小型污水处理设施在农村水环境治理中的应用研究

李辉，李宪辉

1.山东宏达建设工程有限公司；2.济南市历下区机关事务服务中心

水资源作为人们赖以生存的关键资源之一，对人们的生命健康有着直接影响，为此，水资源的保护和治理尤为重要。农村污水类别相对复杂，不仅包含生活污水，还包含农田废水，加之受农村排水系统不完善的影响，导致处理难度较大。农村污水处理问题是我国推进农村生态文明治理的重要组成部分，对水环境具有至关重要的作用。现阶段，因农村规模相对较小，污水的处理相对分散，通常采用小型污水处理设施进行污水处理，一定程度上提高了农村水环境治理的效果和效率。

一、农村水环境治理的意义

在我国水环境保护工作中，农村水环境治理具有重要意义，主要体现在以下两个方面：

一方面，农村水环境治理有利于农村实现水环境保护。农村居民生活、畜牧养殖、农业劳作均需要水资源，在很大程度上直接影响居民的生活质量及经济发展[1]。伴随我国工业化的深入发展，农村廉价的土地资源和劳动力吸引众多工厂选择在农村办厂，因对工业废水排放的管控力度不足，农村水资源受到严重污染，不仅影响居民的正常、用水，甚至会对居民的生命健康带来威胁。由此不难看出农村水环境治理的必要性和重要性。

另一方面，有效的农村污水治理还能改善我国整体水环境。在可持续发展和环境保护政策下，水环境保护尤为重要[2]。

二、农村污水特征及水环境治理现状

（一）农村污水特征

农村污水特征主要体现在两个方面：（1）水质特征。农村污水类型繁杂，主要包括居民生活污水、农田废水和工业污水。农村污水中的污染物成分包括有机物、固体悬浮物、氮氧化物等，其中，氮氧化物和有机物的含量高于城镇污水。同时，农村污水中污染物的浓度具有变化性特点，具有较好的可生化性，通常情况下其中包含的重金属污染物和有毒有害物质较少。（2）水量特征。受自然环境的影响，农村污水的水量在不同天气环境下有较大的变化。与城镇污水相比，因农村居民生活作息相对规律，只有早晚是污水排放的高峰期，所以农村污水排放有一定规律，水量也相对较小[3]。

（二）农村水环境治理现状

当前，我国农村水环境治理水平相对较低，据相关资料统计，农村污水处理率仅有17.19%左右，而城镇污水处理率则能达到96%左右，可以看出农村污水处理能力远不及城镇污水处理能力，农村污水处理工作开展效果并不好。我国农村污水排放较为分散，且治理量大，是农村水环境治理的一大难题，直接影响我国整体的污水治理工作[4]。同时，据相关调查显示，我国农村污水处理设施建设的完善程度相对较差，污水处理系统由排水管道结合污水处理厂共同组成，但目前农村污水处理厂的建设速度远不及排水管道的建设速度，不利于农村污水处理效率的提升。综上，在这样的背景下，我国农村水环境治理工作虽然已经开展，且治理宣传、基础设施已经逐渐发挥相应的效用，但受我国农村实际建设情况的影响，我国农村水环境治理工作进展缓慢，存在诸多亟待解决的问题，仍需进一步努力完善。

（三）农村污水处理模式

一般情况下，农村污水处理模式主要包括分散式、集中式以及接入市政管网等。因农村地形地貌的多样化差异，需结合农村地形的实际情况选择污水处理模式。通常来讲，针对地区面积较大、地形简单的农村，可采用集中式的污水处理模式；针对地区面积小、居住区分散、地形复杂的农村，可采用分散式污水处理模式；针对与城镇市政污水管网距离较近的农村，可采用接入市政管网的污水处理模式。针对上述介绍的三种处理模式，分散式处理模式最适合现阶段我国农村污水处理的实际情况，可利用小型污水处理设施实现对排放污水的就近处理。由此可见，只有切实考虑不同农村的实际情况，对污水处理的方式进行科学合理的选择，才能最大限度地避免因处理方式不当对污水处理效果的影响。

三、小型污水处理设施在农村水环境治理中的具体应用

目前，小型污水处理设施在农村水环境治理中的应用形式较多，依据不同的工艺原理可划分为自然处理和生物处理两大类，以下对几种农村水环境治理中常用的小型污水处理设施进行详细介绍。

（一）膜生物反应器工艺（MBR）

膜生物反应器污水处理（MBR）工艺是当前小型污水处理设施在农村污水处理中应用的关键工艺技术之一。MBR作为一种新型的污水处理工艺，与传统的污水处理工艺相比，不仅更节省资源和空间，并且更为高效，与现代社会水环境治理理念极为契合，有必要在农村污水处理工作中积极推广与应用。MBR设施通过自动控制技术能够实现系统的自行运作和管理，其通过对农村污水的就地处理和反复利用，在节省大量精力的同时，一定程度上减少了建设污水处理厂和排水管道的成本。MBR设施作为农村污水处理中的关键装置，其核心在于生化反应器和膜组件的相互结合，主要组成部分包括污水预处理系统、调节池系统、膜生物反应器系统以及回收排水装置（MBR设施运行原理如图1所示）。在整个MBR处理系统中，污水先经过预处理系统再进入调节池，最后到膜生物反应器，以此实现对污水中有毒有害物质和微生物的有效处理，进而保证农村污水处理工作的高效运行。

MBR设施的核心在于膜组件和生化反应器的相互结合。预处理池中的污水通过潜污泵传输至膜生物反应器中，利用膜组件能够在很大程度上提升对污水中好氧微生物和污染物的分解处理效率，在反应器中将污染物分解为二氧化碳和水。之后通过对污染物的分离净化处理利用排水系统排出。在整个MBR污水处理过程中，膜组件还具有对污水的固液分离功能，以此实现对农村污水的更好处理。

因MBR设施对农村污水的处理效果较好，出水水质较高，在我国北方缺水地区及平原河网地区的农村得到广泛应用，具有良好的发展前景。但MBR设施在购置建设方面需要较高的成本，并且该装置的日常运行和管理需要消耗电能。为此，MBR设施更适用于经济环境相对较好、对水质要求较高的农村。

（二）无动力地埋式污水处理工艺

无动力地埋式污水处理工艺同样是现阶段农村常用的污水处理工艺之一，其污水处理效果也相对较好。无动力地埋式污水处理设施的主要结构组成包括进水井、一级消化池、二级消化池、厌氧化池、通风消毒系统和出水口。无动力地埋式污水处理工艺的原理为通过进水井或排水管道，使农村污水进入到处理系统，首先在一级消化池中，通过产酸杆菌实现对污水的厌氧酸性发酵，以有效降解有机物，保证能够更高效地处理污水。从一级消化池中流出的污水进入到二级消化池中，利用甲烷菌对污水中的醇类物质以及小分子有机物进行碳性消化，将其分解为二氧化碳和甲烷成分。经过无动力地埋式污水处理的这两道工序后，污水的有效处理率已经达到80%以上，但仍存在部分污染物未能得到有效处理。为此，可将经过上述处理的污水引入厌氧化池中，利用其中的厌氧生物对污水中的污染物进行再次降解处理，以此实现水中氧气浓度的提高，进一步净化出水水质，最后通过通风消毒环节完成整个污水处理的流程。

目前无动力地埋式污水处理工艺是农村水环境治理中的一项关键方法，在实际污水处理流程中无需任何其他能源的利用，无需建造房屋和保暖装置，通过菌类和生物实现对污水的净化，在处理过程中并不会产生臭味和有害气体，不仅不会对周围环境造成影响，还能够显著降低农村污水处理的造价成本和使用成本。同时，因无动力地埋式污水处理设施位于地底深处，不会占用过多的空间，无需专人管理。但位于地下的特点导致对无动力地埋式污水处理设施的维修难度较大，这一点是其关键的制约因素。无动力地埋式污水处理设施一般情况下适用于面积较小、污水处理规模小、且远离城镇市政排水管网的农村，可通过无动力地埋式设施实现对污水的分散处理。对于无动力地埋式污水处理工艺今后的发展而言，首要关注的是对相关地下装置的维修问题。

（三）人工湿地处理工艺

人工湿地处理工艺是通过对自然界生态系统自净功能的模拟以完成对农村污水的处理。人工湿地处理工艺的基本原理是模拟水生动植物的生物、化学、物理作用。人工湿地污水处理设施需在地面具有坡度且长宽适中的凹坑中存放污水。凹坑的填土层中包括土壤和部分自然物质。在人工湿地处理设施的运行过程中，需要在床体上种植水葱、芦苇等多年水生植物，其中存放的污水在凹坑床体表或填料的缝隙中进行流动，从而达到污水净化处理的效果。人工湿地处理设施的主要结构组成包括预处理装置、人工湿地系统、出水调节装置及管道、阀门等（如图2所示）。人工湿地处理工艺适用于污水处理规模小、下泄水量少且具有高落差条件的农村。无需繁杂的设备装置，操作便捷，日常运维管理难度较小，污水处理规模适用范围较广，建造投入成本较低，在农村水环境治理中同样得到广泛应用。同时，人工湿地处理工艺所需的主要材料能够就地取材，仅需沙土、碎石等。依据农村实际地形状况对系统进行构建，无需搭建管道即可实现污水的自行流入，进一步减少了成本投入。但人工湿地处理工艺同样存在明显的劣势，主要为占地面积较大。在实际的建造过程中，有必要详细考虑占地情况，充分对当地农村地区现有的沼泽地和废池塘进行利用，从而避免对当地土地资源的过度占用。

四、结语

对于部分经济条件相对发达、具有较高水质要求的农村，建议采用MBR处理工艺对污水进行处理；对于下泄水量较小且具有高低落差条件的农村，建议采用操作简单便捷的无动力地埋式处理工艺对污水进行处理；而针对我国中西部地区缺水严重或无水源地的农村，建议采用建造简单便捷、成本低廉、易于管理的人工湿地处理工艺对污水进行处理。

综上所述，农村水环境治理在我国水环境保护中占据至关重要的位置，本文通过对农村水环境治理重要意义的阐述，分别从水量特征、水质特征两个方面对农村污水的特征进行分析，同时介绍了我国农村污水处理的现状以及农村污水处理的几种方式，分别对MBR处理工艺、无动力地埋式污水处理工艺以及人工湿地处理工艺的系统组成、运行原理进行了详细说明。基于本文论述，考虑不同农村地区地形、处理规模等因素差异性特点的影响，在农村水环境治理过程中必须结合农村当地的实际情况，因地制宜，综合考虑当地的经济条件、不同处理设施的工艺技术以及管理水平，对小型污水处理设施进行合理选择。