村镇生活污水处理技术发展趋势分析

黄海琴，毛玉婷

(江西省山江湖开发治理委员会办公室，330046，南昌)

村镇生活污水处理技术发展趋势分析

黄海琴，毛玉婷*

(江西省山江湖开发治理委员会办公室，330046，南昌)

论述了当前国内外村镇生活污水处理的主要技术。在我国现已广泛推广农村厌氧沼气池的基础上，提出厌氧沼气-人工湿地组合工艺将成为我国未来村镇污水处理的主流趋势。

村镇生活污水;厌氧沼气池;人工湿地

1 村镇生活污水现状及问题

多年来我国改善城市环境污染的行动举措颇多，市内通过污水截流改善水质，通过调整工业和能源结构改善空气质量，通过简单填埋垃圾改善城区面貌。而这一切都是以牺牲农村环境为代价，农村水质的忽视、空气污染企业的村镇转移加重了农村空气污染、农村垃圾肆意丢弃，加之村镇布局不合理、侵占耕地、违规建房、绿化环卫设施基本空白，使得城乡差别在逐步扩大。农村水环境的治理，对我国水资源的保护和利用、对农产品的安全生产、对全民健康水平的提高，均有着重要的现实意义。

农村居民排放的生活污水有人粪尿、洗涤洗浴、厨房污水及畜禽养殖污水等。近年随着农民生活水平不断提高，楼房、抽水马桶、厨卫等现代化设施在农村和乡镇普及，村镇生活污水水质、水量变化很大，远远超过了自然的自净与承载能力，成为新农村建设急需关注的重大问题之一。住房与城乡建设部《村庄人居环境现状与问题》调查报告显示，全国96%的村镇没有排水渠道和污水处理系统，生活污水直接排放到附近沟渠和水塘里[1]。另据统计，全国农村每年有超过2 500万m3生活污水直接排入河流、水塘，造成河流水塘等水环境污染，影响村民居住环境，威胁村民身体健康和生态安全，是农村重大的安全隐患[2]。垃圾混合，脏乱不堪。大量农村污水常年累积，污染当地饮用水水源、地表径流等，造成面源污染，致使湖泊、水库富营养化问题日趋严峻。

我国农村地区对生活污水处理不够重视，缺乏配套政策与资金。据测算，全国拥有村级污水处理设施的行政村只占2.6%，且主要分布在北京、上海、浙江、江苏、天津、福建、山东、广东等经济较发达地区[3]。而中西部落后地区，拥有生活污水处理系统的村庄更是屈指可数。以江西为例，江西农村人口约为2 580万人，生活污水排放量达到56 502万t[4]。要处理这么多污水，需投入50多亿人民币建立万吨污水处理厂150座以上，这其中还不包括建设管网和污泥处理的资金投入，而农民低密度居住方式以及农舍与农田交错布局使得地下管网建设几乎不可能。农村生活污水排量少、有机物浓度偏高、日变化系数大、间歇排放、控制困难等特点，表明了农村地区污水处理应采用规模较小、成本低、分散式的环境工程与生态技术手段，以减少和去除主要污染物(如N、P)的含量为目标，使其排放标准与当地环境自净能力接轨，维持农村生态环境平稳与和谐。因此研究与分析未来村镇生活污水发展趋势，对推动新农村建设，维护农村人居健康，把脉农村生活污水处理设施市场化方向都具有现实意义。

2 国内外农村生活污水处理技术

2.1国外农村生活污水处理技术

农村污水处理方面，各国根据各自的国情都有自己的处理工艺。结合我国农村规模小且分散、地区差异大、管理水平低、建设和运行资金短缺等特点，选择以下国外4种处理技术简单介绍分析。

2.1.1 韩国人工湿地污水处理系统 韩国农村居民分散居住，不能照搬城市集中处理的污水系统，必须选择小型简易的污水处理系统。韩国的人工湿地污水处理系统实质上是一种土地处理系统，广泛应用于欧洲、北美、澳大利亚和新西兰等地[5]。湿地内可选择多种水生植物，如芦苇、香蒲和灯芯草等，能较好的过滤污染物质，经过系统处理后的出水可以用于灌溉水稻。这种方法能耗少，运行成本低，但其处理需要大量的土地，并要解决气温和植物季节性影响等问题[6]。

2.1.2 美国高效藻类塘系统 高效藻类塘是由美国加州大学伯克利分校的Oswald教授提出并发展的一种传统稳定塘的改进技术[7]，有着更加丰富的生物相，最大限度的利用了藻类产生的氧气，提高了降解速率，具有投资少、运行成本低、建设容易维护简便的特点，比较符合农村污水处理的需要[8]。

由于该技术属于自然处理法，其运行效果受季节性光照和温度变化影响很大。气温过高或较低时，藻类的生长受到抑制从而影响处理效果。目前，该系统在我国太湖地区农村生活污水处理中有了一定应用。

2.1.3 法国蚯蚓生态滤池 法国在1991年就建立了世界第一座利用蚯蚓处理城市生活垃圾的垃圾处理厂，日处理垃圾20～30 t[9]。蚯蚓生态滤池是近年发展起来的新型生态污水处理技术，蚯蚓以污水中的悬浮物、生物污泥及微生物为食物，其产生的粪便以及磨碎的大块有机物，非常有利于微生物的生长繁殖[10]。蚯蚓生态滤池对污水污泥具有同步高效处理的能力。该技术可高效低能的去除污水中的污染物质，流程简单、运行管理简便。

由于蚯蚓在低温或高温环境下会冬眠或夏眠，使得滤池处理效率下降，容易发生堵塞。同时其也对环境湿度要求较高，滤池不能长期滞水，因此滤料类型和粒径等参数还需要进一步优化。

2.1.4 污水土壤毛细管渗滤系统 土壤毛细管渗滤系统是一种就地污水处理技术，可处理分散排放的生活污水，特别适用于污水管网不完备的地区。充分利用土壤中的微生物、动植物及土壤物理和化学特性将污水净化，具有基建投资低、运行费用少、维护管理简便等优点[11]。

整个系统位于地下，污水的储存、运输等过程均在地下进行，即便在冬季也能保持一定温度，维持基本的升华反应，保证较为稳定的去除效果。地表铺设草坪，把污水处理与绿化相结合，美化和改善区域生态环境[12]。但该系统对总氮的去除效果不佳，且存在占地面积大，易污染地下水等问题。

2.2国内农村生活污水处理技术

2.2.1 厌氧沼气池 在国内，上述4种国外农村生活污水处理技术都有所应用，但由于我国大部分村庄经济能力比较薄弱，村落零散，建设规模化村庄污水集中处理设施有一定难度，因此国内最通用、低投入、低耗能、易维护的生活污水处理方式是厌氧沼气池。

厌氧沼气池是农村家用水压式沼气池和城市化粪池的改良综合体，吸取当前污水处理工程中的先进技术，而成为一种新型的农村生活污水处理技术。生活污水和粪水在厌氧沼气池中通过多级自流、分级处理、逐段降解处理后，基本可以达到国家规定的污水排放标准和卫生标准。厌氧沼气池一般分为3段，污水经沉砂、沉淀后进入厌氧消化池，初步降解有机污染物，然后消化液经过滤池过滤排出，或再经氧化塘好氧净化后排放。厌氧沼气池与传统的标准化粪池相比，具有安全、卫生、有机物去除能力高等优点，其中COD去除率可达85%以上，BOD5去除率达到90%以上[13]。此外，厌氧沼气池还可提供一定量的沼气用于农村居民日常做饭和取暖，深受广大农村地区居民的喜爱。厌氧沼气池在四川、江苏、安徽、浙江、宁夏等地均有广泛的应用。到2010年底，我国生活污水净化沼气池建设数量已经超过了19万座，且还以每年30%的增长率持续增加，是我国农村地区应用最广泛的分散式污水处理技术之一。

2.2.2 “一池三改” 国内自2003年在众多农村地区推广实施“一池三改”技术也是基于厌氧沼气技术，即沼气建池与改厨、改厕、改圈结合，人畜粪便和厨房浴室污水均进入沼气池，厌氧发酵产生的沼气供家庭能源，剩余沼液和沼渣含有大量有机肥分，用于农田施肥，可节约化肥用量，减少化肥开支和其对土壤的损害。推行“一池三改”技术，通过国家、集体和个人的共同努力，逐步实现广大农村家居环境清洁化、庭院经济高效化、农业生产无害化的目标，见图1。

图1 一池三改技术示意

2.2.3 人工湿地 人工湿地主要通过基质、微生物、植物，经过物理、化学和生物作用实现污水中有机物、氮磷等污染物的去除。在经济条件不佳的村镇，可以直接将厌氧处理后的污水排入水塘，在水塘中种植水生植物如：水葫芦、睡莲、浮萍等帮助进一步净化水质。在经济条件尚佳的村镇，可在水塘边挖造一个小型垂直潜流式人工湿地，基质可填埋鹅卵石、煤渣层、粗砂层和细砂层，最上方可种植水生植物，达到美化景观净化水质的作用。

3 村镇生活污水处理发展趋势

欧美发达国家，城镇化进程完成，村镇设置完善，在排污管理、村镇污水处理政策上积累了丰富的经验，是我国村镇污水处理未来的发展趋势与方向。

短期内，随着农村现代化城镇化步伐的加快、乡镇企业的蓬勃发展，未来村镇污染源逐渐增多，污染物复杂多变，单一的污水处理设备也不能获得水质达标的出水。同时由于农村生活污水水源分散、处理规模较小，加之农村难以找到专业技术人员对污水处理设施进行运行、维护和管理，因此设计运维管理便利、运行成本低廉、多种处理模式相结合的污水处理工艺尤为重要。其中，基于在我国现有的农村污水处理设施，生活污水厌氧沼气池-人工湿地组合处理工艺易于达到于我国农村地区污水处理的要求。

生活污水净化厌氧沼气池在农村污水处理中应用广泛，出水水质较好，也能实现资源化利用，如应用于四川省洪雅、丹棱、绵竹等地的沼气池的出水水质可达到《四川省环境污染物排放标准》中3类污染物排入一类水域的甲级标准[14]，但是出水水质极其不稳定，处理负荷也较低。为了缓解这一问题，可在土地资源较宽裕的农村地区辅以人工湿地进行二次处理。

厌氧沼气池到家到户，农户在建房打地基时，将厌氧沼气池建于民居地下，把厨房、厕所及家畜圈栏的排污管道接入沼气池进行厌氧发酵，产生的沼气发电家用，沼气池出水口则接入村中排污管道进入下一个处理环节。每家每户经过厌氧发酵处理后的污水通过村中完善的排污管道，统一排入村中人工湿地，该人工湿地可以是村中水塘直接改造为表面流人工湿地，或在水塘边上挖造一个小型垂直潜流式人工湿地进行净化处理后再排入水塘(图2)。厌氧沼气-人工湿地组合工艺技术已在多个试点村建设并取得了很好的效果，其出水水质指标COD、BOD5，SS达到综合排放一级标准，如浙江省街亭镇茅塘山村、四川省眉山市的东坡区等[15]。

图2 厌氧沼气池-人工湿地组合处理工艺

4 结束语

现阶段，我国在生活环境整顿、人居卫生管理方面仍然倾向于城市优先发展，同时，伴随着城镇化发展，许多靠近都市的村镇也开始享受城市化大而全的基础设施建设，生活污水也将逐渐并入城市集中式污水处理厂。而那些远离城市的村镇，因其独立性，分散性，资金匮乏等特点，必然倾向于分散式的组合工艺，其中，厌氧沼气池-人工湿地组合工艺是未来10年农村生活污水处理方案的优选技术之一。我国在浙江、四川、安徽、宁夏等多地广泛推广厌氧沼气池的基础上，人畜粪便交叉感染等健康问题得到有效解决，而沼渣沼液并未达到排放标准。因此，根据当地生态环境现状，增设人工湿地对流出的污水进行二次处理，不仅降低污染物，还有利于循环农业、废水回用、保护生态环境等，也是新农村建设之基础建设的重要一环。

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TrendAnalysisonWastewaterTreatmentTechnologyDevelopmentinVillageandCountyLevel

HUANG Haiqin,MAO Yuting*

(Office of the Mountain-River-Lake Development Committee of Jiangxi Province,330046,Nanchang,PRC)

This paper analyzes the main technology ofdomestic and foreign ruralwastewater treatment.Based on the implementation of anaerobic biogas digester in large scale of rural area,the paper proposed integrated model of anaerobic biogas digester-constructed wetland will become the inevitable trend of China′s future development in wastewater treatment of rural area.

rural domestic wastewater treatment;anaerobic biogas digester;constructed wetland

2014-09-29;

2014-11-03

黄海琴(1987-)，女，学士，实习研究员，主要从事环境生态保护、湖泊可持续发展研究。

江西省科学技术计划项目(20141BDH80008)；江西省科技厅对外科技合作计划(赣财教指字[2014]14号)。

*通讯作者：毛玉婷(1983-)，女，硕士，助理研究员，主要从事环境生态保护、湖泊可持续发展研究。E-mail:myt@mrlsd.org.cn。

10.13990/j.issn1001-3679.2014.06.025

X703

A

1001-3679(2014)06-0856-04