摘要：随着社会经济的发展，我国的农村经济有了很大进展。但是也导致了农村生活污水的排放量不断增加，加剧了农村环境污染程度。本文在分析了农村生活污水处理现状的基础上，选取了厌氧发酵—接触氧化工艺、厌氧发酵—人工湿地工艺和一体化生物集成工艺处理COD和BOD5三种工艺处理效果，并对处理效果进行了比较，提出了工艺处理的选择建议，为做好农村生活污水处理提供参考。
关键词：农村生活污水；处理工艺；比较研究
引言
随着农村经济的发展和农村居民生活水平的不断提高，农村生活污水量大幅度增加。目前，我国农村生活污水排放较为随意，再加上缺少污水排放系统，导致水质恶化、水环境遭受污染等情况，严重破坏了农村生态环境和人居环境。因此，有必要探究一种符合农村生活污水特点、提高其处理效率的方法，以有效防治农村水环境污染，确保农村水源安全，改善生态环境。本研究将选取“人工湿地+生物接触氧化法”相结合的方式处理某村生活污水，运行结果表明，出水质量满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准的B标准。
1农村生活污水特点
（1）水质不稳定。农村生活污水大多来自洗涤、沐浴、厕所冲洗以及炊事过程中产生的废水。从其水质特点来看，主要表现出分散性、分布广等特点，鉴于农村大多数地区未专门设计排放管网，污水浓度不高，波动性不强，大多数不含有重金属或有毒有害物质，具有较强的可生化性。畜禽养殖废水水质偏差，经化粪池处理后可以作为肥料使用。（2）水量变化大。农村地区居民居住相对分散，排放出的生活污水水量相对较少，且生活规律类似，早晨、晚间相对白天生活污水排放量相对较多。其他时间段污水排放量较少甚至断流。因此，水量变化系数大是其典型特点。（3）处理率低。依据建设部《村庄人居环境现状与问题》的调查报告显示，我国约有96%的农村地区村庄没有排水渠道以及污水处理系统。大量未经处理的生活污水被直接排放到了周边的水体和土壤中，威胁到地下水及居民的身体健康。
2农村生活污水生态处理现状分析
无组织排放，是农村生活污水处理中的一大问题。农村生活污水排放分散，涉及范围广、随机性强，防治十分困难，管网收集系统不健全，多粗放型排放，而且大部分农村基本没有污水处理设施。目前农村生活污水现有处理方法主要是集中排放到污水处理池，以硝化处理(曝气处理)、反硝化处理和人工湿地处理等为主。这种集中排放的方式在一定程度上增加了污水处理的复杂性，也降低了污水处理的效率。而且目前采取的硝化处理、反硝化处理和人工湿地处理方式存在一定的不完善性，例如硝化处理设备不完善，人工湿地处理造成土地和大气二次污染等。考虑到农村生活现实污水处理的目的，污水处理方式应该考虑到处理规模、污水特点、出水水质等要求，同时还需要结合当地污水的特点采取有针对性的处理工艺。农村生活污水的处理，需要考虑到费用、操作及运行、低能耗及高效率4个方面的问题。
3现状及市场需求
我国是世界上拥有小城镇和农村人口最多的国家，全国约5万个乡镇、60万个行政村、270万个自然村，约1.6亿户，农村人口约7亿。据2010年《中国城乡建设统计年鉴》的数据表明，我国城市污水处理率已达87%，建制镇污水处理率达28%，农村地区水污染排放总量占全国污水排放总量的50%以上，而相应的处理率却不到10%。近年来，在相关政策和环境条件下，农村污水处理问题已提上日程，并在国家资金的支持下迅猛发展。据统计，2016年全国农村生活污水处理率已达22%，但大部分农村因资金、技术及地理位置的限制，简单套用城市传统污水处理技术和工艺，其基建费一般为1500～2000元/m3?d，处理总成本达到0.7～3.0元/m3，农村地区无法承受，使得建设农村污水处理的难度极大。因此，加强农村生活污水处理以及建设新农村水利工程已成为国家发展的新任务。农村生活污水处理缺乏配套的处理技术和工艺、专业性人才、明确的商业模式等，涉及政府部门的管理。随着新《环境保护法》《水污染治理行动计划》、“十三五”规划等各种环保政策助推水环境市场不断释放新机遇，投融资体系改革和PPP模式也推动了乡镇污水治理市场新空间。随着我国政府对农村污水的重视程度不断提高，以及农村居民生活水平的不断上升，对于污水处理的需求量也逐渐上升，尤其是在城镇污水处理已经日渐趋于饱和的情况下，投资者开始转向农村污水处理市场已是大势所趋。目前，农村污水处理市场空间巨大，未来投资建设如按每户8000元计算，将有约1.3万亿元投资建设的市场；按人均排放50L/d计算，每年需约100亿元的运行费用；由此可见，农村生活污水处理的经济效益不容小觑。对农村生活污水进行收集处理，使污水达标后排放，最大程度降低日益加重的污水对地下水、地表水的污染，同时，解决以往农村生活污水肆意排放造成的其他问题。
4农村生活污水处理工艺分析
4.1“五环”式(ACGMP)生态高效农村生活污水处理系统
“五环”式(ACGMP)生态高效农村生活污水处理系统目前已经成功在三峡库区进行了示范应用。“五环”代表了5个生态环保概念的组合，分别是:A.厌氧、C.人工湿地、G.基因水稻、M.微生物、P.池塘。废水经过格栅自流进入厌氧池，在厌氧微生物的作用下，部分有机物得到降解，小分子的氨基酸降解为甲烷，大分子的蛋白质降解为小分子的有机酸。厌氧反应器中设有生物填料及高效微生物，悬浮污泥在上升过程中附着在填料表面，微生物在填料上生长繁殖，进一步提高了处理效率。厌氧出水自流入潜流式设计的人工湿地，填料上种有特定的植物，在土壤、填料的共同作用下通过物理沉降，植物根系阻截吸收，填料、土壤表面吸附，微生物的代谢作用等去除厌氧段出水中的剩余有机物、悬浮物、氮磷等污染物质，出水经溢流堰溢出到氧化塘。该工艺将厌氧技术与生态技术有机结合，充分发挥各自工艺的优势，人工基质上生长的水生植物和微生物组成一个独特的土壤—植物—微生物生态系统。另外，该系统采用无动力自然流的运行方式，运行所需能源主要是重力能、太阳能、生物等生态型能源，无需其他动力，节能降耗。出水水质达到国家关于污水综合排放标准的二级标准，可以用于附近农业灌溉，实现废水的无害化、资源化和再利用。该生活污水处理系统考虑到农村居民分散特点、居住方式、生活习惯以及经济费用等方面，采用厌氧+人工湿地处理技术，在实现对自然村污水各户连接的基础上，建设污水厌氧反应器、人工湿地，种植高吸附主要污染因子的植物，投入高效污水分解专用微生物，利用天然池塘进行再净化。整个系统的结构简单、建设运行费用低、抗冲击力强、出水水质稳定，是农村生活污水处理的良好选择。
4.2人工湿地
人工湿地是一种为处理污水而利用工程手段模拟自然湿地系统建造的构筑物，在构筑物的底部按一定的坡度填充填料，如碎石、砂子、泥炭等，在填料表层土壤中种植对污水处理效果良好、成活率高的水生植物，如芦苇、香蒲、灯心草、香根草、风车草等。其主要分为表面流湿地、潜流湿地、垂直流湿地。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆人工湿地适宜于气候温暖、土地可利用面积广阔的区域，尤其适用于利用盐碱地或废弃河道进行工程设计。垂直流人工湿地与潜流式人工湿地串联之后就会形成湿地，本次研究对象的占地面为320m2，依据设计，填料层有1m高，停留3d时间，床体内最底层是厚度值为5cm、平均粒径大概为3cm的均匀砾石，水力负荷为0.32m3/（m2?d），然后再布置细砂、细砂。在湿地中种植了美人蕉、香蒲、风车草等几种适宜当地气候的水生植物，依据每平方米9棵的密度进行种植。为了有效确保系统布水的匀称度，把此湿地划分为两个独立的布水单元，使其都处于单独运作状态，借助收集管排水。
4.3净化沼气池
净化沼气池是在简单化粪池的基础上发展改进而来，也是最早用于处理分散生活污水的技术。一般由预处理、厌氧处理和过滤处理三段工艺构成。厌氧处理区和滤池内均填充各类填料；生活污水先预处理后进入厌氧池发酵，最后排入生物滤池氧化、过滤，出水水质达到《城镇污水厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级标准（以下简称为“标准”）。为达到一级标准，可与其他生态处理技术联用，如土地渗滤、氧化塘、人工湿地等，进一步处理后达标排放。
4.4SBR工艺
SBR工艺即序批式活性污泥处理技术，按照时间顺序，依次进行进水、曝气、沉淀、出水、排泥工序，将均化、沉淀、降解等功能集为一体，适用于流量变化大、间歇排放的场合。在彭杰的研究中，选取苏州农村地区，利用SBR工艺处理生活污水，SBR区域尺寸为3.7m×2.7m×5.0m，处理流程是调节池→厌氧区域→SBR区域→调节池，实现循环作业。结果显示，SS、COD、BOD去除率在90%以上，TP、NH3-N去除率在80%以上，出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。
4.5塔式蚯蚓生态滤池工艺
塔式蚯蚓生态滤池工艺主要是利用蚯蚓、植物、填料以及微生物的协同作用，采用模块化结构、梯度塔层、多级单元串联的形式实现对污水的处理(图6)，可实现10～150m3?d－1的处理，可保障20～300户农村居民的生活污水处理。这种处理工艺的优势在于占地面积小，后期设施的维护资金投入比较少。另外该处理工艺可结合农村地区地形特征进行调整，展现出良好的污水处理能力。值得关注的是，从生态角度而言，该工艺利用蚯蚓的作用，能够改善农村土壤颗粒结构，对于提升土壤透气性、防止及改善土壤板结问题有重要意义。另外，蚯蚓与微生物的结合可进一步发挥出共生作用，对延长池内微生物代谢链、提升滤池对COD、TP等的处理效果更加明显。但是，这种处理工艺也有一定缺点，一旦当地土壤湿度无法满足蚯蚓的生长需求，可能会直接影响到蚯蚓的存活，特别是北方农村地区冬季蚯蚓死亡的可能性比较大，这种情况下会影响到污水处理效果。
4.6高效藻类塘
高效藻类塘是在传统稳定塘的基础上改进发展起来的，通过阳光和菌藻形成协同效应，提高对水体中污染物的去除效果。对比传统稳定塘，具有工艺简单、处理效果好、塘深较浅、适合分散处理的特点。但该技术目前在国内还处于研究阶段。同济大学利用高效藻类塘处理太湖地区农村生活污水研究发现塘深较浅时，对后续处理几乎没有影响。利用二级串联高效藻类塘工艺净化分散式污水，水体中COD、总氮、氨氮和总磷的去除率分别为69.4%、41.7%、90.8%、45.6%。
4.7地埋式微动力氧化沟工艺
地埋式微动力氧化沟工艺通过依靠自然供氧的地埋式污水处理方式，实现对农村生活污水的厌氧段水解、消化，进而降低生活污水中有机物的浓度，有效促进有机氮的充分氨化。完成上述步骤后再利用射流泵将其打入好氧滤池，将其全部推入氧化沟接受深度处理，氧化沟由拔风管自然供氧。这种处理工艺的整个主体构筑物可以实现全部设置在地下，可实现50～200m3?d－1的处理量。整个工艺系统运行费用不高，最主要的就是射流泵运行所产生的电费;而且由于位于地下，后期维护起来比较困难。
5农村生活污水处理应对措施
5.1构建因地制宜的污水处理发展模式
我国不同省份的农村因村民生活习惯、地方经济发展以及环境条件不同，导致污水排放特征存在较大差异。因此，生活污水处理发展模式应根据当地实际情况，因地制宜地做出恰当的选择。农村污水管网的建设与运行管理对于处理设施的正常运转至关重要。管网施工必须严格按照相关技术标准进行，同时要考虑到农村生活污水水量波动较大的特点，避免造成管网堵塞、污水收集率不高、雨污混流等问题。农村生活污水处理工艺应简单实用且易于操作管理，不能生搬硬套城镇污水处理模式。对于居民户内收集和散户收集，在经济发展较好的村庄可采用一体化净水槽技术或地埋式污水MBR工艺进行处理；在欠发达且有土地使用的村庄，出水水质要求不高的情况下可采用小型无动力人工湿地处理系统。对于多户分区收集和多户集中收集，在人口较多、经济发展较好的村庄可借鉴小型城镇污水处理厂的模式；对于欠发达的村庄，可采用多级人工湿地或生物接触氧化+人工湿地的模式。
5.2筛选高效菌种，保证系统稳定
从农村生活污水的特点出发，合理筛选菌种，提高污染处理能力，既能对污水进行间歇式处理，又能减少维护工作量。以A2/O工艺、MBR工艺为例，应该对系统结构和流程进一步改进优化，促使出水水质能长期稳定达到一级B标准，争取达到一级A标准的要求或达到可以回收利用的标准要求。
5.3农村生活污水技术设计思路
传统的城市污水处理工艺不能完全适应农村污水，特别是分散型农村生活污水处理的需求，农业生活污水工艺要求工艺简单、处理效果有保证、运行维护方便、具有最佳的综合效益，应积极采用水循环经济系统模式，水资源在系统中多次再利用和再循环，对于污水和雨水，水循环经济模式被视为一种重要的路径，可以将污水和雨水收集后处理，然后作为水源或通过多种途径重新利用。
5.4制定适宜的农村生活污
水排放标准目前，已建成的农村生活污水治理设施缺乏因地制宜的运行标准，一般都是按照《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》进行管理，但由于城市生活污水与农村生活污水存在较大差异，使运行管理中存在较多问题。农村生活污水排放标准的制定需要通过深入调研，并在实践中总结，进而确定适宜的技术，最后出台相应的标准。有专家建议应根据农村的特点因地制宜地制定相关标准，并制定与之配套的建设和运行管理标准。污水处理相关设施的建设以及运行维护都需要资金投入，必须综合考虑当地的经济发展水平，根据地理环境特点、水质水量特点、排放要求、资源化利用条件等因素，因地制宜地分级分类，选择适宜的处理模式，从而解决直接套用城市污水处理模式带来的一系列问题。
5.5推行自动控制，动态调节监测
在农村地区，处理设备运行维护技术人员、管理人员数量少，通过培训构建专业化管理队伍不太现实。再加上污水处理具有间歇式的特点，可以利用计算机自动控制技术，对污水量进行调节，动态监测进水水质、出水水质、系统运行工况，保证各项参数的准确性。
结语
综上所述，通过农村生活污水常见工艺的比较来看，各自有其优势和不足，相对农村污水处理能力和工艺选择来看，应综合考虑，既要考虑农村地区的经济实力、污水排放量以及后期的运行管理人员保障等，要从经济性、便捷性等方面作出工艺选择，以取得最佳的处理效果。。
参考文献
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论文作者:李祖成
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/22
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