我国农村污水处理技术应用现状

吴新忠，纪向东，张翠英，2，张 敏，张 金

（1.徐州工程学院 环境工程学院，江苏 徐州221111；2.中国矿业大学 环境与测绘学院，江苏 徐州221116）

1 引言

随着我国经济的发展，环境污染出现了一个新趋势：环境污染正从城市迅速扩散到农村。农村环境污染主要体现在水体污染严重、清洁水源稀缺、土壤质量下降、人居环境恶化、生态遭到破坏等方面。我国在2010年进行了第一次全国污染源普查，结果表明：农村污染物排放量占全国总量的50%左右，其中COD、TN、TP的排放量分别占总量的43%、57%和67%［1］。而长期以来，由于对农村水环境保护缺乏足够的重视，农村地区污水几乎不经处理直接排入自然水体，给湖泊等地表水体带来严重污染，因此，农村污水治理问题亟待解决。在此介绍了我国农村污水的来源、特点及处理现状，并对几种农村污水处理技术进行了介绍，以期为我国农村污水处理提供一定的技术参考。

2 我国农村污水概述

2.1 国农村生活污水的来源及特点

结合现实情况和资料查阅，结果表明：农村污水来源主要有5个方面：日常生活洗涤用水；厨房污水；冲厕污水；堆放垃圾产生的渗滤液；农户家庭中小规模养殖过程产生的污水。农村污水的主要特点有：农村污水主要为生活污水和以农产品为原料的加工污水的混合污水，基本上不含重金属和有毒有害物质，含有一定量的氮和磷，可生化性好；农村污水水量、水质变化大，且水量、水质在不同的居住区、不同的时间段有明显的差异；农村地区人口居住分散，大部分农村没有排水收集管网，污水处理率较低且集中收集处理难度较大［2～3］，除此以外，农村污水因缺乏足够的工艺设计参数，管理水平也相对较低。

2.2 农村污水处理现状

我国农村生活污水处理正处于起步阶段，污水处理技术与设施不完善，其建设与运行管理较国外相对滞后，究其原因，我国正处于城市化建设的重要阶段，从而忽略了农村的污染问题，没有引起足够的重视。国内还没有制定关于农村污水排放标准，农村地理环境较为复杂，也缺乏稳定可靠的建设也是重要原因。我国南方农村多为分散性村落，现行的南方农村生活污水的处理并不广泛，在重庆、江浙、四川、广东等地区有一些农村生活污水的试验性处理工程。目前，南方农村地区将生活污水随意收集于化粪池发酵后灌溉菜地农田，该过程没有正确的科学引导，使得大部分的生活污水没有处理直接排入水体。北方农村虽多为聚居，但由于资金短缺以及没有过多的处理设施，目前北方农村的生活污水大部分为原位排放［4］。

3 我国农村污水处理技术简介

考虑到农村污水的独特性，结合农村地区的地理环境，当附近有可利用的农田，可进行污水灌溉和污泥用作农肥等便利条件时，在污水处理工艺的选择上将污水处理与利用相结合，与保护和改善当地的生态环境和水环境相结合，实现农村区域性的生态环境和水资源的良性循环。当农村有可利用的天然废塘、荒地、洼地时，应充分利用当地条件，优先考虑采用生态塘、人工湿地处理系统等因地制宜的生态处理工艺。当没有可利用的天然废塘、荒地、洼地等条件时，可推荐选用改良型好氧生物处理工艺对小城镇污水进行二级生化处理［5～6］。

3.1 厌氧沼气池处理技术

在中国农村生活污水处理的实践中，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。它将污水处理与其合理利用有机结合，实现了污水的资源化。污水中的大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气，发酵后的污水被去除了大部分有机物，达到净化目的；产生的沼气可作为浴室和家庭用炊能源，厌氧发酵处理后的污水可用作浇灌用水和观赏用水。在农村有大量可以成为沼气利用的原材料：农作物秸秆和人畜粪便等。研究表明，农作物秸秆通过沼气发酵可以使其能量利用效率比直接燃烧提高4～5倍；沼液、沼渣作饲料可以使其营养物质和能量的利用率增加20%；通过厌氧发酵过的粪便（沼液、沼渣），碳、磷、钾的营养成分没有损失，且转化为可直接利用的活性态养分－农田施用沼肥，可替代部分化肥。沼气池工艺简单，成本低（一户约需费用1 000元左右），运行费用基本为零，适合于农民家庭采用。而且，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。

3.2 人工湿地处理技术

人工湿地处理技术是利用生态工程的方法，在一定的填料上种植特定的湿地植物，建立起人工湿地生态系统，当水通过该系统时，携带的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，利用生态系统的物理、化学和生物的协同作用，使污水得到净化。人工湿地形成了独特的“土壤－植物－微生物”的循环处理系统，在三者的共同作用下，不仅能够去除水体的有机污染物，还能高效吸收污水中的氮、磷等营养物质。Li等［7］在太湖地区建立了水稻湿地系统，研究表明水稻湿地系统不仅具有对氮有很好的去除效果，而且还能节省化肥的使用和灌溉的水量。

人工湿地污水处理技术应用范围很广，出水一般均优于常规二级处理效果。以上海市农村地区为例，人工湿地得到了广泛应用，9处垂直潜流人工湿地出水皆能达标排放［8］。另外，人工湿地适用范围广，在没有完善污水管网系统的地区应用人工湿地技术能够发挥其优势。但该技术易受气候条件影响，南北差异较大，北方大部分地区冬季气温较低，难以维持生态系统的正常运行或保证污水处理效果。因此在采用此技术时，要选取合适的植物，并要充分考虑植物越冬问题［9］。

3.3 稳定塘处理技术

稳定塘是一种利用天然净化能力的生物处理构筑物的总称，有机物主要通过微生物降解、有机物吸附、有机颗粒的沉降和截滤作用去除。稳定塘技术在太湖流域应用实例比较多，尤其是高效藻类塘式稳定塘技术。高效藻类塘是美国加州大学伯克利分校的Oswald等在20世纪50年代末提出并发展的，它是在传统稳定塘的基础上发展起来的一种改进形式，强化利用藻类的增殖来产生有利于微生物生长和繁殖的环境，形成更紧密的藻－菌共生系统，同时创造一定的物化条件，达到对有机碳、病原体，尤其是氮和磷等污染物的有效去除，适合于农村面源污染控制［10～11］。郭迎庆等研究高效菌藻塘系统处理太湖地区农村生活污水除磷效果及其强化措施发现，高效菌藻塘和水生生物塘水力停留时间分别为8d和4d，进水总磷浓度1.7～17.1mg／L，出水总磷浓度全年平均值为3.33mg／L，高效菌藻塘系统的除磷能力欠佳；通过降低水生生物塘内水深、采用废弃石膏作为填料构建了新型复合水生生物塘，水力停留时间为1.6d条件下，复合水生生物塘出水总磷可保持在1mg／L以下，可达到GB18918－2002一级B排放标准［11］。

3.4 土壤渗滤处理技术

土壤渗滤是一种人工强化的污水生态工程处理技术，它充分利用利用毛管浸润和土壤渗透作用，使污水在具有良好渗透性的地层中向四周扩散，并通过过滤、沉淀、吸附和生物降解等作用使污水得到净化。土壤渗滤系统主要有慢速渗滤系统和快速渗滤土地处理系统。慢速渗滤土地处理可以简化用于农村生活污水的处理，是土地处理技术中应用最广泛的一种，在中国沈阳西部的滞洪区建的面积约为700hm2的慢速渗滤土地污水处理场，可用于农村生活污水的处理。赵思平［12］等人阐述了慢速渗滤系统在城市污水土地处理方面的应用进行，具有易管理、经济效益显著的优点［13］。快速渗滤处理系统是将污水有控制地投配到具有良好渗透性能的土地表面，在污水向下渗透的过程中，在过滤、沉淀、氧化、还原以及生物氧化、硝化、反硝化等一系列物理、化学及生物的作用下，得到净化处理的一种污水土地处理工艺［13］。该系统也可以用于农村生活污水的处理，渗滤池的土质要求通透性能强、活性高、水力负荷大、处理效率好为原则。一般在系统运行4～5周后，就需要对渗滤床耕作，以恢复其渗滤速度［14～16］。北京市昌平区快速渗滤系统COD、BOD5、SS、氨氮、硝基氮、总氮、总磷的去除率分 别为 91.9%、95.3%、98%、85.6%、54.1%、83.2%、69%［15］。

3.5 生物滤池处理技术

生物滤池是生物膜法处理污水技术中一种较为成熟的工艺，且在19世纪就已被使用，经过100多年的历史，生物滤池处理技术已经被各大污水处理厂广泛认可。它是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经比较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术。污水长时间以滴状喷洒在块状滤料层的表面上，在污水流经的表面上就会形成生物膜，待生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物，即摄取流经污水中的有机物作为营养，从而使污水得到了净化［17］。黄伟丽［18］等以苏南常州市民丰村为例，进行了复合式生物滤池对农村生活污水处理的应用，运行结果表明该村生活污水经复合式生物滤池处理后，其COD、NH3－N、TN和TP指标均低于GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，运行稳定。

3.6 “生物＋生态”处理及综合利用技术

东南大学李先宁等人，针对低处理成本、高氮磷去除要求，在江苏省宜兴市大浦镇沿太湖农村生活污水处理示范区14个村，具有明显的冬冷夏热气候特征等条件下，采用“生物”和“生态”相结合的处理方式，以开发和研究“厌氧水解、跌水充氧接触氧化、折流人工湿地组合技术”、“塔式蚯蚓生态滤池组合技术”及“厌氧发酵、生态土壤及蔬菜种植组合技术”3项污水处理核心技术为中心，结合7项辅助技术，把污水处理与农村村落微环境生态修复、生态堤岸净化、农田灌溉回用和景观用水需求等进行了有机的结合，把在示范区复杂条件下研发的针对性较强的各单项技术，根据不同实际条件进行优化组合与系统化，形成适合河网区农村生活污水和初期地表径流的“生物＋生态”处理及综合利用技术的集成系统［19］。

4 结语

我国农村生活污水的处理工作起步较晚，且目前仍存在比较大的问题。随着全国新农村建设步伐的加快和政策的倾斜，一些地方已经开始建设示范工程和规模化运行的处理设施。针对我国农村地区资金短缺、能源不足的情况，采取一次性投资低、能耗低、运行稳定、运行费用低、维护管理方便的实用技术是解决中国农村污水污染问题的主要途径。通过以上介绍的各种农村污水处理技术，笔者认为厌氧沼气池处理技术和人工湿地技术是符合中国国情的农村污水实用处理技术，将有广阔的发展前景。

上述污水处理技术各具备特点，且已经有了一些相关的研究和试验、实践工作，各地区可因地制宜，酌情选择。此外，这些技术也均有其自身的不足和值得改进之处，在实际应用中可通过科学设计、优化组合，达到技术上的互补。未来的污水处理技术会向着多方面、深层次的方向发展，可以预见多种系统的联合使用会成为今后发展的主要方向。

［1］中华人民共和国环境保护部，中华人民共和国国家统计局，中华人民共和国农业部 .全国第一次污染源普查公报［EB／OL］.［2010－02－06］.http：／／www.stats.gov.cn／tjsj／tigb／qttijgb／qggttjgb／2012002／t 2010211，30t41.html

［2］魏 群，陈如融，吴贤华，等 .农村污水收集模式与常用处理技术［J］.广西城镇建设，2012（3）：96～100.

［3］胡广叶 .农村生活污水处理现状及对策研究［J］.现代商贸工业，2011（14）：251～252.

［4］龚园园，张照韩，于艳玲，等 .我国南北农村生活污水处理模式研究［J］.现代生物医学进展，2012，12（1）：132～136.

［5］庞长泷，马 放，邱 珊，等 .寒冷地区中小城镇污水处理的实用技术［J］.环境科学与技术，2010，33（12F）：192～195.

［6］谢良林，黄祥峰，刘 佳，等 .北方地区农村污水治理技术评述［J］.安徽农业科学，2008，36（19）：8267～8269.

［7］Li S，Liang X Q，Chen Y X，et al.Rural wastewater irrigation and nitrogen removal by the paddy wetland system in the Tai Lake region of China［J］.Journal of Soils and Sediments，2009，9（5）：433～442.

［8］李怀正，叶建锋，王 晟 .垂直潜流人工湿地技术在上海市农村污水处理中的应用和发展［J］.环境污染与防治，2008，30（8）：84～89.

［9］杨国文 .北方农村环境综合整治“以奖促治”项目生活污水处理技术与方案选择的探讨［J］.中国西部科技，2012，11（7）：66～68.

［10］何少林 .高效藻类塘处理农村生活污水氮磷去除机理及工艺研究［D］.上海：同济大学，2006.

［11］郭迎庆，刘 群，黄翔峰 .高效菌藻塘系统对农村污水中磷的强化去除效果研究［J］.环境工程学报，2009，3（12）：2223～2226.

［12］赵思平，颜京松 .废水处理与利用生态工程Ⅱ－类型及一些案例［J］.城市环境与城市生态，2000，13（6）：6～11.

［13］苏东辉，郑 正，王 勇，等 .农村生活污水处理技术探讨［J］.环境科学与技术，2005，28（1）：81.

［14］Check G G，Waller D H，Lee S A，et al.The lateral－flow sandfilter system for septic－tank effluent treatment［J］.Water Environmental Res，1994（66）：919～928.

［15］Mikael Pell，Fred Nyberg.Infiltration of wastewater in a newly started pilot sand－filter system：I.Reduction of organic matter and phosphorus［J］.Journal of Environmental Quality，1989（18）：451～467.

［16］Schudel P，Boller M.On site wastewater treatment with intermittent buried filters［J］.Water Science and Technology，1990，22（3／4）：93～100.

［17］张自杰 .排水工程（下册）［M］.4版 .北京：中国建筑工业出版社，2000：201～202.

［18］黄伟丽，吴江涛，张继彪，等 .复合式生物滤池处理农村生活污水工程实例［J］.环境工程，2012，30（5）：47～49.

［19］李先宁 .农村生活污水处理技术与示范工程研究［J］.中国水利，2006（17）.