較好的去除效果，建議采取增加人工濕地面積、深度，篩選吸附能力更強的基質(zhì)或植物，增加人工濕地植物數(shù)量及出水在人工濕地的停留時間等措施，進一步提高生活污水中總磷的去除效率。

（2）研究顯示，該模式出水化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、懸浮物標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)相對較低，出水穩(wěn)定性較好。該技術(shù)具有建設(shè)成本低、實施難度小、占地面積小、布局靈活、運行管護方便、處理效率較高、出水水質(zhì)相對較穩(wěn)定等特點。非常適合農(nóng)村地區(qū)單戶居民或者分散居民生活污水的處理，對于居民居住分散、農(nóng)戶較少、地形條件復(fù)雜、生活污水不易通過管道集中收集的農(nóng)村，適合大力推廣“無動力厭氧＋人工濕地”處理模式。

（3）該模式已在眉山市丹棱縣農(nóng)村污水治理方面大力推廣，技術(shù)成熟可靠，雅安市是在深入考察、交流學(xué)習(xí)中引入該模式，其應(yīng)用推廣使得雅安市新榮村、獅子村周邊水環(huán)境質(zhì)量和居住環(huán)境得到了很大改觀。該技術(shù)的應(yīng)用解決了農(nóng)村散戶及農(nóng)家樂生活污水直排、亂排問題，也為生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)農(nóng)村等政府部門提升農(nóng)村人居環(huán)境整治提供了有力的長效治理技術(shù)支持，取得了良好的經(jīng)濟效益與社會效益。

5 結(jié)語

目前農(nóng)村生活污水處理技術(shù)日趨成熟，各種傳統(tǒng)工藝組合和一體化設(shè)備層出不窮，然而由于農(nóng)村生活污水的排放特點和地形地貌條件不同，要因地制宜，采用工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合、集中與分散相結(jié)合的建設(shè)模式和處理工藝，加強源頭減量和尾水再生利用，積極推廣易維護、低成本、低能耗的生活污水處理技術(shù)，大力推廣經(jīng)實踐驗證的可復(fù)制、可推廣的先進處理模式，確保處理設(shè)施能夠“建成一個，運行一個，見效一個”，避免設(shè)施空置“曬太陽”而造成的資金浪費。農(nóng)村散戶生活污水治理有利于改善農(nóng)村周邊水環(huán)境質(zhì)量，提升農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量，關(guān)系到農(nóng)村居民的獲得感、幸福感、安全感，對于加快改變農(nóng)村發(fā)展面貌、改善農(nóng)民生產(chǎn)生活條件具有極為重要的意義?！盁o動力厭氧+人工濕地”生活污水處理技術(shù)，可彌補農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的不足，其作為農(nóng)村生活污水處理可持續(xù)性發(fā)展模式，能實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益相統(tǒng)一。