农村分散式小型污水处理技术与展望*

迟申燕，唐 刚，蒋萍萍，2*，陈 浩

（1.桂林理工大学，广西 桂林 541004；2.广西环境污染控制理论与技术重点实验室科教结合科技创新基地，广西 桂林 541004；3.广西桦源环保科技有限公司，广西 梧州 543001）

近年来，随着城市污水处理系统的不断完善，城市生活污水可以按标准得到很好地处理和排放。然而对于农村污水处理的情况却并不乐观，存在许多的技术与重视程度问题。农村污水由于其较为分散、且其水量较少、水质波动较大等问题，并不能得到有效地治理。人口分散、经济并不发达、投入成本有限，使得农村环境的治理并不能跟上农村的发展建设。因此，农村环境问题越来越受到重视，尤其是农村分散式污水的治理问题。

1 农村污水的特点及其治理现状及问题

1.1 农村污水的特点

农村污水主要是指农村地区的村民生产生活产生的生活污水。而其主要构成是厨房污水、冲厕污水、洗涤污水和养殖污水四类。其特点主要包括：（1）水体质量和体积受季节变化、人口规模、生活方式等影响，具有很大的波动性。（2）农村废水中有机污染物含量高，与城市生活污水的构成相似。（3）水中致病菌、寄生虫及其虫卵的数量较多，未经过完善的消毒处理。

1.2 农村污水的治理现状及问题

农村污水较为分散，难以收集并集中处理，且较城市污水处理的发展更晚，没有完善的污水处理与处置体系。其污水治理现状不容乐观，据住房和城乡建设部统计，我国58 万个自然村所产生的未处理农村污水是城镇污水处理总量的1.5 倍，因此农村污水依然是污水处理的研究重点。与城镇污水的处理相比，还存在较多的问题：

（1）农村污水属于分散性污水，居民生活区分布不均匀，导致收集管网的布置较为困难，其相应的水处理设施也较难运行。

（2）农村污水与城市污水的收集、处理与排放标准等不尽相同，在没有明确标准的情况下，农村污水的随机排放将导致严重的水土污染。

（3）村民的环保意识不够，对于农村污水的排放没有明确的规定，存在乱排乱放的现象。

（4）农村的地形条件、人口分布等都会影响管网与水处理构筑物的建设与布置并得考虑其投资效应。

（5）水量的大小、水中物质的构成等不稳定，容易影响工艺的选择和设计参数的取值。

（6）农村的经济发展较城镇缓慢，缺乏资金的投入，无法安置较多的工作人员进行长期管理，运行较为困难。

对于这些存在的问题，需要对农村分散式小型污水处理技术进行合理的设计与思考，在选择工艺时需要考虑：工艺必须足够简单稳定且自动化程度较高，能够长期运行，出水必须达到相应的排放标准；出水可作为农用水继续利用，用于农作物的灌溉等；综合考虑经济、环境、人口等因素，选择有投资效益、建设价值的工艺。

2 农村分散式污水处理技术

现在较为成熟的水处理技术主要是集中式污水处理技术，主要集中在城镇污水的处理，而对于农村的分散式污水处理研究较晚，因此具有很大的发展潜力。目前，最常见的分散式废水处理技术主要包括厌氧沼气池、人工湿地、净化槽等。

2.1 厌氧沼气池

厌氧沼气池消化技术是主要利用厌氧微生物和兼性厌氧微生物进行水解、酸化、甲烷化等一系列反应，然后降解废水中的有机物且最终使水体得到净化并产生沼气的一种经济适用性方法。为了减少温室气体的排放，厌氧沼气池可对甲烷进行收集和燃烧，用于生产生活。沼气池既可以去除废水中的大量有机物，还可产生甲烷等清洁能源，兼顾了环境与社会效益，被视作全世界较为成熟的农村污水处理技术之一。温度、pH、碳氮比、有机物负荷及优势菌种等都能影响甲烷产气量。有学者在寒冷气候下对厌氧干发酵沼气技术的研究表明，加入由嗜冷甲烷菌种与微量元素构成的沼气菌剂能够使甲烷产气量提高30%以上，在16℃的条件下仍可继续产气。有研究显示，一座8m3的沼气池可处理0.5～1.0t 的污水，适用于3 头猪与3～5 户的集群。

2.2 人工湿地

人工湿地是由基质、微生物、植物等构成的一个完整的生态系统，内部具有丰富的氧化还原条件，适于生化性好的污水净化。农村污水经由人工湿地，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收、微生物分解等过程，可去除其大量有机物、氮、磷等污染物质。Lu 等[1]通过构建四种基质的人工湿地来研究对农村污水的处理效果，结果显示：麦粉>钢渣>竹炭>石灰岩。Chen 等[2]通过将废砖人工湿地与普通砾石人工湿地进行对比研究，结果显示：废砖人工湿地和砾石人工湿地的除磷贡献率分别为90.36%和87.36%，废砖的除磷率明显更高。

2.3 净化槽

净化槽作为一体化分散式污水处理技术，适用于农村污水的处理。所采用的主要过程是厌氧过滤、接触氧化、活性污泥、膜处理和消毒等，可从废水中去除有机物、氮、磷等。Xu 等[3]通过对新型复合净化池的研究发现COD的平均去除率为59.62%，总磷的去除率达到33.4%，而氨氮的降解效率不太显著。

2.4 蚯蚓生态滤池

蚯蚓生态滤池就是在基于生物膜法的生物滤池中，通过加入蚯蚓来增加基质填料的通透性和含氧率，可减少污泥量的产生。蚯蚓对污水中的悬浮物、污泥都具有降解作用，其降解产物还可被微生物作为碳源继续利用，协同作用来净化污水。梁建军等[4]使用蚯蚓生态滤池技术处理农村生活污水，水力负荷为1m/d，蚯蚓密度为12g/L，陶粒与土壤比例为3：1 时，对NH3-N、COD 的净化效果分别为62.51%、57.32%。

2.5 地下土壤渗滤技术

地下土壤渗滤技术主要通过配水系统将废水渗入地下，并通过土壤、植物和微生物的共同作用来分离和去除污染物，经过过滤、吸附、拦截、植物吸收、微生物降解等步骤来处理分散式农村污水。Li 等[5]在SWIS 系统中，考虑到液压和处理效果，建议使用0.081m3/（m2·d）的水力负荷，氨氮、总氮、COD 的去除效果分别是86.2±3.0%、80.7±1.9%、84.8±2.1%。闫亚男等[6]采用改良型化粪池/地下土壤渗滤系统来处理农村污水，悬浮固体、氨氮、总磷、BOD5和NH4-N 的降解率分别是98%、80%、89%、95%和93%。

2.6 MBR 工艺

膜生物反应器工艺是将常规的好氧悬浮生长技术与膜分离技术进行组合后形成的水处理技术。其基本流程就是活性污泥吸附并分解废水当中存在的可降解污染物，然后通过膜将其泥水分离。有学者在使用MBR 工艺对滇池流域农村污水的中试研究中，经过参数优化后的COD、氨氮、总氮、总磷的去除率分别为80.29%、97.95%、27.10%、36.91%，对于氨氮的去除效果较好。有研究在运用MBR 工艺处理农村污水的动态研究中提到，处理时间达到13d 时，氨氮的去除效率可达到90%以上。晁雷等[7]通过对辽宁某村的工程案例分析，介绍了兼氧MBR 工艺的应用状况，长期运行时的出水水质能够满足城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）的一级B 排放标准。

2.7 组合工艺技术

不同技术之间都有优缺点及其适用范围，通过将合适的工艺组合起来对农村污水进行处理是一种高效的方式。在处理农村污水时，经常会运用到组合工艺来使净化后的水体能够达标。易齐涛等[8]采用厌氧、生物滤池和潜流人工湿地三种技术相组合的工艺对农村污水进行处理并分析其去除效率，结果表明，悬浮固体和COD 的去除效率较高，而总氮与总磷的去除效率只有26.7%和32.4%，需调整脱氮除磷和碳源供给的关系。王刚等[9]设计利用的是缺氧接触氧化+生物转盘组合工艺来研究农村污水处理效果，提到该方法适用于污染物浓度低且负荷变化大的农村废水。吴磊等[10]选用厌氧、跌水充氧接触氧化、人工湿地相组合的技术处理太湖地区农村污水，其对总氮和COD 的去除率可达81%和83%，水质较稳定。

依据上述对农村污水处理技术的研究，不同的处理工艺对污染物的去除效果不尽相同，都有具体的适用条件和范围。对于1 至5 户的分散式小型农村污水，不能对污水进行大规模的收集，只能选择占地面积较小、处理量较小、工艺简单、投资少且出水稳定的处理工艺。人工湿地与地下土壤渗滤的机理相似，但占地较大并不适合处理小水量的农村污水。而净化槽和MBR 技术的投入成本较高，难以维持小水量的污水处理现状，不符合经济适用原则。厌氧消化池仍常用于农村废水处理，并且还有不断发展的前景，将其与好氧技术或其他相关技术结合可弥补出水难达标的缺陷，也是组合式工艺处理农村污水的一种方式。同时蚯蚓生态滤池也较容易实现且占地面积小，出水水质稳定，经过工艺参数的优化后，可避免堵塞情况的发生。

3 结束语

农村污水区别于城市污水，更加分散和难以治理，探索更加低能耗、操作简单、去除效果好的工艺方案，对其治理具有积极作用。小型分散式农村污水在管网铺设简单的情况下，可进行集中式收集处理，在具体建设时应考虑其实用价值。在处理技术的选择上，应当综合考虑环境效益、经济效益、社会效益等相关因素，明确处理的目标，因地制宜地选取处理工艺，在满足相应标准后排出。而对农村污水排放依旧没有针对性的标准，基本是参照城市污水的排放标准来施行的，不够明确且约束力不大，需要形成一套完善的农村环保法律法规体系，来保护农村环境。加大农村环保意识的宣传也是一个特别重要的方面，杜绝乱排乱放，从源头上减少污染物的排放量。对于处理水的回用也是必不可少的环节，处理后还含有较多营养物质和有机物的农村污水，可用于农田灌溉。政府和社会各界更应加大对农村污水治理技术的资金投入，保障设备的顺利运行和技术的不断发展。