农村污水治理助推乡村振兴战略

方 达 朱 彬

(1.贵州省环境工程评估中心，贵阳 550002;2.贵州省环境科学研究设计院，贵阳 550081)

党的十九大报告把污染防治作为决胜全面建成小康社会的三大攻坚战之一，而农村污水治理又是巩固脱贫成效、实施乡村振兴、全面建成小康社会的重要环节。据《中国统计年鉴2019》数据，2019年中国乡村人口7.21亿人，随着人均收入和生活水平逐步提高，农村生活污水、生活垃圾的产生呈逐年递增趋势[1]。由于缺乏适宜处理措施，农村生活污水和生活垃圾的随意排放给当地农村环境卫生带来了较大的污染隐患[2]。若不采取有效的处理措施，在影响当地居民身体健康的同时，也会成为乡村振兴及全面建成小康社会的阻碍。《农村人居环境整治三年行动方案》提出“根据农村不同区位条件,因地制宜采用污染治理与资源利用相结合、集中与分散相结合的建设模式和处理工艺,积极推广低成本、低能耗、易维护、高效率的污水处理技术,鼓励采用生态处理工艺”的总体要求，因此，选择合适的农村污水处理工艺，对巩固脱贫成效、实施乡村振兴、全面建成小康社会具有重要意义。

1 贵州省农村生活污水的收集与处理

目前农村生活污水收集和处理方式主要有两种，一是接入污水管网由污水处理厂进行集中处理，贵州西南部山区农村多处于山脊或坡地，具有面广、分散的特点，生活污水集中收集难以实现；二是采取就近处理，根据村庄分布情况建设小型生态化的分散式污水处理设施，污水处理达标后进行综合利用或排入附近水体。生活污水收集方式主要以雨污混流为主，近年来在环境比较敏感的水源地周边村寨，已开始采用一部分雨污分流进行污水收集。在农村生活污水处理技术上，人工湿地处理系统由于其运行成本低、易维护、缓冲能力强等特点被广泛应用于各地。此外，由于我国近年来对水环境质量的要求越来越高，省内一批经济发展水平较高、水环境较为敏感的农村地区已采用小型一体化A2/O污水处理技术。如贵阳市“两湖”周边自2016年起陆续建立了一批采用微动力的“A2/O+MBR”、“A/O+MBR”、“A2/O+人工湿地”等一体化污水处理技术示范工程；贵安新区在近年来也建立了一批采用微动力的一体化MBR工艺和以A/O生物接触氧化工艺为主体的净化槽污水处理示范工程；遵义地区建立了“微动力+一体化设施+人工湿地+景观塘的处理工艺”示范工程[3]。

2 现有农村主要污水处理技术

2.1 一体化A2/O 生物脱氮除磷技术

该工艺生活污水由格栅流入调节沉砂池后，泵抽吸至厌氧池，在厌氧状态下，聚磷菌释放磷并吸收易降解有机物；在缺氧池中，微生物利用有机碳将好氧池回流混合液中NO2-N、NO3-N 转化为N2，实现反硝化作用，同时去除部分有机物。在好氧生物接触氧化池，微生物将有机物分解成CO2和H2O；硝化菌利用有机物分解或空气中CO2作为营养源，将氨氮转化成NO2-N、NO3-N，好氧池出水部分回流到缺氧池，通过反硝化作用最终消除氮污染；同时好氧池聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥排放将磷去除。好氧池出水经二沉池、消毒池后排放。剩余污泥泵至污泥池，进入污泥处理系统。工艺流程见图1。

图1 一体化A2/O生物脱氮除磷工艺流程

2.2 人工湿地污水处理技术

人工湿地指通过天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据人们的需要，人为设计与建造的湿地。人工湿地污水处理系统是人工建造、可控制的工程化的湿地系统，其设计和建造是通过对湿地自然生态环境中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行污水处理。人工湿地污水处理系统对污水的净化是填料、植物和微生物的协同作用的结果[4]。植物通过自身的吸收作用和根际微生物的分解作用可以去除部分污染物，不同植物对生活污水中污染物的吸收分解作用不同。一般说来，具有庞大根系和较强的传氧能力有利于污染物的吸收分解[5]，不同植物对生活污水中污染物的去除作用差别明显，在选择人工湿地植物时，需进行筛选，选择去污能力强、成本低、易生长的植物进行种植。人工湿地的基质对污染物具有一定吸附作用，同时为微生物的成长提供载体，是人工湿地污水处理技术中不可或缺的组成部分。人工湿地中的微生物对污染物进行分解吸收，其中硝化细菌及反硝化细菌对人工湿地氮的去除起着重要作用。

人工湿地又分为自由表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地(图2)[6]。表面流型人工湿地指水面在介质表面以上，污水从池体进水端水平流向出水端的人工湿地；水平潜流型人工湿地是水面在填料表面以下，污水从池体进水端水平向出水端通过池体中滤料层的人工湿地(图3)；垂直潜流型人工湿地指污水垂直通过池体中滤料层的人工湿地(图4)。目前表面流型人工湿地由于去除效果差、占地面积大，且容易滋生蚊虫而较少采纳，农村生活污水湿地处理技术主要以水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地为主。

图2 表面流人工湿地[7]

图3 水平潜流人工湿地[7]

图4 垂直潜流人工湿地[7]

3 处理工艺选择

通过比较，一体化A2/O工艺对进水水质要求较高，脱氮除磷效果好，出水水质好，占地较小，运行管理需要专业人员进行，项目一次投资较高，运行费用较高，一般适用于处理200户左右的集中污水处理需求[8]；人工湿地对进水水质的波动适应最强，对管网要求较低，脱氮除磷效果较好，可利用天然洼地、池塘等天然地形加以人工修整，运行管理简单，项目一次投资较低，运行费用较低；上述工艺在国内农村污水治理实践中均有成功案例，但结合贵州山区地形特点、人口分布、当地农村经济状况等因素，使用人工湿地最为合适。

4 实际案例

自脱贫攻坚工作开展以来，盘州市把农村人居环境污染治理作为一项重点工作来实施，其中农村污水治理是重中之重。人工湿地技术因地制宜、建设投资小、维护成本低，为盘州市从贫困县队伍出列后巩固脱贫成效并有力衔接乡村振兴战略奠定了坚实基础。

盘州市A村为新建移民新村，居民建筑形式以低层楼房为主，每栋楼房均设置有化粪池，楼房集中布置在村内街道两侧，排水露天沟渠直接流入附近小河，对环境造成影响。为解决居民生活污水处理问题，盘州市A村于2018年新建农村污水处理系统一座，处理规模10 m3/d，服务人口122人(生活污水产生量：7.32 m3/d)，生活污水水质见表1，处理工艺采用潜流人工湿地技术，工艺流程见图5，生活污水经各楼房污水支管(采用UPVC管，总长270 m)收集后汇入污水主管(采用HDPE双波纹管，总长340 m)经过格栅渠，去除污水中的大颗粒悬浮物，避免堵塞后续处理单元；之后流入多功能调节池，对水量及水质进行调节，防止系统水力负荷急剧变化，影响后续处理效果，同时多功能调节池可对生活污水进行沉淀、水解、酸化等预处理，最后进入潜流人工湿地进行生物处理，湿地内植物(主要有千屈菜、水葱、菖蒲和风车草，以20株/m3布设)、填料(砂石和土壤)和微生物协同作用，去除污水中的COD、氨氮、磷等主要污染物，处理后的出水用于农田灌溉、景观绿化等综合利用。人工湿地安排管理人员1人，由新村公益岗位村民兼任。

表1 进水水质 单位：mg/L

图5 工艺流程图

该套处理系统于2018年10月建成并试运行，于2019年5月至2019年9月对出水进行水质监测，进水水质见表1；监测指标为COD、NH3-N、TN、TP。每月采样2次，检测分析方法如表2所示，具体操作步骤参照《水和废水监测分析方法》[9]，污染物去除效果见图6。

图6 盘州市A村人工湿地污水处理系统主要污染物去除率

由图6可知，监测期间人工湿地去除效果与季节温度呈现正相关，分析原因是人工湿地对污染物的去除主要依靠植物的吸收与微生物的分解，夏季温度较高，植物生长速度快，微生物活性高，导致夏季人工湿地去污效果较好。所有监测因子中，COD去除效果最佳，监测期间去除率呈现上涨趋势，最高可达80%；氨氮去除效果良好，春季到夏季去除率由45%升至69%，9月温度下降后，去除率呈现略微下降趋势；TN去除效果与氨氮相同，去除效果整个监测期间呈现上升趋势并于8月达到峰值，9月由于温度下降，去除率有所降低；整个监测期间TP去除效果不佳，分析原因是人工湿地中TP的去除主要依靠植物的吸收，当植物对TP的吸收量不能满足污水处理的要求时，需要额外添加除磷药剂达到除磷效果。

通过2019年5月至9月监测结果得知，盘州市A村人工湿地污水处理系统对该村生活污水COD、氨氮、总氮处理效果良好，出水水质可满足《贵州省农村生活污水处理污染物排放标准》(DB52/1424-2019)二级标准。TP去除效果不佳，达不到《贵州省农村生活污水处理污染物排放标准》(DB52/1424-2019)二级标准。后续可采用出水添加除磷剂方式提高去除效果。出水水质见表3。

表3 出水水质 单位：mg/L

5 结语

贵州省农村污水处理主要有一体化A2/O生物脱氮除磷技术和人工湿地污水处理技术，后者较前者具有建设投入低、运行费用低、适应性强等特点。从盘州市A村人工湿地处理生活污水效果来看，大部分指标去除效果较好。结合脱贫攻坚巩固，在实施乡村振兴战略背景下，推广人工湿地处理农村污水具有显著的环境和经济效益。在后续的运行中不断总结经验，为今后技术改进，实施乡村振兴战略、巩固脱贫成效提供参考。