農村生活污水處理設施建設標準化的研究

徐天勇

（安徽省滁州市生態環境局，安徽滁州 239000）

農村生活污水治理是農村人居環境整治、農村污染治理攻堅戰的重要內容，近年來各地陸續建設了一批治理設施，對改善農村生態環境做出了貢獻，但在建設和運行過程中也出現了一些問題，比如缺乏合適農村地區的分散式污水處理技術、規范、標準和運行管理的機制等[1-3]。如何根據農村生活污水的特點、當地地理環境和出水去向等，確定污水處理工藝，完善監管機制，是當前迫切需要解決的問題。

1 農村生活污水設施現狀和建設的要求

1.1 農村生活污水的特點農村居民分布相對城鎮比較零散，用水點分散、單位用水量低，除了排放生活污水外，還有養殖、垃圾等產生的污水；排水管系統不完善，污水收集率低，絕大多數地區未設污水收集系統，基本上是排入明渠；污水水量變化幅度大，排水狀況不穩定，往往是生活污水早晚排放集中，其他時段流量小，雨天有大量的雨水進入污水管道。

1.2 污水管網建設及污水處理設施現狀

1.2.1 缺乏規劃，導致配套性差 在污水管網的建設中沒有考慮所處地區的特有狀況及實際需要，建成的污水處理設施不能正常投入運行。

1.2.2 缺乏資金導致，建設水平低 農村基礎設施建設項目自籌資金能力非常有限，難以完全按照規劃和設計完成工程建設，導致污水處理設施建設水平低。

1.2.3 缺乏適用的標準化技術 許多提供農村污水處理設施建設技術服務的公司采用尚未通過標準化認定的技術，技術安全性往往難以保障，尤其是當今各種參差不齊的小型污水處理設備充斥市場，更增大了農村污水處理設施選型的難度[4-6]。

1.2.4 缺乏專業化的運行管理 許多農村排水管網建成后沒有專業人員管理和維護，污水處理廠由于規模小，專職運行管理人員往往不齊全，往往采用臨時雇用的方式進行處理設施的“看管”而并非正規的運行管理，不能及時發現和解決運行中存在的問題，更不能進行專業維護。

1.3 污水處理設施建設的要求（1）應考慮農村所處區位、人口規模、人口集聚程度、地形地貌、排水特點、氣候特點、風俗習慣及排放要求，結合當地規劃和經濟承受能力等具體情況，科學合理選擇污水處理技術和工藝。（2）采用適宜的污染治理和資源利用相結合、工程措施與生態措施相結合、集中和分散相結合的建設模式和處理工藝。（3）加強污水源頭減量和尾水回收利用，強化改廁與農村污水治理有效銜接，優先選擇氮磷資源化與尾水利用技術、手段或途徑。（4）結合農村生活污水間歇性、集中性、水質變化大等特點，加之冬季氣溫較低，水處理設備只有具備抗水力負荷和污染負荷沖擊能力強、耐低溫等特性，才能確保全年穩定運行，排放水質才能穩定達標。（5）農村生活污水排放標準可根據污水排放去向和利用情況來執行，對用于農灌或排入農田灌溉渠道、景觀水體的可執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）二級標準；對排入湖庫、漁業水體的可執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級B標準。

2 污水管網建設及污水處理技術

2.1 污水管網建設對于農村污水收集管網建設，根據實際情況可采取3種模式：（1）位于城市郊區的鎮村，同時建設雨水、污水管，與市政雨污管網接駁；（2）對不能接入市政雨污管網的鎮村，只建污水管，收集污水接入自建的污水處理廠進行處理，雨水采取自流方式，匯入附近水體，補充地表徑流；（3）偏遠的鎮村，暫時采取雨污合流，利用現狀的邊溝收集，在邊溝的下游建截留設施，將截留的污水接入自建的污水處理廠進行處理，雨季雨水污水直排，待條件成熟后，再實行雨污分流。

2.2 污水處理技術農村生活污水處理技術主要分為3類：物理處理技術有沉淀、過濾、吸附等，處理效果好、運行穩定、受溫度等外部環境影響小；生物處理技術有化糞池、沼氣池、厭氧處理池、水解酸化池、生物接觸氧化池以及生物濾池等，維護成本低、操作簡便、應用范圍廣；生態處理技術有土地滲濾、人工濕地、穩定塘等，投資省、維護成本低、能耗少、美化環境。目前，農村生活污水處理常用的技術主要有生化處理系統（厭氧、缺氧、好養）和生態處理系統，單純的好養生化處理系統運行成本較高，而生態處理技術也有在冬季處理效果變差的情況。農村生活污水處理技術的選擇思路是強化厭氧生化技術，采用接觸氧化、混合液回流等技術，同時充分利用生態技術，以降低運行成本并降低維護管理難度。典型處理工藝主要包括3個組成部分，厭氧或缺氧處理系統（A段）、好養處理系統（O段）和生態處理系統（E段），厭氧A段用于削減有機污染負荷，缺氧A段用于反硝化，好養O段用于對有機物的降解和氨氮的硝化，生態E段通過生態凈化進一步去除有機物及氮磷以強化處理效果。

3 AOE組合工藝

根據對建成設施的現場調研和多技術方案進行比較分析，筆者認為采用“厭氧水解+接觸氧化+人工濕地（AOE）工藝”可以滿足當前農村生活污水設施建設的實際需求。

3.1 基本原理

3.1.1 厭氧水解 生活污水先經格網攔截污水中較大的漂浮物及其他雜質后，進入調節池進行水量水質的混合，以使后續的厭氧處理能夠穩定運行，污水從調節池進入厭氧水解池，厭氧水解池內的污水呈推流狀態；在厭氧狀態下異氧菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，進而產生CH4和CO2，使難降解的大分子有機物轉化成為易降解的小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，提高污水的可生化性。與此同時，異氧菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化，游離出氨（NH3、）。

3.1.2 接觸氧化 經過厭氧水解處理的污水進入接觸氧化池，在接觸氧化池內，對有機污染物進行好養降解和充分硝化，池內懸掛有填料，在充足供養的條件下，生物膜上的微生物對有機物進行進一步降解，對化學需氧量（CODcr）、氨氮（NH3-N）的去除效果顯著，自氧菌的硝化作用將NH3（）氧化為，通過控制接觸氧化池出水部分回流到前端厭氧水解池進行脫氮，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將還原為分子態氮(N2)完成C、N、O在生態中的循環，接觸氧化池出水經沉淀后可排入農灌渠直接用于農業灌溉。

3.1.3 人工濕地 出水再通過后續的人工濕地深度處理，濕地內的微生物硝化和反硝化作用以及植物吸收作用，對總氮（TN）的去除效果非常明顯。同時，濕地通過截留吸附以及植物吸收、微生物作用對總磷（TP）的去除作用在整個工藝中占很大的比重。人工濕地投資費用低，運行費用低，在土地面積相對豐富的農村地區應用，不僅可以治理農村水污染，而且可以美化環境。

3.2 工程實例以已建成的工程為例：該污水處理站規模為5 m3/h，主要由厭氧水解池、接觸氧化池和人工濕地3個處理單元組成。主要構筑物：格柵間、調節池、提水泵房、厭氧水解池、接觸氧化池、斜板沉淀池、污泥濃縮池、鼓風機、消毒房和人工濕地等。工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

攔污格柵：平面尺寸為3.0 m×0.5 m，設置在地下，攔截直徑大于5 mm的雜質。調節池及泵房：尺寸為6.0 m×6.0 m×4.0 m（長×寬×高，下文同），為全地下式鋼筋混凝土結構。設置2臺水泵，一用一備，每臺泵的性能參數：Q=5 m3/h，H=6 m，N=0.75 kW。厭氧水解池：尺寸為3.0 m×3.0 m×4.0 m，為全地下式鋼筋混凝土結構。污水停留時間6.0 h，有效水深3.5 m，池內設填料50 m2。接觸氧化池：尺寸為結構同厭氧水解池，共3個。污水停留時間18.0 h，池內設有微孔曝氣裝置，曝氣量1～2 m3/h，填料200 m2。斜板沉淀池：尺寸為4.7 m×2.0 m×4.0 m，為全地下混凝土結構。設計流量5 m3/h，設置斜板10 m2。

鼓風機及消毒房：尺寸為5.0 m×2.0 m×3.0 m，設風機3臺（2用1備），Q=0.5 m3/min，P=49 kPa。設二氧化氯發生器1臺，50 g/h。設排水泵1臺，Q=3 m3/h，H=8 m。污泥濃縮池：尺寸為2.0 m×1.0 m×3.0 m，設排泥泵1臺，Q=2 m3/h。

人工濕地：可結合當地地理環境，將農田溝渠、塘堰等經過生態化改造成人工濕地，栽種水生植物和建設植物隔離帶等，污水停留時間為30 d左右。

4 運行監管措施

4.1 建立監管機制在規劃、建設階段就要統籌考慮運行維護問題，運行維護可采取鄉（鎮）政府主管、縣（區）職能部門監督、專業公司運營以及村干部群眾參與的方式，并建立管理運行考核制度，定期和不定期組織開展專項檢查，對進水和出水水質進行監測，對發現的問題及時督促整改。

4.2 保障運行費用地方政府要將農村污水處理設施運行費用納入本級財政預算，根據考核情況及時撥付到位。上級政府財政要根據年度考核結果采取“以獎代補”的方式，支持地方農村對生活污水處理設施進行運行和維護。

4.3 發動群眾參與（1）加強宣傳教育，將污水治理納入村規民俗，杜絕亂排污水現象，優化農村村容村貌。（2）強化村級組織、基層干部和群眾在農村生活污水治理中的責任，具備條件的農村可以采用村集體和群眾負擔部分污水處理費用的方式，以調動水環境治理的積極性。

5 結論與分析

采用“厭氧水解+接觸氧化+人工濕地工藝”處理農村生活污水，CODcr、NH3-N、TP、TN的去除率達到了85%、75%、87%、74%，出水符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級B標準，如表1所示。

表1 水質監測結果

5.1 有機物的削減厭氧水解池用于降低有機物濃度，將污水中復雜的有機物部分解成VFA。在接觸氧化池內進行好養降解和充分硝化，接觸氧化池出水部分回流到前端厭氧池進行脫氮。厭氧-好氧工藝對有機物和氨氮去除具有較好的效果，CODcr和HN3-N的平均去除率可達60%以上。

5.2 TP和TN的削減工藝運行穩定后的大部分時間內，TP的出水濃度一直保持較低，總去除率大于80%。污水中的NH3-N在接觸氧化池后大部分能轉化為，將接觸氧化池出水回流至厭氧池，能較好地進行反硝化反應，從而降低TN濃度。經過微生物的硝化、反硝化作用以及植物的吸收、過濾作用，TN的平均去除率可達50%以上，TP的平均去除率可達70%以上。蘆葦等植物的莖葉在微生物的作用下腐爛會導致氮磷大量溶出，從而減弱整個系統對營養物的去除效果。

5.3 AOE工藝的標準化采用“厭氧水解+接觸氧化+人工濕地（AOE）工藝”處理農村生活污水，處理設施運行穩定，處理效果好，維護管理簡便，能做到建設模塊化、管理自動化、利用資源化，是一種值得大力推廣的農村生活污水處理標準化技術。