基于農(nóng)村生活污水生態(tài)處理工藝研究

朱秀明

（安徽省池州市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測區(qū)域站，安徽 池州 247100）

0 引言

隨著近年來我國高度重視生態(tài)文明建設(shè)，環(huán)境保護(hù)工程也成為新時(shí)代實(shí)現(xiàn)人與自然和諧的關(guān)鍵措施，水資源的保護(hù)與治理是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)，農(nóng)村作為我國占地面積最大的區(qū)域，由于農(nóng)村環(huán)境的經(jīng)濟(jì)和科技水平制約，導(dǎo)致農(nóng)村現(xiàn)有污水處理工藝存在一定不足。容易導(dǎo)致大量生活污水排放到自然環(huán)境中，造成自然水環(huán)境污染。通過生態(tài)處理工藝來處理農(nóng)村生活污水是新時(shí)代對農(nóng)村提出的要求，通過生態(tài)處理工藝能夠有效提高生活污水的重復(fù)利用效率，減少對農(nóng)村自然環(huán)境造成的污染。，因此針對農(nóng)村生活污水的處理工藝，需要環(huán)境保護(hù)相關(guān)部門加以重視和研究，為我國水資源保護(hù)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供更好的保障。

1 農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)

1.1 污染物質(zhì)種類固定

我國農(nóng)村地區(qū)的生活污水往往具有成分簡單、污染物質(zhì)種類固定的特點(diǎn)。農(nóng)村生活污水主要包括生活廢水、畜牧業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)廢水等，由于農(nóng)村地區(qū)的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較少，因而農(nóng)村生活污水中的化工廢水比例較小。生活廢水是指人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫奈鬯缱霾恕⑾匆路r(shí)剩余的污水，此類生活污水中通常含有洗滌劑、洗衣粉等化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)進(jìn)入地表水資源中會(huì)導(dǎo)致水資源受到污染，長時(shí)間污染會(huì)使水資源出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。而畜牧業(yè)廢水中的成分主要為化肥材料、農(nóng)藥、動(dòng)物糞便等，為了加強(qiáng)動(dòng)物健康、防止傳染病，很多飼料在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)加入大量微量元素和抗生素，進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)物糞便中含有大量有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)，廢水中的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)含量較高。而農(nóng)業(yè)廢水中的成分主要為農(nóng)作物種植過程中使用的農(nóng)藥、化肥等化學(xué)物質(zhì)，因此農(nóng)村生活污水的成分較為簡單，常見污染物質(zhì)包括氮磷化合物、有機(jī)物質(zhì)和COD 等。

1.2 排放量大

由于我國農(nóng)村人口數(shù)量較多，因此導(dǎo)致農(nóng)村生活污水的排放量非常大，同時(shí)由于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)對于水資源的需求量大，而造成在實(shí)際生產(chǎn)過程中余留大量廢水，如果沒有經(jīng)過有效處理直接排放到自然環(huán)境中，就會(huì)對當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成污染。

2 農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀

目前我國農(nóng)村地區(qū)的農(nóng)村生活污水處理存在一定問題，由于經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技水平和農(nóng)村人民意識(shí)欠缺等問題，導(dǎo)致農(nóng)村對于農(nóng)村生活污水的重視度不足，在實(shí)際生產(chǎn)過程中對于水資源沒有足夠重視和保護(hù)，導(dǎo)致大量農(nóng)村生活污水隨意排放，同時(shí)部分地區(qū)現(xiàn)有農(nóng)村生活污水處理工藝較為老舊，無法起到應(yīng)有的處理效果，經(jīng)過處理后的廢水仍然具有較高危害性，排放后導(dǎo)致污染環(huán)境，對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境建設(shè)起到消極影響。同時(shí)我國農(nóng)村現(xiàn)有高素質(zhì)人才的數(shù)量較少，具有污水處理方面知識(shí)的人才數(shù)量無法滿足農(nóng)村需求，導(dǎo)致很多地區(qū)在實(shí)際處理農(nóng)村生活污水時(shí)存在處理不當(dāng)?shù)那闆r，進(jìn)而危害農(nóng)村自然生態(tài)環(huán)境的建設(shè)發(fā)展。同時(shí)由于我國農(nóng)村地區(qū)面積較大，農(nóng)村居民的居住地往往按照村落分布，導(dǎo)致農(nóng)村人口呈現(xiàn)分散化現(xiàn)象，不同村落使用的生活污水往往難以集中統(tǒng)一處理。因此在應(yīng)用農(nóng)村生活污水生態(tài)處理工藝時(shí)，需要結(jié)合農(nóng)村人民的實(shí)際情況和自身特點(diǎn)，盡可能選擇操作簡單、經(jīng)濟(jì)性良好的方式加以利用，并確保在實(shí)際應(yīng)用中因地制宜，滿足不同地區(qū)農(nóng)村人們的農(nóng)村生活污水處理需求，確保所有農(nóng)村生活污水經(jīng)過有效處理后能夠滿足我國污水排放的相關(guān)要求，從而提高農(nóng)村水資源保護(hù)質(zhì)量，改善農(nóng)村自然生態(tài)環(huán)境。

3 生態(tài)處理工藝的優(yōu)勢

針對農(nóng)村生活污水采用生態(tài)處理工藝具有一定可行性，生態(tài)處理工藝的優(yōu)勢在于成本低、處理質(zhì)量好、水資源重復(fù)利用效率高等。通過生態(tài)處理工藝進(jìn)行生活污水處理所需的成本低，往往生態(tài)處理工藝經(jīng)過建設(shè)后能夠長期使用，同時(shí)使用效果不會(huì)隨著時(shí)間而降低；同時(shí)采用生態(tài)處理工藝能夠?qū)ι钗鬯械挠袡C(jī)物質(zhì)和氮磷元素進(jìn)行有效去除，具有非常高的處理效果；經(jīng)過生態(tài)處理工藝進(jìn)行處理的污水，能夠去除水中的污染物質(zhì)，從而起到凈化水資源的效果，因此采用生態(tài)處理工藝能夠?qū)崿F(xiàn)生活污水的重復(fù)利用，對于節(jié)約水資源、提高水資源利用率能夠起到積極影響。

4 農(nóng)村生活污水的生態(tài)處理工藝

4.1 人工生態(tài)濕地處理工藝

人工生態(tài)濕地是目前較為先進(jìn)的污水生態(tài)處理工藝，在國外得到廣泛普及和應(yīng)用。人工生態(tài)濕地的原理是通過人工方式建設(shè)生態(tài)濕地系統(tǒng)，通過濕地系統(tǒng)對生活污水和淤泥進(jìn)行處理，人工生態(tài)濕地的組成包括土壤環(huán)境、植物、各類微生物和人工介質(zhì)等，人工生態(tài)濕地能夠?qū)ι钗鬯M(jìn)行吸附、沉淀、分解、氧化還原等不同處理，因此采用人工生態(tài)濕地對于生活污水的處理效果非常高，尤其針對生活污水中含有的有機(jī)物質(zhì)和重金屬元素能夠起到非常好的處理效果。近年來我國研究人員針對人工生態(tài)濕地的實(shí)際應(yīng)用展開實(shí)驗(yàn)并取得一定成效。部分學(xué)者采用生物濾塔結(jié)合人工濕地的組合工藝來處理農(nóng)村生活污水，結(jié)果顯示該處理工藝能夠有效對廢水中的有機(jī)物及氮、磷元素起到去除效果。常用人工生態(tài)濕地分為表面型和潛流型，需要根據(jù)農(nóng)村環(huán)境和實(shí)際需求選擇適合的類型，同時(shí)人工生態(tài)濕地在實(shí)際使用中需要安排人員實(shí)時(shí)看管，確保人工生態(tài)濕地的處理質(zhì)量。人工生態(tài)濕地由于自身具有較高處理質(zhì)量、處理成本低、操作簡單，因而是農(nóng)村常用的生態(tài)處理工藝之一[1]。

4.2 地下滲濾系統(tǒng)處理工藝

地下滲濾系統(tǒng)是農(nóng)村常用生活污水處理工藝之一，地下滲濾系統(tǒng)的原理是通過腐化池和酸化水解池對生活污水進(jìn)行處理，將經(jīng)過預(yù)處理的污水通過管道傳輸?shù)降叵峦寥罎B濾裝置中，由于土壤環(huán)境自身具有非常好的滲透性，因此污水中的有機(jī)物質(zhì)會(huì)通過土壤重力和毛細(xì)力作用從而出現(xiàn)大面積擴(kuò)散現(xiàn)象，擴(kuò)散后的污染物質(zhì)經(jīng)過植物作用、化學(xué)沉淀和生物降級(jí)等方式進(jìn)行凈化處理。地下滲濾系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于針對生活污水的不同成分均能夠起到非常好的處理效果，可以針對污水中的不同成分分別采取針對性凈化措施，從而保證污水凈化效果。例如如果生活污水中的COD 濃度較大，則在地下土壤滲濾裝置中可以適當(dāng)加入?yún)捬蹙秃醚蹙瑥亩鴮OD 進(jìn)行有效分解；如果生活污水中的氮元素含量較高，則在地下土壤滲濾裝置中可以通過物理截留或化學(xué)沉淀等方式來去除氮元素。地下滲濾系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值高、凈化效果好，同時(shí)在實(shí)際使用過程中無須對地下滲濾系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，因而對于農(nóng)村而言具有非常高的應(yīng)用可行性[2]。

4.3 生物膜處理工藝

生物膜技術(shù)是指通過一些微生物對化學(xué)廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行分解，將其中含有的大量有機(jī)物分解成無害無機(jī)物、將污染物的濃度進(jìn)行有效降低從而達(dá)到凈化水資源和環(huán)保目的。生物膜技術(shù)擁有極強(qiáng)的環(huán)保性在進(jìn)行處理后仍能夠保證水質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變。同時(shí)生物膜技術(shù)不需要大量的勞動(dòng)力，也不會(huì)造成化學(xué)廢水的二次污染，應(yīng)用價(jià)值比較高。生物膜技術(shù)能夠應(yīng)用于處理大量廢水，因而采用生物膜技術(shù)能夠滿足農(nóng)村龐大的生活污水處理需求，同時(shí)生物膜技術(shù)具有較強(qiáng)的適用性，能夠與其他污水處理工藝進(jìn)行結(jié)合使用，從而對各類生活污水起到良好處理效果。

在生物膜技術(shù)中超濾膜的應(yīng)用較為廣泛。超濾膜技術(shù)是指通過超濾膜將水中的雜質(zhì)和有害物質(zhì)進(jìn)行過濾，從而起到凈化污水、重復(fù)利用等效果。超濾膜能夠?qū)ξ鬯w施加一定的壓力，由于污水兩側(cè)的壓力大小不同，導(dǎo)致水中的污染物質(zhì)和有機(jī)物成分出現(xiàn)偏移現(xiàn)象，體積較大的雜質(zhì)經(jīng)過超濾膜時(shí)無法通過而被過濾，以此來達(dá)到過濾效果。由于超濾膜技術(shù)的成本較低、不具有污染性因此被廣泛加以使用。超濾膜技術(shù)的適應(yīng)性很強(qiáng)，無論在任何溫度下都可以進(jìn)行過濾，同時(shí)不會(huì)對水體自身造成影響。同時(shí)超濾膜技術(shù)的過濾效果非常好，去除雜質(zhì)的效果明顯，同時(shí)在進(jìn)行過濾時(shí)不使用其他化學(xué)試劑，因此對環(huán)境的危害性非常小，對自然生態(tài)環(huán)境不會(huì)造成污染和影響。而且超濾膜技術(shù)的處理操作簡便，使用設(shè)備維修方便、成本低，設(shè)備使用壽命長，因此在農(nóng)村生活污水處理中具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。使用超濾膜技術(shù)可以對各類含油廢水進(jìn)行有效處理，將水中的油性分子、有機(jī)物等雜質(zhì)與水分進(jìn)行分隔，加強(qiáng)水處理工作的效果[3]。

4.4 活性污泥處理工藝

活性污泥處理工藝是近年來污水處理最常用的技術(shù)之一，活性污泥處理工藝共包括沉淀池、曝氣池、回流系統(tǒng)和污泥排除系統(tǒng)等設(shè)施，活性污泥處理工藝的原理是通過各類活性污泥中含有的微生物對生活污水進(jìn)行降解處理，微生物包括細(xì)菌、霉菌和各類酵母菌等，微生物能夠以生活污水中的有機(jī)物質(zhì)作為食物，從而降低生活污水中有機(jī)物質(zhì)的含量，從而起到凈化效果。活性污泥處理工藝較為復(fù)雜，由于微生物對于生長環(huán)境、溫度、氧氣含量等都具有一定要求，因此導(dǎo)致實(shí)際凈化質(zhì)量與整體設(shè)施環(huán)境的管理質(zhì)量相關(guān)，對于管理人員的要求較高，需要管理人員具備較好的理論基礎(chǔ)能力。

近年來隨著活性污泥處理工藝的不斷發(fā)展，相關(guān)人員對活性污泥處理工藝進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，從而衍生出各類先進(jìn)技術(shù)，例如，MSBR 技術(shù)就是由活性污泥處理工藝而研發(fā)的新型技術(shù)，MSBR 技術(shù)是指改良序列間歇反應(yīng)裝置，能夠?qū)鹘y(tǒng)的活性污泥技術(shù)與先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行有效融合，從而實(shí)現(xiàn)污水處理效果。改良序列間歇反應(yīng)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于能夠快速進(jìn)行污水處理，同時(shí)不需要使用多個(gè)蓄水池和連接裝置，能夠有效節(jié)省使用面積和材料數(shù)量。同時(shí)改良序列間歇反應(yīng)裝置還具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，改良序列間歇反應(yīng)裝置的應(yīng)用原理是通過活性污泥中含有的大量聚磷菌對污水中的微生物進(jìn)行處理，通過聚磷菌持續(xù)釋放出磷元素來對污水起到反硝化處理。污水經(jīng)過反硝化處理后會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)物質(zhì)，而有機(jī)物會(huì)被水中的大量好氧菌降解并形成沉淀，以此來達(dá)到凈化效果[4]。

4.5 厭氧處理工藝

厭氧處理工藝是指利用具有厭氧特性的厭氧菌作為生物制劑，通過厭氧菌對廢水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行處理。厭氧處理工藝的原理是通過厭氧菌降解廢水中的有機(jī)物質(zhì)。厭氧菌對廢水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解反應(yīng)，并將小分子有機(jī)物質(zhì)通過厭氧菌細(xì)胞壁輸送到內(nèi)部進(jìn)行分解。進(jìn)入?yún)捬蹙鷥?nèi)部后開始酸化階段，在酸化階段時(shí)厭氧菌會(huì)將小分子有機(jī)物進(jìn)行酸化，從而生成大量具有揮發(fā)性的脂肪酸，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生多種副產(chǎn)物，例如醇類物質(zhì)、二氧化碳、氨氣和氫氣等。經(jīng)過持續(xù)反應(yīng)還會(huì)產(chǎn)生乙酸、碳酸等多種酸性物質(zhì)。到甲烷化階段時(shí)，所有物質(zhì)都會(huì)被轉(zhuǎn)化成甲烷氣體和二氧化碳?xì)怏w，從而實(shí)現(xiàn)對廢水的有效處理凈化。厭氧處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于處理質(zhì)量高、凈化效果好，同時(shí)采用厭氧處理技術(shù)對化工廢水進(jìn)行處理，能夠得到大量甲烷氣體，將甲烷氣體能夠進(jìn)行二次利用，因此采用厭氧處理工藝處理化工廢水具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。厭氧處理工藝具有處理質(zhì)量好、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，但厭氧處理工藝的問題在于經(jīng)濟(jì)成本較高，因此往往厭氧處理工藝多用于經(jīng)濟(jì)水平較高的農(nóng)村地區(qū)[5]。

4.6 生態(tài)塘處理工藝

生態(tài)塘技術(shù)是指利用土地資源構(gòu)建池塘，并在池塘內(nèi)放入大量具有凈化功能的藻類物質(zhì)和微生物，以此來實(shí)現(xiàn)對生活污水的有效處理。生態(tài)塘技術(shù)的原理是充分利用太陽能，當(dāng)生活污水進(jìn)入池塘后，各類微生物會(huì)對污水進(jìn)行降解，使各類有機(jī)物質(zhì)降解成二氧化碳，而通過太陽能使環(huán)境內(nèi)的藻類物質(zhì)進(jìn)行光合作用，從而將污水中的二氧化碳轉(zhuǎn)變成為碳源，藻類植物吸收后會(huì)釋放氧氣，以此來實(shí)現(xiàn)凈化效果。同時(shí)利用生態(tài)塘技術(shù)凈化后的污水也可作為再生水資源進(jìn)行回收利用，因此生態(tài)塘技術(shù)具有一定生態(tài)效益和節(jié)能效益。部分研究人員采用高效藻類構(gòu)建生態(tài)塘，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，污水中COD 的平均去除率在70%以上，氨氮的平均去除率能夠達(dá)到93%，磷元素平均去除率達(dá)到55%。但生態(tài)塘技術(shù)存在的問題在于需要的土地面積較大，面積較小的生態(tài)塘?xí)?dǎo)致處理效率、質(zhì)量下降，因此采用生態(tài)塘技術(shù)對于農(nóng)村環(huán)境和地質(zhì)情況具有一定要求。

5 結(jié)語

綜上所述，生活污水對于農(nóng)村環(huán)境的危害強(qiáng)、影響大，因此針對我國農(nóng)村地區(qū)的生活污水處理工藝，需要相關(guān)人員加以重視和研究。我國農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱，因此在選擇生活污水處理工藝時(shí)需要結(jié)合農(nóng)村實(shí)際情況，選擇經(jīng)濟(jì)性高、成本低、處理效果好的工藝技術(shù)加以利用，在確保生活污水得到有效凈化處理的同時(shí)，提高生活污水的二次利用效率，從而為我國農(nóng)村發(fā)展和農(nóng)村自然環(huán)境建設(shè)提供更好的保障。