农村生活污水处理工艺的相关研究

邵 楠

（中国瑞林工程技术股份有限公司，南昌 330036）

随着农村经济的发展和农村居民生活水平的不断提高，农村生活污水量大幅度增加。目前，我国农村生活污水排放较为随意，再加上缺少污水排放系统，导致水质恶化、水环境遭受污染等情况，严重破坏了农村生态环境和人居环境。因此，有必要探究一种符合农村生活污水特点、提高其处理效率的方法，以有效防治农村水环境污染，确保农村水源安全，改善生态环境。本研究将选取“人工湿地+生物接触氧化法”相结合的方式处理某村生活污水，运行结果表明，出水质量满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级标准的B标准[1]。

1 农村污水的主要来源分析

1.1 居民生活污水

我国部分农村地区还没有构建完善的污水排水管网，居民生活污水直接被排放到沟渠与管网中，造成水体污染、生态环境破坏，影响居民饮水质量。

1.2 工业废水

工业废水是指在工业生产过程中洗涤设备、场地等时所产生的废水。工业废水直接威胁到农村居民的饮用水安全与身体健康。

1.3 农村降水的混合水

当前，农村地表硬化现象普遍，使得农村降水中混杂的杂质增多，从源头上就对水质造成破坏，农村降水的混合水中既包含生活污水排出的污染物，又会将工业废水中的化学元素冲走，水质受到严重的破坏。

2 农村生活污水的基本情况以及排放要求

2.1 农村生活污水的基本情况

农村居民排放的生活污水包括人粪尿及洗涤、洗浴和厨用废水等。相对城镇生活污水，农村生活污水具有分布疏散、污染物浓度相对较高、水量差异大等特点。农村居民生活用水量受生活条件状况(给水系统、卫生器具完善程度、水资源利用方式等)、生活习惯、节气等因素直接影响。在具体确定用水量时，可参照表1，在调查分析农村居民的用水现状、经济条件、用水习惯、发展潜力等状况的基础上酌情确定。生活污水含有碳水化合物、蛋白质、氨基酸、脂肪等有机物，一般不含有毒物质，可根据表2并结合实际情况确定生活污水的水质[2]。

表1 农村居民生活污水排水量参考取值

表2 农村居民生活污水排水水质参考取值

2.2 农村生活污水排放要求

目前，农村生活污水尚没有统一的排放标准。大部分地区参考执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准要求。而《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）规定：排入未设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水，必须根据排水系统出水受纳水域的功能要求分别执行相关标准。因此，各地应根据受纳水域的具体功能要求确定排放标准。

3 污水处理工艺设计

3.1 设计水质与水量

工程处理的规模是100 m3/d，某村生活污水的设计进水为：TP≤ 3.0 mg/L、BOD5≤150 mg/L、SS≤100 mg/L、NH4+-N≤20 mg/L、COD≤300 mg/L；设 计 出 水 为：BOD5≤ 20 mg/L、TP≤ 1 mg/L、COD≤60 mg/L、SS≤20 mg/L、NH4+-N≤8.0 mg/L。

3.2 设计参数与工艺流程

经过一番工艺比较分析，此工程最终确定选用“人工湿地+生物接触氧化法”相结合的方式。在实施强化之前，选用生物接触氧化工艺对系统进行处理[3]。

3.2.1 生物接触氧化池

生物接触氧化池结构包括池体、填料、布水装置和曝气装置。工作原理为：在曝气池中设置填料，将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。

（1）缺氧池。缺氧池采用两格设置。缺氧池反硝化的容积负荷MDNL=0.29 kg NOx-N（m3·d），考虑反硝化脱氮效果，硝化液回流比采取100%～300%。缺氧池设置悬挂填料，高度为1.8 m，有效水深为2.8 m，停留时间为4.38 h。填料填充率为64%。

（2）好氧池。接触氧化填料去除有机污染物的五日生化需氧量容积负荷Mc取0.32 kg BOD5/（m3填料·d），硝化容积负荷MN取0.08 kg TKN/（m3填料·d）。填料的填充设计：设置曝气区0.5 m，填料区1.8 m，稳水层0.45 m；总有效水深为2.75 m。

3.2.2 人工湿地

人工湿地是一种为处理污水而利用工程手段模拟自然湿地系统建造的构筑物，在构筑物的底部按一定的坡度填充填料，如碎石、砂子、泥炭等，在填料表层土壤中种植对污水处理效果良好、成活率高的水生植物，如芦苇、香蒲、灯心草、香根草、风车草等。其主要分为表面流湿地、潜流湿地、垂直流湿地。人工湿地适宜于气候温暖、土地可利用面积广阔的区域，尤其适用于利用盐碱地或废弃河道进行工程设计。

垂直流人工湿地与潜流式人工湿地串联之后就会形成湿地，本次研究对象的占地面为320 m2，依据设计，填料层有1 m高，停留3 d时间，床体内最底层是厚度值为5 cm、平均粒径大概为3 cm的均匀砾石，水力负荷为0.32 m3/（m2·d），然后再布置细砂、细砂。在湿地中种植了美人蕉、香蒲、风车草等几种适宜当地气候的水生植物，依据每平方米9棵的密度进行种植。为了有效确保系统布水的匀称度，把此湿地划分为两个独立的布水单元，使其都处于单独运作状态，借助收集管排水。

4 结果和分析

试运行期间分别针对生物接触氧化池出水口、进水口以及人工湿地出水口实施了数次水质监测，坚持每月进行4次采样，并记录分析各个处理单元去除几种主要污染物的效果。

此工艺能去除各类污染物，对NH4+-N、SS、COD、TP、BOD5的平均去除率分别是80.5%、91%、85.9%、83.6%、92.8%，因此生物接触氧化/人工湿地组合工艺在处理生活污水方面效果显著。但是，在去除效果上，这五种处理单元有一定区别。生物接触氧化池可以将NH4+-N、COD、SS去除。不难看出，将微生物填料置入生物接触 氧气池中具有重大意义，既可以使一些功能性微生物被固定好，又能借助氧气池的水分、还原性物质的混合方式促进污染物降解。

人工湿地具有强大的去除各类污染物的效果，其去除率基本超过49.1%，其缘由有三。一是填料结构科学，对污染物能起到吸附、沉淀、截流的效果，然后借助微生物的作用促进污染物实现转化与降解；二是高效垂直流人工湿地采取的布水模式较为特殊，能够有效确保在湿地上污水的分布均匀，同时和填料实现密切接触；三是生物接触氧化池能够对进水发挥优质的预处理效果，使人工湿地的处理负荷减小[4]。

人工湿地在去除TP上起到了较为显著的作用，去除率为75.8%。首先，它借助微生物进行去除，其次，采取化学沉淀方式去除TP。基于好氧环境时，整个湿地系统是酸性的，基质内有铁、铝，能有效吸附磷，在磷和金属发生反应后磷将得到沉淀；而处于厌氧与兼氧环境时，湿地呈碱性，磷和钙发生化学反应后会形成磷酸钙。同时，湿地中基质是通过级配方式呈现的，底部分布的表面积较大的砾石与强大的水力传导率能够促进污水和填料密切接触，确保磷被去除。

5 农村生活污水处理技术及管理措施探讨

5.1 农村生活污水处理工艺的选择

农村污水处理工艺的选择主要根据因地制宜的原则，能够接入市政污水管网的村镇应就近接入市政污水管网。市政管网接纳范围以外的，定义为分散型农村污水，污水处理工艺根据居住特点可以选择一家一户式、分片集中式、多家式等[5]。

5.2 农村生活污水处理设施的管理

5.2.1 制定地方规章制度，加大监督巡查

地方政府应制定农村污水设施运行管理制度，明确部门责任，落实运行经费，以保障污水设施正常运转，加大对处理设施运行的监督检查，确保已建污水处理设施的正常运行。

5.2.2 农村生活污水技术设计思路

传统的城市污水处理工艺不能完全适应农村污水，特别是分散型农村生活污水处理的需求，农业生活污水工艺要求工艺简单、处理效果有保证、运行维护方便、具有最佳的综合效益，应积极采用水循环经济系统模式，水资源在系统中多次再利用和再循环，对于污水和雨水，水循环经济模式被视为一种重要的路径，可以将污水和雨水收集后处理，然后作为水源或通过多种途径重新利用。

5.2.3 农村生活污水具有生化性好的特点

人们可以考虑采用生物单元处理技术与人工湿地技术或土地过滤等生态处理系统相结合的方法，但施工是处理工艺成功与否的关键，必须选择有资质的施工单位，污水管道的铺设尽量与居民的分布相适应，在满足处理需求的前提下，尽量减少管道铺设距离，减少管道跨河，行业监管部门、建设单位、监理单位要尽到监管责任。

6 结语

人工湿地与生物接触氧化相结合的工艺在处理农村生活污水中的污染物方面能取得较为显著的效果。运行实践结果显示，系统运行具有较强的稳定性，NH4+-N、SS、COD、TP、BOD5的平均去除率分别是80.5%、91%、85.9%、83.6%、92.8%，出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》的相关要求。同时，其拥有能耗少、抗负荷作用强、维管方便、简单、费用低等诸多优势，因此可以说是一种处理农村生活污水的特别方式。但系统运行需要电能，应当将电费落到实处，才能保证该系统的正常运行。