分散型农村生活污水处理技术分析

2022-11-23孙家森

皮革制作与环保科技 2022年15期

孙家森

（日照市生态环境局高新区分局，山东日照 276800）

农村生活污水已成为当前农村水体污染的因素，为持续打好污染防治攻坚战和建设美丽乡村，应用分散型处理技术进行整治，已经成为建设良好生态环境，深入贯彻落实大气、水、土壤污染治理工作的重要举措。

1 分散型农村生活污水处理的必要性

近年来，随着污水处理技术设施不断完善，污水处理工作效率不断提高，我国城市污水处理工作已经取得了较好的效果，但受大部分农村地区人口多、居住较为分散、缺乏合适的污水收集处理设施等因素的影响，大部分农村污水无法得到妥善地处理。即便是在当前群众环保意识不断提高、城乡一体化建设等工作不断推进的背景下，农村地区污水收集、处理工作的难度还是比较大。具体来说，以前，农村地区的生活污水排放量相对较少，畜禽粪便等主要被用作农田肥料，其中大部分的有机物被农作物吸收，只有很少的有机物进入水体中，这些有机物没有超出水体自净能力，因此，对自然环境的影响相对较小。近年来，随着我国农村整体经济水平大幅度提升，自来水、洗衣机、热水器等设备在农村地区得到了广泛的普及，农村地区人均用水量、生活污水的排放量不断上涨，并且随着化肥、农药的广泛使用，被用作肥料的生活污水量不断下降，这一情况的出现使得大量含有洗涤剂等化学物质的生活污水增多，并出现了随意排放的现象。当前农村生活污水中不仅含有大量氮磷等物质，还有较多的细菌、虫卵等有害物质，直接排放到自然环境中，不仅会造成农村水体的发黑变臭，导致蚊虫大量滋生，影响当地的水体安全，还会给群众的生命安全造成一定的安全隐患。为了进一步提升农村地区污水处理工作的质量与效率，在明确农村生活污水实际情况的基础上，应用分散型污水处理技术成为推动农村环境保护工作的一项重要内容[1]。

2 分散型农村生活污水处理的原则

相较于城市，村居院落布局分散，地势落差变化大，部分地区村民生活污水和畜禽养殖废水混杂在一起，农村生活污水治理工作的难度相对较高。对于农村来说，在充分做好区域农村生活污水排放状况调研的基础上，制定具有针对性的污水处理方案，提升污染治理工作的可靠性，是保证生活污水有效治理和水环境持续改善的关键。这就需要以当地的地理位置、气候条件、社会经济状况为基础，对拟实施的污水治理方案进行评估，分析农村分散性污水的污染物组成与含量，进而选择合适的农村分散型污水处理技术。可以借鉴别处的经验，但不要机械复制城镇处理模式和其它地方乡村的技术方案，避免规划设计方案不合理，造成无法满足本地农村生活污水实际处理需求[2]。选择生活污水处理技术时，应遵循以下原则：一是处理技术符合当地气候条件和客观实际。二是污水处理技术具有较强的抗冲击能力和一定的调节能力，对不同浓度的污水和季节气温变化具有较强的适应性。三是技术流程相对简单，日常管理方便，运行维护成本低。四是便于升级改造，以满足水环境排放标准逐步加严的要求[3]。

3 分散型农村生活污水的处理方法

分散处理模式是根据不同区域农村居民居住密度、地理环境等客观条件，将区域内的生活污水集中收集到一起，然后进行集中处理与排放。分散收集的区域大小根据地理条件和投入运行成本确定，较大村落可以分成多个采用不同污水处理技术的分散区域。这种将不同区域内生活污水进行分布收集、独立处理，并且在后续过程中依据污水的实际情况，对其进行回收再利用的方式，不仅减少了污水直接排放对土壤、河流水体的污染，还提高了水资源的循环利用率。这种污水处理模式的成本较大面积集中处理模式更低，因此非常适合较为分散或地理环境条件较为复杂的农村污水处理。

3.1 人工湿地法

人工湿地法即通过人力将农村生活污水、淤泥等物质集中排放到某一区域，利用河滩地、洼地和沟渠等，通过该区域土壤、填料、水体、植被、微生物的共同作用，实现污水净化。在这一过程中，可对污染物质进行如下处理：（1）吸附；（2）过滤；（3）硝化；（4）沉淀。当前的人工湿地体系建设过程中，较为常见的湿地植物包括马蹄莲、黄菖蒲、水芹、美人蕉，金鱼藻、苦草、黑藻等挺水或沉水植物，常见填料包含砂砾、沸石、火山岩、陶粒等，根据填料和水的位置关系，人工湿地可分为表面流人工湿地和潜流人工湿地[4]。相较于其它污水处理技术，湿地污水处理方法可利用农村低洼处闲置土地，对低浓度生活污水净化能力较好，后续管理相对简单，投入资金也比较少，是当前农村地区净化污水的有效方式之一。但由于这一污水处理技术在实际应用过程中，需要细菌以及蚯蚓等动物活动实现污染物的净化，这就使得这一技术对气温的要求相对较高，在冬季污水处理效率偏低。

3.2 生态沼气池法

生态沼气池法可以将生活污水、畜禽粪便、秸秆等在一定的温度、湿度、酸度和隔绝空气的情况下，经微生物的生物化学作用，进行厌氧发酵而产生可燃沼气。不仅为农村提供方便、清洁的燃料，沼渣也是优质的有机肥料，可以变废为宝，还改善农村环境、保护自然资源、维持生态平衡。对于当前的农村生活污水治理工作来说，沼气池的建设对污水处理有着较高的应用价值，但考虑到农村污水排放较为分散，沼气池及其服务体系建设难度相对较高，沼气反应对温度有一定要求等因素的影响，当前农村地区沼气池的建设普及速度相对缓慢[5]。

3.3 稳定塘技术

稳定塘处理技术通过充分发挥藻类植物吸附污水中的杂质，吸收污水中的有机物功能的方式，实现生活污水中污染物的有效降解、沉淀与过滤。相较于其它污水处理方式，稳定塘技术有着操作难度相对较低、能够实现生活污水的有效净化、建设成本与维修管理成本较低等优点。近年来，稳定塘技术得到了有效地优化，在当前的稳定塘技术应用过程中，可以在明确生活污水主要组分的基础上，通过建设合适类型的稳定塘，并在塘内种植合适藻类，实现有害物质的有效处理。举例来说，河北省某村庄建设了河道型生态稳定塘，对该村庄居民排放的生活污水进行生态净化处理，对该稳定塘的水环境参数与水质变化情况进行检测后发现，经过一段时间的净化处理后，该稳定塘中的TP、CODCr、N等物质的含量，从原本的地表IV类水体转化为地表II类水质，证明了生态稳定塘在当前的农村生活污水净化工作中有着较高的应用价值。但这一技术存在着占地面积较大、污水处理耗时较长、池塘底部容易沉积大量污泥等问题。

3.4 微动力生化与景观绿地相结合技术

在农村生活污水处理过程中，将微动力生化与景观绿地结合到一起，不仅可以实现污水的有效净化，还能为农村地区绿化工作的顺利推进提供有效的支持。在这一技术的应用过程中，生活污水通过格栅或者集水井进入到厌氧池中，厌氧细菌与污水进行一段时间的反应后，利用微动力设备在厌氧池内引入一定量的空气，促使好氧细菌与污水进行反应，从而实现污水中有机物、氨氮等物质的有效分解，降低污水中各类有害物质的含量。在初步完成有害物质的分解工作后，可以将净化后的污水运输到景观绿地区域，通过植被根系对污水进行吸附、拦截、吸收、降解，实现污水的精细化处理，保证污水排放后不会对环境造成污染。相较于其它污水处理技术，微动力生化与景观绿地技术工艺相结合的技术，投资运行成本相对较高[6]。

3.5 塔式生物滤池技术

生物滤池技术是一种相对传统的污水处理技术，在实际应用过程中，主要通过生物膜实现污水中有害物质的有效分离，在最初应用阶段，生物滤池有机负荷与水力负荷相对较小，导致这一技术在实际应用过程中，尽管污水净化效果可以满足实际需要，但生物滤池占据的面积相对较大，在一定程度上阻碍了对它的推广使用。在当前生物化学技术研究不断深化的背景下，生物滤池污水处理技术以及处理水回流技术得到了有效地应用，在污水处理过程中，有机负荷与水力负荷均得到了有效的提升，这使得污水、空气与膜能够更为充分地接触，从而为污水处理效率的提升提供了有效的支持。随着塔式生物滤池技术研究不断地深入，污水二级处理工艺的处理质量相对较高，在实际应用过程中有着占地面积相对较小、结构较为简单、不需要供氧设备等优点，可以被应用于土地资源较为丰富但经济水平相对较低的农村污水处理工作中。这种污水处理技术在实际应用过程中对氨氮、BOD等物质的处理效果相对较好，但由于滤池在工作过程中，无法做到与空气有效隔绝，污水中总氮、总磷的处理效率相对较低。同时，在实际应用过程中，污水处理成本在0.2～2.0元/吨的范围内，部分试点村污水处理工艺成本高达6.0元/吨，这就使得大部分农村地区居民降低了对污水处理工程推进的支持度与重视度[7]。

3.6 生物转盘技术

生物转盘是一种利用生物化学法处理污水的一体化装置。生物转盘反应器主要由盘体、反应槽、转动轴、驱动装置等部分组成。盘片多采用圆形或正多边形波纹板，材质目前多采用聚乙烯硬质塑料或玻璃钢。实际应用过程中，可以在明确污水污染物质主要成分的基础上，在盘片上培育具有针对性的污染物处理微生物，然后将盘片间隔一定距离穿到水平轴上，通过将装置旋转浸入污水中的方式，使微生物能够与污水中的污染物进行充分接触，实现污染物的有效降解。考虑到盘片在应用过程中能够为微生物提供附着生长的区间，使微生物群形成生物膜，因此，这种污水处理方式在某种意义上可以被归类于生物膜污水处理技术当中。同时，由于盘片上的微生物在繁衍过程中附着于固体表面，并且微生物对污水水质变化情况有较强的适应性，因此，将这种污水处理技术应用于当前的农村生污水处理中时，微生物容易形成较为稳定的生态系统，在提升污水处理效率的同时，降低污水处理成本，减少污水处理产生的污泥[7]。一般情况下，生物转盘作为污水处理一体式设备，可以露天放置。在实际应用过程中，有着运转管理方便、运行噪音小等优点，同时，通过实际使用分析可以发现，将这一污水处理方式应用到每日处理污水量在一千吨以下的环境中，有着较高的污水处理经济性。

例如，某镇位于华东地区，属于暖温带半湿润季风大陆性气候，年平均气温约13 ℃，年平均降水量约800毫米，年平均相对湿度72%，全镇辖区共有46个自然村。该镇采用多种处理技术结合的方式处理农村生活污水。对居住集中的26个大中型村落，建设生物转盘污水处理站；对居住分散、人数较少的17个村庄，建设污水收集池（配套自动液位传感器）将污水进行抽运，转运至生物转盘污水处理站处理；对人数较少、周边生态自净能力强的3个村，采取稳定塘的方式进行处理。全镇日收集处理生活污水1 500吨，农村生活污水处理率从原来不足30%提升到80%，生物转盘污水处理站出水水质化学需氧量、氨氮、总磷指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B标准。