生态化农村污水处理技术研究进展

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摘要：分析了各种农村生活污水生态处理工艺以及实例应用效果，为现有农村生活污水的生态化处理提供参考。

关键词：农村污水；生态化；污水处理

1农村污水的特点

农村污水污染物主要来自餐饮、家庭清洁、冲厕、洗浴等产生的生活污水。农村生活污水污染物浓度相对较低，主要污染物为有机污染物、悬浮物、氮、磷等。具有量小分散、收集难度大、排放时间集中、污染物组分较简单，有毒有害物质少，可生化降解性好等特点。

2生态化处理技术

2.1生物型处理系统

生物型处理技术主要包括膜生物反应器、生物接触氧化等几种形式。膜生物反应器（MBR）的工作流程是污水先经调节池进入缺氧池，与膜池内的硝化液掺混进行生物脱氮再进入膜池。膜池内置有膜组件可以提高活性污泥的浓度以去除污水中的大部分污染物。同时，在膜池投加药剂进行化学除磷。生物接触氧化工艺是我国农村污水处理中比较常用的一种工艺。生物接触氧化法工作原理是在池内设置填料可附着生长一层生物膜，池底曝气以提供微生物所需氧气，并使池内污水处于流动状态与填料充分接触，以生物膜吸附废水中的有机物，利用微生物的新陈代谢对污水进行净化。该工艺占地较少、负荷高、适应能力较强可以解决农村污水排放不均匀的问题。然而该工艺的投资成本高，后期的运行费用也较高。因此，并不适合所有的农村地区。

2.2人工湿地处理系统

人工湿地系统是一种借助原始的地理构造而人为改造的污水处理技术。该系统主要利用自然的土壤、植物、微生物和人工添加的基质与水中的污染物进行物理、化学、生物三重协同反应从而净化污水。人工湿地的作用机理是：①物理反应指湿地中的植物根叶的阻截作用和基质层都能够过滤水体中悬浮物。②化学反应主要指的是系统中各类化学物质之间发生的相互反应；③生物反应主要指系统中微生物的代谢反应，土壤中和植物根部的细菌的代谢作用都能够将污水中的悬浮物、可溶性有机物分解成无机物。多种反应机制的综合作用使得人工湿地对污水的处理表现出优异的效果。目前我国在农村污水处理中较为常见的人工湿地污水处理工艺是表面流和潜流型两种形式,潜流又分为垂直潜流和水平潜流。人工湿地系统的优点是成本较低，运行管理和维护都比较简单，水力负荷和污染负荷较高，大大提升了污水的处理效果，且有效地避免了污水处理过程中产生的恶臭以及蚊蝇。但是人工湿地系统容易随着季节变化而对污水的处理效果产生影响。所以该系统更适用于温暖潮湿的南方地区。

2.3稳定塘系统

稳定塘是一种人工改造的修有围堤和防渗层的池塘，该池塘以太阳能为初始能量，在塘中种植水生植物并同时进行水产和水禽养殖。通过稳定塘中多条食物链进行物质和能量的迁移、转化。根据含氧量和微生物特性，稳定塘可分为好氧塘、厌氧塘和兼性塘。稳定塘系统对地形要求较低，构造简单从而建造成本较低；整个系统在运行过程综合能耗低，后期的维护保养费用少；同时可根据农村的实际情况进行污水资源再利用，在解决污水问题的同时为农村居民创收。但是稳定塘系统占地面积大，受气候和当地环境影响，不稳定，不适合在人口密集的农村推广使用。

2.4土地处理系统

土地处理系统是由土壤、微生物、植物三者共同作用的一种生态污水处理系统。我国农村污水处理中主要应用的土地处理系统有人工快渗与土壤地下渗滤两种模式。人工快渗是一种以污水快速渗透技术为基础的新型污水处理模式。在快滤池的混合基质中填充天然介质和特殊填料，在基质表面生成一层生物膜，通过填料的吸附作用和生物膜的生化作用来净化污水。其中过滤截留和吸附功能主要起调节作用，而污染物的最终去除还是依靠微生物的降解作用。人工快渗在实际运行中主要是遵循干湿交替的运行模式，降低运行能耗，同时不会花费较高的成本；操作简单，后期的维护管理也较为方便，适合大力推广，尤其适用于南方农村的高温地区。土壤地下渗滤工艺是从国外引进的工艺，通过利用污水自身重力和浅土层土壤毛细管的浸润和扩散作用，使得污水在土壤中向四周扩散过程中经过物理吸附、过滤、化学沉淀以及生物降解等作用达到净化的效果。在实际应用的过程中需要合理设计土壤浅层的分布状况，才能够达到高效的处理效果。地下渗滤工艺主要是依靠土壤自身的生态系统来净化污水，建造成本较低而且在实际应用的过程中也不会影响地表的建筑景观。但该工艺处理水量小，停留时间长，不适合水量大的地区。

3生态化处理农村污水技术应用

农村污水的处理应该基于农村污水自身特点来设计，同时还应注重污水处理设施的景观效果和生态效益。陈家霖以河北省邢台经济技术开发区辖区内为例介绍微单元生化－生物过滤工艺的设计建设以及处理效果。该辖区内农村没有正规的污水处理设施，污水分散、未经处理便自由排放，造成当地水体、土壤受到严重污染，甚至变成黑臭水体完全丧失水体自净能力，对当地农村的生态环境造成恶劣影响。基于上述特点，设计单位分散收集、采用微单元生化－生物过滤生化－生态组合工艺技术方案，共设17座污水处理站，工程设计总规模为6600m3/d，污水处理站一般就近选择在村中原有的污水垃圾坑塘。进站污水经格栅过滤后，由提升泵送入微单元生化池进行自下而上的生化反应，后进入曝气生物滤池，实现对污水的深度净化处理。该工程投资少、运行成本低、运行管理简单，工程出水可以自流至路边和田间的沟渠作为农业灌溉用水，不仅具有良好的自然景观效果还体现了显著的生态效益。张巍等以北方农村庆云堡镇生活污水为处理对象，水处理站选址在亮子河河边的大片低洼闲置地，适合应用稳定塘工艺。污水处理主要由前置强化塘、自然塘和后置调节塘组成。前置强化塘又分为沉淀厌氧塘和物化吸附反应塘，主要功能是强化去除固体悬浮物、COD以及高浓度氮磷，减少后续自然塘的污染负荷。自该工艺运行稳定后，COD的平均去除率达到85%，氨氮平均去除率可达90.6%。该工程投资成本低、维护管理简单、运行状况稳定，适合农村污水的集中和分散处理。邹志刚等以广西壮族自治区的农村地区环江县丽源养殖场的畜牧养殖污水为处理对象，提出了低成本、高效益的生态湿地处理系统的污水处理方案。因受农村地区畜禽养殖的影响，西江流域的中下游面临着一系列诸如水体的富营养化、有毒有害的水质污染、土壤的固有的净化调节功能被破坏、养殖场的恶臭气体造成的空气污染等生态环境恶化问题。工艺流程由生物基质池（稻草填料）和5级经济湿地（绿狐尾藻或水生蔬菜）生态系统组合而成。COD、氨氮、总氮、总磷的去除率都可以达到97%～99%。适用于各大小规模的生猪养殖场、养牛场、家禽养殖场等。温春云等选择江西省新余市上坑口村作为典型村庄，采用了由生态塘、人工湿地、生态沟等生态处理技术组合而成的生态处理系统来处理该村生活污水。上坑口村污水以生活污水为主，包括少量散养畜禽养殖废水。该村污水的主要污染物指标为NH3-N、TN和TP，污水的主要特点是水量少、浓度低、水量水质波动大，另外，有少量生活污水和养殖废水没有被收集而是直接泼向地面通过径流途径进入水体，具有隐蔽性、随机性、不易监测性等特点，该部分污水无法采用集中收集处理的方法进行治理。因此针对该村污水的地点以及排放形式，采用无动力生态治理技术即采用生态塘-人工湿地-生态沟的组合生态治理模式。该系统对上坑口村生活污水的处理效果良好，对COD、SS、NH3-N、TN、TP的平均去除率分别为58.3%、82.6%、87.4%、75.6%、82%。“五环”式(ACGMP)生态农村污水处理系统，主要包括厌氧、人工湿地、基因水稻、微生物、池塘。其净化原理是利用厌氧与人工湿地处理技术相结合，以用户连接为基础，建造厌氧反应池和人工湿地，通过种植高吸附性能的植物与投入微生物来处理农村生活污水，最后利用天然池塘的自净功能实现污水的再净化。该系统目前已经成功在三峡库区进行了示范应用。废水经过格栅自流进入厌氧池，在厌氧微生物的作用下部分有机物得到降解，厌氧反应器中设有生物填料及高效微生物，利用微生物的生化作用降解污染物。厌氧出水重力自流进入潜流式人工湿地，在湿地中土壤、填料以及微生物的共同作用下进一步去除水中的剩余有机物、悬浮物、氮磷等污染物质，人工湿地出水经溢流堰溢出到氧化塘最终净化。另外，该系统采用无动力自然流的方式，所需能源主要是重力、太阳能等，降低能耗，最终氧化塘的出水水质达标。

4结语

农村生活污水处理是水污染防治的一个重要组成部分，是农村人居环境整治最突出的“短板”。农村污水处理站的建设必须考虑到农村居住、经济、现有设施等实际问题，依据当地环境和自然条件选择最佳的污水处理方式。根据实际情况和现有需求，因地制宜，灵活组合生态处理技术，如生物滤池结合人工湿地、接触氧化结合人工湿地、组合生物滤池（厌氧处理、生物复合滤池、土壤渗滤结合）等庭院式或分散式处理组合工艺，使生态效益和环境美学效应达到平衡共赢。

参考文献

[1]陈佳霖.乡村振兴战略下的生态化农村污水处理技术及应用——以邢台经济技术开发区为例[J].给水排水,2020,56(02):31-34.

[2]张巍,路冰,刘峥,等.北方地区农村生活污水生态稳定塘处理示范工程设计[J].中国给水排水,2018,34(06):49-52.

[3]邹志刚,张浩,曾馥平,等.广西农村畜禽养殖污水生态湿地处理系统设计与运行[J].农村经济与科技,2019,30(21):76-77.

作者：许征宇 李书卷 余进 单位：无锡金鹏环保科技有限公司