農(nóng)村水污染防治現(xiàn)狀及一體化深度處理技術(shù)分析

熊素玉，王金菊（長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410004）

農(nóng)村水污染防治現(xiàn)狀及一體化深度處理技術(shù)分析

熊素玉，王金菊
（長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410004）

農(nóng)村生產(chǎn)和生活方式的改變使農(nóng)村水污染日益嚴(yán)重，農(nóng)村水環(huán)境問題越來越受到社會各界的關(guān)注和重視，針對目前農(nóng)村水環(huán)境污染源的現(xiàn)狀和特點，已開發(fā)了很多各具特點的處理技術(shù)，通過對不同技術(shù)的分析，因地制宜地選擇、完善污染治理技術(shù)，尤其是適合分散建設(shè)的農(nóng)村生活污水一體化深度處理技術(shù)，可望實現(xiàn)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益與社會效益多贏。

水污染源；生活污水；處理技術(shù)

1　農(nóng)村水污染現(xiàn)狀

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)村生活水平也在逐步改善，農(nóng)村生活污水中有機物及N、P含量逐年升高，但農(nóng)村幾乎沒有生活污水的收集和集中處理設(shè)施，2014年末，僅有9.98%的行政村對生活污水進行了處理［1］；種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，化肥、農(nóng)藥、飼料、餌料、藥物濫用和過量使用，使農(nóng)村大部分地區(qū)河、湖等水體普遍受到有機質(zhì)和N、P等物質(zhì)污染，2014年全國化學(xué)需氧量排放總量2 294.59萬t（其中農(nóng)業(yè)源排放1 102.4萬t）、氨氮238.53萬t（其中農(nóng)業(yè)源排放75.5萬t）、總氮456.14萬t、總磷53.45萬t［2］。這些污染物的排放對水環(huán)境產(chǎn)生了巨大的影響，農(nóng)村飲用水水質(zhì)安全受到嚴(yán)重威脅，直接危害農(nóng)民的身體健康。在對我國141個自然村的水環(huán)境調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，有65個自然村的水資源受到了污染，占總調(diào)查村數(shù)的 46.1%，其中約有63%受污染村落的水源污染面積在20%以上［3］。

2　農(nóng)村水污染源

農(nóng)村水污染源主要有三類：工業(yè)企業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水、生活污水。

2.1工業(yè)企業(yè)廢水污染源

由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，特別是城市對環(huán)境保護監(jiān)管越來越嚴(yán)，一些設(shè)備陳舊、技術(shù)落后、污染嚴(yán)重的企業(yè)轉(zhuǎn)移到了經(jīng)濟落后的農(nóng)村，一些企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和職工的環(huán)境意識淡薄，基層政府重經(jīng)濟輕環(huán)保，監(jiān)管不力，違法排污的情況時有發(fā)生，農(nóng)村環(huán)境污染的范圍與程度均有迅速蔓延和加重的趨勢。隨著環(huán)保法等相關(guān)法律法規(guī)的修訂和完善，監(jiān)管、執(zhí)法力度的不斷加強，環(huán)境保護宣傳教育的廣泛開展，農(nóng)村工業(yè)企業(yè)廢水污染加劇的狀況可望得到遏制。

2.2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水污染源

隨著科技的發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式也發(fā)生了重大變化，因片面追求高產(chǎn)和省力，很多人選擇過量投加和濫用化肥、飼料、農(nóng)藥、畜藥，不但影響了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，還造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。通過調(diào)整種植和養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)布局，推廣和普及科學(xué)種植和養(yǎng)殖技術(shù)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，將對控制農(nóng)業(yè)面源污染起到舉足輕重的作用。

2.3農(nóng)村生活污水污染源

2.3.1村民日常生活污水

目前，我國廣大農(nóng)村大部分村民以小村落聚居、一戶或幾戶分散居住為主，人口數(shù)量少，污水量小，有機物和氮、磷等營養(yǎng)物含量較高，還含有細(xì)菌、病毒、寄生蟲卵等，可生化性強，其他有毒有害物質(zhì)少，且為間歇式排放。農(nóng)村大部分生活污水通常都是沿道路邊溝或路面排放至就近水體自然凈化。

2.3.2農(nóng)家樂生活污水

城市周邊快速發(fā)展的“農(nóng)家樂”，因缺乏科學(xué)規(guī)劃，分布零散、混亂，規(guī)模大小不一，配套設(shè)施不完善，雖然其排水水質(zhì)和村民生活污水相近，但因農(nóng)家樂的數(shù)量增加，污水排放量也逐年大幅增加，也因為小而多，給監(jiān)管帶來不便，其污染問題也日益引起人們的關(guān)注。

3　農(nóng)村污水處理的技術(shù)現(xiàn)狀

3.1農(nóng)村污水收集模式

我國農(nóng)村地域遼闊，人口密度低，居住分散，因此需根據(jù)村落的地形地勢、住宅分布等實際情況，采用不同的生活污水收集輸送方法，現(xiàn)有的收集方式可分為三類：鎮(zhèn)村集中收集模式、住戶分散收集模式、市鎮(zhèn)統(tǒng)一收集模式［4］。靠近城鎮(zhèn)且滿足城鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)接入要求的村莊，宜優(yōu)先納入城市污水收集處理系統(tǒng)集中處理。對于距離城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)較遠(yuǎn)，或者入網(wǎng)投資較大的村莊，按照村民居住分布的特點，應(yīng)盡可能在雨污分流的基礎(chǔ)上，分別采取單戶收集處理、多戶集中甚至連片收集的方式收集后處理。

3.2農(nóng)村污水處理技術(shù)

我國村鎮(zhèn)規(guī)劃滯后導(dǎo)致的村鎮(zhèn)建設(shè)無序發(fā)展、地方政府對生態(tài)環(huán)境建設(shè)投入過低、農(nóng)民環(huán)保意識薄弱等一系列原因?qū)е罗r(nóng)村地區(qū)生態(tài)環(huán)境面臨著越來越嚴(yán)峻的考驗；特別是隨著農(nóng)村生產(chǎn)生活方式的不斷變化，農(nóng)村地區(qū)污水排放量不斷上升，污染物種類和濃度不斷增加，由此引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題日益突出。因此，因地制宜地研發(fā)農(nóng)村污水處理技術(shù)，對改善農(nóng)村環(huán)境、促進兩型社會發(fā)展，具有十分重要的意義。

3.2.1分散居住村民生活污水處理技術(shù)

我國農(nóng)村地區(qū)特別是山區(qū)和丘陵地區(qū)，集中居住規(guī)模小、地形復(fù)雜、不易集中收集污水；加之大部分農(nóng)村經(jīng)濟水平較低，無法承擔(dān)高昂的治理費用，宜采用簡單分散的處理方式。

分散式污水處理是通過小型污水處理設(shè)施就近處理污水的一種模式，在廣大農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用較廣。目前采用的主要有沼氣池、四格凈化池、庭院式人工濕地、生物穩(wěn)定塘、土地滲濾以及它們的簡單組合。

①沼氣池處理技術(shù)

沼氣池處理技術(shù)通過厭氧發(fā)酵處理大部分有機物的同時產(chǎn)出清潔能源和農(nóng)用沼肥，建設(shè)成本低，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，但是，該技術(shù)受氣溫影響較大，一般適合于常年氣溫較高的地區(qū)，當(dāng)冬季氣溫較低時，處理效率也會降低，需對其出水進一步處理才能達標(biāo)排放。

②穩(wěn)定塘

穩(wěn)定塘適用于污染物濃度比較低、有山溝、水溝或池塘的土地面積相對豐富的農(nóng)村地區(qū)，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、運行維護簡便，但污染負(fù)荷低、占地面積大、受氣溫影響較大、污染物濃度過高時容易產(chǎn)生臭氣和蚊蟲，也可能污染地下水。

③土地滲濾

土地滲濾是一種人工強化的污水生態(tài)工程技術(shù)，適用于土地面積豐富、具有良好滲透性土壤的農(nóng)村地區(qū)，該技術(shù)投資省、處理效果較好，運行維護方便，但污染負(fù)荷低、占地面積大、容易污染地下水。

④庭院式人工濕地

庭院式人工濕地主要適用于處理散戶灰水，凈化效果較好，成本低，同時還能美化庭院環(huán)境。但污染負(fù)荷低，占地面積大，處理效果受氣溫影響較大。

⑤四格凈化池

四格凈化池適用于地形條件復(fù)雜、污水不易集中收集的分散型農(nóng)戶，具有污染負(fù)荷高、占地面積小、成本低、對氮和磷的去除率較高，同時具有一定的生態(tài)功能的優(yōu)點。

3.2.2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水及集中居住點生活污水處理

集中居住且人口較多的村莊、規(guī)模較大的學(xué)校、養(yǎng)殖場、農(nóng)副產(chǎn)品加工廠等排污主體，其產(chǎn)生的污水中主要污染物種類大致相同，但污水量和濃度相差很大，可根據(jù)水質(zhì)水量特點單獨選擇使用生物接觸氧化法、氧化溝、SBR、A2/O法、生態(tài)島以及人工濕地等生物處理單元，也可根據(jù)需要組合使用。基于農(nóng)村集中生活污水處理廠和中小養(yǎng)殖場廢水處理規(guī)模較小、相應(yīng)的基建投資壓力大、運行維護能力較為薄弱，生物接觸氧化法、人工濕地及兩者組合處理工藝目前應(yīng)用較多。

①生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點。在池內(nèi)設(shè)置填料，微生物附著生長，對污水進行曝氣，使池內(nèi)污水處于湍動狀態(tài)，保證污染物、氧氣和填料上的微生物充分接觸。該法凈化效率高、處理速度快，運行管理方便、對進水有機負(fù)荷的變動適應(yīng)性較強、占地小、處理效果受環(huán)境溫差影響較小，不必進行污泥回流，但能耗較高，對氮磷去除效果欠佳，且需注意控制噪聲和大氣污染。

②人工濕地

人工濕地是通過模擬自然濕地，利用“基質(zhì)-植物-微生物”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物的三重作用實現(xiàn)對污水的凈化，具有高效、低耗、投資省、適用范圍廣等諸多優(yōu)點［5］。有較強的生態(tài)功能，對周邊環(huán)境影響小，對氮磷有較好的去除效果。但占地面積較大，出水水質(zhì)受溫度影響明顯，需適時對植物進行收割和管理，存在污染地下水的隱患。

4　農(nóng)村污水一體化深度處理技術(shù)分析

順應(yīng)低成本、高效率的要求，科研人員成功研制了很多具備結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)良、節(jié)省能耗、施工方便等優(yōu)點的生活污水一體化處理裝置，這些裝置對不同特點和處理要求的污水治理發(fā)揮了巨大的作用。基于農(nóng)村污水中富含有機物、氨氮和磷且水量較小，投資規(guī)模有限，運營管理水平低的特點，開發(fā)推廣有除磷脫氮功能且便于維護管理的一體化深度處理系統(tǒng)將具有廣闊前景。根據(jù)污水收集方式的不同，農(nóng)村污水一體化處理系統(tǒng)也不盡相同。

4.1分散居住村民生活污水處理一體化技術(shù)

作為分散居住村民生活污水處理一體化技術(shù)的四格凈化池在湖南得到了廣泛的應(yīng)用。

四格凈化池主要由污水收集池、厭氧發(fā)酵池、沉淀池（玻璃鋼三格化糞池）和植物土壤滲透系統(tǒng)組成。第一格主要供固體及寄生蟲卵等物沉淀，厭氧菌開始初步發(fā)酵分解；第二格供糞液繼續(xù)發(fā)酵分解，懸浮物繼續(xù)沉淀，病原體逐漸死亡；第三格分解、儲存、沉淀已基本無害的糞液，第四格主要通過砂石、土壤、過濾，利用植物吸收，出水可直接用于農(nóng)田菜地的澆灌，充分利用其中的肥分和水資源，或經(jīng)人工濕地、穩(wěn)定塘系統(tǒng)進一步凈化后排放。

四格凈化池可根據(jù)排水情況批量生產(chǎn)、成本低、建設(shè)周期短、管理簡單。適于單戶或污水集中收集的小村莊的生活污水處理。需適時清掏污泥，收割植物。

截至2014年，湖南長沙縣遵循 “分散收集、分散處理、就近排放”的原則，共建成包括散戶在內(nèi)的四池凈化池近3.9萬個，治理了126個村（社區(qū)）的生活污水，取得良好的效果。

4.2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水及集中居住點生活污水處理一體化處理

對于地勢平緩，居住集中的村莊，方便鋪設(shè)污水管網(wǎng)將污水收集后集中處理或村中農(nóng)家樂、學(xué)校、小型養(yǎng)殖場等污水排放較集中，并且經(jīng)濟條件相對較好、對氮磷去除要求較高、但水量不大，不宜建設(shè)大型污水處理廠的情況，可根據(jù)污水水質(zhì)和排水要求，選擇采用組合“厭氧/缺氧+好氧”或“厭氧+缺氧+好氧”為一體的一體化凈化設(shè)備為主體的小型污水處理系統(tǒng)。

如圖1所示，通過三池連體建造成為一體。將污水進行簡單預(yù)處理后注入填充浮球填料的一體化裝置中，微生物主要附著在浮球上形成生物膜，保證每池中生物量滿足處理要求，另有部分微生物懸浮生長。一體化裝置中厭氧池和缺氧池根據(jù)污水水質(zhì)及處理要求選擇使用，厭氧池內(nèi)裝設(shè)水力攪拌系統(tǒng)，定時攪拌，厭氧微生物厭氧分解，聚磷菌釋放磷并增殖；缺氧池，混合液回流，有機物分解，反硝化脫氮；好氧池，氮硝化、有機物好氧分解、聚磷菌超量吸收磷，生物除磷通過沉淀池排泥實現(xiàn)。

圖1　一體化生物處理裝置

在一體化生物處理裝置上方，架設(shè)穿孔板，由下而上鋪設(shè)大中小三層不同粒徑的的材料，栽種風(fēng)車草、水生美人蕉、水蔥等濕地植物，利用這些植物充分吸收水中的氮和磷，同時阻隔生物池中異味的擴散，沉淀池出水可直接用來澆地，如周邊有空地、池塘，可利用其對沉淀池出水進行深度處理，提高排水水質(zhì)。

此方法可靈活運用于不同規(guī)模的集中式生活污水或養(yǎng)殖污水的就近處理，減少地下管網(wǎng)的鋪設(shè)，降低項目成本，提高出水水質(zhì)，實現(xiàn)出水再利用或就近排放，經(jīng)過對植物的優(yōu)化設(shè)計還可將處理場地及周邊打造成小型濕地公園等生態(tài)景觀，美化環(huán)境。

5　結(jié)束語

《水污染防治行動計劃》對推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染防治提出了明確的要求和努力的方向。目前，結(jié)合農(nóng)村環(huán)境綜合整治的開展，通過加強農(nóng)村環(huán)境保護宣傳教育，推廣科學(xué)種植和養(yǎng)殖技術(shù)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，讓越來越多的村民積極主動地參與到農(nóng)村環(huán)境保護中來；因地制宜地選擇、完善、使用建設(shè)和運營成本低，維護管理方便，同時又能最大限度地回收利用資源減少污染物排放污染防治技術(shù)將得到廣泛的推廣和應(yīng)用，其中，適合分散建設(shè)的農(nóng)村生活污水一體化深度處理技術(shù)是一種較佳的選擇。

［1］ 唐麗霞，左停.中國農(nóng)村污染狀況調(diào)查與分析—來自全國 141個村的數(shù)據(jù)［J］.中國農(nóng)村觀察，2008，（1）：31-38.

［2］ 譚學(xué)軍，張惠鋒，張辰.農(nóng)村生活污水收集與處理技術(shù)現(xiàn)狀及進展［J］.凈水技術(shù)，2011，30（2）：5-9，13.

［3］ 錢海燕，陳葵，戴星照，等.農(nóng)村生活污水分散式處理研究現(xiàn)狀及技術(shù)探討［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2014，30（33）：176-180.

Current Situation and Analyses of Integrated Advanced Treatment Techonologies of Water Pollution Control in Rural Areas

Xiong Su-yu，Wang Jin-ju

As the production and living modes in rural areas are changing rapidly，water pollution in rural areas has increased. Treatment of the polluted water in the countryside has been a heated issue，and several targeted techniques for wastewater treatment in rural areas has been developed.Taken features of different techniques into consideration，controlling methods that suit local circumstances，especially the discentralized systems with intergrated advanced techniques for domestic sewage in rural areas，create a win-win situation in environmental，economic and social benefits.

water pollution sorces；domestic sewage；wastewater treatment

X703.1

B

1003-6490（2016）05-0219-02

2016-05-05

熊素玉（1966—），女，湖南寧鄉(xiāng)人，副教授、高級工程師，主要研究方向環(huán)境工程技術(shù)。