農(nóng)村納污坑塘水體治理技術(shù)

關(guān)鍵詞：納污坑塘；治理技術(shù)；污水處理；生態(tài)環(huán)境

0 引言

目前，我國(guó)農(nóng)村地區(qū)污水處理?xiàng)l件有限，大量生活污水隨意排放至低洼坑塘，導(dǎo)致坑塘內(nèi)水體黑臭、滋生蚊蟲，不僅嚴(yán)重影響了農(nóng)村居民的生活環(huán)境，而且會(huì)對(duì)地下水造成嚴(yán)重污染。因此，解決農(nóng)村納污坑塘水體污染現(xiàn)狀，改善農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境，避免地下水的污染成為目前亟待解決的問題。做好農(nóng)村納污坑塘治理工作的意義突出，可以提升水資源利用效率，符合我國(guó)水資源緊缺的發(fā)展要求，經(jīng)過有效治理后排放的污水對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的危害較小。面對(duì)農(nóng)村人口數(shù)量多、污水治理發(fā)展水平弱的問題，大力發(fā)展納污坑塘污水治理技術(shù)顯得尤為必要。而當(dāng)前農(nóng)村地區(qū)隨意排放生活、生產(chǎn)污水的現(xiàn)象仍然多見，采用的污水治理技術(shù)難以符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，因而分析農(nóng)村地區(qū)污水治理難點(diǎn)并積極創(chuàng)新納污坑塘污水治理技術(shù)具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 特點(diǎn)

農(nóng)村納污坑塘水體主要為生活污水，包括廚房廢水、洗漱廢水、衛(wèi)生間沖洗水等。其中含有大量的有機(jī)物，以及氮、磷、鉀等無機(jī)物，基本不含重金屬及有毒有害物質(zhì)，可利用性大。針對(duì)其水體特點(diǎn)，研究一種適合農(nóng)村納污坑塘水體治理的措施，改善農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境，提升農(nóng)村居民生活幸福指數(shù)。

1.1 污水成分穩(wěn)定

農(nóng)村污水成分具有穩(wěn)定性特點(diǎn)，多是居民日常生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排放的污水，與工業(yè)廢水有明顯不同。工業(yè)廢水中往往包含有毒有害物質(zhì)，而這些物質(zhì)在農(nóng)村生活污水中并不多見。有機(jī)物、細(xì)菌及真菌是農(nóng)村污水的主要成分。只有明確農(nóng)村污水成分，才能提高納污坑塘污水治理技術(shù)的發(fā)展針對(duì)性，助力農(nóng)村改善生態(tài)環(huán)境[1]。

1.2 污水排放分散

與城市相比，農(nóng)村居民的居住集中率較低，人均用水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于城市。這種特征對(duì)農(nóng)村污水排放產(chǎn)生了較大影響，使其具有排放量小且分散的特點(diǎn)，形成了多個(gè)分散的納污坑塘水體，給納污坑塘污水處理工作帶來極大難度。

1.3 水量變化幅度明顯

農(nóng)村污水排放規(guī)律與居民的生活習(xí)性相近。農(nóng)村地區(qū)的工廠、企業(yè)較少，污水來源主要是居民的日常生活與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。與農(nóng)村居民的日常作息相關(guān)，清晨、中午與傍晚是農(nóng)村污水的集中排放時(shí)間，在夜間出現(xiàn)污水?dāng)嗔鳜F(xiàn)象。農(nóng)村污水排放的日變化與季節(jié)變化幅度較大，一般夏季排放量遠(yuǎn)高于冬季。

1.4 污水收集難度大

相比城市地區(qū)，農(nóng)村地區(qū)的地形更加復(fù)雜。各住戶之間有明顯的地形落差，給污水管網(wǎng)建設(shè)與污水收集工作增加了難度。由于農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不高，管網(wǎng)建設(shè)的高費(fèi)用不符合住戶的心理預(yù)期，并且政府的資金投入力度有待加大，對(duì)管網(wǎng)的維護(hù)工作做得并不到位，缺乏專業(yè)技術(shù)人員的力量支持等，都是影響農(nóng)村污水處理設(shè)施長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素[2]。

1.5 缺乏機(jī)制保障

農(nóng)村污水處理是一項(xiàng)系統(tǒng)性、長(zhǎng)期性工作，要想提高污水處理技術(shù)的選擇合理性，并加快建設(shè)完善的污水處理設(shè)施，離不開相應(yīng)的機(jī)制作為保障。而當(dāng)前針對(duì)農(nóng)村污水處理工作的保障機(jī)制缺失，影響各項(xiàng)管理工作的深入開展。粗放式的管理模式無法發(fā)揮管理機(jī)制的保障和促進(jìn)作用。

2 治理技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，污水處理技術(shù)有了明顯的創(chuàng)新發(fā)展表現(xiàn)。一些城市污水處理工藝可被農(nóng)村地區(qū)合理借鑒，結(jié)合納污坑塘水體特點(diǎn)，進(jìn)一步調(diào)整、優(yōu)化城市污水處理工藝，增加其在農(nóng)村地區(qū)的適用性，更好地提升農(nóng)村納污坑塘水體的處理質(zhì)量與效率。

2.1 土壤滲透

土壤滲透處理技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)的運(yùn)用范圍較廣，是對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的模擬，運(yùn)用植物根系、微生物等來降解水中污染物，達(dá)到污水凈化目的。土壤滲透處理技術(shù)可以充分發(fā)揮農(nóng)村地區(qū)土地資源豐富的優(yōu)勢(shì)，對(duì)地面景觀的破壞程度低，并能增加土壤含水量，為農(nóng)作物更好地生長(zhǎng)提供條件支持[3]。土壤滲透處理技術(shù)的建設(shè)成本不高，后期維護(hù)簡(jiǎn)單，只在符合污水排放條件的土壤范圍內(nèi)鋪設(shè)排放管道和建立化糞池即可完成準(zhǔn)備工作，經(jīng)過處理后的污水可被直接利用，符合農(nóng)村納污坑塘的處理要求，是其得到推廣運(yùn)用的主要原因。

2.2 人工濕地

與傳統(tǒng)的農(nóng)村納污坑塘處理技術(shù)相比，人工濕地污水處理技術(shù)的適用性更高。人工濕地污水處理技術(shù)的操作相對(duì)簡(jiǎn)單，后期便于維護(hù)，出水水質(zhì)較好，也對(duì)農(nóng)村環(huán)境起到了美化作用。人工濕地污水處理技術(shù)主要依靠水體中微生物、植物的吸附、過濾、氧化和沉淀作用，完成污水處理過程。在預(yù)處理階段，沉淀池、化糞池及穩(wěn)定塘等設(shè)施可有效降低污水中包含的粗顆粒及有機(jī)負(fù)荷。根據(jù)實(shí)際污水處理要求，推流式、階梯進(jìn)水式、回流式及綜合式污水處理技術(shù)可被靈活選擇與運(yùn)用。人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用具有一定局限性，為了達(dá)到理想的應(yīng)用效果，應(yīng)選擇土地資源豐富、氣候適宜且污水成分復(fù)雜度不高的農(nóng)村地區(qū)使用。

2.3 一體化處理

一體化處理系統(tǒng)可以綜合處理多種類型的農(nóng)村生活污水。根據(jù)農(nóng)村地區(qū)的不同情況，相關(guān)人員要建立符合其發(fā)展特點(diǎn)的污水處理管網(wǎng)，滿足農(nóng)村居民特殊的生活污水處理需求。在一體化、集中式的污水處理模式下，農(nóng)村納污坑塘的處理效率更高[4]。一體化污水處理系統(tǒng)可被建設(shè)在農(nóng)村居民的居住中心，在優(yōu)化配置各項(xiàng)資源的前提下，對(duì)建設(shè)成本進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，保證不為農(nóng)村居民增加額外的生活成本負(fù)擔(dān)，也要為理想化一體化污水處理效果的取得做好保障。

2.4 膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器是一種新型的污水處理系統(tǒng)，以高活性污泥濃度，將生物處理有機(jī)負(fù)荷提升到新的高度。膜生物反應(yīng)器污水處理設(shè)備的占地面積小，污水處理綜合效果較好。同時(shí)，膜生物反應(yīng)器的建設(shè)成本低，符合農(nóng)村地區(qū)的污水處理要求。經(jīng)過膜生物反應(yīng)器處理的污水可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，被用于灌溉綠化，使水資源得到充分利用。

3 技術(shù)路線和原理

3.1 技術(shù)路線

實(shí)地勘察某地農(nóng)村納污坑塘污染現(xiàn)狀，提出了針對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村納污坑塘水體治理的技術(shù)方法，即預(yù)處理+缺氧生化+復(fù)合型人工濕地。具體技術(shù)路線：將納污坑塘排污入口的污水引流至預(yù)處理池，在預(yù)處理池經(jīng)過格柵過濾、混凝沉淀后，進(jìn)入坑塘內(nèi)的缺氧生化區(qū)，在缺氧生化區(qū)內(nèi)經(jīng)過反硝化細(xì)菌的反硝化作用去除水體中的硝態(tài)氮，同時(shí)可去除水體中的部分COD。同時(shí)，缺氧生化區(qū)的水解反應(yīng)會(huì)進(jìn)一步提高水體的可生化性，為后續(xù)水體凈化打下基礎(chǔ)；然后水體流入坑塘內(nèi)的水生植物穩(wěn)定區(qū)，水生植物穩(wěn)定區(qū)為人工濕地處理單元，分為垂直流人工濕地和表流人工濕地，通過基質(zhì)過濾、植物的吸收和微生物降解3重作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的高效凈化，進(jìn)一步降低水體中氨氮和總磷，提高水體溶解氧濃度，提升水體透明度。為更大程度地凈化水體，將水生植物穩(wěn)定區(qū)的水體回流一部分至混凝沉淀池進(jìn)行二次凈化處理，最大限度地利用有限空間，達(dá)到最佳的水體凈化處理效果[5]。農(nóng)村納污坑塘水體治理技術(shù)路線如圖1所示。

3.2 技術(shù)原理

3.2.1 預(yù)處理區(qū)

預(yù)處理區(qū)分為兩個(gè)處理模塊，分別為格柵過濾和混凝沉淀。格柵設(shè)置為粗細(xì)兩層，引流的污水經(jīng)過粗、細(xì)兩層格柵的物理過濾作用，去除水體中的顆粒污染物。在混凝沉淀區(qū)設(shè)置自動(dòng)加藥系統(tǒng)，根據(jù)水體污染狀況調(diào)節(jié)加藥速率。混凝沉淀的機(jī)理是通過向水體中投加混凝劑，使污水中的膠體及細(xì)微懸浮物凝聚成絮凝體，絮凝體吸附水體中難以沉淀的顆粒和部分溶解性物質(zhì)，達(dá)到降低水體濁度、色度等指標(biāo)的效果，還可以去除水體中的部分細(xì)菌。

3.2.2 缺氧生化區(qū)

缺氧生化區(qū)距離池底50cm處設(shè)置有利于微生物生長(zhǎng)繁殖的彈性掛膜填料，填料的密度間距20cm。工作機(jī)理是區(qū)內(nèi)的反硝化細(xì)菌以污水中未分解的含碳有機(jī)物為碳源進(jìn)行反硝化作用，將水生植物穩(wěn)定區(qū)內(nèi)回流進(jìn)來的硝酸根還原為N2而釋放，達(dá)到去除硝態(tài)氮的作用，可去除水體中的部分COD。同時(shí)，會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，進(jìn)一步提高水體的可生化性，為水生植物穩(wěn)定區(qū)內(nèi)微生物降解作用打下基礎(chǔ)[6]。

3.2.3 水生植物穩(wěn)定區(qū)

水生植物穩(wěn)定區(qū)為復(fù)合型人工濕地系統(tǒng)，包括垂直流人工濕地和表流人工濕地。人工濕地系統(tǒng)是人工模擬自然濕地系統(tǒng)建設(shè)的污水凈化系統(tǒng)，在凈化水質(zhì)的同時(shí)還可以作為景觀，改善農(nóng)村居民的生活環(huán)境。其機(jī)理是在水體流動(dòng)的過程中，利用土壤吸附、植物根系吸收、微生物降解的協(xié)同作用，快速降解水體中的有機(jī)物和無機(jī)鹽，實(shí)現(xiàn)污水的凈化處理。單一類型的人工濕地對(duì)污水的處理效果相對(duì)較低，所以本次將垂直流人工濕地和表流人工濕地串聯(lián)，充分發(fā)揮濕地基質(zhì)過濾、植物吸收和微生物降解3重作用，最大程度凈化水體[7]。

4 治理技術(shù)應(yīng)用效果

為了驗(yàn)證預(yù)處理+缺氧生化+復(fù)合型人工濕地技術(shù)處理農(nóng)村納污坑塘水體的效果，將此技術(shù)應(yīng)用于河北省承德市承德縣的農(nóng)村納污坑塘。農(nóng)村納污坑塘水體水域面積約2500m2，坑塘長(zhǎng)約100m、寬約25m、水體平均深度約2.5m，每天有少量污水排入。治理前，坑塘水體污染嚴(yán)重，水體發(fā)黑發(fā)臭，經(jīng)檢測(cè)水質(zhì)為劣Ⅴ類。

將納污坑塘分為預(yù)處理、缺氧生化和水生植物穩(wěn)定區(qū)3個(gè)區(qū)域，預(yù)處理區(qū)占地面積約250m2，過濾區(qū)設(shè)置兩排鋼格柵，第1排格柵60mm間距，第2排格柵30mm間距，用來去除水體中的懸浮物。混凝沉淀區(qū)設(shè)置自動(dòng)加藥系統(tǒng)，在藥桶內(nèi)配置濃度5%的PAC且設(shè)計(jì)攪拌裝置，初始添加速度20mL/h。缺氧生化區(qū)占地約500m2，區(qū)內(nèi)距離池底50cm處設(shè)置有利于微生物生長(zhǎng)繁殖的彈性掛膜填料，填料的密度間距20cm，為微生物提供適宜生存的環(huán)境。水生植物穩(wěn)定區(qū)占地約1000m2，搭建復(fù)合型人工濕地，區(qū)底填充一定深度的土壤、砂、礫石等，栽種適宜的挺水、沉水和浮水植物，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颍x擇了適宜的植物，包括蘆葦、菖蒲、苦草、黑藻、次藻和睡蓮等，污水回流量初始5000L/d。

治理中，根據(jù)水體現(xiàn)狀適合調(diào)整絮凝劑的添加量及污水回流量。經(jīng)過2個(gè)月的治理，坑塘水體得到明顯改善。感官方面水體透明度提高，異味明顯減輕；水體指標(biāo)方面，通過水體試驗(yàn)檢測(cè)分析，水質(zhì)指標(biāo)明顯提升，具體水質(zhì)數(shù)據(jù)如表1所示。

5 建議

5.1 做好宣傳工作，增強(qiáng)污水處理意識(shí)

要想從根本上解決農(nóng)村納污坑塘問題，增強(qiáng)農(nóng)村居民的環(huán)保意識(shí)尤為必要。作為農(nóng)村環(huán)境的保護(hù)主體，農(nóng)村居民應(yīng)對(duì)納污坑塘的危害有充分認(rèn)識(shí)，明確保護(hù)水體環(huán)境的重要性和緊迫性，才能提高行動(dòng)的自覺性，主動(dòng)改變以往隨意傾倒垃圾、污水的不良習(xí)慣，為人與自然和諧相處模式的成功打造作出貢獻(xiàn)，并提高農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量。村委會(huì)及政府環(huán)境保護(hù)責(zé)任人員要提高對(duì)村民環(huán)保意識(shí)教育工作的重視程度，制定符合村民心理預(yù)期的宣傳方式與合理優(yōu)化宣傳內(nèi)容，根據(jù)農(nóng)村地區(qū)的實(shí)際情況，采取一對(duì)一上門宣傳、利用廣播資源宣傳和組織集體性宣講活動(dòng)等途徑，將宣傳工作效果落實(shí)到位[8]。為了進(jìn)一步增強(qiáng)村民的污水處理意識(shí)，村委會(huì)可設(shè)置合理的獎(jiǎng)懲制度，對(duì)主動(dòng)踐行環(huán)保要求的村民進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，維護(hù)這部分村民的環(huán)保熱情，并有效發(fā)揮其榜樣帶動(dòng)作用，規(guī)范其他村民的行為。同時(shí)，環(huán)境文化作為隱性教育資源的重要性應(yīng)被村委會(huì)重視，在河邊、墻體設(shè)置環(huán)保標(biāo)語是提升水體保護(hù)效果的有力途徑，可以在潛移默化中增強(qiáng)村民的環(huán)保意識(shí)。除此之外，村委會(huì)要成立專門的水體污染監(jiān)督小組，對(duì)村民生活污水的處理情況進(jìn)行監(jiān)督，并引導(dǎo)村民正確使用污水處理設(shè)施，將綠色發(fā)展理念植入村民心中[9]。

5.2 政府加大支持力度

農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有待提升，各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)完善度不夠，而需要治理的納污坑塘體量大，給農(nóng)村地區(qū)帶來了極大負(fù)擔(dān)。當(dāng)?shù)卣哟髮?duì)農(nóng)村地區(qū)納污坑塘治理的資金、人力投入力度，幫助農(nóng)村地區(qū)完善污水處理基礎(chǔ)設(shè)施，并做好相關(guān)技術(shù)人員的教育培訓(xùn)工作，不斷增加其技術(shù)使用熟練度，使技術(shù)人員對(duì)農(nóng)村地區(qū)特殊的污水處理要求有準(zhǔn)確把握，進(jìn)而為村民提供更加專業(yè)的、有針對(duì)性的服務(wù)指導(dǎo)，為農(nóng)村地區(qū)污水處理效果的提升打下基礎(chǔ)。同時(shí)，只依靠政府資金支持難以完成復(fù)雜度高的農(nóng)村污水處理工作，政府要積極引進(jìn)社會(huì)資本，為農(nóng)村污水治理效果的進(jìn)一步優(yōu)化提供助力。除此之外，政府要制定完善的污水處理管理制度，落實(shí)具體的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，使農(nóng)村污水處理工作有制可依、有章可循，為良好污水處理效果的取得提供條件保障。

5.3 落實(shí)因地制宜要求

要想取得理想的農(nóng)村污水治理效果，農(nóng)村地區(qū)必須根據(jù)發(fā)展實(shí)際，增加治理方案選擇的適用性。不同村落、住戶面臨的污水處理?xiàng)l件與處理要求各不相同，因而立足實(shí)際情況選擇污水處理方案的必要性突出。從原則上講，農(nóng)村地區(qū)要實(shí)施以分散式為主的污水處理模式，這種方式的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本更低，設(shè)備運(yùn)行效果穩(wěn)定，符合農(nóng)村的污水處理實(shí)際。農(nóng)村地區(qū)要將污水處理設(shè)施與資源合理化運(yùn)用，結(jié)合生態(tài)與工程措施，提高納污坑塘處理實(shí)效性[10]。

5.4 構(gòu)建種養(yǎng)結(jié)合發(fā)展模式

畜禽養(yǎng)殖污染是農(nóng)村地區(qū)納污坑塘水體的主要來源。采取措施遏制畜禽養(yǎng)殖污染蔓延，是減少農(nóng)村納污坑塘數(shù)量的重要措施。政府要加大對(duì)村民畜禽養(yǎng)殖糞便處理和利用的監(jiān)督力度，完善養(yǎng)殖用地和糞便處理設(shè)施建設(shè)，并給予農(nóng)戶一定的糞便處理補(bǔ)貼，有效激勵(lì)農(nóng)戶落實(shí)種養(yǎng)結(jié)合要求，減少水污染問題。政府要提高對(duì)農(nóng)戶的培訓(xùn)指導(dǎo)力度，安排相應(yīng)的技術(shù)專家指導(dǎo)農(nóng)戶規(guī)范進(jìn)行種養(yǎng)結(jié)合，提高種養(yǎng)結(jié)合推廣效果。

5.5 優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)占據(jù)重要地位，也是當(dāng)前農(nóng)村水污染的主要來源。政府要引導(dǎo)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，落實(shí)有機(jī)肥的施用，加大專家指導(dǎo)力度，建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，重點(diǎn)引導(dǎo)農(nóng)戶節(jié)約水資源，合理施用農(nóng)藥，以生態(tài)發(fā)展為核心，有效解決農(nóng)村水污染問題，在合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)引導(dǎo)下，使農(nóng)村經(jīng)濟(jì)朝著協(xié)調(diào)、平衡的方向發(fā)展[11]。

6 結(jié)束語

將預(yù)處理+缺氧生化+復(fù)合型人工濕地技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)村納污坑塘水體治理后，通過前期納污坑塘預(yù)處理、缺氧生化和水生植物穩(wěn)定區(qū)3個(gè)分區(qū)的建立，以及后期根據(jù)水體現(xiàn)狀適時(shí)調(diào)整混凝沉淀池絮凝劑的投加量、污水回流量等，坑塘水體透明度逐步提高，黑臭消除，COD、NH3-N、TP的含量明顯降低，DO明顯增加。本技術(shù)應(yīng)用效果顯著，適合推廣應(yīng)用于農(nóng)村納污坑塘水體的治理，改善農(nóng)村納污坑塘污染現(xiàn)狀，改善農(nóng)村居民居住環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)村生態(tài)和諧發(fā)展。