寒区农村污水治理技术及可持续发展研究

于景洋

摘要 针对寒冷地区农村的实际和水处理技术难点，对适应寒地农村的污水处理工艺进行了总结。对寒区分散型污水的处理工艺和技术进行了重点介绍，对污水的生态处理技术、生物处理和生态生物结合技术进行了对比和总结，在考虑分散性特点、低温制约、经济制约、管理模式等诸多制约条件的基础上，提出了适合我国寒地农村污水治理相应的工艺组合和政策建议。

关键词 寒冷地区地；农村污水；处理工艺；可持续发展

中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）02-0045-04

Abstract In view of the actual situation of rural areas and technical difficulties of water treatment in cold areas， the sewage treatment processes adapted to rural areas in cold areas were summarized. The treatment process and technology of decentralized wastewater in cold regions were introduced， and the ecological treatment technology， biological treatment and ecological biological combination technology of sewage were compared and summarized. On the basis of considering the dispersion characteristics， low temperature control， economic constraints， management mode and other constraints， the corresponding process combination and policy recommendations for rural sewage treatment in cold region of China was put forward.

Key words Cold area；Rural sewage；Processing technology；Sustainable development

我國有1.8万个镇，60万个行政村，270万个自然村，污水量达到80余亿t，这些农村产生的污水排放量占全国水污染物排放量的50%以上，但是农村污水处理率仍处于较低水平，甚至许多地区农村污水基本上未经处理就直接排放[1]。从“十五”到“十二五”期间，我国城镇大型污水处理厂从500座增加至近4 000座，城镇污水处理市场已经趋于饱和，而占我国将近60%人口的农村污水市场开发存在空白，一个自然村的村落处理规模虽然较小，但全国村落数量总和多，1.6亿户，7亿农民，因此处理总量也是庞大的。随着农村经济的发展，农村水环境污染越来越严重。农村污水问题被“十三五”列为我国面临的八大“水问题”之一。社会主义新农村建设的重要内容之一是农村水污染治理及水环境综合整治。从2013年环保部发布《农村生活污水处理项目建设与投资指南》，到2015年实施《水污染防治行动计划》中的第三条内容也明确提出“推进农村污染防治”，从国务院印发《关于加快推进生态文明建设的意见》，到2016年中央一号文件内容，解决农村污水处理问题已经成为农村环境整治的重中之重。笔者介绍了寒区分散型污水的处理工艺和技术，提出了适合我国寒地农村污水治理建议。

1 寒地农村水污染现状及特点

寒地农村地区主要包括黑龙江省、吉林省和辽宁省，还包括内蒙古东五盟市、甘肃省、青藏高原地区，总面积达2 89.1万km2，耕地面积达36.21亿hm2。这些寒冷地区农村污水污染源主要包括4方面：①来自生活中的污水，基本上不含重金属和有毒有害物质，氮（N）、磷（P）含量较高。②化肥农药的使用。农药化肥中大量未被吸收的N、P元素残留在土壤中和农作物的表面，灌溉或雨水会致使残留元素进入水体导致水体溶解氧（DO）、pH及透明度的变化，从而导致水质恶化[2]。③畜禽养殖业的发展。随着生活饮食模式的转变，畜禽养殖业的规模发展较快，养殖业已成规模，畜禽类粪便、废弃物及畜禽宰杀废水的排放引起了严重的水污染问题。④附近乡镇企业排放的污染物。一些城镇企业在生产过程中产生的废水直接排放，大量工业固体废物在农田河沟堆放对水体也会产生二次污染[3]。

2 寒地农村水污染治理主要技术难题

根据寒地农村污染来源可知，污水的主要特点是含有一定量的N和P，可生化性好，但水质水量变化较大；村民或小作坊的分布具有相对分散性，因此大多数农村地区污水分布分散、排水量也较大，波动性大，基建落后无排水管网，污水的收集和集中处理难度均较大[4]。

根据农村污水水质特征及寒冷地区的气候条件可知，寒地农村污水处理主要面临以下问题：①现有的城市污水处理系统不适宜在小型分散式农村污水治理中应用[5]；②寒地农村温度偏低，严重影响着污水生化处理过程中微生物的活性[6]。因此，目前可供寒地农村选择的分散污水处理工艺大致可分为两类，一种是在自然条件下，利用土壤、水体、植物和微生物相互作用的处理系统，如土壤渗滤、人工湿地等[7]；二种是人工条件下，改造简化传统的污水处理工艺，利用物理、化学和生物处理为主的除污工艺，如净化槽、化粪池等[5]。但是，寒地农村污水处理工艺设施运行和维护也存在两方面的难题：一是由于寒地运行效果良好的污水处理设施较少，因此缺乏对污水处理设备的管理经验；二是由于寒区农村经济条件相对较差，因此技术人员储备也较薄弱[8]。

4.2 生物处理技术组合

寒冷地区的农村污水生物处理技术是以微生物的好氧、厌氧分解、降解污染物为核心的技术机制。污水的好氧生物处理主要包括污泥法（传统法和改良法）、生物膜法和膜-生物反应器（MBR）。其中，传统活性污泥法典型工艺为A/O、A2/O；改良活性污泥法主要包括氧化沟和SBR工艺；生物膜法主要包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等。厌氧生物处理一般用于系统最前端，主要有化粪池和沼气池。这些生物处理工艺适用于寒冷地区的农村，主要研究热点是工艺改良，使其适应低温运行，解决低温处理效率低的问题。目前，根据寒冷地区农村污水的特点和经济可行性，一体化污水处理设备具有节省空间、使用管理方便、出水效果好、运行成本低等优点，一体化设备以生物生化处理为主，适用于广大农村地区污水处理。李瑾等[19]设计了 A/O 一体化污水处理装置，出水可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一 级B标准。苏翔[20]研制的 A/O 一体化净化槽装置，对农村污水动植物油去除率较好。裴亮等

[21]研发了一体化膜生物反应器（IMBR）工艺处理农村生活污水出水优于《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）要求。钱盘生等[22]研发的一体化多功能立体循环氧化沟，设有生物除臭装置，集脱氮、除磷、除臭、消毒于一体的分散型污水处理装置。

4.3 生物-生态组合

生物-生态组合技术是生物处理和生态处理的工艺结合，一般处理前置部分为生物处理，主要去除有机污染，后续生态处理主要目的是脱氮除磷，充分发挥各自的优势，提高出水水质和系统运行的稳定性[22]。目前应用最多的组合为厌氧+好氧+湿地，出水质量通常可适用于农业或水产业进行营养物循环和水体回用。综合来看，生物-生态组合技术工艺包括多种组合形式，如污水+预处理+A2O处理法+稳定塘+出水，污水+化粪池+厌氧池+人工湿地+出水，污水+化粪池+一体化设备+出水，污水+预处理+A2O处理法+地下渗滤+出水，污水+化粪池+土地处理（或人工湿地）+出水，进水+调节池+生物滤池+一级人工湿地+二级人工湿地+稳定塘+出水等。用于寒冷地区农村分散污水处理工艺基本可分为初级工艺和主体工艺2部分，初级处理工艺包括化粪池、沼气池、沉淀池等用于去除悬浮物；主体工艺有两类，一类是生物处理部分，主要为好氧和厌氧工艺，另一类是生态处理部分，主要有地下渗滤、人工湿地、稳定塘等。综合运用多种技术相结合，可以做到取长补短，提高污水处理效果的目的。

5 结语

寒冷地区对于环境敏感区应以污水处理效果为重，注重有机物和N、P的去除；经济条件许可的发达地区可以去污效果为目标，采用生物处理工艺或“生物+生态”综合处理工艺，经济相对落后的地区可考虑采用“初级处理+生态”工艺；对于非环境敏感区主要侧重于对有机物的去除，可以自然处理模式为主或是“厌氧+生态”处理工艺。农村污水的处理应尽量采用成熟可靠的工艺，能够抗冲击负荷，实现稳定达标，对于寒冷地区农村分散型污水处理重在工艺改良。

对于工艺改良，笔者提出几点建议：利用生态技术处理时要注意温度的影响，低温条件下可通过覆盖等方法采取保暖措施；对于人工湿地，冬季可将其作为储水池，夏季再进行处理；利用植物净化吸附水中N、P时，尽量种植耐寒品种，保证植物安全越冬。

通常寒冷地区四季分明，农村地形复杂，经济相对落后，且发展不平衡，水质特点、工艺成熟性、资金、体制等都限制了污水处理效果和寒地农村污水处理工程的发展。在处理工艺的选择和组合上，要根据经济条件、环境敏感度、气候条件、地理条件、技术能力、污水排放量和污水组成筛选适宜该农村的污水处理工艺。每种技术工艺都有自己的优缺点，因此要综合运用多种工艺组合和水处理技术，达到取长补短、提高寒冷地区农村污水的处理效果。

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