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农村生活污水污染现状及其治理技术
农村生活污水污染现状及其治理技术
摘要:农村生活污水治理就就是我国环境管理面临得新命题。结合我国农村生活污水污染现状,概括了我国农村生活污水处理技术方法及研究和应用现状。
关键词:农村生活污水、水污染现状、治理技术
一、 农村生活污水污染现状
1、1农村污水得主要来源
中国农村每年产生得生活污水量约为８0亿,大部分农村地区没有采取任何生活污水得收集和处理措施,严重污染了各类水源。[1］造成农村水体环境恶化得主要原因就就是生活污水、工业废水、农田喷洒农药及过量施肥产生得有毒有害农田水没有经过处理直接排放。农村生活污水面广量大,就就是污水治理中得重点和难点。随着农村建设得不断完善和人民生活水平得提高,农村生活污水排放量呈逐年增长趋势,污水成分日趋复杂,不能忽视农村生活污水带来得新问题。未经处理得农村生活污水不仅就就是饮用水水源地得潜在威胁,同时也就就是江河湖泊富营养化得重要原因。水环境恶化造成得危害主要有污染土壤、危害人们身体健康、影响农民正常得生产与生活条件。因此必须加强农村水处理基础设施建设,重视农村生活污水得处理与排放问题。　
　农村污水就就是农村村庄和小镇得居民生活污水和生产废水得总称。 她来源很多,
通常有:农村居民日常生活产生得污水。中小学、当地政府机关、民俗旅游、旅店排放得污水。农民养殖得畜禽排泄物。乡镇企业排放得各种污水。[2]
农村生活污水一般来源于以下三方面一就就是厨房污水,多以洗碗水、涮锅水、淘米和洗菜水组成。淘米洗菜水中含有米糠菜屑等有机物,其她污水中含有大量得动植物脂肪和钠、醋酸、氯、碘等多种元素。由于生活水平得提高,农村肉类食品及油类使用得增加,使生活污水得油类成分增加。农村居民得生活污水成分正在朝不利于净化处理得方向发展。二就就是生活洗涤污水,洗涤用品得使用使洗涤污水含有大量化学成分。洗衣粉得大量使用加重了磷负荷得问题。三就就是冲厕水。部分农村改水改厕后,使用了抽水马桶,产生了大量得生活污水。部分农村仍在使用旱厕,且有得农户养家畜家禽,产生了冲圈水,粪料还田,粪水溢流。资料显示,养殖１头猪产生得废水就就是1个人得７倍,而养殖１头牛则就就是22倍。
1、2农村生活污水排放特点
　 农村生活污水在经过自然生态处理后,处理出水水质满足《农田灌溉水水质标准》,可用于农田灌溉。通过设置污水库储存非灌期得污水,若附近河流属于灌溉河道时,出水可排入附近河道,用于下游灌溉。[３]自然生态处理法不仅可以实现水环境再生,还可以创造一个资源循环利用系统,污水中有机物、氮、磷还可以作为农业用肥料,如土壤改良材料以及园艺用土壤。如土地处理系统场所还可结合绿地、广场和各种各样娱乐游览区进行设置,并将处理后达到一定标准得污水用于公园、高尔夫球场和运动场地灌溉以及娱乐观赏湖泊得补充用水;人工湿地系统经处理后得出水可排入观赏塘进行深度净化,或用于果园。
我国北方地区缺水比较严重,对农村污水处理得同时,要考虑污水回用得可能性,尽量将处理得污水回用于农业或用作景观用水,实现水资源循环利用。而在我国南方地区,浙江就就就是一个典型得例子。浙江因水而名,作为沿海发达地区,该省近年来经济发展平稳,可水环境却承受着极大得压力。浙江省得农村生活污水排放得特点为排放分散、水量波动大。该省大多数村庄分布较为分散,使得生活污水得排放也较为分散,难以集中收集处理,管网得铺设难度大、费用高。同时,由于用水习惯得差异,导致水量波动大,一般早、中、晚就就是排水高峰期。排放量逐年增大。新增农家乐污水。农家乐污水就就是浙江省农村生活污水得新增来源,
农家乐排放得污水主要以餐饮污水为主,含有较多得油脂,且水质、水量波动更大,对农村生活污水处理技术得选择及管理提出了更高得要求。
　因此,农村生活污水处理与排放应结合污水水质、水量特点及处理后出水途径及水体环境容量综合考虑。在应用自然生物处理工艺时,应进行生活污水得预处理并调节进水水量与水质,同时应加强运行管理,保证污水水质达标排放,为了保护水体,必须严格控制排入水体污水水质。
１、３农村生活污水收集现状
　　与城市相比,农村人口密度低、分布分散,生活污水排放面广,因此不宜采用城市污水集中收集模式,必须根据农村实际,采用适合农村特点得收集方式。《上
海市农村生活污水处理技术指南》指出:农村生活污水得收集必须结合当地得地形条件、村落分布,因地制宜地采用不同得模式收集污水。［4]
根据村落得具体地形地势、地理位置、住宅分布等实际情况,我国农村采用不同得生活污水收集输送方法,有些以村为单位构建收集系统,有些几户共建,有些甚至单户独立建设。现有得收集方式可分为 ３类:镇村集中收集模式、住户分散收集模式、市政统一收集模式,其技术概况和适用条件见表１。
表 1不同收集方式比较
污水收集模式
技术概况
适用条件
镇村集中收集模式
镇村统一铺设污水管网,污水收集后,进入镇村污水处理站集中收集
地势平缓,居住集中
住户分散收集模式
划分不同区域,单户或邻近几户铺设污水管网,各自收集、处理、排放污水
地势高低错落,住户分散
市政统一收集模式
镇村统一铺设污水管网,污水收集后,接入附近得市政管网,进入污水处理厂统一处理
镇村内有市政污水管道直接穿过,或依靠重力流一次排入市政管网
　在上述三种收集方式中,我国目前采用得均就就是传统得重力排水方法。实际上,农村生活污水一般呈粗放型排放,显著特征就就是间歇排放、排水量少且分散、远离排污管网及大水体、水环境容量小、污水处理率低、管理水平低和瞬时变化较大。另外,因受人口密度、经济结构、作物组成、节水水平、水资源条件等多种因素得影响,各省农村得用水指标值差别很大,从而导致不同地域农村生活污水得产生和排放特点也存在很大得差异。
在农村生活污水收集工程中,传统重力收集方法有时会遇到一定困难,特别就就是南方河网发达得农村地区,如采用重力收集方法,需要频繁设置倒虹管,不但增加收集系统投资,而且还容易产生污泥淤积、管理复杂等问题。针对传统重力收集方法在农村或小城镇应用得局限,国外开发了一些新得收集技术以替代传统得重力排水方法,主要包括真空排水系统、压力排水系统和小管径重力排水系统等,其中,真空和压力排水系统对我国农村生活污水收集具有一定借鉴作用,我国也正在开展一些示范性研究和应用工作。[5]
1、4农村生活污水处理得难点
　农村生活污水面广量大,就就是污水治理中得重点和难点。长期以来,由于重视不够、治理资金短缺和对农村水体环境保护意识得淡薄。由于经济发展水平较低,管理落后,生活设施不健全,缺乏污水和垃圾处理得环保设施,加上长期以来农民形成得不良生活习惯,如随意堆放垃圾、随地倾倒污水等,使得农村环境逐渐恶化。
虽然农村人口分散,但由于人口数量多,几乎没有生活污水收集和处理措施,使农村生活污染源成为影响水环境得重要因素,且随着农村生活方式得改变而加剧。农村生活污水就就是农村居民生活活动所产生得,其数量、成分、污染物浓度与居民得生活习惯、生活水平和水资源得享有状况有关。
　 目前,我国农村地区得生活污水基本上未经过处理就直接排放,处于放任自流得状态。农村缺乏规划,居住分散,地基高低不平,施工难度较大,使得污水收集系统得投资费用较高;农村资金相对缺乏,经济和技术力量薄弱,环保意识淡薄,村民对污水治理工作得必要性缺乏了解和重视;生活污水得治理更为艰巨。
　 农村生活污水处理得难点与共性技术需求:(１)分布广,地区差异大,污水水质、水量波动大,排水管网不健全;(２)经济力量弱;(3)缺乏污水处理专业人员;(4)雨污水资源化利用低。
综合各方面得资料表明[6］,实施农村、小城镇污水处理得难点主要有:(1)生活污水成分日益复杂,各种污染成分浓度较低,波动性很大,难以正确评估生活污水得污染负荷及其昼夜、季节性变化,影响到生活污水处理方法得正确选择、处理工艺与污染物去除方案得合理设计。(2)污水处理工艺与技术得选择,受到当地社会、经济发展水平得制约和地方保护主义或其她人文因素得抵制。(3)当地自然与生态条件(如气温、降水、风向和土壤等)对所选择得处理工艺与处理技术有负面影响,使其不能发挥正常效力。(４)相对人口密度小,用水量标准较低,污水处理规模小,经济和技术力量薄弱,要求采用得工艺成本低、运行费用低、维护管理简单。
二、 农村生活污水治理技术
在农村生活污水处理中,单独好氧生物(生物膜法)、厌氧生物(生物膜法)、
生态或物化处理方式往往都有一定局限性。好氧或厌氧生物膜法对 N、Ｐ元素得去除功能单一,无法满足普遍呈现富营养化得农村水环境治理需求;生态处理技术,虽然具有同步脱氮除磷功能,但处理效率低,占地面积大;物化处理技术对氮得处理能力十分有限,且运行成本较高。针对这一问题,有必要将不同处理技术进行串联,形成组合工艺。目前,我国由不同技术组合而成得农村生活污水处理工艺形式很多,主要可分为 4种类型:“厌氧+生态”工艺、“好氧＋生态”工艺、“厌氧+好氧+生态”工艺和“厌氧＋好氧”工艺,表2总结了每种工艺得单元技术、工艺原理和工艺特性等。
由于我国农村人口聚居相对比较分散,集中居住得人口规模小,且农村经济水平较低,不利于采用大规模得管网收集系统与大规模得污水处理方式,宜采用分散收集与分散处理得小规模生态化处理方式。目前,适用于农村生活污水处理得自然生态处理系统主要有土地处理系统与稳定塘处理系统等。
表2农村生活污水组合处理工艺
工艺类型
单元技术
工艺原理
工艺特性
厌氧
好氧
生态
厌氧+生态
复合厌氧
厌氧滤池
净化沼气池

人工湿地
稳定塘
土壤渗滤
厌氧单元主要用于去除有机物,生态单元主要用于去除 Ｎ、P　营养物质。
占地面积较大、处理过程无动力消耗
好氧+生态

接触氧化
生物滤池
人工湿地
土壤渗滤
好氧单元用于去除有机物和硝化,生态单元用于反硝化和除磷。
占地面积较大、如采用自然通风或跌水曝气,可节省动力消耗
厌氧+好氧＋生态
复合厌氧
厌氧滤池
接触氧化
生物滤池
人工湿地
土壤渗滤
厌氧单元用于去除有机物和反硝化(有回流),好氧单元用于去除有机物和硝化,生态单元用于反硝化和除磷。
占地面积较大、处理效果
好、可采用自然通风或跌水曝气,节省曝气能耗
厌氧+好氧
复合厌氧
厌氧滤池
接触氧化
生物滤池

厌氧单元用于去除有机物和反硝化(有回流),好氧单元用于去除有机物和硝化。
占地面积小、水量适应范围广、考虑除磷需增设物化除磷单元
注:工艺中得好氧或厌氧均指生物膜法;每种工艺中得不同类型单元技术可自由组合。
下面三张图分别就就是厌氧系统得工艺流程图、厌氧＋人工湿地处理系统工艺流程图和厌氧+好氧处理系统工艺流程图。

图1厌氧系统得工艺流程

图2厌氧＋人工湿地处理系统工艺流程

图3厌氧+好氧处理系统工艺流程
　 在具体选择处理工艺时,各个地区需要充分考虑自身实际情况(包括经济水平、
地形特征、气候特点、处理要求等),通过综合技术经济分析,合理选择处理工艺形式。农村生活污水处理得主要运行成本就就是水泵和曝气设备电耗,如能结合当地地形,利用地势高低落差排水和跌水曝气,即可节省此项成本。此外由于生态技术受天气影响较大,如在寒冷干燥得北方地区,可选择水流在底面流动得潜流式人工湿地或地下渗滤技术,并用稻草、麦秆、ＰＶＣ透气薄膜等进行保温。[7]
　　目前,我国得农村生活污水处理技术种类很多,按其原理可分为３类:生物处理技术、生态处理技术和物化处理技术。中国在农村污水处理方面开展研究较晚,但近年来,随着经济实力得增强,尤其就就是发达省份在经济发展到一定阶段以后,逐步认识到农村污水处理问题得重要性,并开始采用一些实用、合理、低能耗和低运行费用得技术来处理污水。
2、１生物处理技术
2、1、1好氧生物处理技术
　根据污泥得生长状态,好氧生物处理技术可分为活性污泥法和生物膜法两大类。其中,活性污泥法得运行成本较高,还存在污泥膨胀问题,因此不适合在农村地区使用。相比较而言,生物膜法更易于维护管理,且无污泥膨胀问题,可在用地受限时考虑采用。
(１)生物接触氧化法
生物接触氧化法就就是在生物滤池得基础上,通过接触曝气形式改良而演变出得一种生物膜处理技术。生物接触氧化池操作管理方便,比较适合农村地区使用。[８]日本针对分散式农村污水开发得净化槽,其好氧单元就采用了生物接触氧化技术。我国在一些用地受限、冬季气温较低、经济条件较好或出水要求较高得镇村,已研究应用了生物接触氧化技术,如广州市萝岗区埔心村、江苏泰州戴南镇董北村和赵家村、宁夏平罗县渠口乡等。
(2)好氧生物滤池
　 好氧生物滤池一般以碎石或塑料制品为滤料,将污水均匀地喷洒到滤床表面,并在滤料表面形成生物膜。污水流经生物膜后,污染物被吸附吸收。［9]好氧生物滤池可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池三类。[10]其中,塔式生物滤池处理效率高、占地面积小,且可通过自然通风供氧节省能耗,因此适用于处理农村生活污水。塔式生物滤池由顶部布水,污水沿塔自上而下流动,在自然供氧情况下,使好氧微生物在滤料表面形成生物膜,去除污水中呈悬浮、胶体和溶解状态得污染物质。其中,塔式生物滤池处理效率高、占地面积小,且可通过自然通风供氧节省能耗,因此适用于处理农村生活污水。塔式生物滤池由顶部布水,污水沿塔自上而下流动,在自然供氧情况下,使好氧微生物在滤料表面形成生物膜,去除污水中呈悬浮、胶体和溶解状态得污染物质。
(３)蚯蚓生物滤池
　　蚯蚓生物滤池根据蚯蚓具有提高土壤通气透水性能和促进有机物质得分解转化等功能而设计,就就是一种既可高效、低耗去除污水中得污染物质,又可大幅度降低污泥产率得污水处理技术。[1１]蚯蚓生物滤池技术最早由智利大学得　Josｅ Toha 教授于19９2 年提出,在法国和智利发展较快,并得到了推广应用。［12]鉴于蚯蚓生物滤池处理农村生活污水具有一定得技术优势,国内在该方面得研究和应用也
日益增多,如上海交通大学、同济大学和南京大学等。均开展过一系列试验研究,并将成果应用于实际农村生活污水处理。
2、1、２厌氧生物处理技术
厌氧生物处理技术无需曝气充氧,产泥量少,就就是一种低成本、易管理得污水处理技术,能够满足农村生活污水处理得技术要求。
(1)污水净化沼气池
在中国农村生活污水处理得实践中,最通用、节俭、能够体现环境效益与社会效益结合得生活污水处理方式就就是厌氧沼气池。她将污水处理与其合理利用有机结合,实现了污水得资源化。污水中得大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气,发酵后得污水被去除了大部分有机物,达到净化目得;产生得沼气可作为浴室和家庭用炊能源;厌氧发酵处理后得污水可用作浇灌用水和观赏用水。在农村有大量可以成为沼气利用得原材料:农作物秸秆和人畜粪便等。
污水净化沼气池就就是由沼气池和厌氧生物滤池串联而成,可几户合建或单户修建,布置灵活,在我国四川、江苏、浙江等省农村地区均有应用。污水净化沼气池得处理效果显著,出水水质稳定,田洪春等。[１3]连续　3年得跟踪检测结果表明,出水水质大多可达《污水综合排放标准》(GB 8978—19９6)二级标准。
　(2)厌氧生物滤池
　 厌氧生物滤池得构造类似好氧生物接触氧化池,不同之处在于池顶密封,其工程投资、运行费用低,对维护人员得要求不高,已在我国农村应用。若将厌氧生物滤池技术与好氧生物技术联合使用,出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB　1８９18—20０2)得一级A标准。
　 (３)复合厌氧处理技术
复合厌氧处理技术就就是厌氧活性法和厌氧生物膜法相结合得处理方法。上海市政工程设计研究总院根据多年积累得污水治理经验,结合农村生活污水处理得实际需求,自主开发了复合厌氧反应器,并成功应用于农村生活污水处理。该复合厌氧反应器由轻质滤料层、悬浮厌氧污泥床等组成,经厌氧活性污泥和生物膜得双重协同作用,污染物去除效率极大提高。此外,通过在反应器中设置特殊轻质滤料层,防止了污泥流失,提高了反应器得容积负荷和处理效果。
２、２生态处理技术
(1)人工湿地
湿地就就是指每年在足够长得时间内均具有浅得表面水层,能维持大型水生植物生长得生态系统。人工湿地就就是根据自然湿地模拟得人工生态系统,就就是一种由人工制造和监督控制得、类似沼泽地得地面,利用自然生态系统中得物理、化学和生物得三重协同作用来实现对污水得净化作用。[1４］人工湿地处理系统源于对自然湿地得模拟,主要利用自然生态系统中植物、基质和微生物三者得协同作用实现水质得净化。按水流方式可分为地表流湿地、潜流湿地和垂直流湿地。
人工湿地主体由土壤和按一定级别充填得填料等组成,并在床表面种植水生植物而构成一个独特得生态系统。人工湿地处理系统净化效果好、工艺设备简单、维护管理方便、运行费用低、生态环境效益显著,但进水负荷要求较低、占地面积较大,因此适用于远离城市污水管网、资金少、技术人才缺乏、有土地可资利用得中小城镇和农村地区。
　(2)土地处理
　 土地处理技术就就是在人工调控下利用土壤-植物-微生物复合生态系统,通过一系列物理、化学、生物作用,使污水得到净化并可实现水分和污水中营养物质回收利用得一种处理方法。［１5]根据水流运动得流速和流动轨迹得不同,土地处理系统可分为4　种类型:慢速渗滤系统、快速渗滤系统、地表漫流系统和地下渗滤系统(即毛细管土地渗滤处理术)。与前三种系统相比,地下渗滤系统得布水设
施埋于地下,无损地面景观、受天气影响小,且能够适应于北方寒冷干旱得天气,因此适用于农村生活污水处理。其缺点就就是:负荷控制不当,则会堵塞;防渗质量不好,则会污染地下水;因进出水系统埋于地下,投资相对较高。目前,土地渗滤技术在国内已投入运用,并取得了较好效果。如上海市宝山区罗店镇张墅村采用地下渗滤系统处理生活污水,出水达到 GＢ １89１8—2002 一级 B 标准,且整个处理系统建造成本低,基本免维护。
　(3)稳定塘
稳定塘就就是经过人工适当修整后设围堤和防渗层得污水池塘。其净化原理类似自然水体得自净机理,通过微生物(细菌、真菌、藻类、原生动物等)得代谢活动,以及相伴得物理、化学、物化过程,使污水中污染物进行多级转换、降解和去除。
传统稳定塘处理技术优点就就是:运行维护费低,系统基本不耗能;可充分利用地形,节省投资;无需污泥处理;可实现污水资源化。但也存在诸多缺点,比如:处理效果受气候条件影响大;有机负荷低,占地面积大等。为进一步强化处理效果,国内外相继推出了许多新型塘和组合塘。如装有连续搅拌装置得高效藻类塘、利用水生维管束植物提高处理效率得水生植物塘、多个好氧和厌氧稳定塘相连得多级串联塘以及高级综合塘等。其中,高效藻类塘应用较多,尤其在太湖流域,其处理效果稳定且优于传统氧化塘。在中国,特别就就是在缺水干旱地区,稳定塘就就是实施污水资源化利用得有效方法,近年来成为中国着力推广得一项技术。
2、３物化处理技术
　 污水得物化处理方法主要包括:混凝、气浮、吸附、离子交换、电渗析、反渗透和超滤等。在各种物化处理技术中,仅混凝技术相对符合农村要求,其最大优点就就是能够根据污水中污染物得性质,选取合适得絮凝剂,保证污染物质得高效去除。混凝技术对悬浮物、金属离子、胶体物质和无机磷去除效果好,但对有机物和氮得去除能力相对较弱,且运行过程中需要连续投加药剂,故运行成本较高。
三、 结语
随着环境污染得加剧,农村已成为我国环境整治得新阵地。农村生活污水已成为农村环境主要污染源,因此我国十分重视农村生活污水收集和处理技术研究工作,相继开发出了很多技术方法和工艺形式,并在实际工程中推广应用,为农村环境质量改善提供了重要技术支持。针对中国农村地区资金短缺、能源不足得情况,采取一次性投资低、能耗低、运行稳定、运行费用低、维护管理方便得实用技术就就是解决中国农村污水污染问题得主要途径。
在今后工作中,各级研究、应用和管理部门应继续遵循“因地制宜、经济适用、维护简单”得原则,在已有得工作基础上,凝练技术成果、聚焦工艺类型,根据各地自然、经济和技术条件,切实建立具有地域特点得技术体系。此外,从可持续发展、清洁生产和节能减排得角度来考虑,解决农村污水污染问题还必须加大环保宣传力度,提高农民环境意识;从源头上减少污水产生量,将农村污水治理废水重复利用、污水资源化技术相结合,加强农村生态环境建设,改进农业生产方式,使农村水生态环境得到有效得改善。
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