“十三五”規(guī)劃提出了“圍繞城鄉(xiāng)發(fā)展一體化，深入推進新農(nóng)村建設”的歷史任務，并指出需加大農(nóng)村污水處理和改廁力度，全面推進農(nóng)村人居環(huán)境整治。隨著我國農(nóng)村居民生活水平的迅速提高，使得農(nóng)村生活污水的排放也在不斷增加。大部分的村莊缺乏完善的排水渠道和污水處理系統(tǒng)，隨意排放的生活污水對農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染，不僅對地下水造成嚴重威脅，而且引起湖泊氮、磷富營養(yǎng)化，甚至可能導致黑臭水體的產(chǎn)生。因此，加強農(nóng)村生活污水治理十分迫切。針對農(nóng)村生活污水的特征，結(jié)合當?shù)亟?jīng)濟社會情況，因地制宜地采用不同的農(nóng)村生活污水分散式技術(shù)是解決農(nóng)村水體環(huán)境污染問題的關(guān)鍵所在，也是改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的必要措施?；诖?，本文通過綜述目前國內(nèi)外分散式生活污水處理技術(shù)，以期能夠探尋到適合我國農(nóng)村地區(qū)生活污水分散處理的技術(shù)。

農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀

1農(nóng)村生活污水特點

由于農(nóng)村人口居住分散，使得農(nóng)村生活污水具有以下特點：

1)總量大且不斷增加，環(huán)境污染嚴重。隨著我國新農(nóng)村建設飛速發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)生產(chǎn)、生活污水的排放量也不斷增長。據(jù)統(tǒng)計，2010年我國農(nóng)村污水排放量約為90×108t，預計到2017年，我國農(nóng)村污水排放量將達到148×108t。污水任意排放導致農(nóng)村地區(qū)河網(wǎng)以及地下水水質(zhì)持續(xù)快速惡化，農(nóng)灌溝渠及農(nóng)村河道水環(huán)境普遍為劣Ⅴ類，甚至許多河渠達不到農(nóng)灌水質(zhì)標準的要求。

2)有機物含量高。農(nóng)村生活污水主要是農(nóng)村居民生活當中產(chǎn)生的廚房污水、洗滌用水及廁所沖水，其中COD、氮磷、懸浮物及病菌等為主要污染物，氨氮、總氮、總磷等污染指標濃度總體較高。

3)水質(zhì)水量波動大，粗放型排放。按照農(nóng)村生活規(guī)律，污水明顯表現(xiàn)為間歇排放且日變化系數(shù)較大，一般可達3.0～5.0，污水排放有著明顯的早中晚三峰特征或早晚雙峰特征;同時受作物生長、地理環(huán)境、氣候等多種因素的影響，不同農(nóng)村地區(qū)不同季節(jié)排放的水質(zhì)水量均不同。另外，由于農(nóng)村污水排放管網(wǎng)不完善，農(nóng)村生活污水一般為粗放型排放，排放量小且分散。

2農(nóng)村生活污水處理情況

近年來，我國對環(huán)境問題的高度重視，污水的處理率不斷提高。住建部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，到2013年年底，我國城市污水處理率已達89.34%，縣城的污水處理率達78.47%，對生活污水進行處理的建制村僅為5.1%。目前，僅上海市的農(nóng)村污水處理取得一定成果，處理率達43%，為全國最高。導致我國農(nóng)村生活污水處理困難的原因主要有：

1)農(nóng)村生活污水成分日益復雜，水質(zhì)水量波動大，難以正確評估生活污水的污染負荷從而影響到污水處理方案的合理設計以及處理工藝的正確選擇;

2)農(nóng)村居民環(huán)保意識薄弱，農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟實力不一、地理條件各異，污水處理技術(shù)的選擇受多方面因素的制約;

3)我國農(nóng)村人口居住相對分散獨立，人口基數(shù)大、規(guī)模小、密度低。

綜上，農(nóng)村生活污水處理不能效仿城市，應當選擇規(guī)模小，成本和運行費低，管理維護簡單方便的技術(shù)。

3農(nóng)村生活污水處理技術(shù)

20世紀80年代末，我國開始從事農(nóng)村生活污水處理的研究工作。近年來，越來越多的污水處理技術(shù)在我國農(nóng)村得到了應用和發(fā)展。目前，國內(nèi)外現(xiàn)有的適用于分散式生活污水的工藝(見圖1)可分為一體化處理系統(tǒng)和分步處理系統(tǒng)，其中分步處理系統(tǒng)又可分為初級處理工藝和主體處理工藝。初級處理主要用于去除部分固體懸浮物。主體處理工藝主要用于去除N、P和部分有機物。

1一體化處理系統(tǒng)

一體化污水處理設備是集污水預處理、二級處理和深度處理設備于一體的中小型污水處理技術(shù)裝置。目前應用較為廣泛的有接觸氧化反應器、氣升回流一體化裝置、凈化槽處理系統(tǒng)等。

張俊等探討將土地滲濾和生物接觸氧化裝置組合而成的一體化污水處理工藝，對TN、TP等污染物的去除率在 80% 以上，并在上海寶山區(qū)、崇明縣等郊區(qū)農(nóng)村得到廣泛應用。劉惠敏等研究開發(fā)的氣升回流式一體化接觸氧化反應器，將原有裝置的TN利用曝氣實現(xiàn)硝化液回流、強化脫氮，將TN 去除率增加了5%～20%。張媛媛等、周琦等針對分散型生活污水處理改進氣升回流一體化工藝，改變好氧區(qū)、厭氧區(qū)和沉淀區(qū)的容積比，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對COD、NH4+-N、TN 的去除率分別可達80%、90% 和60%。

凈化槽處理系統(tǒng)是起源于日本的一種小型一體化生活污水處理裝置，目前有66%的日本人使用該技術(shù)對污水進行凈化。國內(nèi)引進、改造后凈化槽，獲得較好的處理效果。干鋼等在日本凈化槽的基礎上，將膜式凈化槽系統(tǒng)在浙江示范應用。系統(tǒng)對 COD、BOD5、NH4+-N、TP和SS的平均去除率分別為 83.64%、84.46%、97.94%、94.13%和93.95%，處理后出水達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB 18918-2002)規(guī)定的一級 A 標準。

2土壤滲濾處理技術(shù)

土壤滲濾處理技術(shù)是利用土壤-植物-微生物復合生態(tài)系統(tǒng)，通過土壤的吸附、微生物的降解、植物的吸收作用，使污水得到凈化的一種處理方法。目前，土壤滲濾處理技術(shù)主要分為慢速滲濾系統(tǒng)、快速滲濾系統(tǒng)、地下滲濾系統(tǒng)3種類型。

3土壤慢速滲濾系統(tǒng)

土壤慢速滲濾系統(tǒng)是將廢水緩慢投配到種植作物的土壤表面，廢水在流經(jīng)地表土壤-植物系統(tǒng)時得到充分凈化的一種土地處理系統(tǒng)，但其水力負荷較小，處理污水能力有限。研究表明通過改進布水排水設施能提高土壤慢速滲濾系統(tǒng)的去除率。段增強等研究優(yōu)化傳統(tǒng)土地慢速滲濾處理系統(tǒng)的布水排水措施，使系統(tǒng)對TN、TP、COD、TOC、NH4+-N的平均去除率分別達80.7%、89.2%、89.5%、60.2%、85.7%。趙建芬等通過增大水力負荷，改進排水設施，使得慢速滲濾土地處理系統(tǒng)出水水質(zhì)優(yōu)良，除TN外各指標濃度達到地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)III類水質(zhì)標準。同時，土壤滲濾系統(tǒng)對高濃度污水也有很好的去除效果。王振等開展高濃度較養(yǎng)豬廢水的土壤慢速滲濾系統(tǒng)處理效果研究，結(jié)果表明，系統(tǒng)對TN的去除率達80.2%，對TP、COD去除率均在90%以上。

4土壤快速滲濾系統(tǒng)

土壤快速滲濾系統(tǒng)是將一定量的污水投配到滲濾性良好的土壤表面，向下滲透過程中，污水通過生物過濾、沉淀、氧化、硝化、反硝化等一系列作用從而得到凈化。北京昌平快速滲濾池運行穩(wěn)定時對COD、NH4+-N、SS、BOD5、TN、TP去除率分別為91.5%、85.6%、98%、95.3%、83.2%、69%。此外，迅速發(fā)展起來的人工快速滲濾系統(tǒng)利用滲透性能好的天然河砂和特殊填料，代替了傳統(tǒng)滲濾系統(tǒng)中的天然土層，提高水力負荷，減少占地面積，提高系統(tǒng)的富氧能力以及對污染物的去除效果。平玉煥等針對包氣帶進行研究，得出人工快速滲濾系統(tǒng)包氣帶對COD以及NH4+-N有很好的去除效果。王楓等對人工快速滲濾系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)濾池出水水質(zhì)穩(wěn)定、良好，NH4+-N和SS的去除率在90%以上。但是，人工快速滲濾系統(tǒng)易受季節(jié)、溫度等因素影響。馮紹元等對不同季節(jié)下人工快速滲濾系統(tǒng)進行研究，結(jié)果表明，在夏季高溫時，系統(tǒng)對地表微污染水的凈化效果較好，對COD和NH4+-N的平均去除率分別為45%和65%;在冬季低溫時，對COD和NH4+-N的平均去除率只有20%和60%。

5土壤地下滲濾系統(tǒng)

土壤地下滲濾系統(tǒng)布水設施埋于地下，不影響地面景觀，受天氣影響小。STEWART等研究地下土壤滲濾系統(tǒng)對農(nóng)村生活污水去除效果，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對BOD、COD、TN、SS的去除率分別為82.9%、78.2%、69.8%、82.8%。ROBERTSON等將地下土壤滲濾系統(tǒng)應用于澳大利亞農(nóng)村生活污水的處理，試驗表明系統(tǒng)對BOD、COD、TN、SS、TP的去除率分別為84.7%、86%、59.4%、77%、83.8%。液壓加載率和污染物加載速率會影響土壤滲濾系統(tǒng)處理效果。LI等研究發(fā)現(xiàn)土壤地下滲濾系統(tǒng)的對污染物的去除率會隨液壓加載率和污染物加載速率增加而下降。

綜上可見，土壤滲濾系統(tǒng)具有工藝簡單、去除率高等特點，適合于我國農(nóng)村生活污水處理。

6人工濕地處理技術(shù)

人工濕地處理系統(tǒng)是利用人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用對污水進行處理的一種技術(shù)。其基本要素為濕地基質(zhì)、植物和微生物，三者對污染物的轉(zhuǎn)化與去除至關(guān)重要，其對廢水污染物的去除效率相對較低，尤其是對污染物中的N、P。人工濕地對N的去除主要途徑為硝化和反硝化作用，一般N的去除率在35%～50%之間。但由于人工濕地有限的溶解氧和缺乏生物碳源，因此很難提高N的去除率。增加水體中的溶解氧可以改善人工濕地對N的去除效果，如將人工濕地與藻塘結(jié)合。ZHAO等將垂直流人工濕地與藻塘進行組合試驗，在低溫條件下的水體中污染物去除效果明顯提高，其原因是藻類的光合作用增加了組合系統(tǒng)的溶解氧含量，同時藻類為微生物提供額外的生物碳源，從而提高了整個系統(tǒng)對N的去除效率。

植物是人工濕地的核心之一，有無植物明顯影響人工濕地系統(tǒng)處理效果。研究對比有無植物的兩種人工濕地系統(tǒng)，結(jié)果表明有植物的濕地系統(tǒng)對TN、TP、BOD的去除率明顯高于無植物的濕地系統(tǒng)。同時，濕地植物應選擇去污效果強、根系發(fā)達、生長季節(jié)長的植物，應將植物合理搭配，以提高人工濕地的凈化能力。魏成等將蘆葦、美人蕉和風車草3種植物進行不同組合試驗表明多種植物組合去污效果明顯高于單一植物。

7穩(wěn)定塘處理技術(shù)

穩(wěn)定塘是一種經(jīng)過人工適當修整后設圍堤和防滲層，主要通過微生物降解、沉降、轉(zhuǎn)化、截濾等作用去除污染物。其對NH4+-N的去除易受環(huán)境溫度、pH等因素影響，表現(xiàn)為溫度和pH較高時，硝化/反硝化以及NH4+-N的揮發(fā)作用是TN的主要去除機制，若在冬季低溫時，NH4+-N揮發(fā)作用則會受到抑制。穩(wěn)定塘對P的去除主要是水生植物吸收和底泥對P的吸附/解吸等多種機制的共同作用。缺點是占地面積大、水力停留時間長、散發(fā)臭味、處理效果不穩(wěn)定等。李懷正等通過縮短曝氣穩(wěn)定塘的曝氣周期，提高系統(tǒng)的去氮除磷效果。孫楠等針對嚴寒地區(qū)農(nóng)村生活污水提出凹凸棒土-穩(wěn)定塘模式，試驗得COD、NH4+-N、TP的平均去除率分別為 91.5%、87.7%、84.1%，改進后的穩(wěn)定塘，對污染物去除率顯著提高。利用菌藻共生關(guān)系也是穩(wěn)定塘改進的方向之一。美國加州大學伯克利分校的Oswald制作了一種高效藻類塘，試驗發(fā)現(xiàn)高效藻類塘對COD、BOD、NH4+-N、TN、TP的去除率分別為75%、60%、92%、75%、50%，同時相對于傳統(tǒng)穩(wěn)定塘，高效藻類塘具有占地面積小、停留時間對較短、運行成本低等優(yōu)點，應用前景廣闊。

8蚯蚓生物濾池技術(shù)

蚯蚓生物濾池技術(shù)，是近年來新起的一項生態(tài)型污水處理技術(shù)。其原理是根據(jù)蚯蚓具有提高土壤通氣透水性能和促進有機物的分解轉(zhuǎn)化等功能，利用蚯蚓和微生物的協(xié)同共生作用對污水污泥進行處理和轉(zhuǎn)化。與普通的生物濾池相比，蚯蚓生物濾池利用蚯蚓的活動來增加濾層的通透性，同時加強對有機物的分解，彌補了傳統(tǒng)生物濾池運行過程中污泥易堵塞的缺點。KUMAR等將河床材料作為主要濾料構(gòu)建起蚯蚓生態(tài)濾池，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BOD5、TSS、TDSS的去除率均在80%以上。汪龍眠等考察了不同布水條件下蚯蚓生態(tài)濾池對生活污水處理效果，發(fā)現(xiàn)濾池在不同布水條件下對污染物均有較高的去除率，對COD、NH4+-N、TN 和 TP去除率分別為 84%～94%、94%～98%、70%～84%和 97%～98%。李軍狀等對蚯蚓生態(tài)濾池處理太湖農(nóng)村生活污水進行試驗研究，通過強制系統(tǒng)通風、改進蚯蚓床填料、采用適宜的運行方式等措施優(yōu)化濾池，系統(tǒng)對COD、TN、TP以及NH4+-N的去除率分別達81%、66%、89%和82%。蚯蚓喜歡生活在溫暖的環(huán)境中，在0～5℃休眠，32℃以上停止生長，適宜溫度為15～30℃，因此溫度和季節(jié)變化對于單一的蚯蚓生態(tài)濾池影響較大。郭飛宏等研究不同季節(jié)多級蚯蚓生態(tài)濾池對于農(nóng)村生活污水處理效果，試驗表明，多級蚯蚓生態(tài)濾池在夏季和冬季去污效果都較好，出水水質(zhì)均達GB18918-2002一級A類標準。Zhao等將水生植物引入蚯蚓生態(tài)濾池并探討不同季節(jié)對蚯蚓生態(tài)濾池凈化效果的影響，濾池對COD、總氮、氨氮和總磷的最大去除率分別為93.88%、83.92%、98.11%和94.14%。上述研究表明蚯蚓生態(tài)濾池作為處理農(nóng)村生活污水的一種新工藝，具有去污效果好、工藝流程簡單、等優(yōu)點，有良好的應用前景。

9膜生物反應器

膜生物反應器是通過膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)的有機結(jié)合而形成的新形態(tài)廢水處理系統(tǒng)。膜生物反應器將傳統(tǒng)生物處理技術(shù)的沉淀池用膜組件來取代，利用膜分離技術(shù)截留水中的活性污泥和大分子難降解有機物，增加水力停留時間，從而提高降解效果，實現(xiàn)對廢水的處理。DING等采用一體化立式膜生物反應器處理生活廢水，COD和NH4+-N的去除率分別可達95%和99%。PRIETO等采用氣升式厭氧膜生物反應器處理家庭廢水，結(jié)果表明COD、TN、TP的去除率分別為98%、96%、93%。FENG等將生物帶載體復合膜生物反應器和懸浮載體復合膜生物反應器對比處理污水，試驗表明生物帶負荷膜生物反應器對TN、COD去除效果更佳，分別可達95%、94%。膜生物反應器因?qū)ξ廴疚锶コЧ茫鏊|(zhì)高，而被作為高效廢水生物處理技術(shù)而被廣泛運用。但是膜生物反應器也存在一定的不足，在運行過程中膜易受到污染，使膜通量降低，管理不便，技術(shù)要求較高，阻礙膜生物反應器在農(nóng)村地區(qū)推廣應用。

各種分散式生活污水處理技術(shù)比較

根據(jù)文獻資料，本文對我國常見的農(nóng)村分散式生活污水處理技術(shù)使用范圍和優(yōu)缺點進行了比較，見表1。

從表1中可知，相對于人工生態(tài)處理系統(tǒng)，自然生態(tài)處理系統(tǒng)基建費以及運行費用較低，但系統(tǒng)運行狀況，污水處理效果易受自然因素影響。人工生態(tài)處理系統(tǒng)，去污效果穩(wěn)定，見效快，但運行管理費用高，維修復雜。因此，處理農(nóng)村分散式生活污水要因地制宜，根據(jù)當?shù)氐淖匀粭l件、經(jīng)濟狀況、污染程度等綜合情況來確定當?shù)刈罴训奈鬯幚砑夹g(shù)。

結(jié)語與展望

隨著新農(nóng)村的建設，農(nóng)村環(huán)境治理被提上日程?！八廴痉乐涡袆佑媱潯泵鞔_指出，要大力推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染防治，防治畜禽養(yǎng)殖污染，控制農(nóng)業(yè)面源污染，到2020年，新增完成環(huán)境綜合整治的建制村13萬個。中國農(nóng)村生活污水處理起步較晚，主要是在借鑒國外先進的技術(shù)，還應根據(jù)我國農(nóng)村實際情況選擇適合，低成本，管理方便，綠色環(huán)保的污水處理系統(tǒng)。綜上有以下幾點建議：

1)建立完善的污水收集系統(tǒng)。由于缺乏環(huán)境保護意識以及缺少管網(wǎng)設施的粗放式排放污水已經(jīng)嚴重惡化村民的生活環(huán)境，甚至對地表以及地下水造成污染，從而危及人們的健康。因此污水收集系統(tǒng)的完善必不可少。可考慮對生活污水進行分類收集，例如：由于農(nóng)村生活污水主要成分為N、P等元素，收集后可農(nóng)用，灰水收集經(jīng)處理后可作為中水回或直接排放，以降低處理成本。

2)合理選擇污水處理技術(shù)。總體上，根據(jù)我國農(nóng)村人口密度低，居住分散的特點，得出我國農(nóng)村適合選用分散式生活污水處理技術(shù);其次，不同農(nóng)村地區(qū)的情況又各有不同，因此，因地制宜選擇最適合的污水處理技術(shù)尤為關(guān)鍵?？蓪υ摰貐^(qū)的地理位置，經(jīng)濟條件，污染情況做出評估，綜合分析，參考本文所提及的分散式污水處理技術(shù)進行選擇。

3)加強污水處理技術(shù)的應用研究。目前的污水處理技術(shù)都存在不同程度的缺陷，未來應加強對污水處理技術(shù)更深層次的研究，由于單一的污水處理技術(shù)有各自的缺陷，因此，也可考慮將不同的技術(shù)合理組合，綜合發(fā)揮各自效用，相互彌補不足，提高污水處理效率。

來源:水處理技術(shù)  作者:張曼雪等

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