农村污水治理研究

牛永华

（山西省水利水电科学研究院 山西太原 030002）

农村污水治理研究

牛永华

（山西省水利水电科学研究院 山西太原 030002）

农村污水造成的污染问题不但对居民的生活质量造成了很大的影响，而且在一定程度上制约着农村经济的发展。文中基于农村污水存在的特点以及污水治理现状，论述了针对污水的处理对策与技术，进一步探索了未来污水治理的发展方向，为农村污水治理提供相应的理论依据，从而可以改善农村污水造成的环境问题。

农村污水；现状；原则；处理技术

0 引言

随着农村经济的快速发展，环境污染问题也日益突出，农村污水成为环境污染的一个重要组成部分。污水问题亟待解决，污水处理技术的研究也成了关键。我国有250多万个自然村，有8.88亿村民居住，约占全国总人数的70.1%，96%的村庄污水随意排放[1]。经过适当处理的农村污水是农业生产的高效水肥资源。水处理工艺包括厌氧沼气池处理技术、稳定塘技术、人工湿地处理技术、土壤渗滤技术等，根据技术选取原则，选择合理的处理技术，减少农村污水的环境污染，可以促进农村经济又好又快的发展。

1 农村污水概况

农村的水环境主要包括农村居住范围内的河流、湖泊、水库和地下水等。大部分未经处理或未达标处理的农村污水排入周边水体，导致地表水水质下降，河道湖泊严重污染，破坏农村生态环境，危害居民身体健康，阻碍农村社会发展[2]。

农村生活污水即生活废水，包括人们日常生活中产生的洗浴、洗衣、厨房洗涤水、厕所排放的污水、生活垃圾大量堆放产生的渗滤液等。农村生活污水排放特点为点源面源相结合，范围较广，不连续排放，而且污水中成分较为复杂，这就对集中处理造成一定困难。一般来说，经济发达地区的农村居民生活排水量要远高于欠发达地区，排水中氮和磷也高于欠发达农村，而有机污染物较欠发达地区的要低[3]。

农业污水主要由两个原因造成，一是农药和化肥施用不合理，农民的环保意识相对薄弱，种植作物或农产品时大量施用农药和化肥，造成两者利用率不高，未能利用的部分都随灌溉用水流失，污染了地下水及周围河水；二是禽畜粪便的处理不当间接地对水体造成污染，近年来，农村的禽畜养殖业迅速发展，粪便排放量也不断增加。粪便中的有机污染物进入水体，造成主要污染物指标超标，其中的有毒有害物质会降低地表水和地下水体中的溶解氧，影响农村居民的用水安全。

工业污水主要是指乡镇工业企业排放的工业废水，由于城镇化的迅速发展，乡镇工业几乎涵盖了所有的产业类型，农村工业污染物的排放量也呈上升趋势。污水的成分较为复杂，无机物、有机物、无机物和有机物的混合溶液等。工厂排放的污水具有成分复杂、高浓度排放量大的特点，但是农村的环境基础设施不够完善，在一般情况下，大部分工业废水没有经过预处理就排入污水管网，严重影响污水处理的效果，成为主要污染源之一。

2 污水治理现状

2.1 国外农村治理现状

国外一些国家对于农村污水治理的研究起步较早，而且取得了一定的进展，很多经验值得我国学习借鉴。澳大利亚的专家发明了一种污水经过系统处理再重新利用的技术，这种污水处理技术包括污水过滤、暗管排水、流水灌溉等处理装置，在污水处理系统的基础上，实现了污水的回收利用，并用其灌溉农作物。经检测，该系统处理的污水中有机元素的含量较低，符合污水排放标准，同时此污水能够提供给作物足够的水分和养分，所以可以作为灌溉用水。

日本十分重视污水处理的工作，所以该国的污水处理系统效果显著，污水处理能力相对较高。日本农村污水处理协会根据生物膜法等技术原理发明设计了多种不同模式的处理装置，具有成本小、能源消耗低、效率高等特点。日本早期还发明设计了生态厕所，通过发酵装置可以将排泄物转化为气体和较为干燥的肥料。生态厕所不需要用水，节约了大量的水资源；厕所内无臭味，不需要掏厕所，有机肥回用部分解决了化肥施用过多的问题，减少了对水体的污染[4]。韩国的农业用水所占比例较大，根据实际需要，研究了一种土地能够种植物的湿地污水处理系统，污水流经湿地后，污染物被土地或植物吸收转变为无害物，取得了很好的净化效果。美国的高效藻类塘能够最大限度地利用藻类产生的氧气对污染物进行处理，尤其是对氮磷的去除率较高。具有占地面积小、投资少、方便运行的特点。在美国，一些分散居住的农村家庭采用就地处理系统处理污水，已经有上百年历史，其原理是利用化肥池和土壤进行吸附，从而达到净化污水的目的，这种技术得到政府的广泛支持并投入使用。

2.2 国内农村污水治理现状

农村污水排放量逐年增加，而且存在相关政策不完善、治理资金不足、处理设施不完善等的问题日益严重，迫切需要采取积极的措施。虽然在污水处理上有效的防控技术和污染控制技术有待提高，但是一些基础性的治理技术已经逐步改善，尤其是对农村污水处理问题也越来越重视，并开始实施一些低成本、低能耗、成效显著的技术对农村污水进行处理。

我国北方大部分农村的村落较为聚集，处理污水时通过排水管道将污水收集起来，输送到附近的城镇做集中处理，其他的则实行单村污水处理建设。另外，在沿海及北方缺水地区则发展污水再生利用，实现污水的资源化。当前我国农村污水治理往往倾向于更集中的收集处理方式，主要原因有两点：一是观念上认为分散污水处理方式比较落后，二是目前国内分散污水处理的装备制造技术比较落后[5]。我国南方地区的农村相对分散，在这种情况下，大多采用人工湿地、生物膜法、沼气池技术等。从理论上来讲，分散性的污水处理模式能够很好地降低污水中污染物的浓度，减少对环境的影响，而且可以提高废水再利用效率。

这些工艺虽然在一定程度上减少了农村污水对环境造成的污染，但是在实施过程中污染物处理效率低，尤其表现为氮磷去除率很低。而且污水处实施中存在着诸多问题亟待解决，例如重建设轻管理，农村污水设施规模小、利润低，政府不够重视，而企业单位不愿介入管养，最终由于资金不足，影响整体推进速度，加上管理效果不好导致设施停止运行。农村污水治理缺少相应的技术指导，城镇人口密度大，适合集中处理，而农村地区人口规模小，村落分布广，适合应用分散污水处理技术。农村一味地套用城市污水处理的技术模板，过度使用集中处理模式治理污水，忽视了分散技术的应用，导致处理效果不明显，打击了污水治理的积极性，影响了大面积的污水治理设施建设。污水管网建设不健全，农村地区受环境条件限制，建设排水管网工程量大，涉及已有住房和道路的破坏与恢复，建设成本高，而且主体工程建成后污水收集率较低，造成污水处理站长期处于低负荷运行的局面。

3 农村污水处理技术选取原则

面对农村污水造成的污染问题，根据农村的污水处理的特点和现状，合理地选择适合当地地形和发展水平的污水处理技术成为解决污染问题的关键。一个合适的污水处理技术必须满足经济、技术、管理等各方面的要求，即具备成本低、效率高、管理简单的特点，而且最理想的情况就是能与生态农业相结合，使污水能够回收利用，实现保护水环境和节约水资源双赢的结果。因此，在农村污水处理技术选取上应遵循以下几个原则。

1）技术具有可行性，运行稳定。农村污水具有水质成分复杂且水量波动大的特点，因此应合理选择对水质适应性强，有较高的耐冲击负荷能力的污水处理系统，使污水稳定达标排放。

2）投资建设成本相对较低，在农村财政可承受范围内。农村地区经济相对落后，污水系统设施建设要结合当地的发展水平，而且应该选择运行费用合理的处理工艺。如果管理费用较高，会使资金的投入受到影响，极易造成重建设轻管理的局面。

3）因地制宜，循序渐进地建设实施。根据农村当地的自然条件，尽量不占用农田，一步步地分期实施，尤其是针对经济比较落后的地区，可以从初级的处理设备入手，待经济条件改善后做相应调整。

4）运行和操作简单，管理方便。考虑到农村地区污水管理机构不够完善，缺乏相应的技术指导，因此应注重选择简单易行、管理方便的设施，使当地的技术人员在简单培训后能够自己进行操作，达到长期运行的效果。

5）废水回收利用效率高。在污水处理的同时，考虑回收利用，用于景观、灌溉用水，与当地的生态农业相结合，在处理污水的同时可以创造农业经济效益。

4 污水处理技术

根据以上农村污水处理系统的选取原则，目前适合在农村实行的治理技术包括厌氧生物处理技术、氧化塘、人工湿地、污水土壤渗滤系统。以上几种技术在部分地区都已经投入使用并取得一定进展。其中厌氧和稳定塘都属于生物处理系统，后两种则属于自然处理系统，在应用过程中适用条件各不相同且各有利弊，以下对这几种技术做一下简单介绍。

4.1 厌氧生物处理技术

污水中含有一定量的有机物成分，厌氧生物处理技术是使这些有机物成分在厌氧微生物的作用下降解发酵产生沼气，被人们所利用的一种技术，仅有少量有机物被转化合成新的细胞组成成分，所以污泥增长率较小，真正做到了将污水处理与其合理利用有机结合，实现污水的资源化。而且发酵产生的沼气可以作为清洁能源供居民使用。在使用过程中产生的沼液、沼渣可用做饲料或沼肥，同时可以解决人畜粪便、生活垃圾等农村环境问题。厌氧沼气池系统属于小型分散化污水处理装置，适用于排污管网不健全的经济相对不发达地区，该工艺效率高，建设成本低，运行费用低，流程简单，耗能少，具有较好的环境效益和经济效益。已经在我国很多地方得到了推广和应用。

4.2 氧化塘

氧化塘，又被称作稳定塘，稳定塘技术主要是在缺水干旱地区实施的一种污水资源化利用的方法，在经济欠发达地区迅速发展。稳定塘是一种利用天然净化能力的生物处理构筑物的总称，主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物[6]。降解产生的无机化合物可以参与到食物网的新陈代谢中，随着食物链最终转化为水生植物、水产、水禽等，从而在净化污水的同时还可以获得可观的经济效益。稳定塘具有结构简单、建设成本低廉、处理耗能低、运行方便、污泥零排放以及形成生态景观美化环境的特点。建设稳定塘可以利用废弃的沼泽、水库、养鱼塘等，易于施工。在稳定塘中不需要建设复杂的机械设备和装置，可以处理的污水浓度变化范围较大，而且处理后的污水既可以用于农业灌溉也可用于水产养殖。同时，稳定塘技术也具有一定的局限性，占地面积大、净化效果受气温等因素影响。所以，在土地资源相对丰富、技术水平较为落后的农村地区来说，稳定塘技术应用前景十分广泛。

4.3 人工湿地

人工湿地是模拟自然湿地机理的人工生态系统，利用湿地中基质、湿地植物和微生物之间的相互作用，通过一系列物理、化学及生物协同作用途径来净化污水[7]。人工湿地包括四个部分：基质、湿地中的植物、水体及和水中的微生物，四个部分共同作用构成一个完整的系统。作用原理包括吸附、过滤、沉淀、氧化还原、降解转化、微生物分解等。

湿地在底部铺设填料，为植物和微生物的生长提供载体，对于湿地去污发挥着重要作用。人工湿地中种植一些河流和湖泊生态修复的大型挺水和大型浮水植物，它们能起到很好的过滤作用，防止淤泥堵塞湿地，为微生物提供良好的栖息环境。并且通过自身活动改变根系周围的环境影响去污效率。湿地中的水受各种自然因素的影响，例如降雨、风、蒸发等，这些因素又反过来影响污水处理效果。湿地净化废水的功能和微生物及其代谢作用息息相关，微生物可以将污水中的氮、磷污染物转化为气体产物释放到空气中，或者转化为小分子的物质被植物吸收、利用。根据布水方式和水流形态的差异，人工湿地系统主要分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直流人工湿地3大类[8]。不同类型的湿地工程设计方式各不相同，对污染物的去除效果不同，各具特色。人工湿地具有投资成本低、操作简单、易于维护和管理、出水水质好、改善和美化生态环境，对于有机污染物，特别是氮和磷的处理效果显著的特点。同时，它也存在不足之处，占地面积较大，冬季气温低，影响净化效果，污水中的有毒有害物质对湿地中的生物有一定的伤害，所以，人工湿地适合建造在用地不紧张的农村地区，而且对污水的处理具有选择性。

4.4 污水土壤渗滤系统

土壤渗滤净化系统是一种基于自然生态原理，以节能、省资源作为指导思想，予以工程化、实用化而创造出的一种新型小规模的污水净化工艺技术[9]。主要依靠土壤以及土壤中的动物、微生物、植物根系的物理、化学特性净化污水。近年来，地下土壤渗滤法在我国日益受到重视，尤其是针对污水分散处理模式。由于大多数针对渗滤系统的研究对其结构、污染物的迁移转化规律等不够深入，所以仍存在一些不足之处，如结构单一、运行不稳定、效率低、易堵塞的特点。

5 结语

农村污水造成的污染问题影响着农村经济的健康发展，结合农村的环境特点、经济状况，遵循农村污水处理技术的原则，因地制宜，选择合理的处理工艺是解决污水问题的关键，同时，还可以在一定程度上创造经济效益。下一阶段政府及相关部门可以鼓励多元化农村污水处理模式，对氧生物处理技术、氧化塘、人工湿地技术、污水土壤渗滤系统几种技术进行综合利用，提高污水处理效率，更好地解决农村污水问题，实现农村经济的又好又快发展。

［1］郝亚男，宋蕾蕾，刘可为.农村污水治理研究［J］.中国科技信息，2013（16）:44.

［2］李冠杰，等.我国农村污水治理的现状与对策［J］.新西部，2015（19）:8-9.

［3］李仰斌，张国华，谢崇宝.我国农村生活排水现状及处理对策建议［J］.中国水利，2008（3）:51-53.

［4］曹群，佘佳荣.农村污水处理技术综述［J］.环境科学与管理，2009，34（3）:118-121.

［5］范 彬，胡 明，顾 俊，等.不同农村污水收集处理方式的经济性比较［J］.中国给水排水，2015，31（14）:20-25.

［6］何小莲，李俊峰，何新林，等.稳定塘污水处理技术的研究进展［J］.水资源与水利工程学报，2007，18（5）:75-77.

［7］何云晓，陈 娟，艾 明.农村污水治理中人工湿地植物系统的研究［J］.江苏农业科学，2010（5）:498-500.

［8］李 娟，张龙庄，段 亮，等.人工湿地废水处理技术的研究现状及展望［J］.南方农业学报，2011，42（1）:69-73.

［9］沈晓清，王卫琴.地下土壤渗滤系统处理农村生活污水应用研究［J］.工业安全与环保，2009，35（7）:15-17.

Research on Rural Sewage Treatment

NIU Yong-hua

The pollution caused by rural sewage not only has a great influence on the quality of residents’life，but also restricts the development of rural economy to a certain extent.This paper based on the characteristics of rural sewage and the present situation of sewage disposal discusses the measures and technology to treat wasterwater and explores the development direction of sewage disposal in the future.It provides the corresponding theoretical basis for the rural sewage treatment，which can improve the environmental problems caused by rural sewage.

rural sewage；present situation；principle；processing technology

X703

B

1006-8139（2017）02-054-04

2017-03-20

2017-03-22

山西省水利科研与推广项目《植物生物膜氧化沟技术在农村生活污水处理中的研究与应用》（2015SAQ3）

牛永华（1979-），女，2002年毕业于山西农业大学，工程硕士学位，高级工程师，主要研究方向为农田水利、水环境水安全等。