农村生活污水处理技术研究进展

2020-09-10曹安琪

环境保护与循环经济 2020年8期

曹安琪

（辽宁省生态环境保护科技中心，辽宁沈阳 110161）

1 引言

生活污水处理是农村生态环境保护和居住环境改善的头等大事和问题关键，对增强乡村基本公共服务能力、推动美丽宜居乡村建设、改变农村居民生活模式、带动城乡一体化发展有至关重要的作用。党中央、国务院自“十二五”以来高度重视农村生活污水治理工作，多次召开会议进行提升农村人居环境工作部署，并颁布实施了相关的政策法规。2019 年7月，中央农办、农业农村部、生态环境部、住房和城乡建设部、水利部、科技部、国家发展和改革委员会、财政部、银保监会等九部门联合印发了《关于推进农村生活污水治理的指导意见》，各省为完成国家制定的相关任务，相继开展了农村生活污水治理工作。各地在治理农村生活污水的过程中应因地制宜，综合考虑地形地貌、人口分布特点和经济水平等情况，选择适合农村区域特点的最佳的处理技术和工艺流程［1］。

2 农村生活污水排放的特点

我国农村生活污水主要是农村居民在日常生活中产生的污水，成分单一、稳定，污染物的变化幅度小。由于农村地区的人均用水量较少，污水排放量有限。农村地区的管网建设相对滞后，并未实现收集和排放有效结合，大多数都是未经处理就直接排放到附近的地表水体，造成了地表水体严重污染［2］。

3 农村生活污水处理方式

3.1 农村生活污水收集系统

农村生活污水收集系统应依据“集中与分散方式灵活运用”的方式，综合考量村庄的布局、人群数量、地势地貌和周边的自然情况，将农村发展规划和乡村的自然情况有机地结合起来，采用最佳的污水收集方式［3-4］。目前，集中收集和分散收集为最常用的污水收集方式［5］。

集中收集方式常用于家庭数低于1 000 户的情况，并且每户家庭总人口不超过5 人，服务人口约5 000 人；污水量不超过500 m3/d［6-7］。集中式污水收集系统示意见图1。

图1 集中式污水收集系统示意

分散收集方式主要包括庭院污水收集和多户连片污水收集。庭院收集在人口数不超过5 人、污水量小于0.5 m3/d 的家庭中较为常用。将地势相近和地理位置适宜的农户的污水，采用管道或沟渠连接成片进行收集处理为多户连片污水收集方式，是在5～50 人范围内常用的污水收集方式［8-9］。若地势和地理位置均适合，可考虑应用到10 户以上的适宜的人口范围内［10-11］。多户连片污水收集系统示意见图2。

图2 多户连片污水收集系统示意

3.2 化粪池

化粪池主要是利用重力沉降而采取的厌氧发酵处理方式。目前比较常用的是三格式化粪池（见图3）。基本原理是粪便污水进入一级厌氧室发酵后，粪液经过二级厌氧室和澄清室，通过沉淀和厌氧发酵的方式进行处理。粪液通过厌氧发酵形成肥料得到进一步利用，出水则进入污水处理系统净化［12］。

图3 三格式化粪池工艺

污水的停留时间要依据化粪池中污水量决定，污泥清淘频次应依据气候来制定。化粪池对化学需氧量、悬浮物、动植物油、细菌、总氮、总磷有一定的去除效果。化粪池日常运行无费用［13-15］。

3.3 人工湿地

人工湿地是把土壤、一定用途的填料和生长在填料表面的植物组合，形成“植物-微生物”协同作用下共同处理废水的自然生态方法。人工湿地主要分为表流型和潜流型两种，潜流型包括垂直流和水平流两种。目前在广大农村地区经常采用的是潜流型人工湿地。在潜流型人工湿地中，污水被采用一定的配比均匀流入到填料床后渗入植物根区，通过土壤的过滤与吸附、自身的沉淀、植物吸收和微生物降解等联合作用，污水中的有机物被降解，达到污水的高效净化［16］。人工湿地对化学需氧量、悬浮物、动植物油、细菌、总氮、总磷有良好的去除效果。人工湿地处理的污水可回用于绿化和洒水。

3.4 地埋式污水处理系统

地埋式一体化处理设备主要由水解酸化池、接触氧化池、二沉池、污泥池、内部连接管道、填料、污泥提升装置等部分组成，见图4。格栅用于去除污水中的颗粒物，保障剩余单元能够正常运转。调节池主要是防止水质、水量负荷过大冲击调节设施。水解酸化池是在不同氧气环境下，水体中的有机污染物发生自身的水解转变成易于降解的污染物，为污水能够得到有效的净化奠定基础。接触氧化池使上一单元污水中的有机物通过与微生物接触进一步被氧化成为二氧化碳和水，使污水得到彻底的净化。沉淀池是实现泥水分离的单元，接触氧化池出水是微生物和水的混合体，通过沉淀池沉降作用，实现泥水分离，出水达到净水的效果。沉淀池内的污泥一部分回用到水解酸化池，保证水解酸化池污水的处理效果；一部分转入污泥池，定期进行处理［17］。

图4 地埋式污水处理系统工艺

3.5 厌氧沼气池技术

厌氧沼气池技术在我国农村地区得到了最广泛的应用。一般的厌氧沼气池通常是农村居民日常生活污水、畜禽粪便和农业废弃物等在池内进行厌氧发酵，通过厌氧微生物的代谢作用使得污水得到净化，在净化的过程中产生甲烷气体作为能源使用，厌氧发酵后的沼渣沼液通常施用农田［18］。根据以前的研究结果，厌氧沼气池对化学需氧量、生物需氧量、氨氮、总磷具有较好的处理效果，目前被公认为是适合农村污水处理技术之一［19］。同时，该技术也被公认为适合在北方寒冷地区应用［20］。

3.6 土壤地下渗滤

土壤地下渗滤净化系统是一种天然的污水净化方式，主要是利用土壤的自净能力达到污水的净化。土壤中的动物、植物、微生物通过自身的代谢作用降解水中的有机物。上海金山区利用土壤地下渗滤技术开展农村污水的治理，在水力负荷冲击允许的范围内，出水达到了回用水标准，对生物需氧量、氮、磷的处理效果非常理想［21］。

3.7 生物滤池

生物滤池作为一种常用的生物处理技术被应用到农村污水的处理中。生物滤池是由滤料形成工艺的核心部分，污水经过滤料表面微生物的截流、过滤和净化作用得到进一步的降解。常见的生物滤池主要包括滴滤池、曝气生物滤池、厌氧生物滤池、反硝化滤池及多级组合滤池等。其中，最常用的就是曝气生物滤池，在滤池内放入一定规格的滤料，采用曝气的方式，当污水通过滤料和附着在其表面的生物膜后，水体中的有机物被代谢得到净化［22］。

3.8 活性污泥法

活性污泥法作为最常用的污水处理方法，在市政污水处理中得到了广泛的应用，目前主要有好氧和厌氧两种处理方式。为达到污水处理效果，使出水中的化学需氧量、氮和磷能够满足排放标准，常采用联合处理方式处理，例如A/O、A2/O、短程硝化反硝化除磷、MBBR 等。四川省德阳市黄许镇富新村采用了A2/O-MBR 一体化处理技术处理农村生活污水，出水中的化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总磷达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）规定的一级A 标准［23-24］。