农村生活污水的生态化治理模式

＊张奉友 张玉 李剑勤

（江西清绿环保有限公司 江西 341003）

在我国，农村地区的面积占比较大，虽然近些年农村居住人口越来越少，但仍旧会在生活中不断排放废水，其中排放最多的就是餐厨污水、洗涤废水和日常排泄物等，根据类型的划分，可将生活污水分成两类，即：黑水和灰水，其中黑水多为排泄重刷所产生的高浓度生活污水，通常采用粪便与尿液分离处理方式或者生成粪肥浇灌田地。而灰水则是农户在盥洗过程中产生的低浓度生活污水，该类生活污水多采用排放房屋周围或者泼洒路边的处理方式。农村自行排放生活污水或者农村居民对生活污水自行处理，会严重威胁到我国农村的生态环境。农村空间比较广阔，拥有养殖、田耕等产业，所以，需要通过生态化治理模式处理农村生活污水。

1.农村生活污水的特性

南北地区农村生活污水的特性存在一些差异，主要表现为：北方地区由于气候干燥、降雨量少，农村生活污水的有机物含量相对较低，而南方地区由于气候湿润、降雨量大，农村生活污水的有机物含量相对较高。北方地区农村生活污水的排放量相对较少，而南方地区由于人口密集、经济发展较快，农村生活污水的排放量相对较大。北方地区农村生活污水的处理难度相对较小，而南方地区由于水质复杂、可生化性好，处理难度相对较大。可见，南北地区农村生活污水的特性存在差异，需要根据当地的具体情况和污水特性选择合适的处理方法和技术。通常来说，农村生活污水有冲厕水、家庭厨房污水及洗涤污水等，这些生活污水表现出以下特性。

(1)排放点过于分散，很难集中收集处理

由于农村住宅分散，使得农村生活污水的排放也表现为分散特征，特别是丘陵、山区，生活污水具有非常高的市政管网收集成本，大大增加了污水统一处理难度[1]。再加上传统生活陋习，很多村民在处理生活污水环节，多采用排入居住地周边或到路边的方式，所排出的生活污水经过雨水的冲刷，逐渐汇入地表水中，久而久之就会严重影响到农村生态环境与村民健康。

(2)排放量区域差异大，季节变化明显

由于农村各地气候地形、村民生活习惯和区域经济发展水平等存在不同，导致农村生活污水也有着差异化的排放量，具体表现为：我国北方农村地区的生活污水具有较高污染物浓度，但排放量小，而南方农村地区会排放大量的生活污水，但污染物浓度相对较低。东部沿海农村地区的生活污水排放量通常为80～90L/d，而西北区域由于水资源短缺，生活污水排放一般不足5L/d[2]。除此之外，农村所排放的生活污水日变化系数波动也比较明显，区间范围在1.9～2.5L，且表现为间歇性排放，早中晚时段为农村生活污水的排放高峰期。在季节上，夏季所排放生活污水量较大，其原因多是夏季气温高，且为农忙季节，用水量大，其他季节气温偏低，且农业耕作时间偏少，会减少用水量。

(3)水质成分复杂，存在较高有机物浓度

农村生活污水通常含磷、氮等元素，生化性较强。经全国污染源普查，我国农村所排放的生活污水中，生化需氧量（简称COD）、总磷（简称TP）、动植物油及NH3-NTN的排放量为5.00×106t、3.68×104t、1.98×105t、2.46×105t，其中排放量最多的是COD、动植物油，COD、TP、动植物油及NH3-NTN等污染物去除率在11%以下。农村养殖区域，露天堆放粪便等污染物，造成周边水体发黑发臭、富营养化，对村民健康造成严重影响[3]。

2.农村生活污水治理的主要问题

(1)生活污水管网分散，收集难度大

目前，我国大部分农村的污水治理系统都面临着供水网络落后、污水资源化利用率低等问题，加之农村集体经济基础较差等因素，多数乡村都未建立健全的排污管网，有的虽然铺设有排污管，但未使用。村民一般都会把生活垃圾倒在街道上，这样一来，农村的生活污水就不能及时流入已经修建好的排水管网，导致废水处理设备的负载率不高，有的设备甚至还在“晒太阳”。在雨水季节，随着街道上泼洒生活污水和生活垃圾，一些污染物质会随着地面雨水进入邻近的河道，造成水体质量的下降，对周围的生态和居民的身体造成危害。另外，在农村生活用水系统中，经常会出现一些损坏和阻塞现象，这就造成农村生活用水系统中收集到的生活污水不能很好利用，导致废水处理设备的装载率偏低。同时，从管网受损部位渗出的废水容易引起土壤及地下水的污染，会改变土壤结构，从而对土壤及地下水的生态功能也会产生不利影响[4]。

(2)农村生活污水治理工艺不合理

在治理生活污水的过程中，应结合实际，选择最佳工艺。有些农村在规划设计前，没有进行足够的调查与科学论证，在选择上存在盲目性，对其他乡村已有的污水处理方式进行全面模仿，并未根据农村现实情况采用最佳生活污水治理模式，盲目建设污水治理设施，由于规划设计不规范、前期手续不完善，加之污水排放管网工艺不适用，造成很多刚刚建好的设施就被拆掉，或是建好后就一直处于运行状态，甚至是完全闲置的问题[5]。目前，我国农村居民的生活污水治理已不能充分发挥其对地方生态环境的作用，反而会变成“后废项目”，这是一种很难解决的问题，也会造成资源浪费。由于技术选择不当，造成目前我国农村生活污水治理难度非常大。

(3)农村现有的污水处理方式

①自然处理：利用自然界的微生物和植物对污水进行净化处理，如氧化塘、人工湿地等。②生物处理：利用微生物的代谢作用对污水进行净化处理，如活性污泥法、生物滤池等。③生态处理：利用生态系统的自然平衡对污水进行净化处理，如人工湿地、生态沟等[6]。

3.农村生活污水的生态化治理模式

(1)微生物治理模式

在农村生活污水治理工作中，微生物治理其实是充分发挥微生物本身的生物活性、新陈代谢功能，对生活污水内的污染物进行有效消除。研究发现，微生物是体小面大且具有非常快生长繁殖速度的生物体，能够对大量污染物进行腐化分解，这是地球生态系统关键一环。通常可将微生物划分成衣原体、细菌、真菌、病毒、放线菌等若干类别，根据农村生活废水所含成分，对有机物实施无机物的分解，或者将无机物转化成其他物质。农村生活污水治理中，微生物治理模式主要包含厌氧生物处理、生物膜法及活性污泥法。

①厌氧生物处理

其一，农村沼气池污水厌氧处理技术。采用不同容积的密闭空间，将人、动物粪便等生活污水、作物秸秆等有机污染物转化为甲烷，再用于卫生间、家用炊事等。废水在经由厌氧发酵后，可用作景观用水、灌溉用水等。对比秸秆焚烧，该方法的能源效率提高了四五倍，沼渣和沼液也可当作牲畜饲料，大大提升了饲料营养价值。且沼气池工艺简单，造价低廉，实际运行中，每一户的规模不超过1000元，运行成本低。具体污水排放如图1所示。其二，升流式厌氧污泥床。农村生活污水治理所用升流式厌氧污泥床为立体结构，该床的底部是污泥，而中部则是污泥悬浮物，生活污水从污泥床底部向上流出，污泥层的浓度非常高，有利于微生物滋养和生长，将三相分离器设于中部污泥悬浮层，以达到固液气分离目的。升流式厌氧污泥床在治理工业废水方面较为适用，再加上该类装置的运营成本较高，在农村区域并不适用。其三，厌氧流化床。厌氧流化床主要是从流态化厌氧生物反应器演化而来，该流化床具有生活污水处理效率高、有机负荷大等优势，能够避免对厌氧生物滤池造成堵塞。

图1 农村沼气池污水集中治理模式

②活性污泥法

其一，序批式活性污泥法。序批式活性污泥治理方法的作用是均化、首沉、生物降解和二沉，在该治理模式应用过程中会表现出间歇性特点，按照一定顺序进行农村生活污水的分批治理，具体工序为：进水、曝气、沉淀、闲置和排水，各工序循环运转。这种生活污水治理模式优势在于运行成本低、工艺操作简单。其二，循环曝气系统工艺。经相应工艺处理后的生活污水，会留到预反应池，反应池内部微生物可再次吸附污水内所含的COD，混合反应池通过沉淀、排水、曝气和闲置等，对农村生活污水进行治理，因为循环曝气系统能在好氧微生物、厌氧微生物间切换，可实现除磷、脱氮和去碳目标，该污水治理工艺能去除80%以上的磷和氮成分[7]。其三，A/O工艺法。该治理模式也叫作缺氧/好氧工艺法，其组成成分为好氧、脱氧，主要目的是对生活污水中所含的氮磷进行有效取出，流程操作简单，可充分实现反硝化反应。

③生物膜法

其一，生物滤池。通过碎石、塑料、玻璃品等材料构建出一个内部有许多空隙的结构，通过这些空隙，可以让特定的微生物在里面生长，从而在废水通过时与废水进行有效的接触，从而达到对废水的有效处理。其二，MBR工艺。膜生物反应器（MBR）包括膜分离装置、生物处理装置等，实际应用中可采用不同的膜过程，它们分别采用分离、组合、整体等形式，具有去除效率高、占地面积小、操作简单、成本低廉等优势。其三，生物流化床。在生物流化床中填入沙子、活性炭和焦炭等细小的固态物质，再用生物膜进行包裹，使被填入的物质保持在流体中，增加各种类型的生物膜与污水的直接接触，从而提高污染物的脱除效率。这种方法比较高效，占地面积小，成本低。

(2)生态工程处理模式

在农村生活污水治理中，微生物处理后会产生一些固体污染物，经长时间积累，污染物会越来越多，如果处理不当，会对农村生态环境产生危害[8]。而生态工程处理，就是将污水排入生态空间，同时生态系统内部微生物实现污染物的吸收处理。

①人工湿地法。为实现农村生活污水的进一步处理，所建人工湿地必须设有长宽适度的水池，而且若想实现污水顺利向人工湿地流入，还应该修建一定坡度，并在坡度上加足够的土壤、填料，为微生物滋生提供条件。此外，还需要养殖具有自行处理能力与较高经济价值的水生动植物，借助这一生态系统达到净化生活污水的目的。

②生态稳定塘。在农村生活污水治理中，生态稳定塘是把土地更改成池塘，池塘底部和周边设防渗层，为藻类植物、微生物提供最佳生活环境，保证所生长的生物可以进行污水分解，实现生活污水有效治理目标。生态稳定塘应用优势主要是，一次投资，长期运行，而且便于日常维护。

③人工浮岛。所谓人工浮岛，就是设于水中可以漂浮的一种装置，在浮岛上种植陆生植物，确保植物根系能够浮到水中，这样就能净化水中污染物，这一技术通常是人工湿地与稳态塘技术的有机结合。

4.总结

作为地域范围较广的我国，不同地区的生态环境、土壤结构等都有显著差异，这就需要各地农村基于实际情况，选择适合的生活污水治理模式。如东北冬季漫长，农村宅基地面积大，可采用装置复杂、处理效果优良的污水治理工艺；南方冬季短暂，水系较多，该区域的农村可建设人工湿地，通过人工辅导或水生植物的方式处理生活污水；华北农村人口较为密集，生活污水治理空间较小，再加上该地区农业为精耕细作，因此可建设厌氧沼气池处理污水；西南区域山水相间，可根据村民生活习惯，厨余污水喂牲畜，通过管道铺设的方式，将厨余污水排至农田，通过小型生化池净化洗涤用水，以达到农村污水分类、分情况治理目的。