符 東，王成端，萬 霞 (四川理工學院材料與化學工程學院，四川自貢643000)

近年來，我國經濟快速發展的同時也帶來了許多負面的影響，在以生態資源為代價的背景下，我國的生態環境變得越來越脆弱。水是生命之源，在我國面臨著淡水短缺、水體質量下降等問題。在農村地區，由于缺少相關的污水處理設施，生活污水大多數都沒有經過任何處理就直接排放到河流和湖泊中，對周圍的環境造成嚴重的污染。同時，這與我國提出的可持續發展道路和建設新農村政策不符。

在我國城鎮發展過程中，市政污水處理系統將指定排污范圍內的污水收集后，由城市污水管網輸送到污水處理廠進行集中處理。但是，我國農村等較為偏遠的地區發展還較為落后，這些地方的生活污水處理目前沒有得到較好的解決。然而，要將這些地方的生活污水全部收集到污水處理廠，將會花費高昂的污水管道建設費用。這些管網收集不到的生活污水稱為分散式生活污水［1］。國家環保總局發布了相關政策，要求對分散式污水進行處理后達標排放［2］。分散式生活污水隨意排放，對周圍的環境造成不良影響，所以，開發經濟高效的分散式生活污水處理工藝迫在眉睫。

1 生活污水分散處理的意義

我國污水處理的主要方式為集中式處理。污水的集中處理有處理效果好、維護方便等優點，但是收集污水需要大量的管網系統，這樣會造成投資大、運行費用高。同時，當今社會面臨著水資源短缺的問題，特別是我國已經到了嚴重缺水的地步，污水的回收與再利用必然會成為污水處理的重點策略。據報道，污水在管網輸送的過程中會出現污水的滲漏［3］。未經處理的污水滲漏到自然環境中，不僅對環境造成了污染，而且對水資源的回收利用、水資源的可持續發展是極為不利的。所以將污水進行就地處理和回用，是目前積極倡導的污水處理模式，即污水分散式處理。

2 分散式生活污水處理技術國內外研究進展

我國對農村生活污水分散處理的研究起步于20世紀90年代初，與其他的發達國家相比在技術經驗、管理維護和技術推廣等方面都存在明顯的不足。韓昌富等［4］設計了一種新型的集成式系統，利用太陽能作為能源處理分散式生活污水;范爭濤等［5］提出了一種利用車載一體化移動式裝備處理分散式生活污水的設想;洪嘉年［6］用快速滲濾技術處理生活污水，經過處理過后的污水能夠達到城鎮生活污水的排放標準。據報道，使用一種生物支架人工濕地(bio-rack wetlands)系統處理被污染的河水，效果較為明顯［7］。

30多年前，一些發達國家的科研人員就對污水的分散式處理展開了研究。日本在2000年左右開始對偏遠地區的生活污水進行分散處理，目前提出了兩套工藝較為成熟的凈化槽技術，一種是主要對生活污水進行處理的合并處理凈化槽;一種是針對非生活污水進行深度處理的凈化槽。澳大利亞科學和工業研究組織的專家指出，“FILTER”污水分散處理技術對生活污水進行分散式處理具有較好的效果［8］。美國Lesliel.L和Behrends等在人工濕地的基礎上提出了一種新的排水和填充系統(drained and filled system)，使人工濕地變為一個微生物反應器，提高系統的處理效率;David A.Flowers等認為人工濕地部分出水回流，可以提高人工濕地對磷的去除能力;由于人工濕地在冬天的處理效果不穩定，設計了一種供暖設備，在冬天加熱人工濕地的進水，以提高濕地的處理效果。

3 主要的分散式生活污水處理技術

3.1 人工濕地處理技術 人工濕地(constructed wetland)是20世紀70年代發展起來的一種建設成本低、運行費用低的廢水處理技術［9］，它在處理鄉村、小區、機場等分散式污水方面綜合效果明顯。研究發現，人工濕地系統對有機物、氮和磷有較高的去除率。人工濕地是由人工制造的具有與濕地類似作用的污水處理系統，主要由基質、植物和微生物構成，主要是通過這三者相互作用去除污染物。在人工濕地中有機物的去除主要是通過微生物的好氧與厭氧降解完成的［10］。微生物的硝化和反硝化作用被認為是人工濕地去除污水中氮的主要機理，人工濕地除氮機理是一個較為復雜的過程，到目前為止科學家們提出了不同的去除機理。有研究表明［11］，向污水中添加碳源可以顯著提升氮的去除率。人工濕地的脫磷過程主要有基質的吸附、植物和微生物吸收［12－13］。并且基質的不同對磷的去除也有顯著的影響，在研究基質對磷的吸附時，可采用Langmuir方程來計算吸附量。水生植物的根可以直接吸收和沉降污水中的氮磷等物質。人工濕地處理污水的效率較不穩定，影響因素較多。一是水力停留時間。微生物降解廢水中的污染物需要一定的時間，停留時間應該適當的延長，最好應接近理論停留時間［14］。二是濕地植物。植物可以直接吸收一部分氮磷，不同的植物對污染物的去除效果差異較大。為人工濕地選擇植物時，應當考慮去除的目標污染物。同時，植物要定期收割，以加快植物對污水中污染物的吸收［15］。三是溫度。有研究發現［16］，季節變化對有機物和氨氮的去除率影響較大，一般在冬季人工濕地對污染物的去除率較低，因為低溫影響了微生物的活性。微生物反硝化最合適的溫度范圍為10～30℃［17］。不同人工濕地對不同污水的處理效果不同(表1)。

表1 人工濕地處理生活污水的效果 %

3.2 地下滲濾技術 地下滲濾系統是將污水輸送到距地表約60 cm左右深的具有一定結構的土壤中，使污水經土壤滲濾作用下向周圍擴散且達到處理要求的過程。污水在流動過程中通過微生物降解和植物吸收以及沉淀等方式被凈化。李斌等［21］發現地下滲濾系統對生活污水中各污染物的去除效果較好，對NH3-N、COD、總氮和磷的平均去除率都在50%左右，表明該系統有較好的污水凈化能力。地下滲濾系統對TN的去除效果不是很理想，氮的去除機理包括植物吸收、微生物降解和氨的揮發［22］。在地下滲濾系統中，有機氮首先在微生物的作用下轉化為氨氮，接著微生物通過硝化作用將氨氮轉化為硝態氮，最終通過反硝化細菌的反硝化作用轉化為氮氣或氮氧化合物而揮發［23］。污水中的無機氮可以被植物根系吸收，但吸收的量通常很小，僅占總氮的10%左右。一般的氨氮揮發作用主要發生在土壤pH＞8.0的情況下，然而通常情況下生活污水呈中性。所以，地下滲濾系統中氮的去除機理主要是硝化－反硝化作用。微生物的硝化－反硝化作用與系統中的氧含量密切關系，反硝化過程只有在缺氧的條件下才能順利進行。所以系統的氧含量與系統的去除效果有著很大的關系［24］。地下滲濾系統處理生活污水的效果見表2。

表2 地下滲濾系統處理生活污水的效果 %

3.3 凈化槽技術 凈化槽是起源于日本的一種小型分散式生活污水處理裝置。污水進入凈化槽后，首先通過沉淀分離槽將懸浮物和顆粒較大的物質分離。在厭氧階段，厭氧室中負載有不同的厭氧生物膜，污水通過微生物的厭氧降解去除部分污染物。在好氧階段，通過曝氣提高水中的溶解氧，好養微生物可氧化分解剩余的可溶性有機物。經過處理后的污水通過沉淀池沉淀以及消毒后外排。

目前，在日本凈化槽技術已經非常成熟，經過凈化槽處理后的出水達到了國家一級標準。單獨處理凈化槽本身只是一種廁所，它僅僅作為一種貯水容器［28］。由于凈化槽對P的去除效果不是很好，而通過電化學絮凝法與凈化槽技術組合工藝可以大大提高污水中P的去除率［29］。王昶等［30］開發了一種適用于農村生活污水分散處理的高效凈化槽，通過優化工藝提高了凈化槽的抗沖擊性和系統的出水水質。

目前，凈化槽技術的發展趨勢主要為:通過改變厭氧和好氧室里的填料，來增加凈化槽對污水的去除率;在滿足污水排放標準的前提下，盡量減小凈化槽的占地面積。在我國，由于凈化槽技術研究起步較晚，在技術和管理上都還很不成熟。今后除了要深入研究和完善凈化槽技術，還要學習相關的管理維護經驗，并且加大推廣力度。凈化槽技術處理生活污水的效果見表3。

表3 凈化槽技術處理生活污水的效果 %

3種分散式污水處理技術各有優缺點(表4)，目前還有化糞池技術、浮床處理技術、穩定塘處理技術、生物膜技術、厭氧沼氣處理技術等。

表4 3種分散式生活污水處理技術比較

4 結語

污水分散式處理思想不僅符合可持續發展道路，還避免了先污染后治理的問題，同時我國是一個農業大國，農村在我國占據著舉足輕重的地位，對農村生活污水分散式處理，可以大大改善農村地區的生態環境，節省相關的基礎建設費用，以及減少污水在管道輸送過程中造成的浪費。研究表明，目前分散式生活污水處理技術是可行的，技術較為成熟，出水達到了國家規定的排放標準。

分散式生活污水處理在污水處理領域具有良好的發展前景，人工濕地處理技術和生態廁所在我國部分城市和農村都有應用。人工濕地處理技術與城市景觀的結合，以及設備的簡化及運行成本的降低，將是下一步的研究重點。

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