寒區農村污水治理技術及可持續發展研究

于景洋

摘要 針對寒冷地區農村的實際和水處理技術難點，對適應寒地農村的污水處理工藝進行了總結。對寒區分散型污水的處理工藝和技術進行了重點介紹，對污水的生態處理技術、生物處理和生態生物結合技術進行了對比和總結，在考慮分散性特點、低溫制約、經濟制約、管理模式等諸多制約條件的基礎上，提出了適合我國寒地農村污水治理相應的工藝組合和政策建議。

關鍵詞 寒冷地區地；農村污水；處理工藝；可持續發展

中圖分類號 X703 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）02-0045-04

Abstract In view of the actual situation of rural areas and technical difficulties of water treatment in cold areas， the sewage treatment processes adapted to rural areas in cold areas were summarized. The treatment process and technology of decentralized wastewater in cold regions were introduced， and the ecological treatment technology， biological treatment and ecological biological combination technology of sewage were compared and summarized. On the basis of considering the dispersion characteristics， low temperature control， economic constraints， management mode and other constraints， the corresponding process combination and policy recommendations for rural sewage treatment in cold region of China was put forward.

Key words Cold area；Rural sewage；Processing technology；Sustainable development

我國有1.8萬個鎮，60萬個行政村，270萬個自然村，污水量達到80余億t，這些農村產生的污水排放量占全國水污染物排放量的50%以上，但是農村污水處理率仍處于較低水平，甚至許多地區農村污水基本上未經處理就直接排放[1]。從“十五”到“十二五”期間，我國城鎮大型污水處理廠從500座增加至近4 000座，城鎮污水處理市場已經趨于飽和，而占我國將近60%人口的農村污水市場開發存在空白，一個自然村的村落處理規模雖然較小，但全國村落數量總和多，1.6億戶，7億農民，因此處理總量也是龐大的。隨著農村經濟的發展，農村水環境污染越來越嚴重。農村污水問題被“十三五”列為我國面臨的八大“水問題”之一。社會主義新農村建設的重要內容之一是農村水污染治理及水環境綜合整治。從2013年環保部發布《農村生活污水處理項目建設與投資指南》，到2015年實施《水污染防治行動計劃》中的第三條內容也明確提出“推進農村污染防治”，從國務院印發《關于加快推進生態文明建設的意見》，到2016年中央一號文件內容，解決農村污水處理問題已經成為農村環境整治的重中之重。筆者介紹了寒區分散型污水的處理工藝和技術，提出了適合我國寒地農村污水治理建議。

1 寒地農村水污染現狀及特點

寒地農村地區主要包括黑龍江省、吉林省和遼寧省，還包括內蒙古東五盟市、甘肅省、青藏高原地區，總面積達2 89.1萬km2，耕地面積達36.21億hm2。這些寒冷地區農村污水污染源主要包括4方面：①來自生活中的污水，基本上不含重金屬和有毒有害物質，氮（N）、磷（P）含量較高。②化肥農藥的使用。農藥化肥中大量未被吸收的N、P元素殘留在土壤中和農作物的表面，灌溉或雨水會致使殘留元素進入水體導致水體溶解氧（DO）、pH及透明度的變化，從而導致水質惡化[2]。③畜禽養殖業的發展。隨著生活飲食模式的轉變，畜禽養殖業的規模發展較快，養殖業已成規模，畜禽類糞便、廢棄物及畜禽宰殺廢水的排放引起了嚴重的水污染問題。④附近鄉鎮企業排放的污染物。一些城鎮企業在生產過程中產生的廢水直接排放，大量工業固體廢物在農田河溝堆放對水體也會產生二次污染[3]。

2 寒地農村水污染治理主要技術難題

根據寒地農村污染來源可知，污水的主要特點是含有一定量的N和P，可生化性好，但水質水量變化較大；村民或小作坊的分布具有相對分散性，因此大多數農村地區污水分布分散、排水量也較大，波動性大，基建落后無排水管網，污水的收集和集中處理難度均較大[4]。

根據農村污水水質特征及寒冷地區的氣候條件可知，寒地農村污水處理主要面臨以下問題：①現有的城市污水處理系統不適宜在小型分散式農村污水治理中應用[5]；②寒地農村溫度偏低，嚴重影響著污水生化處理過程中微生物的活性[6]。因此，目前可供寒地農村選擇的分散污水處理工藝大致可分為兩類，一種是在自然條件下，利用土壤、水體、植物和微生物相互作用的處理系統，如土壤滲濾、人工濕地等[7]；二種是人工條件下，改造簡化傳統的污水處理工藝，利用物理、化學和生物處理為主的除污工藝，如凈化槽、化糞池等[5]。但是，寒地農村污水處理工藝設施運行和維護也存在兩方面的難題：一是由于寒地運行效果良好的污水處理設施較少，因此缺乏對污水處理設備的管理經驗；二是由于寒區農村經濟條件相對較差，因此技術人員儲備也較薄弱[8]。

4.2 生物處理技術組合

寒冷地區的農村污水生物處理技術是以微生物的好氧、厭氧分解、降解污染物為核心的技術機制。污水的好氧生物處理主要包括污泥法（傳統法和改良法）、生物膜法和膜-生物反應器（MBR）。其中，傳統活性污泥法典型工藝為A/O、A2/O；改良活性污泥法主要包括氧化溝和SBR工藝；生物膜法主要包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化等。厭氧生物處理一般用于系統最前端，主要有化糞池和沼氣池。這些生物處理工藝適用于寒冷地區的農村，主要研究熱點是工藝改良，使其適應低溫運行，解決低溫處理效率低的問題。目前，根據寒冷地區農村污水的特點和經濟可行性，一體化污水處理設備具有節省空間、使用管理方便、出水效果好、運行成本低等優點，一體化設備以生物生化處理為主，適用于廣大農村地區污水處理。李瑾等[19]設計了 A/O 一體化污水處理裝置，出水可達《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一 級B標準。蘇翔[20]研制的 A/O 一體化凈化槽裝置，對農村污水動植物油去除率較好。裴亮等

[21]研發了一體化膜生物反應器（IMBR）工藝處理農村生活污水出水優于《農田灌溉水質標準》（GB 5084—2005）要求。錢盤生等[22]研發的一體化多功能立體循環氧化溝，設有生物除臭裝置，集脫氮、除磷、除臭、消毒于一體的分散型污水處理裝置。

4.3 生物-生態組合

生物-生態組合技術是生物處理和生態處理的工藝結合，一般處理前置部分為生物處理，主要去除有機污染，后續生態處理主要目的是脫氮除磷，充分發揮各自的優勢，提高出水水質和系統運行的穩定性[22]。目前應用最多的組合為厭氧+好氧+濕地，出水質量通?？蛇m用于農業或水產業進行營養物循環和水體回用。綜合來看，生物-生態組合技術工藝包括多種組合形式，如污水+預處理+A2O處理法+穩定塘+出水，污水+化糞池+厭氧池+人工濕地+出水，污水+化糞池+一體化設備+出水，污水+預處理+A2O處理法+地下滲濾+出水，污水+化糞池+土地處理（或人工濕地）+出水，進水+調節池+生物濾池+一級人工濕地+二級人工濕地+穩定塘+出水等。用于寒冷地區農村分散污水處理工藝基本可分為初級工藝和主體工藝2部分，初級處理工藝包括化糞池、沼氣池、沉淀池等用于去除懸浮物；主體工藝有兩類，一類是生物處理部分，主要為好氧和厭氧工藝，另一類是生態處理部分，主要有地下滲濾、人工濕地、穩定塘等。綜合運用多種技術相結合，可以做到取長補短，提高污水處理效果的目的。

5 結語

寒冷地區對于環境敏感區應以污水處理效果為重，注重有機物和N、P的去除；經濟條件許可的發達地區可以去污效果為目標，采用生物處理工藝或“生物+生態”綜合處理工藝，經濟相對落后的地區可考慮采用“初級處理+生態”工藝；對于非環境敏感區主要側重于對有機物的去除，可以自然處理模式為主或是“厭氧+生態”處理工藝。農村污水的處理應盡量采用成熟可靠的工藝，能夠抗沖擊負荷，實現穩定達標，對于寒冷地區農村分散型污水處理重在工藝改良。

對于工藝改良，筆者提出幾點建議：利用生態技術處理時要注意溫度的影響，低溫條件下可通過覆蓋等方法采取保暖措施；對于人工濕地，冬季可將其作為儲水池，夏季再進行處理；利用植物凈化吸附水中N、P時，盡量種植耐寒品種，保證植物安全越冬。

通常寒冷地區四季分明，農村地形復雜，經濟相對落后，且發展不平衡，水質特點、工藝成熟性、資金、體制等都限制了污水處理效果和寒地農村污水處理工程的發展。在處理工藝的選擇和組合上，要根據經濟條件、環境敏感度、氣候條件、地理條件、技術能力、污水排放量和污水組成篩選適宜該農村的污水處理工藝。每種技術工藝都有自己的優缺點，因此要綜合運用多種工藝組合和水處理技術，達到取長補短、提高寒冷地區農村污水的處理效果。

參考文獻

[1]侯京衛，范彬，曲波，等.農村生活污水排放特征研究述評[J].安徽農業科學，2012，40（2）：964-967.

[2] 吳文學，郝陽，張利偉，等.中國農村小型分散式污水處理系統研究[J].中國科技信息，2006（19）：56-57.

[3] 倫斯P，澤曼G，萊廷格G.分散式污水處理和再生利用一概念、系統和實施[M].王曉昌，彭黨聰，黃廷林，譯.北京：化學工業出版社，2004：45-47.

[4] 王曉峰， 陳鵬飛.社會主義新農村污水處理設施的選擇探討[J].小城鎮建設， 2009（4）：56-58.

[5] 譚學軍，張惠鋒，張辰.農村生活污水收集與處理技術現狀及進展[J].凈水技術，2011，30（2）： 5-9，13.

[6] 田嬌，王玉軍，梁小萌，等.農村污水處理技術現狀及發展前景[J].環境科學與管理，2010，35（5）：83-85.

[7] 崔育倩.農村分散式污水處理模式系統及應用研究[D].青島：青島大學，2013.

[8] 于一凡，李繼軍，岳宜寶.新農村建設中的環境問題與規劃對策[J].上海環境科學，2008，27（6）：242-245.

[9] 萬玉山，張平，馮俊生，等.農村生活污水處理典型工藝技術分析[J].安徽農業科學，2010，38（32）：18267-18268， 18271.

[10] 梁祝，倪晉仁.農村生活污水處理技術與政策選擇[J].中國地質大學學報，2007，7（3）：18-22.

[11] 劉峰，蘇宏智，秦良.中國農村生活污水處理技術的研究現狀[J].污染防治技術，2010，23（5）：24-26，46.

[12] 李曉東，劉冉，晁雷，等.地下滲濾系統凈化生活污水的研究進展[J].安徽農業科學，2012，40（34）：16775-16777.

[13] 閔毅梅.凈化槽技術應用于分散型生活污水案例研究[J].環境與可持續發展，2008（6）：59-62.

[14] 凈化槽的結構標準及其解說編輯委員會.凈化槽的結構標準及其解說（2006 年版）[M]東京：日本建筑中心，2006.

[15] 彭俊.蚯蚓生態濾池處理分散式農村生活污水試驗研究[D].重慶：重慶大學，2016.

[16] 龐長瀧，馬放，邱珊，等.寒冷地區中小型城鎮污水的處理實用技術[J].環境科學與技術，2010，33（S2）：192-195.

[17] 孫楠，田偉偉，李晨洋.凹凸棒土-穩定塘工藝提高嚴寒地區農村生活污水處理效果[J].農業工程學報，2014，30（24）：209-215.

[18] 陳鳴，周艷文，徐慧.接觸氧化池與溫室型人工濕地聯合處理農村生活污水設計實例[J].污染防治技術，2014，27（3）：55-56，59.

[19] 李瑾，柴立元，向仁軍，等.厭氧-好氧活性污泥法（A/O）一體化裝置處理生活污水的中試研究[J].中南大學學報（自然科學版），2011，42（10）：2935-2940.

[20] 蘇翔.一體化凈化槽處理農家樂生活污水的試驗研究[D].重慶：重慶工商大學，2013：57.

[21] 裴亮，劉慧明，莫家玉，等.一體化膜生物反應器處理農村生活污水試驗研究[J].水處理技術，2012，38（2）：104-106，111.

[22] 錢盤生，劉立忠，徐熊堂.一體化多功能立體循環氧化溝設備：CN200920044631.8[P].2010-02-17.