村鎮生活污水處理技術發展趨勢分析

黃海琴，毛玉婷

(江西省山江湖開發治理委員會辦公室，330046，南昌)

村鎮生活污水處理技術發展趨勢分析

黃海琴，毛玉婷*

(江西省山江湖開發治理委員會辦公室，330046，南昌)

論述了當前國內外村鎮生活污水處理的主要技術。在我國現已廣泛推廣農村厭氧沼氣池的基礎上，提出厭氧沼氣-人工濕地組合工藝將成為我國未來村鎮污水處理的主流趨勢。

村鎮生活污水;厭氧沼氣池;人工濕地

1 村鎮生活污水現狀及問題

多年來我國改善城市環境污染的行動舉措頗多，市內通過污水截流改善水質，通過調整工業和能源結構改善空氣質量，通過簡單填埋垃圾改善城區面貌。而這一切都是以犧牲農村環境為代價，農村水質的忽視、空氣污染企業的村鎮轉移加重了農村空氣污染、農村垃圾肆意丟棄，加之村鎮布局不合理、侵占耕地、違規建房、綠化環衛設施基本空白，使得城鄉差別在逐步擴大。農村水環境的治理，對我國水資源的保護和利用、對農產品的安全生產、對全民健康水平的提高，均有著重要的現實意義。

農村居民排放的生活污水有人糞尿、洗滌洗浴、廚房污水及畜禽養殖污水等。近年隨著農民生活水平不斷提高，樓房、抽水馬桶、廚衛等現代化設施在農村和鄉鎮普及，村鎮生活污水水質、水量變化很大，遠遠超過了自然的自凈與承載能力，成為新農村建設急需關注的重大問題之一。住房與城鄉建設部《村莊人居環境現狀與問題》調查報告顯示，全國96%的村鎮沒有排水渠道和污水處理系統，生活污水直接排放到附近溝渠和水塘里[1]。另據統計，全國農村每年有超過2 500萬m3生活污水直接排入河流、水塘，造成河流水塘等水環境污染，影響村民居住環境，威脅村民身體健康和生態安全，是農村重大的安全隱患[2]。垃圾混合，臟亂不堪。大量農村污水常年累積，污染當地飲用水水源、地表徑流等，造成面源污染，致使湖泊、水庫富營養化問題日趨嚴峻。

我國農村地區對生活污水處理不夠重視，缺乏配套政策與資金。據測算，全國擁有村級污水處理設施的行政村只占2.6%，且主要分布在北京、上海、浙江、江蘇、天津、福建、山東、廣東等經濟較發達地區[3]。而中西部落后地區，擁有生活污水處理系統的村莊更是屈指可數。以江西為例，江西農村人口約為2 580萬人，生活污水排放量達到56 502萬t[4]。要處理這么多污水，需投入50多億人民幣建立萬噸污水處理廠150座以上，這其中還不包括建設管網和污泥處理的資金投入，而農民低密度居住方式以及農舍與農田交錯布局使得地下管網建設幾乎不可能。農村生活污水排量少、有機物濃度偏高、日變化系數大、間歇排放、控制困難等特點，表明了農村地區污水處理應采用規模較小、成本低、分散式的環境工程與生態技術手段，以減少和去除主要污染物(如N、P)的含量為目標，使其排放標準與當地環境自凈能力接軌，維持農村生態環境平穩與和諧。因此研究與分析未來村鎮生活污水發展趨勢，對推動新農村建設，維護農村人居健康，把脈農村生活污水處理設施市場化方向都具有現實意義。

2 國內外農村生活污水處理技術

2.1國外農村生活污水處理技術

農村污水處理方面，各國根據各自的國情都有自己的處理工藝。結合我國農村規模小且分散、地區差異大、管理水平低、建設和運行資金短缺等特點，選擇以下國外4種處理技術簡單介紹分析。

2.1.1 韓國人工濕地污水處理系統 韓國農村居民分散居住，不能照搬城市集中處理的污水系統，必須選擇小型簡易的污水處理系統。韓國的人工濕地污水處理系統實質上是一種土地處理系統，廣泛應用于歐洲、北美、澳大利亞和新西蘭等地[5]。濕地內可選擇多種水生植物，如蘆葦、香蒲和燈芯草等，能較好的過濾污染物質，經過系統處理后的出水可以用于灌溉水稻。這種方法能耗少，運行成本低，但其處理需要大量的土地，并要解決氣溫和植物季節性影響等問題[6]。

2.1.2 美國高效藻類塘系統 高效藻類塘是由美國加州大學伯克利分校的Oswald教授提出并發展的一種傳統穩定塘的改進技術[7]，有著更加豐富的生物相，最大限度的利用了藻類產生的氧氣，提高了降解速率，具有投資少、運行成本低、建設容易維護簡便的特點，比較符合農村污水處理的需要[8]。

由于該技術屬于自然處理法，其運行效果受季節性光照和溫度變化影響很大。氣溫過高或較低時，藻類的生長受到抑制從而影響處理效果。目前，該系統在我國太湖地區農村生活污水處理中有了一定應用。

2.1.3 法國蚯蚓生態濾池 法國在1991年就建立了世界第一座利用蚯蚓處理城市生活垃圾的垃圾處理廠，日處理垃圾20～30 t[9]。蚯蚓生態濾池是近年發展起來的新型生態污水處理技術，蚯蚓以污水中的懸浮物、生物污泥及微生物為食物，其產生的糞便以及磨碎的大塊有機物，非常有利于微生物的生長繁殖[10]。蚯蚓生態濾池對污水污泥具有同步高效處理的能力。該技術可高效低能的去除污水中的污染物質，流程簡單、運行管理簡便。

由于蚯蚓在低溫或高溫環境下會冬眠或夏眠，使得濾池處理效率下降，容易發生堵塞。同時其也對環境濕度要求較高，濾池不能長期滯水，因此濾料類型和粒徑等參數還需要進一步優化。

2.1.4 污水土壤毛細管滲濾系統 土壤毛細管滲濾系統是一種就地污水處理技術，可處理分散排放的生活污水，特別適用于污水管網不完備的地區。充分利用土壤中的微生物、動植物及土壤物理和化學特性將污水凈化，具有基建投資低、運行費用少、維護管理簡便等優點[11]。

整個系統位于地下，污水的儲存、運輸等過程均在地下進行，即便在冬季也能保持一定溫度，維持基本的升華反應，保證較為穩定的去除效果。地表鋪設草坪，把污水處理與綠化相結合，美化和改善區域生態環境[12]。但該系統對總氮的去除效果不佳，且存在占地面積大，易污染地下水等問題。

2.2國內農村生活污水處理技術

2.2.1 厭氧沼氣池 在國內，上述4種國外農村生活污水處理技術都有所應用，但由于我國大部分村莊經濟能力比較薄弱，村落零散，建設規模化村莊污水集中處理設施有一定難度，因此國內最通用、低投入、低耗能、易維護的生活污水處理方式是厭氧沼氣池。

厭氧沼氣池是農村家用水壓式沼氣池和城市化糞池的改良綜合體，吸取當前污水處理工程中的先進技術，而成為一種新型的農村生活污水處理技術。生活污水和糞水在厭氧沼氣池中通過多級自流、分級處理、逐段降解處理后，基本可以達到國家規定的污水排放標準和衛生標準。厭氧沼氣池一般分為3段，污水經沉砂、沉淀后進入厭氧消化池，初步降解有機污染物，然后消化液經過濾池過濾排出，或再經氧化塘好氧凈化后排放。厭氧沼氣池與傳統的標準化糞池相比，具有安全、衛生、有機物去除能力高等優點，其中COD去除率可達85%以上，BOD5去除率達到90%以上[13]。此外，厭氧沼氣池還可提供一定量的沼氣用于農村居民日常做飯和取暖，深受廣大農村地區居民的喜愛。厭氧沼氣池在四川、江蘇、安徽、浙江、寧夏等地均有廣泛的應用。到2010年底，我國生活污水凈化沼氣池建設數量已經超過了19萬座，且還以每年30%的增長率持續增加，是我國農村地區應用最廣泛的分散式污水處理技術之一。

2.2.2 “一池三改” 國內自2003年在眾多農村地區推廣實施“一池三改”技術也是基于厭氧沼氣技術，即沼氣建池與改廚、改廁、改圈結合，人畜糞便和廚房浴室污水均進入沼氣池，厭氧發酵產生的沼氣供家庭能源，剩余沼液和沼渣含有大量有機肥分，用于農田施肥，可節約化肥用量，減少化肥開支和其對土壤的損害。推行“一池三改”技術，通過國家、集體和個人的共同努力，逐步實現廣大農村家居環境清潔化、庭院經濟高效化、農業生產無害化的目標，見圖1。

圖1 一池三改技術示意

2.2.3 人工濕地 人工濕地主要通過基質、微生物、植物，經過物理、化學和生物作用實現污水中有機物、氮磷等污染物的去除。在經濟條件不佳的村鎮，可以直接將厭氧處理后的污水排入水塘，在水塘中種植水生植物如：水葫蘆、睡蓮、浮萍等幫助進一步凈化水質。在經濟條件尚佳的村鎮，可在水塘邊挖造一個小型垂直潛流式人工濕地，基質可填埋鵝卵石、煤渣層、粗砂層和細砂層，最上方可種植水生植物，達到美化景觀凈化水質的作用。

3 村鎮生活污水處理發展趨勢

歐美發達國家，城鎮化進程完成，村鎮設置完善，在排污管理、村鎮污水處理政策上積累了豐富的經驗，是我國村鎮污水處理未來的發展趨勢與方向。

短期內，隨著農村現代化城鎮化步伐的加快、鄉鎮企業的蓬勃發展，未來村鎮污染源逐漸增多，污染物復雜多變，單一的污水處理設備也不能獲得水質達標的出水。同時由于農村生活污水水源分散、處理規模較小，加之農村難以找到專業技術人員對污水處理設施進行運行、維護和管理，因此設計運維管理便利、運行成本低廉、多種處理模式相結合的污水處理工藝尤為重要。其中，基于在我國現有的農村污水處理設施，生活污水厭氧沼氣池-人工濕地組合處理工藝易于達到于我國農村地區污水處理的要求。

生活污水凈化厭氧沼氣池在農村污水處理中應用廣泛，出水水質較好，也能實現資源化利用，如應用于四川省洪雅、丹棱、綿竹等地的沼氣池的出水水質可達到《四川省環境污染物排放標準》中3類污染物排入一類水域的甲級標準[14]，但是出水水質極其不穩定，處理負荷也較低。為了緩解這一問題，可在土地資源較寬裕的農村地區輔以人工濕地進行二次處理。

厭氧沼氣池到家到戶，農戶在建房打地基時，將厭氧沼氣池建于民居地下，把廚房、廁所及家畜圈欄的排污管道接入沼氣池進行厭氧發酵，產生的沼氣發電家用，沼氣池出水口則接入村中排污管道進入下一個處理環節。每家每戶經過厭氧發酵處理后的污水通過村中完善的排污管道，統一排入村中人工濕地，該人工濕地可以是村中水塘直接改造為表面流人工濕地，或在水塘邊上挖造一個小型垂直潛流式人工濕地進行凈化處理后再排入水塘(圖2)。厭氧沼氣-人工濕地組合工藝技術已在多個試點村建設并取得了很好的效果，其出水水質指標COD、BOD5，SS達到綜合排放一級標準，如浙江省街亭鎮茅塘山村、四川省眉山市的東坡區等[15]。

圖2 厭氧沼氣池-人工濕地組合處理工藝

4 結束語

現階段，我國在生活環境整頓、人居衛生管理方面仍然傾向于城市優先發展，同時，伴隨著城鎮化發展，許多靠近都市的村鎮也開始享受城市化大而全的基礎設施建設，生活污水也將逐漸并入城市集中式污水處理廠。而那些遠離城市的村鎮，因其獨立性，分散性，資金匱乏等特點，必然傾向于分散式的組合工藝，其中，厭氧沼氣池-人工濕地組合工藝是未來10年農村生活污水處理方案的優選技術之一。我國在浙江、四川、安徽、寧夏等多地廣泛推廣厭氧沼氣池的基礎上，人畜糞便交叉感染等健康問題得到有效解決，而沼渣沼液并未達到排放標準。因此，根據當地生態環境現狀，增設人工濕地對流出的污水進行二次處理，不僅降低污染物，還有利于循環農業、廢水回用、保護生態環境等，也是新農村建設之基礎建設的重要一環。

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TrendAnalysisonWastewaterTreatmentTechnologyDevelopmentinVillageandCountyLevel

HUANG Haiqin,MAO Yuting*

(Office of the Mountain-River-Lake Development Committee of Jiangxi Province,330046,Nanchang,PRC)

This paper analyzes the main technology ofdomestic and foreign ruralwastewater treatment.Based on the implementation of anaerobic biogas digester in large scale of rural area,the paper proposed integrated model of anaerobic biogas digester-constructed wetland will become the inevitable trend of China′s future development in wastewater treatment of rural area.

rural domestic wastewater treatment;anaerobic biogas digester;constructed wetland

2014-09-29;

2014-11-03

黃海琴(1987-)，女，學士，實習研究員，主要從事環境生態保護、湖泊可持續發展研究。

江西省科學技術計劃項目(20141BDH80008)；江西省科技廳對外科技合作計劃(贛財教指字[2014]14號)。

*通訊作者：毛玉婷(1983-)，女，碩士，助理研究員，主要從事環境生態保護、湖泊可持續發展研究。E-mail:myt@mrlsd.org.cn。

10.13990/j.issn1001-3679.2014.06.025

X703

A

1001-3679(2014)06-0856-04