运城市农村生活污水处理技术研究

王学师， 薛晓光， 岳千亮， 薛 鹏

（山西省运城市环境保护研究所，山西 运城 044000）

随着农村经济的快速发展，农村生活污水排放量逐渐增大，伴随而来的是对农村地区的水体、土地等自然环境产生了严重影响，直接威胁着广大农民群众的生存环境和身体健康。因此，搞好农村生活污水治理工作，对改善农村生态环境、建立和谐新农村、促进农村经济和社会的可持续发展有着重要的意义。

国外一些地区在农村生活污水处理技术方面广泛应用小规模污水原位处理技术，从简单的化粪池到复杂的生物脱氮工艺或从自然水塘到钢筋混凝土水池等。

欧洲和北美小型生活污水处理设施大部分采用高效藻类塘；美国农村及零星分散建造的家庭住宅有36%采用了地下土壤渗滤沟系统；俄罗斯在工艺流程、净化方法、构筑设施等方面做到了定型化和系列化，并编制了相应的技术规范；日本政府从1973年开始进行“农村集落排水工程”建设，主要是集中处理农村生活排水。新型的膜分离技术槽、土壤地下渗滤处理系统在日本已被开发出来，并得到实际应用。瑞典、芬兰、挪威和丹麦等国，约有150多万散居住户应用了地下土壤渗滤法处置生活污水；澳大利亚、以色列两国在充分利用地下土壤渗滤法有效处理生活污水的同时，还极力强调污水的资源化。澳大利亚科学和工业研究组织（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization）的专家提出一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统”，其目的主要是利用污水进行作物灌溉，通过灌溉土地处理后，再用地下暗管将其汇集和排出；德国从2003年起开始进行“分散市镇基础设施系统”项目研究，该系统采用的办法是在没有接入排水网的偏远农村建造先进的膜生物反应器，平时把雨水和污水分开收集，然后通过膜生物反应器净化污水；韩国主要采用湿地污水处理系统。

国内农村生活污水处理技术现状可概括为以下几方面：

1）生活污水分散处理技术［1］

我国从上个世纪80年代开始开展生活污水分散处理技术的开发和研制工作，许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化技术得到应用。但目前该分散技术的使用率较低，还存在许多问题。其中，主要问题是生物处理效率较低和再利用（reuse）困难。已经实施的分散污水处理只是初步实现了分散污水的收集、处理和排放，远未实现分散处理的真正目的——再利用（reuse），即将污水就地处理和就地回用的资源化利用。

2）厌氧沼气池处理技术

最通用、节俭、能够体现环境效益与社会效益结合的生活污水处理方式是厌氧沼气池。沼气池工艺简单、成本低、运行费用低，适合于农民家庭采用。结合农村改厨、改厕和改圈，可将猪舍污水和生活污水在沼气池中进行厌氧发酵后作为农田肥料，沼液经管网收集后集中净化，出水水质达到国家标准后排放。

3）稳定塘处理技术

在缺水干旱地区，稳定塘是实施污水资源化利用的有效方法，也是我国着力推广的一项技术。与传统的二级生物处理技术相比，高效藻类塘具有很多独特的性质，对于土地资源相对丰富但技术水平相对落后的农村地区来说较具推广价值。

4）人工湿地处理技术［2］

北京、深圳等都采用了这一技术处理生活污水。有关研究表明，在进水污染物浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除率可达85%～95%，对COD的去除率可达80%以上，对磷和氮的去除率分别可达到90%和60%。

5）土壤渗滤技术

地下土壤渗滤法在我国也受到重视。中科院沈阳应用生态所在我国北方寒冷地区利用地下土壤渗滤法处理生活污水，且出水能够作为中水回用；清华大学在农村地区推广应用地下土壤渗滤系统，取得了一定效果。此外，浙江、广东、天津和江苏等地分别在无动力、地埋式厌氧处理系统、雨污分离管网输送集中处理和生物投菌治理污水等技术方式应用方面进行了探索与尝试，也都取得了一定的进展。

1 运城市农村生活污水处理现状

1.1 运城市自然概况

运城市位于山西省的西南端，地处黄土高原的东沿，总面积14 085km2，总人口519.46万人。其中，农业人口329.73万人，占总人口的63.5%，城镇化率36.5%，是一个典型的农业大市，农业历史悠久，粮棉果商品率高，均占山西省的80%以上。

运城地形地貌为半闭流盆地，三面环山，中间为四十里岗、七里岗、鸣条岗、峨眉岭等条带高地与平原相间，海拔300m～600m，属暖温带大陆性季风气候，全年受季风活动影响，冬季盛行西北季风，夏季盛行东南季风，气候特点是干旱少雨，雨热同季。年降水量在550mm左右，蒸发量约为降水量的4倍。

1.2 运城市农村生活污水基本情况

1.2.1 生活污水产生现状

农村生活污水是来源于日常生活过程中产生的污水，依据农村生活设施条件（给排水系统、卫生器具完善程度、水资源条件等）、水源丰富程度、社会经济条件等不同而各异。据调研，农村生活污水排放水量各地区、各类型村庄差异较大，人均20L／d～100L／d。农村基础设施比较落后，排水管网不健全，生活污水自然排放，蒸发与下渗的损失量较大，其排放量占总用水量的比例普遍低于城市，大部分在50%左右。

农村生活污水与城市生活污水有很大的不同，其COD范围为62.1mg／L～314.0mg／L，NH3－N质量浓度范围为3.59mg／L～40.50mg／L。特点是间歇排放，量少分散，日变化系数大。

经调查，运城市的河津、永济、临猗、盐湖等（县、市、区）经济发展水平较高，人均用水量为80L／d～120L／d，排水系数为60%～80%，生活污水产生量平均为50L／d～100L／d；芮城、夏县、平陆、垣曲等经济欠发达地区，人均用水量为20L／d～80L／d，排水系数为40%～60%，生活污水产生量为10L／d～50L／d。运城市农村地区生活污水产生量约为143 336.9t／d。具体情况列于表1。

表1 运城市农村生活污水产生量调查表

1.2.2 运城市污水收集处理现状

运城市是水资源极度缺乏的地区。多年来，村庄的排水管网建设不完善，个别经济条件好的村庄建有排水管道或沟渠，村民生活污水一般不处理，采用随意排放到院外明渠的方式排放；大部分村庄的污水直接从院中排到巷道，在巷道硬化道路两边汇集或进入路边排水沟，滞留下渗。水量较小，冬季在路面结冰打滑，夏秋季节变腐发臭，暴雨时又被冲得乱流。

2 运城市农村环境连片整治中生活污水处理模式研究

运城市农村生活污水有以下特征：1）面广、分散。村庄分散的地理分布特征造成污水分散，难于收集。2）来源多。除了来自人粪便、厨房产生的污水外，还有家庭清洁、生活垃圾堆放渗滤而产生的污水。3）增长快。随着农民生活水平的提高以及农村生活方式的改变，生活污水的产生量也随之增长。4）处理率低。全市农村生活污水几乎不经处理肆意排放。

2.1 处理模式设计原则

随着农村经济的发展，农村生活污水所引起的面源污染日益严重，如何选用适合当地农村污水处理的技术的问题越来越显得重要。农村污水处理技术必须在技术、经济、维护和管理等方面满足要求，并与当地的农业生产实际相结合。简单地说，农村生活污水的处理技术，指为使排入某一水体的污水达到再次利用的水质要求，而通过一定的科学方法将污水中对生活或环境有害的物质进行清除、降解或无害化处理，使这些污水变成能够再被人们利用的技术［3］。利用运城市农村环境连片整治示范的基础，按照建设投资少、运行费用低、治理效果好、管理操作易的原则将污水进行综合治理。

2.2 处理模式设计方案

根据国内外农村生活污水处理技术和运城市农村环境的现状、运城市气候气象特点和生活习惯，结合运城市农村环境连片整治的示范，形成几种生活污水处理方式或工艺路线，探索北方农村生活污水处理模式。

2.2.1 高负荷地下渗滤污水处理技术

通过铺设全村污水管网，污水进入污水处理站集中处理。芮城县阳城镇红枣观光循环圈片区的生活污水，不具备纳入城镇生活污水处理系统或工业企业污水处理厂的条件，但是片区村庄以阳城镇为中心，经济基础条件较好，人口较多，生活污水量较大，收集率较高，依托镇上的红枣加工企业，由镇政府出人管理，企业出资金，依照地势采用了“高负荷地下渗滤污水处理”技术进行生活污水处理。

2.2.2 气提式固定活性污泥处理技术

地势平缓、居住相对集中、经济条件相对较好的村子，有能力铺设排水管网和修建集中的污水处理厂（站）。这种模式治理效率高、占地面积少、处理彻底。临猗县临晋镇许庄村远离城镇，但经济基础较好，生活污水收集管网健全，是新农村建设试点村，采用了“气提式固定活性污泥处理技术”。

2.2.3 缓冲池＋厌氧处理池＋人工湿地污水处理技术

在偏远的农村，住户居住分散，而且往往地势高低错落，将这些各自汇集流淌的污水收集到一起集中处理，处理后灌溉回用或排放。在芮城县沿黄旅游循环片区的汉渡村就建设了缓冲池＋厌氧处理池＋人工湿地污水处理装置。

2.2.4 植物带净化处理技术（沟渠式湿地）

对于地下水比较深的村庄，考虑村庄用水量太小及村民生活习惯以及村庄管网铺设困难的现状，采取村庄道路两旁植物带净化处理模式。分别在夏县裴介镇双庙村和盐湖区龙居镇赵村2个典型村进行了这种模式的探索。生活污水从院中流入村道路两旁的绿化带中，绿化带中密植植物进行生物处理。同时，加强对地下水的监测，保证饮用水安全。

2.2.5 厌氧池＋稳定塘

该法适用于乡村农户洗涤、洗澡、厕所冲洗等低浓度的生活污水的处理，以及有场地的农村生活污水的处理。在厌氧池净化处理的基础上，配套稳定塘，利用村里原有的池塘来处理生活污水，该技术造价低廉。在临猗县临晋镇永乐屯村进行了这种模式的探索。

2.2.6 多种技术综合

用于集中式处理，综合运用多种处理技术，以达到取长补短、提高生活污水处理效果的目的。该工程投资较大，以动力生化为主，集中运行管理，主要适用于人口比较多的建制镇或村庄。临猗县临晋镇临晋村进行了这种模式的探索。

2.2.7 管网截污模式

对距离城区或工业企业较近、地势又符合管网建设要求的村庄，铺设管网后直接接入临近的市政管网或企业污水管网。临猗县的翟村因其靠近临猗县丰喜集团，村里通过管网改造，把生活污水统一进入丰喜集团污水站进行处理。

3 结果与分析

根据运行监测结果，几种农村污水处理技术模式均取得了较好的效果，经处理后主要污染物达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级排放标准；一部分污水经人工湿地和人工生态塘处理后，水质达到绿化用水和景观回用水水质标准。结果见表2。

表2 几种农村污水处理技术模式监测结果表

4 结论

运城市是农业大市，农村数量多、规模小、集聚散、地形杂，管理人员素质不高，缺乏专门技术人员。农村污水处理设施的建设受村庄的分布状况、经济水平、技术力量、生活方式等许多因素的影响，不能按照统一的固定模式处理村庄的生活污水。根据研究结果，综合各种因素考虑，结合运城市农村环境连片整治示范效果进行筛选和总结，我们归纳出运城市农村生活污水的处理模式和技术工艺路线。

农村污水处理的技术选择要因地制宜，应根据农村特点和实际情况，选择经济适用、运行成本低廉、管理维护简单的污水处理方法和技术，并充分考虑农村的财力和农民的承受情况。各种处理模式各有其优缺点，高负荷地下渗滤污水处理模式和气提式固定活性污泥处理模式，虽然各污染物都得到了较好的去除，但是投资费用高，后期运行成本大；采用“缓冲池＋厌氧处理池＋人工表流湿地”的污水处理模式，使各污染物都得到了较好的去除，而且投资少，运行基本无费用，管理和维护简便，但占地面积较大；采用“缓冲池＋厌氧处理池＋人工潜流湿地”的污水处理模式，使各污染物得到了较好的去除，但管理和维护不如人工表流湿地简便。

［1］ 李伟国，刘建锋，梁师俊，等.浙江省农村生活污水处理技术的选用原则与处理模式［J］.农业环境与发展，2008（5）：81－86.

［2］ 高巍，胡浩云，朱磊，等.邯郸地区沟渠人工湿地治理农业面源污染可行性研究［J］.水利科技与经济，2009（12）：1066－1068.