農村生活污水的生態化治理模式分析

范國榮

（江蘇省宿遷環境監測中心，江蘇 宿遷 223800）

雖然相對于城市，我國農村“地廣人稀”，但農村居民在生活中也會不斷地產生一定數量的廢水，其中包括排泄物和洗衣廢水、餐廚廢水等，被分為“黑水”和“灰水”等不同類型。在實際生活中，農村生活廢水直接排放或由農民自行處理，給農村生態環境造成的危害值得重視[1]。相比于城市，農村擁有更為廣闊的空間，也擁有基于耕地、養殖為主的產業，因此污水處理更適合借助生態化治理的模式來進行處理，因此分析和總結農村污水的生態化處理模式十分必要。

1 農村生活污水概述

1.1 農村生活污水的組成

農村生活污水組成主要包括：①如廁污水。主要是人類排泄所產生的污水。現階段部分東部農村已經建立了排水系統，但多數農村依然以露天廁所為主。在很多學者的觀念中，農村的牲畜排泄物也被視為該類污水。②洗滌污水。主要是對衣物、床單等進行洗滌所產生的污水。③廚余污水。村民做飯、刷鍋刷碗所產生的污水。傳統農戶如果飼養家畜，這部分污水往往被作為牲畜的飲用水，但隨著農村社會經濟的發展，家庭畜禽飼養越來越少，這部分污水就很容易被直接排放。

1.2 農村生活污水的特點

相對其他類型的污水，農村生活污水具有如下特點：①排放時間的無序性。農村生活污水的排放沒有時間規律，具有隨意的特點，這與農村居民生活缺乏規律性有直接關系。②排放空間的無序性。與城市、工業區有統一的排污渠道不同，我國多數農村尚未建設下水道系統，農村污水多被村民隨意排放在住所周邊區域，有些則排放在周邊的水渠和河道里，從而對生態系統造成危害。③其中多不含重金屬污染物。和工業區的廢水不同，農村生活污水中的污染物多含氮、磷、鉀等無機物，以及一些油脂類有機物，這些物質很容易通過生態化技術進行處理，這為我們選擇生態化處理模式提供了機會。

1.3 農村生活污水的危害

雖然不含大量的重金屬污染物，但農村污水的長期隨意排放也會帶來一些危害。①帶來污染，產生病源。農村污水直接排放在戶外土地上會給周邊的土壤和地下水帶來污染，且很難杜絕消化道病菌產生的來源。②污染地表水。不少生活污水直接排放在池塘、水渠、河道，很容易給水產養殖以及人們的飲用水帶來污染，最終危及人體健康。③造成黑臭水體和富營養化水體。農村生活污水所形成的黑臭水體直接影響周邊村民的生活，而富營養化的水體也會危害生態系統。④滋生蚊蠅等害蟲。這些害蟲的出現，會加大各類疾病的傳染概率[2]。⑤破壞周邊生態系統。污染會使周邊區域生態系統不再穩定，同時也會進一步影響人們的生活環境，降低居民的生活質量，以及獲得感、幸福感和滿足感。

1.4 農村生活污水處理的可行性

隨著農村社會經濟的發展，目前針對農村污水進行生態化處理產生了契機，原因在于：①村民對生活環境越來越重視。對于年輕的村民來說，他們更希望擺脫那種臭水溝、蠅蟲肆虐的生活環境，對環境的重視使得村民更愿意配合和支持污水處理問題的解決。②污水處理技術越來越先進。污水處理模式更為科學，成本降低，使得生態化污水處理在農村的實施成為可能。③多數農村地區的人口增長已經遇到瓶頸，有些地區人口外流嚴重，這使得農村有了充分的土地和空間建設污水處理工程。綜上所述，目前我國多數農村地區的生活污水處理，已經在社會、經濟、技術等層面具有了相應的可行性。

2 農村生活污水生態化處理的主要模式

根據現有的生態化處理污水的技術，基于農村生活污水的組成和特點，本文總結出農村生活污水生態化處理的主要模式。

2.1 微生物處理模式

即利用微生物的生物活性和新陳代謝，逐步消除污水中的污染物。微生物作為地球上生命活動較為原始、體小面大、吸多轉快、生長繁殖快、群體性生活的生物類別，能夠將大型的生物體和非生物體進行腐化和分解，是地球生態系統不可或缺的組成部分。微生物通常包括細菌、病毒、真菌、放線菌、立克次氏體、支原體、衣原體、螺旋體8類[3]。在實踐中，微生物能夠將廢水中的各類有機物分解成無機物，也可以對一些無機物進行轉化，生成其他無害的物質。眾所周知，大多數微生物對人類都是有益的，它們為人類的新陳代謝做出了微觀但重要的貢獻。在工業領域，人類也利用微生物生產各類產品，發揮其特殊的效應，因此利用微生物進行農村生活廢水處理是可行的。常見的微生物處理污水技術可以分為厭氧生物處理、活性污泥法和生物膜法三種。

2.1.1 厭氧生物處理法

（1）厭氧沼氣池污水處理技術。建設體積不等的封閉性空間，以人畜排泄物等污水以及農作物秸稈為原料，利用厭氧型微生物，使之生成沼氣，并進一步作為浴室和家庭炊燒能源；厭氧發酵處理后的污水可用作澆灌用水和觀賞用水[4]。相比秸稈的直接燃燒，通過該方式進行處理后，其能量利用率提升了四、五倍，沼液、沼渣作飼料同樣提升了一定的營養物質的利用率。同時沼氣池工藝簡單、成本低，在實踐中，單戶小型設施僅需1 000元左右，無運營成本。

（2）升流式厭氧污泥床。該裝置為荷蘭人發明，已經有五十年的歷史，其是一個立體的結構，底部是污泥，中部是污泥懸浮物，污水從底部進入，從頂部流出。污泥層濃度很高，提供了微生物反應的區域，中部的污泥懸浮層上部設有三相分離器，完成氣、液、固三相的分離，再分別排出。相對來說，該裝置能夠處理更高污染濃度的城市廢水、工業廢水，但缺點是裝置成本和運營成本都比較高，不適合我國農村地區使用。

（3）厭氧流化床。該設施是基于固體流態化技術的厭氧生物反應器而設置的，其優勢包括處理效率高、有機負荷大、占地省，同時能夠避免厭氧生物濾池的堵塞。

（4）厭氧生物轉盤。該裝置由盤片、密封的反應槽、轉軸及驅動裝置等組成，盤片有許多生物膜，而反應槽中也有很多污泥和厭氧的微生物，盤片的轉動使得污水能夠得到處理并排出。

2.1.2 活性污泥法

（1）連續循環曝氣系統工藝。污水需要經過一定的處理，然后通過連續的方式進入預反應池，這里的某些微生物可以吸附其中的BOD等，混合慢速進度反應池先后利用曝氣、閑置、沉淀、排水的過程實現對污水的最終處理。因為能夠在好氧微生物與厭氧微生物之間進行切換，所以能夠實現去碳、脫氮、除磷。該工藝的優勢是去除效果好，對氮、磷等去除率都達到了80%以上。

（2）序批式活性污泥法。該方法集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，在使用中具有間歇式的特點，將污水分批并按順序處理，由進水、曝氣、沉淀、排水和閑置等工序組成，循環運轉。相對來說該設施靈活性更高，可有效去除農村生活污水中常見的氮、磷等，也不用對污泥進行回流，工藝更簡易、成本較低、占用空間較少，容易操作。

（3）A/O工藝法。該法也叫缺氧好氧工藝法，該方法由脫氧部分和好氧部分組成，其共同的目的是對氮和磷的去除。其優勢是流程簡單、反硝化反應充分、內循環順暢。

2.1.3 生物膜法

（1）生物濾池。將碎石、塑料品、玻璃品等構造成一個含有很多空間的結構體，在其中促進某些微生物生長，使其在污水經過時與污水有充分的接觸，進而將污水凈化。

（2）MBR工藝。該工藝也被稱為膜生物反應器，主要由膜分離單元、生物處理單元組成，在實踐中有多種膜工藝可以使用，兩者可以采用分置式、復合式、一體式等組合方式，其優點是污染物去除率高、所需空間較少、操作簡便、成本較低等。

（3）生物流化床。該設施將砂、活性炭、焦炭等小型的固體填充在“床”中，覆蓋以生物膜，污水在流動中促進所填充的顆粒也處于流動狀態中，加大了各類生物膜與廢水的接觸，以提升污染物去除效果。相對來說該工藝效率較高、占用空間小、成本低。

2.2 生態工程處理模式

僅靠微生物的處理，處理后的污水所含有的少量污染物往往是固定的，其積少成多，如果不能再利用，依然可能會給周邊環境帶來不利影響。而生態工程處理法的思路是讓污水直接進入一個較大的生態空間里，將其置于一個相對完備的生態系統中，使其能夠在生態系統中不僅被微生物吸收處理，還能夠被小型植物、小型動物甚至大型動植物所富集，最終融入到自然界中[5]。

2.2.1 土壤滲濾法

該處理工藝在上世紀七十年代就開始在西方國家實踐，具體來說是利用土壤中各類微生物和小型動植物的凈化能力凈化污水。具體做法是將污水緩慢地排放到該區域內，依靠土壤微生物、動植物來分解和凈化污水。該方式需要引入定向的微生物和動植物，但同時也有對該區域的地下水造成污染的風險。

2.2.2 人工濕地法

為更好地處理污水，所建設的人工濕地需要具備有一定寬度和長度的水池，為使得污水能夠順利流入，還需要一定的坡度；在其中設置足夠的土壤與填料，使其滋生充分的微生物，同時種植、養殖具有一定處理能力和經濟價值的水生植物、水生動物，由此形成生態系統來凈化污水。

2.2.3 生態穩定塘

主要策略是把一片土地修繕成池塘，并在周邊和底部都設置防滲層，給微生物和一些簡單的藻類植物提供生活環境，使其能夠對污水進行較快地分解，以此來處理污水。穩定塘的優勢是一次性投資可以永久使用，且使用方便等。

2.2.4 人工浮島

人工浮島是在水中設置一個能夠漂浮的裝置，并在其上種植一些陸生植物，使其根系深入水中，并由此實現對水中污染物凈化的效果。該技術的實施往往是將穩態塘和人工濕地兩者的技術相結合。

2.3 組合處理模式

根據前文的分析可以看出，僅僅依靠一項技術雖然能夠消解大部分污染物，但很難全部處理，如果遺留的污染物定點排放，所造成的污染依然不容小覷。因此將上述常見處理方式進行組合，可以更好地處理污染物，在理想的狀態下，甚至可以消除全部污染物。常見的組合處理模式包括：

2.3.1 A/O+人工濕地+人工浮島組合處理工藝

在實踐中，北方很多地區因為四季分明，人工濕地在冬季時只有少量微生物活動，無法發揮其最佳效果；而A/O處理方法雖然能夠將諸多污染物進行初步處理，但依然有一定的殘余。兩者的結合能夠將冬季的污水先用A/O處理法進行初步的化解，然后將排出的處理水排到人工濕地的水池中，這些積少成多的污染物在水池中集聚一個冬季，不僅能夠提升水溫，使得其中的微生物以更好的狀態進行污染物的消解，也可以促使其在春夏兩季被人工濕地中的其他動植物集中處理，而人工浮島則是對人工濕地的補充。試驗表明，兩種工藝結合的模式對COD、銨根、TN、TP的消除率均超過80%。

2.3.2 MBR+土壤滲濾組合處理工藝

根據前文的分析不難看出，MBR是一種簡單的處理污水的方式，排出的水同樣也有一定的污染物殘余；而土壤滲濾工藝對于污染物濃度較高的水則難以承受其處理的壓力。兩種容易操作、方式簡單的工藝相結合，能夠在一定程度上彌補各自的不足。

2.3.3 各類活性污泥處理工藝與生態穩定塘+人工浮島組合

活性污泥處理工藝相對復雜，對污染物的處理效果較好，但同樣不可避免一定的污染殘余，而生態穩定塘與人工浮島的結合，能夠分季節地對殘余污染物進行再處理。

3 農村生活污水處理模式的選擇

我國地域廣闊，各地氣候、環境、土壤結構、發展程度均有不同，因此不同地區的農村應當根據其具體的情況選擇合適的污水處理模式。在東北地區，農村有較大的宅基地，同時有漫長的冬季，可以采用裝置復雜、處理效果好的工藝方式進行污水處理[6]；在華北地區，農村人口密度大，缺少處置空間，而農業耕作方式多采用精耕細作的模式，因此建議采用厭氧沼氣池污水處理模式，以盡可能地利用能量和營養物質來處理污水；在南方地區，因為冬季短暫而水體較多，建議在村內通過簡單的疏導，設置多個人工濕地，通過引入水生植物和建設簡單的人工浮島，有效地處理生活污水；在西北地區，因為缺水且地廣人稀，可以采用分區域土壤滲濾的方式；在西南地區，因為山水相間，而農田同樣精耕細作，可以依據當地村民的傳統生活習慣，將廚余污水自行喂養牲畜，為廁余污水鋪設管道直接排至田地，而洗滌用水則可以建立小型的生態池來進行凈化。