農村污水分散式污水處理設備技術(shù)方案

我國農村水污染的現狀與特征

1.1點(diǎn)源污染

   近年來(lái)，隨著(zhù)國家產(chǎn)業(yè)政策的調整和升級，許多污染嚴重的小企業(yè)從城市轉移到郊區和村鎮，加之原有的眾多小造紙廠(chǎng)、電鍍廠(chǎng)、印染廠(chǎng)、化工廠(chǎng)等鄉鎮企業(yè)粗放經(jīng)營(yíng)，布局分散，其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水未經(jīng)處理就近排入河溝、水庫和農田，對水體造成了嚴重的污染，使鄉鎮企業(yè)成為農村水體點(diǎn)源污染的大來(lái)源;據有關(guān)部門(mén)調查，51%農民家庭將生活垃圾直接倒入溝渠，18%村民直倒入農田，這些生活垃圾又對地表水、地下水產(chǎn)生了二次污染。

1.2面源污染

   一方面，我國是農業(yè)大國，全國化肥的施用量從1990年的2590萬(wàn)t增加到2007年的5108萬(wàn)t，平均用量已接近400kg/(h˙m2)，遠遠超過(guò)上為防止水體污染而設置的化肥安全使用上限225kg/(h˙m2);在近10多年來(lái)藥的年使用量基本穩定在23萬(wàn)t左右(有效成分)，各種制劑(實(shí)物量，包括有效成分和各種輔劑)約162萬(wàn)t。然而化肥的平均利用率僅為35%左右，農yao的利用率低于30%[1]，剩余化肥、藥中的大量營(yíng)養元素進(jìn)入土壤，通過(guò)各種途徑流失到水體中，N、P等營(yíng)養成分在水體中的聚集造成水體的富營(yíng)養化。

   另一方面，由于農民居住較分散且人口數量較多，其生活污水基本未經(jīng)任何處理直接排放;另外，隨著(zhù)城市需求量的增大，農村的水產(chǎn)養殖與畜禽養殖發(fā)展迅速，其產(chǎn)生的大量糞尿超過(guò)土地處理能力而隨意堆放，或經(jīng)沼氣池發(fā)酵后沼液直接排放，這些又成為水體的一大污染源。因此，對農村生活污水和養殖廢水進(jìn)行有效處理，從源頭上控制面源污染是從根本上解決水體水質(zhì)富營(yíng)養化的重要措施之一。

1.3農村水污染特征

   基于我國農村分布較廣、農戶(hù)居住分散的特點(diǎn)，我國農村水體污染呈現出污水排放量小、排放分散、N、P等營(yíng)養成分含量高、污水排放流量和有機負荷波動(dòng)性大等特點(diǎn)。由于農村的基礎設施建設嚴重不足，幾乎沒(méi)有系統的收集和輸送生活污水的管道，同時(shí)知識文化水平普遍不高，操作管理能力較弱。因此，適宜于農村的分散式污水處理技術(shù)應該是一種低投資、能耗少、操作管理要求低且具有穩定高效的污染物去除效率的污水處理技術(shù)。

2.1源頭分離技術(shù)

   農村生活污水的水質(zhì)狀況如下:5日生物需氧量(BOD5)為180~320mg/L，化學(xué)需氧量(COD)為265~510mg/L，固體懸浮物量(SS)90~255mg/L，氨態(tài)氮(NH4+-N)含量為20~60mg/L，總氮含量為25~80mg/L，總磷含量為1.5~5.0mg/L。

   正常成年人每人每年產(chǎn)生的污水量為25000~100000L，排尿量為400~500L，排便量為50L，其中含N4~5kg，P0.75kg，K1.8kg，這些營(yíng)養物質(zhì)在尿中的含量分別為87%、50%、54%，即平均每人每年所排尿液中含N3.48~4.35kg，P0.38kg，K0.97kg。

   由此可見(jiàn)，在生活污水中，尿液所貢獻的N、P值非常大。如果采用源頭分離技術(shù)，如糞尿分集式生態(tài)衛生廁所(新型旱廁)、沼氣池衛生廁所等，將尿液?jiǎn)为毞蛛x并輸送以用于農業(yè)生產(chǎn)，這將是向營(yíng)養物質(zhì)回用和高效水體保護邁出的大一步。

   同樣，現階段我國農村養殖業(yè)快速發(fā)展，其產(chǎn)生的畜禽糞尿及沖洗水構成了高濃度有機廢水，處理較為困難，不達標排放造成周邊水體富營(yíng)養化。例如，在養豬場(chǎng)的3種清糞工藝中，采用干清糞分離不僅節約用水，其水質(zhì)負荷也較水沖糞、水泡糞低得多。

2.2蚯蚓生態(tài)濾池

   蚯蚓生態(tài)濾池是一種利用微生物、蚯蚓和基質(zhì)等組成的人工生態(tài)系統處理生活污水的新技術(shù)。目前，其填料主要采用陶粒、土壤、鋸末、稻殼、谷殼、泥炭、鋼渣、煤渣、石英砂、細砂等。蚯蚓對污水及污泥具有分解、吸收的作用，其來(lái)回蠕動(dòng)，不僅清掃濾床，防止其堵塞，而且增加了濾床層的通氣性，增大了氧的供給量，促進(jìn)濾層中C、N的轉化;另外，蚯蚓可以清除蚊蠅滋生，改善濾池的衛生條件，同時(shí)在濾池中增殖的蚯蚓又可作為家禽飼料。

   蚯蚓糞便中的微生物能促使有機N的氨化和NH4+-N的硝化作用，其內部的厭氧層和生物膜內的厭氧層會(huì )發(fā)生反硝化作用而楊健等在曲陽(yáng)污水廠(chǎng)的中型試驗表明，蚯蚓生態(tài)濾池對城鎮污水的產(chǎn)生N2和N2O氣體，降低出水的TN值。CODCr去除率達83%~88%，BOD5去除率達91%~96%，SS去除率達85%~92%，氨氮去除率達55%~65%。

    由于蚯蚓生態(tài)濾池具有池容小、節能、易操作、維護管理方便等特點(diǎn)，適宜于我國南方農村生活污水處理，但由于蚯蚓有冬眠和夏眠的習性，會(huì )造成階段性出水不穩定，使用時(shí)應考慮其應對措施，在濾池出水加后續強化處理工藝。

2.3人工濕地處理系統

   與自然濕地相比，人工濕地主要是利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進(jìn)行處理的一種綜合生態(tài)系統。它應用生態(tài)系統中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理以及結構與功能協(xié)調原則，在促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的佳效益。

2.4地下滲濾系統

   地下滲濾系統是一種人工強化的污水生態(tài)處理系統，污水經(jīng)化糞池預處理后，去除大的懸浮物后有控制地投配到滲濾裝置中，然后在重力和土壤毛細管力的作用下擴散運動(dòng)，污水在此遷移過(guò)程中通過(guò)物理截留、物化吸附、化學(xué)沉淀、微生物降解、動(dòng)植物作用等被凈化。

2.5滴濾池

   生物滴濾池是生物過(guò)濾法中的一種。由于此類(lèi)型的生物處理裝置中生物膜一般都很厚，而溶解氧(DO)通過(guò)擴散作用通常只能進(jìn)入生物膜表層的100~200μm深度，因此生物膜上就有可能同時(shí)存在好氧區和厭氧區，使整個(gè)系統具有生物脫氮的功能。

   這種反應器具有水力負荷和抗沖擊負荷能力強、結構簡(jiǎn)單、安裝快捷、控制容易、運行成本低等優(yōu)點(diǎn)。白永剛等采用滴濾池中式處理農村生活污水，在穩定運行狀態(tài)下滴濾池對COD、NH4+-N、TN和TP去除的貢獻率分別為74.5%、79.2%、33.8%、47.5%。滴濾池能有效完成對有機物的降解和硝化作用。因其操作管理方便，處理效果高，適合于土質(zhì)滲透性能高、農戶(hù)分布散、人口少、經(jīng)濟較落后的農村污水處理。

2.6小型一體化污水處理設備

   小型一體化污水處理設備通過(guò)有效地整合各種水處理工藝來(lái)實(shí)現分散式污水的凈化達標。目前，日本有超過(guò)20%人口仍在使用小型一體化污水處理設備---凈化槽，美國則有1/4的人口和1/3新建的社區在使用這種處理設備。HEISTADA等研究的一種適用于單戶(hù)家庭的緊湊污水處理系統，是由化糞池、好氧生物過(guò)濾器及上流式飽和過(guò)濾器組成。好氧生物過(guò)濾器主要用于去除有機物及實(shí)現硝化作用，上流式飽和過(guò)濾器進(jìn)一步處理污水，去除微生物和P。

    經(jīng)過(guò)3年的運行實(shí)踐表明，該系統具有穩定且較高的出水水質(zhì)，對BOD5、N、P、SS的去除率分別為97%、30%、99.4%和70.8%。該系統維護簡(jiǎn)單，上流式飽和過(guò)濾器可持續5年吸附去除P，當其吸附飽和時(shí)可作為農田肥料。LIANGHW等對三階段進(jìn)水的廢水處理系統研究表明，當進(jìn)水的SS、COD、NH4+-N的濃度分別低于10、50和8mg/L時(shí)，其去除率分別為90%、80%和90%。

3、小結

    鑒于農村土地的劃分較為分散，農村污水處理應改變傳統的集中收集處理觀(guān)念，轉為采用高效、可靠的分散式污水處理系統，就地處理。以上所述的幾種處理系統，均適用于我國農村的生活污水處理，同時(shí)應注重源頭分離處理技術(shù)的應用，即優(yōu)先采用源頭控制污染物，降低污水中污染物的含量;然后因地制宜，可采用厭氧處理與上述方式相結合，或者采用蚯蚓生態(tài)濾池與人工濕地串聯(lián)處理、蚯蚓生態(tài)濾池與地下滲濾系統串聯(lián)處理、滴濾池與人工濕地串聯(lián)處理或者人工濕地與地下滲濾系統等的組合工藝來(lái)處理，從而達到更好的出水水質(zhì)，進(jìn)一步改善我國農村水環(huán)境污染嚴重的現狀。