农村生活污水处理技术现状与展望_王磊.pdf

Nong Jia Can Mou|三农论坛262023.5下作者简介：王磊（1989），男，研究方向：水处理技术和固体废物处理技术。农村生活污水处理技术现状与展望王磊（黄河勘测规划设计研究院有限公司天津设计院，天津，300220）摘要：在社会经济发展的推动下，人们的生活质量也有了显著提升，农村产生大量生活污水，直接排放会对周边生态环境造成污染。在农村生态振兴战略中，污水治理是其中非常重要的一项工作，我国对该项工作的重视程度也越来越高。随着国家发展，将污水治理和二次利用工作正式纳入到农业经济振兴发展工作计划中，自“十四五”之后，我国推出了农村人居环境整治提升五年行动方案（20212025年，在该方案要求在农村污水治理中，需要做到分类处理，在治理技术进行创新，从而提高地区污水治理的工作效率，同时还要在其他地区开展技术试点。事实上，在乡村振兴战略推行过程中，国内很多农村地区都在实施污水治理工作，并且在工作执行过程中，积累了不少治理经验，但其中也不乏会出现一些技术或模式等方面的问题，也让不少相关工作研究人员对污水治理技术进行深入研究和分析。基于此，本文重点分析现阶段国内农村地区生活污水处理技术的应用现状，同时对其未来的发展前景也作了展望。关键词：农村生活污水；处理技术；组合中图分类号：X799.3文献标识码：A文章编号：1003-5494（2023）05-0026-03在农村生活污水工作开展过程中，选择一个合理的治理方式是第一步，同时也是最重要的一步，能够直接和后续技术的选择、设备的建设等工作有着直接关系。现在不少专业学者针对污水治理工作各种模式进行了分析探究，并总结出了各种模式应用过程中的弊端和优势。综合考虑经济成本投入、环境因素和技术应用因素等，构建出了一个数学模式，以该模型为基础对农村生活污水处理过程中使用的各种模式进行了分析和应用探究，发现其中应用效果最佳的是联户处理模式以及相对集中的处理模式，但是这两种处理模式在使用过程中对环境条件以及经济条件要求价高。用生命周期评价方法对集中处理以及分散处理两种处理方法进行使用效率对比，发现分散处理模式具有非常显著的可持续发展优势，但是集中处理模式对污染物的处理效果却更加明显，因此集中处理模式在促进生态建设健康发展方面具有非常重要的意义。如果从对人类健康发展角度分析，这两种处理模式的优势差距并不大，所以很难从这个方面去下定论。利用人口居住环境和人口密度等参数监理一个计算模式，以行政区域为分级单元，确定基于人口分散度的农村生活污水处理模式方法和适用范围。农村生活污水作为主要农村污染源，它主要是农村村民在生活过程中产生的厕所污水、餐厨废水、洗涤废水等组成。随着我国经济的发展，农村物质生活提高和卫生设施的完善，农村生活污水大量增加，如果处理不当，会加剧对生态环境的污染。农村生活污水具有污染程度低、水质不稳定、可生化性强的特点。当前，主要的农村生活污水处理技术包括生物处理技术、自然处理技术和组合处理技术。1生物处理技术1.1A/O工艺A为缺氧段，O为好氧段，通过缺氧好氧工艺在微生物作用下去除水中的污染物。这种工艺具有耐负荷冲击、流程简单等特点，投资省，操作费用低等特点，工艺流程图见图1。采用分段进水多段A/O法处理农村生活污水，氨氮、CODcr的平均去除率分别为98.5%、92.8%，TN的去除率最高为82.2%1。图1A/O工艺流程图1.2MBR工艺MBR（Membrane Bio-Reactor）是膜生物反应器的英文缩写，这种工艺是一种能够利用活性污泥法和膜分离技术相融合的全新技术工艺手段。这种工艺技术手段在运用过程中，表现出非常多的优势特点，比如出水水质优质稳定，其中污泥的残留量较少、占地面积小、操作和管理简单，并且这种工艺技术很容易实现自动控制目标。工艺流程图见图2。采用膜生物反应器一体化设备处理农村生活污水，出水达到GB18918-2002一级A标准2。|Nong Jia Can Mou 三农论坛272023.5下在高沙村自使用MBR工艺处理农村生活污水后，膜生物反应器状态稳定，出水水质能够达到相关的要求3。根据案例区域内采用MBR工艺处理农村生活污水，经过对处理之后的水质监测结果进行全面分析可知，对多种物质进行去污操作，去除率都能够维持在一个较高的水准上，比如BOD5的去污率能够达到97%，这种排水方式能够让污水排放标准达到一级A排放标准，从总体应用效果分析，还是非常不错的，现在已经成为农村分散生活污水处理工作最常用的技术工艺手段4。实地调研A区的一个集中村镇的农村生活污水处理站，处理规模为300m3/d，研究结果表明，使用MBR工艺能够有效处理村镇生活污水，经处理后的污水水质基本可以达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）5。图2MBR工艺流程图1.3BAF工艺BAF（Biological Aerated Filter）是曝气生物滤池的英文缩写，这种工艺处理技术主要采用颗粒滤料固定生物膜的好氧生物反应器，这种工艺技术主要利用了悬浮物滤床截留功能以及生物接触氧化功能，将两种功能融合在一起，最终形成的一种全新技术工艺。该工艺具有投资省、占地小、运行管理方便等特点，工艺流程图见图3。采用BAF工艺处理农村生活污水，COD、总氮、氨氮的去除率分别为85.75%、69.73%、83.36%6。图3BAF工艺流程图就生物处理技术而言，这已经是现在进行农村生活污水处理工作中最常用的技术手段。通过研究实践分析，这种技术对于水质水量的稳定性、技术维护水平要求低以及经济成本敏感度高等特点。从“行动方案”指导思想方面进行分析，农村生活污水处理工作需要朝着资源化和循环利用趋势发展。但是从现阶段的发展形式上来分析，其中有一部分是对生物处理技术的优化处理，检测指标主要是针对农村污水排放标准的参数进行研究分析，主要的研究对象污水排放。在农村经济高速发展背景下，最主要的污水处理方式就是利用最简单的污水处理手段，在确保污水处理的安全和水质稳定之后，再进行回收利用，而在相关方面的污水处理工作的研究还是比较少的。此外，部分专业学者都开始将能源再生技术运用到了农村生活污水的处理方面。在我国双碳目标得到逐渐优化的时代背景下，这项研究将吸引更多的研究人才，让生物处理技术发挥出其潜在的作用。2自然处理技术2.1人工湿地人工湿地是在人工建造和控制的和沼泽地相类似的地面。人们在进行污水处理时能够将污水以及污泥都集中排放在这个人造湿地上，污水在流动过程中，能够凭借土壤、植被、微生物的各种总性质作用，对污水进行处理，起到净水的作用，工艺流程图见图4。该工艺具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点。以H村人工湿地处理系统为例，该系统用于农村生活污水处理，COD、SS、TN、氨氮去除率分别为81.1%、93.7%、54.5%、59.3%7。采用人工湿地工艺处理农村生活污水，处理规模1003/，进水水质COD为200mg/250mg/、BOD5为100mg/125mg/、NH3-N为25mg/30mg/、SS为100mg/150mg/、总磷为2mg/3mg/。结果表明：处理后出水水质满足河南省地方标准农村生活污水处理设施水污染排放标准（DB41/18202019）一级标准。以法库县大孤家子镇污水处理站为例，该污水处理站采用人工湿地处理农村生活污水，设计流量400m3/d。系统进水水质COD低于260mg/L，出水可以达到城镇污水处理厂污染物排放标准中二级标准。图4人工湿地工艺流程图2.2稳定塘稳定塘在目前又被称为氧化塘或者是生物塘，是一种人工修建的设围堤和防渗层的污水处理池塘。该池塘主要利用水的生态系统性质，再通过物理、生物和化学作用从而起到对污水进行处理的作用。污水在池塘中需要存放很长一段时间，然后通过水中各种微生物和植被的综合特点，让污水中的有机污染物和营养物质进行转换，并最终将其去除，进而实现对污水的无害化以及资源化处理。稳定塘污水处理系统在使用过程中，具有非常多的优势特点，比如运行费用低、维护简单、操作容易等，工艺流程图见图5。稳定塘技术在农村生活污水处理工作中的能够起到非常重要的作用，可以充分利用农田、沟渠作为自身的塘体，不仅能够起到污水处理的效果，同时还能达到节能环保的目的。图5稳定塘工艺流程图 Nong Jia Can Mou|三农论坛282023.5下3组合技术针对农村生活污水的特点，生物处理技术处理效果好，但是单独使用又存在能运行成本高、能耗大等问题。自然处理技术出水水质好、控制方便投资低，缺点是占地面积大。生物+土地组合处理技术可以解决生物处理技术或者土地处理技术单独使用的不足，实现农村生活污水的达标处理。通过对MBR+人工湿地组合技术、MBR工艺和人工湿地技术三种技术进行对比，采用MBR+人工湿地组合技术的方式处理农村污水，能够达到最佳处理效果。根据上海市奉贤区污水处理的特点分析，以马路村、浦秀村为主要应用基地，设计出膜生物反应器+人工湿地污水处理技术相结合的综合性污水处理技术模型根据进入的水质量和流量，进行针对性的调试，最终系统性的对水质进行分析和检测。结果表明，这种组合的污水处理技术，能够起到非常显著的污水处理效果，同时也能达到上海市污水处理出水水质暂行规定（沪水务20171077号）中一级B标准要求，因此这项污水处理技术非常适用在农村分散生活污水处理工作中。又因为其运行成本低，小型湿地与农村自然环境相协调，易于推广使用，工艺流程图见图6。图6MBR+人工湿地工艺流程图进行MBR与人工湿地组合对农村生活污水处理中氮磷具有更高的去除率，对氨氮、TP的去除率分别在85、70以上。分析了生物滤池+人工湿地组合技术的农村污水处理站。污水经过人工湿地处理技术处理之后，尾水能够就近排放到河道中。这种污水处理工艺具有处理效果明显、稳定、费用消耗低以及结构简单等优势特点，工艺流程图见图7。图7生物滤池+人工湿地工艺流程图选择南方某地区农村生活污水处理为例，采取由生物滤池+人工湿地+稳定塘生态处理工艺技术。出水中COD、TP、氨 氮、SS、TN浓 度 分 别 为42、0.56、1.35、15、1.13mg/L。农村生活污水中的COD、氨氮、TP、TN、SS平均去除率达到85.2%、43.98%、90.32%、95.6%、86.62%。通过探索研究曝气生物滤池-人工湿地组合技术在农村生活污水处理工作中的使用效果。实验结果表明，组合技术对COD、氨氮、TN、TP的平均去除率分别为90.05%、95.29%、67.65%、91.42%，出水水质可达城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准。在组合的污水处理技术工艺中沉淀池、厌氧池为前处理，曝气生物滤池是污水处理技术中的核心部分，模块化人工湿地为深度处理单元。这种综合性的污水处理技术工艺具有应用成本低、可全天候自动运行，在农村分散生活污水处理工作中具有非常重要的意义。采用曝气生物滤池+人工湿地工艺处理技术在农村生物污水处理效果研究中发现，结果表明，采用中间曝气方式和分段进水比为21条件下，该工艺对COD、氨氮、总氮的去除效果都比较理想，去除率分别为73.17%、87.22%、63.17%，出水可达到一级A标准。4结束语农村生活污水处理技术众多，在确定处理技术时，应该充分考虑农村的生活习惯、饮食习惯等因素确定。此外，在农村生活污水处理技术发展趋势中，要充分考虑处理技术的低投资、低运行成本，组合技术能够发挥其优势，促进农村生活污水治理工作实现可持续发展目标。就我国现阶段的农村生活污水处理工作执行效果进行分析可知：首先，我国农村条件复杂，需要采取的技术类型较多；其次，农村的生活污水处理工作需要和基础设施建设和农业发展要求相结合，为我国乡村振兴战略执行发展奠定坚实基础。参考文献1吴杰.分段进水多段A/O法处理农村生活污水的脱氮研究D.南昌市：华东交通大学，2014.2翟袁桢.农村生活污水一体化处理设备工艺研究J.科技风，2020（9）：111-112.3张学东，冯文静，申海洋等.MBR工艺在农村生活污水治理中的应用J.云南水力发电，37（12）：138-139.4贾云飞.MBR工艺在村镇分散生活污水处理工作中的应用J.智能城市，2021（8）：118-119.5韩苗苗，王博，李中天，等.村镇分散生活污水处理MBR工艺的应用J.中国新通信，2020（4）：166-167.6曹峰峰.曝气生物滤池对农村生活污水脱氮效能评价及机理分析D.西安市：西安科技大学，2021.7叶伟.新时期农村生活污水治理难点与技术探究J.农村经济与科技，2021（32）：4-6.