淺談農村污水處理技術研究進展

吳伯斐

摘要：隨著我國農村經濟的發展和生活水平的提高，農村生活污水排放量也在逐年增長，水體污染問題也逐漸惡化，農村生活環境急需得到治理。本文對農村污水處理技術的研究進行了總結，分析了生物處理技術、生態處理技術、物化處理技術、耦合工藝和一體化污水處理設備，為農村生活分散式處理技術的發展提供方向。

關鍵詞：農村；污水處理技術；研究進展

0.引言

隨著農村經濟水平的不斷提高，農民的生活水平也得到了很大的提高，但是農村生活污水排放量也跟著增長，我國目前的農村生活污水量已經超過了100億噸。于是國家開始分析原因，結果發現我國有96%的村莊都沒有安裝污水處理設備，生活污水都是隨意排放，從而導致水體富營養化，地下水也因此被污染，從而引發嚴重的水環境污染，影響到農民的正常生活和農業生產。相關部門根據農村污水特征和農村經濟情況，對農村分散式生活污水處理技術進行了研究，希望能夠盡快改善農村生態環境。

1.生物處理技術

1.1厭氧處理技術

厭氧生物處理是指在厭氧條件下，多種厭氧微生物共同作用分解有機物，從而產生甲烷和二氧化碳的過程。在厭氧技術中污水凈化沼氣技術擁有施工方便、投資少和能耗低等優點，但是這種處理技術容易受到溫度的影響，而且應用效果不穩定，很難實現脫氮除磷的要求，所以這種技術也很難被推廣。為了解決該技術的缺陷，研究人員對該技術的脫氮能力、污泥留滯和處理效率進行了長期研究，改進后污水凈化沼氣技術的出水的水質得到了顯著提高。另外，隨著填料生產技術的發展，厭氧生物膜技術的應用也逐漸成為熱點，這是厭氧技術未來的發展方向，譬如ABR技術的污水處理效果非常顯著，而且該技術的脫氮除磷能力也非常強。

1.2好氧處理技術

根據污泥的生活狀態，好氧處理技術可以分成生物膜法和活性污泥法這兩種類型，其中活性污泥法所需費用較高，而且污泥容易膨脹；生物膜法維護比較方便，而且污泥產量少，所需占地面積也比較小，所以生物膜法在農村地區的研究比較多。首先是生物接觸氧化法，這是農村地區應用比較廣泛的處理技術，近年來在降低能耗方面又取得了進展。有研究人員利用丘陵和山地的地理高差建造了跌水接觸氧化池，在五個單池內裝入填料，池中設置隔板，水流就會從隔板的一側流入，穿過隔板后從另一側流出，這種跌水方式可以減少充氧能耗，降低處理成本。其次是好氧生物濾池，該技術一般是將池水噴灑到濾床表面，這樣就可以在濾料表面形成生物膜，污水流在生物膜上就會被污染物吸附。一般來說，好氧生物濾池需要安裝充氧裝置，但是充氧能耗較大，會導致運行成本增加，不適用于農村地區。而東南大學研發的濺水充氧生物濾池利用拔風管進行自然通風，再加上兩級濺水盤就可以強化充氧效果，解決生物濾池能耗高的問題[1]。

2.生態處理技術

2.1土地滲濾處理技術

該技術是通過人工控制污水，利用植物、土壤和微生物復合系統、土壤吸附能力、植物吸收能力和土壤微生物降解能力凈化污水的一種處理技術。這種技術操作簡單能耗少，目前已經得到國內的重點關注，該技術的難點主要集中在占地面積和堵塞方面。近年來，我國有很多學者利用日本的多介質土壤層系統對該技術進行改進，希望利用土壤的凈化功能對污水進行處理，并在土壤周圍設置通水層，防止出現系統堵塞的情況。經研究證實，在土壤中添加有機材料可以提高其凈化能力，而且占地面積較小。還有學者發現，在土壤滲濾系統中添加蚯蚓可以解決堵塞問題，這樣在冬季都可以為系統運行提供保障。

2.2人工濕地處理技術

人工濕地處理技術就是利用自然生態系統中的生物、化學和物力手段對污水進行凈化，人工濕地主要分為潛流濕地、潮汐流濕地、垂直流濕地和表面流濕地這四種類型，這幾種類型各有優劣，如何掩蓋他們的缺點是人工濕地的主要研究方向，復合人工濕地由此而生。有研究人員針對北方農村生活污水以灰水為主的現狀，采用復合垂直流人工濕地來模擬農村污水，結果表明垂直流濕地去除COD的幾率為70%，去除總氮的幾率高達99%。從技術上來說，人工濕度研究難點在于優化濕地基質填料、防止濕地堵塞、減小濕地面積、增強濕地脫氮能力等，有學者在控制濕地基質方面取得了重大突破，通過實驗研究得出，深度為30或40厘米的裝置的污水凈化能力較優。還有人開發出了一種能夠解決填料堵塞問題的新型填料，這種填料主要由水泥、粉煤灰、化學添加劑和碎石制成，污水處理效果較好。

2.3穩定塘處理技術

穩定塘就是人工修整后的污水池塘，在其周圍設圍堤和防滲層。這種污水處理技術主要是倚靠生物自身的凈化能力來凈化污水，其難點在于有機負荷太低，積泥散發惡臭和占地面積大等。美國的一位教授提出高效藻類塘技術，向穩定塘中引入藻類從而提高池塘的溶解度，提升進水的有機負荷，達到緩解積泥和惡臭等問題的目的。我國同濟大學對高效藻類塘處理農村污水的效果進行了系統研究，結果證明該技術的凈污效果較強。

3.物化處理技術

污水物化處理技術主要包括吸附、電滲析、超濾、混凝、離子交換和氣浮等，目前有關物化處理技術處理農村生活污水的研究還比較少。有學者利用吸附原理，采用改性沸石處理生活污水，并對有機物的去污能力進行了研究。還有學者利用強化混凝技術處理生活污水，結果表明對TN、TP、COD的去除率較高。由于物化處理技術對技術、材料和操作等要求較高，所以很難運用到農村生活污水當中。

4.耦合工藝

使用單種技術處理農村生活污水，其出水量很難達到排放要求，所以當前的農村污水處理技術難點集中在技術耦合方面。耦合工藝可以將單個工藝的優勢進行互補，提升降解能力和脫氮除磷效果，這也是農村生活污水技術發展的主要方向。目前，我國農村地區大多是研究生物和生態的組合模式，前段主要是去除有機物和部分營養物質，從而解決工藝堵塞問題，減小生態工藝的占地面積；后端生態可以解決生物工藝脫氮除磷工藝建造費用高的問題。有人利用ABR+復合人工濕地處理農村污水，結果發現前段ABR能夠提高復合人工濕地的水力負荷，后段復合人工濕地能夠去除大部分有機物以及磷和氮[2]。另外，還有人對厭氧池+跌水充氧接觸氧化池以及蔬菜型人工濕地耦合技術進行了研究，探討了生物處理單元的主要去除對象和效率，結果發現該技術能夠強化有機物的降解能力。

5.一體化污水處理設備

一體化污水處理設備可以對污水與處理、三級處理、二級處理、一級處理設備融合在一起，這種中小型污水處理技術具有處理效率高、管理方便和利用空間少等優點，也是農村生活污水分散式處理技術的一種發展趨勢。目前，地埋式無動力污水設備和地埋式微動力污水設備應用比較廣泛，降低設備能耗與提升脫氮除磷效果也成為農村污水處理技術方面的研究熱點。有學者針對農村污水處理技術需求，設計了二級厭氧生物濾床和氧化處理工藝的污水凈化槽，并考察了曝氣量對處理效果的影響，最終確定了最佳曝氣量，也實現了降低能耗的目的。還有人開發了一種脫氮除磷能力很強的生物膜反應器，該工藝通過設置缺氧池進行反硝化脫氮，利用拔風和濺水實現充氧效果。實驗結果證明該工藝的反硝化率提高了40%左右，而且能夠降低污泥排放成本。

6.結語

從當前的情況來看，單一的生活污水處理技術都有各自的優點和缺點，無法在我國農村地區普遍推行。將這些單個技術進行耦合，安裝便利的低能耗設備，這將是未來的農村生活污水處理技術研究方向。

參考文獻：

[1]劉云國，江盧華，曾光明，等.我國農村生活污水分散式處理技術的研究進展[J].世界科技研究與發展，2014，18（03）：343-345.

[2]張濤，劉長娥，陳桂發，等.人工濕地處理農村地區污水研究進展[J].上海農業學報，2015，21（03）：141-143.endprint