分散式生物-生态农村生活污水治理工艺

1、农村生活污水治理现状

1.1 农村生活污水的特征

（1）农村生活污水排放量与污染物种类受饮食、风俗、气候、经济等因子影响，其中有机物、氮磷居多，重金属污染较少，有利于微生物生化分解。

（2）农村生活污水受居住人口、生活起居影响，污水排放总量不大，日排放系数却变化大。

（3）乡村地域广，尚没有健全的污水收集管网，导致生活污水乱排现象普遍。

1.2 农村生活污水治理模式

当前，根据村庄规划、经济条件、管网配套收集能力、水质处理预达标要求和设施运营维护能力等的不同，普遍采用城乡统一处理、集中处理、分散处理三种模式，如表1所示。

由表1可知，针对人口居住分散的农村，因地制宜地选择分散式污水处理技术更切合生态宜居乡村建设要求。

2、分散式生物-生态农村生活污水处理技术

当前，发达国家乡村生活污水净化技术发展迅速，日本“净化槽”技术、美国“化粪池+土地处理”技术、法国“蚯蚓生态滤池”技术等层出不穷。近年来，中国农村分散式污水治理技术以生物（微生物）、生态（植物）以及生物-生态组合工艺为主。

2.1 生物处理技术

（1）生物接触氧化法。

生物接触氧化法利用生物膜法原理，池底曝气加强填料与污水接触，让微生物在填料上形成高比表面积的生物膜，通过其吸附、氧化分解有机物，发挥净化污水作用。此工艺产泥量少、净化能力高，但污染负荷高，易出现填料堵塞现象。生物接触氧化技术是农村污水处理市场主要参与企业（桑德、北控、首创等）一体化污水处理设备采用的主流技术，在污染物去除率上，COD（化学需氧量）可达80%～90%，BOD（生化需氧量）可达85%～95%，TN（总氮）可达30%～50%，TP（总磷）可达20%～40%。

（2）膜生物反应器（MBR）。

膜生物反应器是利用膜分离组件截留生活污水中胶体或高分子等有机物，同时提高反应器内微生物浓度，有利于有机物分解转化，优化出水达到指标，无须二沉池。膜生物反应器操作管理方便，智能化程度高，节约土地，常用于集成一体化设备。但是长期运行中污染物沉积易出现膜堵塞，且投资资本高，适用于富裕的沿海地区农村。有研究显示，利用MBR反应器净化生活污水，对COD、N-NH4+的去除效果高达95%以上。

（3）厌氧沼气池。

厌氧沼气池一般是地埋式的，利用人、家禽排泄物等不同原料，在密闭条件下，通过微生物的生命活动消耗污水中碳源、总氮、病原菌等并降低其含量，产生沼气。厌氧沼气池产生的甲烷热量高，燃烧产物无污染，是一种理想的清洁能源。研究表明，厌氧沼气池对COD、BOD5（五日生化需氧量）、氨氮、总磷的去除率分别高达85%、90%、60%、80%。厌氧沼气池具有施工便捷、成本低、运转无须能源支持、处理效果好等优点。

2.2 生态处理技术

（1）人工湿地处理技术。

人工湿地处理技术主要是利用湿地体系内物理沉降、填料吸附、植物吸收、微生物分解等共同作用达到净化污水水质、美化环境的效果。人工湿地分为表面流和潜流两类，其中潜流分为水平潜流、垂直潜流湿地，可依据用地面积、景观、处理效率等要求选择湿地类型。不同流态或多级湿地组合能提高污染物去除效率。数据显示，表面流-潜流-潜流串联人工湿地对于污水中COD、TP、TN、氨氮的去除率分别达到85.7%、96.4%、97.8%、98.5%。

（2）稳定塘处理技术。

稳定塘是自然或人为改造的用于净化废水的池塘，模拟非流动水体天然自净过程，充分发挥水里藻菌共同作用净化污水。高效稳定塘是利用生态系统食物链，合理布局水生植物、藻类、动物等，科学地在生态食物链中提高各类污染净化效果。王幸智等研究曝气稳定塘处理工艺结合接触氧化法和草型清水稳态理论处理低浓度有机污水，使得净化后COD、氨氮、TN和TP的去除率分别达到45%～80%、69%～93%、44%～87%、49%～89%。稳定塘池体简单易建设、土建费用少，运营维护难度不大，出水可农业灌溉。但稳定塘面积、水力停留时间与池体深度、供氧方式、微生物种类有关，特殊季节可能产生臭味，处理效果受外界自然环境影响。

（3）土壤渗滤处理技术。

土壤渗滤处理技术是指经过预处理的污水在天然或人工土层中，在土壤物化作用下，污染物被吸附截留，同时在植物吸收利用、微生物新陈代谢分解等综合作用下污水得到净化。土壤渗滤处理技术中土壤基质及配比至关重要，既影响渗透速率，又对TP、TN的去除有影响。据研究，土壤渗滤处理中90%总磷的去除是通过土体吸附作用；总氮的去除中硝化、反硝化反应分别受限于土壤中氧含量、地下渗滤系统的有机碳源提供的电子。该技术日常运营不需要电力，易操作，且土壤表层可种植牧草、绿化景观植物或者季节性农作物，适用于土地资源丰富的乡镇。

（4）生态浮床技术。

生态浮床是将按不同设计要求，轻质可拼接组装的各种形状生物载体放入受污染水体，在预制好的种植槽内种植各种功能的水生植物，通过植物发达根系及其附着的微生物等共同作用，吸收降解污水中N/P等营养物质或重金属。传统的生态浮床投入低、组装灵活、应用广泛，适用于低浓度污染水体，但植物种植具有季节性，会使养护成本提高。强化型生态浮岛从筛选植物、浮床材料、载体填料（人工水草等）、高效微生物、曝气增氧、延长食物链等方面改进可提高净化水质。

2.3 生物-生态组合工艺

随着农村污水排放标准与制度的完善，单一的处理工艺净化效果有限。生物-生态组合工艺充分利用微生物处理技术作为前端处理工艺，能去除有机物及营养物质，提高污水水质耐受范围，满足较好的出水要求；生态处理技术作为末端处理工艺，能进一步吸附总磷去除总氮，降低投资和维护费用。张靖雨等的研究表明，利用A2/O-人工湿地组合处理工艺在治理谭家桥集镇生活污水时，A2/O工艺段对TN、氨氮、总磷和CODMn（高锰酸盐指数）的去除率分别为23.4%、48.6%、56.3%、30.7%；后经人工湿地二次处理，运行稳定后出水各项指标去除率依次为97.7%、89.0%、86.2%及53.1%。

根据目前用于处理农村分散式生活污水的技术要求，对8种生物-生态处理工艺进行适用性评价，结果如表2所示。

由表2可知，生物-生态组合工艺处理效果好，经济成本等各指标适宜，可在未来的农村生活污水治理上有良好的应用前景。

3、结束语

我国地域空间辽阔，受农业布局、经济水平、排污特征等约束，单一的处理工艺很难满足复杂现实条件下的农村污水治理需求，难以“以不变应万变”。可持续发展的、能够长效运行的农村生活污水净化技术应是由多种单个技术组成的可选组合的技术集成系统，可利用农村优势资源进行创新与优化组合，形成集截污控源、旁路处理、原位净化、循环净化、生态修复等多种技术相互辅助的技术体系，具备投资低、能耗少、维护简单、有稳定高效的污染物去除效率的与生态融合的技术集成体系。

农村生活污水治理还应从以下方向加强管理：提高村民对生活污水治理必要性的认识，发挥村民主观能动性，使其加入日常治理与管护；加大财政支持力度，引入市场资本，推动建立农村居民分担付费制度；明确农村生活污水治理长期责任主体，形成政府主导、企业运营、农户参与模式。只有技术、资金、制度完善，农村生活污水才可长治久清。（来源：武汉中科水生环境工程股份有限公司）