分散式生物-生態(tài)農(nóng)村生活污水治理工藝

1、農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)村生活污水的特征

（1）農(nóng)村生活污水排放量與污染物種類受飲食、風俗、氣候、經(jīng)濟等因子影響，其中有機物、氮磷居多，重金屬污染較少，有利于微生物生化分解。

（2）農(nóng)村生活污水受居住人口、生活起居影響，污水排放總量不大，日排放系數(shù)卻變化大。

（3）鄉(xiāng)村地域廣，尚沒有健全的污水收集管網(wǎng)，導致生活污水亂排現(xiàn)象普遍。

1.2 農(nóng)村生活污水治理模式

當前，根據(jù)村莊規(guī)劃、經(jīng)濟條件、管網(wǎng)配套收集能力、水質(zhì)處理預達標要求和設施運營維護能力等的不同，普遍采用城鄉(xiāng)統(tǒng)一處理、集中處理、分散處理三種模式，如表1所示。

由表1可知，針對人口居住分散的農(nóng)村，因地制宜地選擇分散式污水處理技術(shù)更切合生態(tài)宜居鄉(xiāng)村建設要求。

2、分散式生物-生態(tài)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)

當前，發(fā)達國家鄉(xiāng)村生活污水凈化技術(shù)發(fā)展迅速，日本“凈化槽”技術(shù)、美國“化糞池+土地處理”技術(shù)、法國“蚯蚓生態(tài)濾池”技術(shù)等層出不窮。近年來，中國農(nóng)村分散式污水治理技術(shù)以生物（微生物）、生態(tài)（植物）以及生物-生態(tài)組合工藝為主。

2.1 生物處理技術(shù)

（1）生物接觸氧化法。

生物接觸氧化法利用生物膜法原理，池底曝氣加強填料與污水接觸，讓微生物在填料上形成高比表面積的生物膜，通過其吸附、氧化分解有機物，發(fā)揮凈化污水作用。此工藝產(chǎn)泥量少、凈化能力高，但污染負荷高，易出現(xiàn)填料堵塞現(xiàn)象。生物接觸氧化技術(shù)是農(nóng)村污水處理市場主要參與企業(yè)（桑德、北控、首創(chuàng)等）一體化污水處理設備采用的主流技術(shù)，在污染物去除率上，COD（化學需氧量）可達80%～90%，BOD（生化需氧量）可達85%～95%，TN（總氮）可達30%～50%，TP（總磷）可達20%～40%。

（2）膜生物反應器（MBR）。

膜生物反應器是利用膜分離組件截留生活污水中膠體或高分子等有機物，同時提高反應器內(nèi)微生物濃度，有利于有機物分解轉(zhuǎn)化，優(yōu)化出水達到指標，無須二沉池。膜生物反應器操作管理方便，智能化程度高，節(jié)約土地，常用于集成一體化設備。但是長期運行中污染物沉積易出現(xiàn)膜堵塞，且投資資本高，適用于富裕的沿海地區(qū)農(nóng)村。有研究顯示，利用MBR反應器凈化生活污水，對COD、N-NH4+的去除效果高達95%以上。

（3）厭氧沼氣池。

厭氧沼氣池一般是地埋式的，利用人、家禽排泄物等不同原料，在密閉條件下，通過微生物的生命活動消耗污水中碳源、總氮、病原菌等并降低其含量，產(chǎn)生沼氣。厭氧沼氣池產(chǎn)生的甲烷熱量高，燃燒產(chǎn)物無污染，是一種理想的清潔能源。研究表明，厭氧沼氣池對COD、BOD5（五日生化需氧量）、氨氮、總磷的去除率分別高達85%、90%、60%、80%。厭氧沼氣池具有施工便捷、成本低、運轉(zhuǎn)無須能源支持、處理效果好等優(yōu)點。

2.2 生態(tài)處理技術(shù)

（1）人工濕地處理技術(shù)。

人工濕地處理技術(shù)主要是利用濕地體系內(nèi)物理沉降、填料吸附、植物吸收、微生物分解等共同作用達到凈化污水水質(zhì)、美化環(huán)境的效果。人工濕地分為表面流和潛流兩類，其中潛流分為水平潛流、垂直潛流濕地，可依據(jù)用地面積、景觀、處理效率等要求選擇濕地類型。不同流態(tài)或多級濕地組合能提高污染物去除效率。數(shù)據(jù)顯示，表面流-潛流-潛流串聯(lián)人工濕地對于污水中COD、TP、TN、氨氮的去除率分別達到85.7%、96.4%、97.8%、98.5%。

（2）穩(wěn)定塘處理技術(shù)。

穩(wěn)定塘是自然或人為改造的用于凈化廢水的池塘，模擬非流動水體天然自凈過程，充分發(fā)揮水里藻菌共同作用凈化污水。高效穩(wěn)定塘是利用生態(tài)系統(tǒng)食物鏈，合理布局水生植物、藻類、動物等，科學地在生態(tài)食物鏈中提高各類污染凈化效果。王幸智等研究曝氣穩(wěn)定塘處理工藝結(jié)合接觸氧化法和草型清水穩(wěn)態(tài)理論處理低濃度有機污水，使得凈化后COD、氨氮、TN和TP的去除率分別達到45%～80%、69%～93%、44%～87%、49%～89%。穩(wěn)定塘池體簡單易建設、土建費用少，運營維護難度不大，出水可農(nóng)業(yè)灌溉。但穩(wěn)定塘面積、水力停留時間與池體深度、供氧方式、微生物種類有關，特殊季節(jié)可能產(chǎn)生臭味，處理效果受外界自然環(huán)境影響。

（3）土壤滲濾處理技術(shù)。

土壤滲濾處理技術(shù)是指經(jīng)過預處理的污水在天然或人工土層中，在土壤物化作用下，污染物被吸附截留，同時在植物吸收利用、微生物新陳代謝分解等綜合作用下污水得到凈化。土壤滲濾處理技術(shù)中土壤基質(zhì)及配比至關重要，既影響滲透速率，又對TP、TN的去除有影響。據(jù)研究，土壤滲濾處理中90%總磷的去除是通過土體吸附作用；總氮的去除中硝化、反硝化反應分別受限于土壤中氧含量、地下滲濾系統(tǒng)的有機碳源提供的電子。該技術(shù)日常運營不需要電力，易操作，且土壤表層可種植牧草、綠化景觀植物或者季節(jié)性農(nóng)作物，適用于土地資源豐富的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

（4）生態(tài)浮床技術(shù)。

生態(tài)浮床是將按不同設計要求，輕質(zhì)可拼接組裝的各種形狀生物載體放入受污染水體，在預制好的種植槽內(nèi)種植各種功能的水生植物，通過植物發(fā)達根系及其附著的微生物等共同作用，吸收降解污水中N/P等營養(yǎng)物質(zhì)或重金屬。傳統(tǒng)的生態(tài)浮床投入低、組裝靈活、應用廣泛，適用于低濃度污染水體，但植物種植具有季節(jié)性，會使養(yǎng)護成本提高。強化型生態(tài)浮島從篩選植物、浮床材料、載體填料（人工水草等）、高效微生物、曝氣增氧、延長食物鏈等方面改進可提高凈化水質(zhì)。

2.3 生物-生態(tài)組合工藝

隨著農(nóng)村污水排放標準與制度的完善，單一的處理工藝凈化效果有限。生物-生態(tài)組合工藝充分利用微生物處理技術(shù)作為前端處理工藝，能去除有機物及營養(yǎng)物質(zhì)，提高污水水質(zhì)耐受范圍，滿足較好的出水要求；生態(tài)處理技術(shù)作為末端處理工藝，能進一步吸附總磷去除總氮，降低投資和維護費用。張靖雨等的研究表明，利用A2/O-人工濕地組合處理工藝在治理譚家橋集鎮(zhèn)生活污水時，A2/O工藝段對TN、氨氮、總磷和CODMn（高錳酸鹽指數(shù)）的去除率分別為23.4%、48.6%、56.3%、30.7%；后經(jīng)人工濕地二次處理，運行穩(wěn)定后出水各項指標去除率依次為97.7%、89.0%、86.2%及53.1%。

根據(jù)目前用于處理農(nóng)村分散式生活污水的技術(shù)要求，對8種生物-生態(tài)處理工藝進行適用性評價，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，生物-生態(tài)組合工藝處理效果好，經(jīng)濟成本等各指標適宜，可在未來的農(nóng)村生活污水治理上有良好的應用前景。

3、結(jié)束語

我國地域空間遼闊，受農(nóng)業(yè)布局、經(jīng)濟水平、排污特征等約束，單一的處理工藝很難滿足復雜現(xiàn)實條件下的農(nóng)村污水治理需求，難以“以不變應萬變”。可持續(xù)發(fā)展的、能夠長效運行的農(nóng)村生活污水凈化技術(shù)應是由多種單個技術(shù)組成的可選組合的技術(shù)集成系統(tǒng)，可利用農(nóng)村優(yōu)勢資源進行創(chuàng)新與優(yōu)化組合，形成集截污控源、旁路處理、原位凈化、循環(huán)凈化、生態(tài)修復等多種技術(shù)相互輔助的技術(shù)體系，具備投資低、能耗少、維護簡單、有穩(wěn)定高效的污染物去除效率的與生態(tài)融合的技術(shù)集成體系。

農(nóng)村生活污水治理還應從以下方向加強管理：提高村民對生活污水治理必要性的認識，發(fā)揮村民主觀能動性，使其加入日常治理與管護；加大財政支持力度，引入市場資本，推動建立農(nóng)村居民分擔付費制度；明確農(nóng)村生活污水治理長期責任主體，形成政府主導、企業(yè)運營、農(nóng)戶參與模式。只有技術(shù)、資金、制度完善，農(nóng)村生活污水才可長治久清。（來源：武漢中科水生環(huán)境工程股份有限公司）