農村生活污水處理工藝的相關研究

邵 楠

（中國瑞林工程技術股份有限公司，南昌 330036）

隨著農村經濟的發展和農村居民生活水平的不斷提高，農村生活污水量大幅度增加。目前，我國農村生活污水排放較為隨意，再加上缺少污水排放系統，導致水質惡化、水環境遭受污染等情況，嚴重破壞了農村生態環境和人居環境。因此，有必要探究一種符合農村生活污水特點、提高其處理效率的方法，以有效防治農村水環境污染，確保農村水源安全，改善生態環境。本研究將選取“人工濕地+生物接觸氧化法”相結合的方式處理某村生活污水，運行結果表明，出水質量滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級標準的B標準[1]。

1 農村污水的主要來源分析

1.1 居民生活污水

我國部分農村地區還沒有構建完善的污水排水管網，居民生活污水直接被排放到溝渠與管網中，造成水體污染、生態環境破壞，影響居民飲水質量。

1.2 工業廢水

工業廢水是指在工業生產過程中洗滌設備、場地等時所產生的廢水。工業廢水直接威脅到農村居民的飲用水安全與身體健康。

1.3 農村降水的混合水

當前，農村地表硬化現象普遍，使得農村降水中混雜的雜質增多，從源頭上就對水質造成破壞，農村降水的混合水中既包含生活污水排出的污染物，又會將工業廢水中的化學元素沖走，水質受到嚴重的破壞。

2 農村生活污水的基本情況以及排放要求

2.1 農村生活污水的基本情況

農村居民排放的生活污水包括人糞尿及洗滌、洗浴和廚用廢水等。相對城鎮生活污水，農村生活污水具有分布疏散、污染物濃度相對較高、水量差異大等特點。農村居民生活用水量受生活條件狀況(給水系統、衛生器具完善程度、水資源利用方式等)、生活習慣、節氣等因素直接影響。在具體確定用水量時，可參照表1，在調查分析農村居民的用水現狀、經濟條件、用水習慣、發展潛力等狀況的基礎上酌情確定。生活污水含有碳水化合物、蛋白質、氨基酸、脂肪等有機物，一般不含有毒物質，可根據表2并結合實際情況確定生活污水的水質[2]。

表1 農村居民生活污水排水量參考取值

表2 農村居民生活污水排水水質參考取值

2.2 農村生活污水排放要求

目前，農村生活污水尚沒有統一的排放標準。大部分地區參考執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B標準要求。而《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）規定：排入未設置二級污水處理廠的城鎮排水系統的污水，必須根據排水系統出水受納水域的功能要求分別執行相關標準。因此，各地應根據受納水域的具體功能要求確定排放標準。

3 污水處理工藝設計

3.1 設計水質與水量

工程處理的規模是100 m3/d，某村生活污水的設計進水為：TP≤ 3.0 mg/L、BOD5≤150 mg/L、SS≤100 mg/L、NH4+-N≤20 mg/L、COD≤300 mg/L；設 計 出 水 為：BOD5≤ 20 mg/L、TP≤ 1 mg/L、COD≤60 mg/L、SS≤20 mg/L、NH4+-N≤8.0 mg/L。

3.2 設計參數與工藝流程

經過一番工藝比較分析，此工程最終確定選用“人工濕地+生物接觸氧化法”相結合的方式。在實施強化之前，選用生物接觸氧化工藝對系統進行處理[3]。

3.2.1 生物接觸氧化池

生物接觸氧化池結構包括池體、填料、布水裝置和曝氣裝置。工作原理為：在曝氣池中設置填料，將其作為生物膜的載體。待處理的廢水經充氧后以一定流速流經填料，與生物膜接觸，生物膜與懸浮的活性污泥共同作用，達到凈化廢水的作用。

（1）缺氧池。缺氧池采用兩格設置。缺氧池反硝化的容積負荷MDNL=0.29 kg NOx-N（m3·d），考慮反硝化脫氮效果，硝化液回流比采取100%～300%。缺氧池設置懸掛填料，高度為1.8 m，有效水深為2.8 m，停留時間為4.38 h。填料填充率為64%。

（2）好氧池。接觸氧化填料去除有機污染物的五日生化需氧量容積負荷Mc取0.32 kg BOD5/（m3填料·d），硝化容積負荷MN取0.08 kg TKN/（m3填料·d）。填料的填充設計：設置曝氣區0.5 m，填料區1.8 m，穩水層0.45 m；總有效水深為2.75 m。

3.2.2 人工濕地

人工濕地是一種為處理污水而利用工程手段模擬自然濕地系統建造的構筑物，在構筑物的底部按一定的坡度填充填料，如碎石、砂子、泥炭等，在填料表層土壤中種植對污水處理效果良好、成活率高的水生植物，如蘆葦、香蒲、燈心草、香根草、風車草等。其主要分為表面流濕地、潛流濕地、垂直流濕地。人工濕地適宜于氣候溫暖、土地可利用面積廣闊的區域，尤其適用于利用鹽堿地或廢棄河道進行工程設計。

垂直流人工濕地與潛流式人工濕地串聯之后就會形成濕地，本次研究對象的占地面為320 m2，依據設計，填料層有1 m高，停留3 d時間，床體內最底層是厚度值為5 cm、平均粒徑大概為3 cm的均勻礫石，水力負荷為0.32 m3/（m2·d），然后再布置細砂、細砂。在濕地中種植了美人蕉、香蒲、風車草等幾種適宜當地氣候的水生植物，依據每平方米9棵的密度進行種植。為了有效確保系統布水的勻稱度，把此濕地劃分為兩個獨立的布水單元，使其都處于單獨運作狀態，借助收集管排水。

4 結果和分析

試運行期間分別針對生物接觸氧化池出水口、進水口以及人工濕地出水口實施了數次水質監測，堅持每月進行4次采樣，并記錄分析各個處理單元去除幾種主要污染物的效果。

此工藝能去除各類污染物，對NH4+-N、SS、COD、TP、BOD5的平均去除率分別是80.5%、91%、85.9%、83.6%、92.8%，因此生物接觸氧化/人工濕地組合工藝在處理生活污水方面效果顯著。但是，在去除效果上，這五種處理單元有一定區別。生物接觸氧化池可以將NH4+-N、COD、SS去除。不難看出，將微生物填料置入生物接觸 氧氣池中具有重大意義，既可以使一些功能性微生物被固定好，又能借助氧氣池的水分、還原性物質的混合方式促進污染物降解。

人工濕地具有強大的去除各類污染物的效果，其去除率基本超過49.1%，其緣由有三。一是填料結構科學，對污染物能起到吸附、沉淀、截流的效果，然后借助微生物的作用促進污染物實現轉化與降解；二是高效垂直流人工濕地采取的布水模式較為特殊，能夠有效確保在濕地上污水的分布均勻，同時和填料實現密切接觸；三是生物接觸氧化池能夠對進水發揮優質的預處理效果，使人工濕地的處理負荷減小[4]。

人工濕地在去除TP上起到了較為顯著的作用，去除率為75.8%。首先，它借助微生物進行去除，其次，采取化學沉淀方式去除TP。基于好氧環境時，整個濕地系統是酸性的，基質內有鐵、鋁，能有效吸附磷，在磷和金屬發生反應后磷將得到沉淀；而處于厭氧與兼氧環境時，濕地呈堿性，磷和鈣發生化學反應后會形成磷酸鈣。同時，濕地中基質是通過級配方式呈現的，底部分布的表面積較大的礫石與強大的水力傳導率能夠促進污水和填料密切接觸，確保磷被去除。

5 農村生活污水處理技術及管理措施探討

5.1 農村生活污水處理工藝的選擇

農村污水處理工藝的選擇主要根據因地制宜的原則，能夠接入市政污水管網的村鎮應就近接入市政污水管網。市政管網接納范圍以外的，定義為分散型農村污水，污水處理工藝根據居住特點可以選擇一家一戶式、分片集中式、多家式等[5]。

5.2 農村生活污水處理設施的管理

5.2.1 制定地方規章制度，加大監督巡查

地方政府應制定農村污水設施運行管理制度，明確部門責任，落實運行經費，以保障污水設施正常運轉，加大對處理設施運行的監督檢查，確保已建污水處理設施的正常運行。

5.2.2 農村生活污水技術設計思路

傳統的城市污水處理工藝不能完全適應農村污水，特別是分散型農村生活污水處理的需求，農業生活污水工藝要求工藝簡單、處理效果有保證、運行維護方便、具有最佳的綜合效益，應積極采用水循環經濟系統模式，水資源在系統中多次再利用和再循環，對于污水和雨水，水循環經濟模式被視為一種重要的路徑，可以將污水和雨水收集后處理，然后作為水源或通過多種途徑重新利用。

5.2.3 農村生活污水具有生化性好的特點

人們可以考慮采用生物單元處理技術與人工濕地技術或土地過濾等生態處理系統相結合的方法，但施工是處理工藝成功與否的關鍵，必須選擇有資質的施工單位，污水管道的鋪設盡量與居民的分布相適應，在滿足處理需求的前提下，盡量減少管道鋪設距離，減少管道跨河，行業監管部門、建設單位、監理單位要盡到監管責任。

6 結語

人工濕地與生物接觸氧化相結合的工藝在處理農村生活污水中的污染物方面能取得較為顯著的效果。運行實踐結果顯示，系統運行具有較強的穩定性，NH4+-N、SS、COD、TP、BOD5的平均去除率分別是80.5%、91%、85.9%、83.6%、92.8%，出水水質符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的相關要求。同時，其擁有能耗少、抗負荷作用強、維管方便、簡單、費用低等諸多優勢，因此可以說是一種處理農村生活污水的特別方式。但系統運行需要電能，應當將電費落到實處，才能保證該系統的正常運行。