农村生活污水处理存在的问题及解决策略

刘 峻

(江西省九江市濂溪区水务局，江西 九江 332005)

随着我国可持续发展战略规划的不断深入，自然生态环境保护成为当今社会的发展中心。农村水体污染一直是我国自然生态保护的核心问题之一。研究资料表明，我国大多数农村生活污水未经过有效处理，就被随意排放到道路两侧或就近自然水体中，对农村自然生态环境造成严重破坏，甚至已经成为新的区域性水体污染源。鉴于农村政府经济对水体净化投入所面临的压力，传统以大型机械为核心的生活污水净化系统并不适合在农村推广。为了解决农村生活污水处理存在的核心问题，本文提出农村生活污水生物治理策略。整个过程需要引入生活污水水体环境修复技术，水体净化技术以及水底底泥生物净化技术并引入锁水植物有效降解农村生活污水中的污染物和富营养物，实现农村生活污水处理。相比较大型机械治理，生物治理整体造价更低，更适合农村推广[1]。

1 农村生活污水生物治理技术

1.1 农村生活污水处理问题分析

我国农村生活污水水质与周围地理环境、农业经济开发水平和农村居民生活习惯均有直接关联。根据现有的数据调查显示，农村生活污水主要的问题在于富营养物质较高。国内农村污水水质成分整体差异性较小且整体结构较为稳定。污水中大多含有大量的富营养有机物，如：氮、磷等营养元素。污染物水质成分不存在大型化工类有毒物质，而是以合成洗涤剂(细菌、病毒以及微生物)为主。此外农村生活污水还存在水量小、分布杂的问题，因为农村的生活污水量普遍较小，且排放间隙变化幅度较大，一天之中早上、中午和晚上一般均会有一个高峰期，且受农村居住结构影响，整体分布较为驳杂，很难大面积集中或运输处理。所以农村生活污水处理策略的设计，必须充分考虑其问题的特殊性[2]。

1.2 农村生活污水生物治理技术框架的构建

所谓生物治理可以看做是利用天然的微生物或者特殊培养的微生物对自然或人工水体资源进行净化处理的环境保护技术。通过生物治理，可以将水体污染物或者有害物质转变成无机物或者对自然水体环境无害的物质，且不会产生二次污染。大多数自然微生物菌具有一定自净功能，但是因为水体污染物的增多，会导致微生物的死亡或生长缓慢，使微生物的水体抑制和净化作用不断减小，污染物含量上升并产生堆积，从而形成恶性循环。设计的农村生活污水生物治理技术整体框架结构如图1所示。

图1 农村生活污水生物治理技术整体框架

从图1可以看出，设计的农村生活污水生物治理技术的核心步骤为：生活污水水体环境修复、水体净化以及污水水底底泥生物净化。上述三项技术可以分别针对农村生活污水水体表面和底部进行高针对性治理[3]。

通过化验可以确定，农村生活污水表层因为自然条件结构较为简单，整体治理难度不大。有关治理人员可以通过污水反应池调控整体水面状况，调节污水含氧量，加入净化微生物，使其进行有效繁殖并不断分解水体表面污染物，在短期内即可达到净化水体、提高水体微生物数量的目标。相比较污水表面治理，污水内部尤其是污水底部治理较为复杂。经过研究发现，农村生活污水底部大多为底泥、病毒、细菌等大量有害物质和大颗粒污染物。对于污水底部污染物的治理首先要做的就是增加底泥原有微生物数量。通过不断对污水底泥部分增加氧气排放，有效提高底泥原有微生物的总体数量。其整体结构如图2所示。

图2 分层治理示意图

由于大量的氧气很有可能导致生活污水水体出现富营养化，需要利用抑制药物进行营养化抑制，或者通过种植大量锁水生物消耗水体养分，此外大量的锁水生物还能为底泥原有微生物提供充足的栖息繁衍环境。为了实时监测生活污水水体净化情况，净化人员可以在污水内部增设污水反应池，提高对污水水面清晰度、氧气含量以及微生物含量的整体把控。

污水水体增氧设备的选择会直接影响污水水体中的溶解氧含量，进而影响微生物的繁殖速度。目前对于水体的充氧设备以固定式充氧设备和移动式充氧设备为主。固定式充氧设备一般为氧气车增氧、氧气机增氧、气孔增氧等；移动式增氧设备则大多以大型氧气船为主。因为农村生活污水处理大多选择小型污水处理池，所以移动式增氧设备并不适用于农村生活污水处理。对于大多数农村污水处理池来说，恶劣的水体环境很容易影响微生物的存活率，增氧设备的引入可以有效提高水体有氧区覆盖面积，可以为微生物提供良好的生活环境，提高繁殖速度[4]。

为了进一步提高污水水体微生物繁殖效果，除了添加增氧设备外，设计额外选择了生物膜净化技术。生物膜净化技术就是通过在原有污水池有氧区设置生物膜载体，不断培养新的微生物，然后通过微生物填料不断提高微生物繁殖速度。相比较正常微生物，通过生物膜净化技术培育出的微生物具有更强的繁殖能力和新陈代谢能力，可以快速有效的分解水体中的污染物或富氧有机物以及污水底泥，从而净化生活污水，其整体净化原理如图3所示。

图3 生物膜技术结构示意图

为了有效降低生物膜净化技术所带来的额外净化成本，相关治理单位可以通过在生物膜周围种植水生植物，吸收水体营养元素和周围营养物质，并利用植物富集作用将污水中的有机物营养盐进行去除。

1.3 农村生活污水生物治理技术流程

因为农村生活污水整体大多为封闭状态，不受到外界自然水体因素的影响，可能会出现污水间隔性流动，所以对于农村生活污水治理的侧重点更多应该放在污水底泥以及周围病毒、细菌的治理。经过实际检测，农村生活污水内部含有大量的有机元素，例如：磷元素、钾元素以及氮元素等。这些优级元素很容易导致污水内部富营养化。因此生物治理的核心工作在于将微生物引入农村生活污水的底泥中，利用增氧和生物膜净化技术，不断提高微生物繁殖量，从而有效去除农村生活污水中的有害物质，其具体流程如图4所示。

图4 生物治理流程

整个生物治理流程可以细化为污水表面处理、污水底泥处理和排泥回流三步，其中每一部分均需要进行小步骤细化。

首先是污水表面处理。将农村生活污水进行汇聚，集中排入污水处理池中。在处理池内添加氧气和净化微生物，通过控制增氧量，提高污水池表面微生物繁衍量，对污水表面漂浮性污染物进行集中净化。通过处理池内的反应池检测系统，对污水池表面环境进行实际检测，并判定是否符合净化标准，如果符合则进入底泥处理环节，如果不符合则重新进行表面污染物处理[5]。

因为污水底部环境更复杂，且氧气含量较低，再进行污水底泥处理前需要应用污水水体增氧设备进一步增大污水底部供氧量，提高水体有氧区覆盖面积，可以为微生物提供良好的生活环境，提高繁殖速度。底泥处理需要利用底泥原有微生物的净化作用，通过反应池检测，测量污染水质底泥量，必要时需要应用生物膜净化技术提高底泥微生物含量，然后通过微生物填料不断提高微生物繁殖速度。

最后为排泥回流。经过之前的底泥排除后，为了防止二次污染，需要对净化完毕的污水资源进行回流，通过设置回流管道可以将净化后的污水向周围自然水体直接排放，或进行其他方式利用。

2 实验数据分析

为了科学验证设计的农村生活污水生物治理技术的有效性，需要进行治理实验，通过分析数据，确定其真实性。生物治理技术所用增氧设备参数如表1所示。

表1 设备参数

污水样本选择某实验用生活污水，其参数如表2所示。

表2 污水样本参数

以设计的生物治理技术为实验组，以传统净化技术为对比组，对同污水样本进行污水治理。对治理后的污水样本的污水污染物含量和富营养物质含量两项参数进行实际对比。

2.1 污染物检测对比

污水污染物含量是鉴别污水处理结果的核心评定指标，针对实验组和对比组净化后的样本污水进行污染物含量检测，其结果如图5所示。

图5 污染物含量对比

通过图5数据可以看出，随着净化时间的增加，实验组和对比组污染水体中的污染物均出现明显降低，但是对比组所剩污染物整体高于对比组，经过实际测算整体相差比例达到37%。

2.2 水体富营养化对比

由于农村生活污水内部含有大量富营养化元素，如果不能有效去除，很有可能造成自然水体富营养化。因此，对净化后水体富营养化元素浓度综合含量进行实际测算，其结果如图6所示。

图6 富营养元素对比

根据图6信息可以看出，虽然实验组和对比组四种核心富营养元素均处于安全线以内，但是实验组净化后的污水水体内的富营养元素含量明显小于对比组，整体平均下降比例达到59%，排放后对自然环境伤害几乎忽略不计。

3 结 语

为了解决农村生活污水处理面临的财政压力大、污水多、分布较杂且难以大面积集中的问题，本文基于农村污水的特点设计了生物治理技术。通过引入微生物、增氧设备以及生物膜净化技术，对农村生活污水表层和底泥进行高针对性处理，实验研究表明：相比较传统的大型机械治理，生物净化技术可以有效净化农村污水，可以应用推广。