農村的生活污水,是造成農村水環境污染的原因之一,也是造成湖泊富營養化的重要因素。針對中國農村生活污水排放分散、污染物濃度低的特點,介紹了生活污水凈化沼氣池技術、穩定塘生活污水處理技術、人工濕地處理技術、土地處理技術和生活污水地下自動連續處理技術等,以及幾種工藝*、具有推廣價值的生活污水處理技術的原理、技術特點、適用條件以及工程應用實例,為農村地區污水治理提供參考。
“十一五”規劃提出了建設社會主義新農村的重大歷史任務,并明確了“生產發展、生活富裕、鄉風文明、村容整潔、管理民主”的建設目標。農村生活污水無害化處理與資源化利用,不僅是社會主義新農村建設的客觀要求,更是改善城鄉居民生活環境、提高農民群眾身體健康水平、構建和諧社會的內在需要。
1、農村生活污水的來源與危害
農村生活污水主要來源于廚房炊事、沐浴、洗滌和廁所沖洗等。具有來源多、濃度低、面廣、分散、處理率低等特點。據統計,全國農村每年產生的生活污水有80多億t,但是,全國目前僅有19.4%的鄉鎮生活污水得到集中處理,建設部的《村莊人居環境現狀與問題》調查報告也顯示,96%的村莊沒有排水渠道和污水處理系統,使得生產生活污水只好隨意排放。未經處理的生活污水肆意排放,嚴重污染了農村的生態環境,直接威脅了廣大農民群眾的身體健康以及農村的經濟發展。
一方面,未經處理的生活污水自流到地勢低洼的河流、湖泊和池塘等地表水體中,嚴重污染了各類水源;另一方面,生活污水也是疾病傳染擴散的源頭,容易造成地區的傳染病、地方病和人畜共患疾病的發生與流行。目前,全國農村的自來水普及率只有34%左右,還有3億多農民存在飲水安全問題。在浙江省麗水市對農民家庭用水水質的抽樣檢測結果中, 63個水樣的大腸桿菌、渾濁度等主要指標,其超標的占72%。水源地水質差的狀況,與農村生活污水未經處理而直接排放有著直接的因果關系 。因此,選擇合適的生活污水處理技術,加強對農村生活污水的收集、處理與資源化設施建設,以避免因生活污水直接排放而引起的農村水體、土壤和農產品的污染,確保農村水源的安全和農民的身體健康,是當前改善農村人居環境需要解決的迫切問題。
2、農村生活污水處理技術的實踐與探索
國內對農村生活污水處理技術的研究較國外發達國家要晚。近年來,隨著經濟的發展,農村水環境呈現出日益惡化的趨勢,并已影響到人們的身體健康和經濟的可持續發展。人們逐步認識到對農村生活污水處理問題的重要性,并已開始采用一些實用、合理的技術來處理污水,故筆者對農村污水的處理技術進行了實踐探索。由于中國村鎮地域范圍廣且分散,社會組織結構、經濟發展狀況和生活水平與生活習慣等千差萬別,這不僅決定了村鎮生活污水的來源、水質、水量的多樣性,而且決定了其處理工藝的選擇、工程建設與投資、運行管理的模式等方面的復雜性 。因此,如何控制與治理農村生活污水,是一個需要不斷探索實踐與探討的問題。
（1）生活污水凈化沼氣池技術
生活污水凈化沼氣池技術,是一種分散處理生活污水的裝置,它采用生物厭氧消化和好氧過濾相結合的辦法,集生物、化學、物理處理于一體,采用多種好氧過濾和多層次凈化,實現污水中多種污染物的逐級去除。它將污水處理與其合理利用有機結合,實現了污水的資源化。污水中的大部分有機物經厭氧發酵后產生沼氣,發酵后的污水被去除了大部分的有機物,達到凈化的目的;產生的沼氣可作為浴室和家庭炊用能源;厭氧發酵處理后的中水可用作澆灌用水和觀賞景點用水。農村有大量的農作物秸稈和人畜糞便等原材料,可用作沼氣發酵,通過厭氧發酵過的糞便(沼液、沼渣) ,碳、磷、鉀的營養成分沒有損失,而轉化為可直接利用的活性態養分———農用沼肥,來替代部分化肥。結合農村改廚、改廁和改圈,可將豬舍污水和生活污水合并處理,經在沼氣池中厭氧發酵后作為農肥,沼液經管網收集集中凈化后,出水水質可達到國家標準后排放。該技術的沼氣池工藝簡單,成本低,一戶約需費用1 000元,運行費用基本為零,適合于農民家庭采用。但其應用也有其局限性,厭氧沼氣池主要適用于高濃度生活廢水處理,當生活廢水中有機物濃度過低時,會導致系統產氣效率低,從而給生產及生活用氣造成影響。此外,該技術通常適用于冬季地下水溫保持在5 ℃以上的地區,或在池上建日光溫室,能使升溫達到該溫度的地區。當冬季氣溫較低時,該工藝的處理效率也會降低,出水難以實現達標排放。目前,該技術在中國農村生活污水處理的實踐中,是zui通用、節儉、能夠體現環境效益與社會效益雙贏的生活污水處理方式。在江蘇、浙江、安徽等地得到了廣泛推廣和使用。
（2）穩定塘生活污水處理技術
穩定塘是一種經過人工修整而且設有圍堤和防滲層的池塘,它主要利用水生生物系統,依靠自然生物凈化功能,使污水得到凈化,是實施污水資源化利用的有效方法,因而穩定塘處理技術已成為國內近年來著力推廣的一項技術。該技術在處理農村生活污水時,其穩定塘及其人工強化技術的實用性強,與常規處理技術相比,具有基建投資省、運行費用低、管理維護方便、運行穩定可靠、出水水質穩定等諸多優點。但其不足之處是占地面積大、凈化效果受氣溫等自然因素影響。如果有可利用的天然養魚塘、天然廢塘等條件,可考慮采用該處理系統。江蘇省環科院在丹陽市進行了該項目的試點,利用原有不足0. 33 hm2 面積的池塘,處理當地約30戶人家的生活污水。將處理凈化塘采用圍隔布,把池塘分為填料強化凈化區、水生植物凈化區和回用水3個區,通過梯級凈化,使出水的主要指標達到地表水的Ⅳ類水質標準。
（3）人工濕地處理技術
人工濕地,是一種為處理污水而采用工程手段模擬自然濕地系統建造的構筑物,在構筑物的底部,按一定的坡度填充選定級配的填料,如碎石、沙子等,在填料表層土壤中種植一些對污水處理效果好、成活率高、生長周期長、美觀以及具有經濟價值的水生植物,如蘆葦等。人工濕地主要通過生態處理系統內的微生物和水生植物的協同作用,實現污染物的去除。廢水中的不溶性有機物通過濕地的沉淀、過濾作用,可以很快地被截留,進而被微生物利用;廢水中的可溶性有機物,則可通過植物根系的生物膜吸附、吸收及生物代謝降解過程而被分解去除。隨著處理過程的不斷進行,濕地床中的微生物也繁殖生長,通過對濕地床填料的定期更換及對濕地植物的收割,則將新生的有機體從系統中去除。由于這種處理系統的出水質量好,適合于處理飲用水源,或結合景觀設計,種植觀賞性植物,可改善風景區的水質狀況,其造價及運行費用遠低于常規處理技術。這種技術已經成為提高大型水體水質的有效方法。但其占地面積比傳統工藝高得多,而且季節因素的變化也限制了濕地的發展。目前,中國南方的浙江省安吉縣、北方的北京市密云縣等地,利用分散式濕地處理農村的污水,已取得了顯著成效。
（4）土地處理技術
土地處理系統,是將污水有控制地投配到具有一定構造和良好擴散性能的土層中,利用土壤毛細管浸潤擴散原理,通過生態系統的物質循環和能量流動,逐級降解污染物、凈化污水的處理系統。該技術利用土壤的自然凈化能力,具有基建投資低、運轉費用少、抗沖擊負荷強、系統稀釋性好、操作管理簡便等優點,特別適合中國國情。同時,還能夠利用污水中的水肥資源,使污水處理與綠化相結合,來美化和改善區域生態環境。澳大利亞與中國天津市的某科研單位合作,曾在天津市武清縣建立試驗區,試驗區總面積為2 hm2 ,引取北京市初級處理后的污水和沿程匯集的鄉鎮生活污水灌溉小麥。結果表明, 97%～99%的磷通過土壤及作物的吸收而被除去,總氮的去除率達82% ～86% , BOD的去除率為93% , COD的去除率為75%～86%。
（5）生活污水地下自動連續處理技術
農村生活污水地下自動連續處理技術,是一家一戶生活污水就地獨立處理的技術,每戶的污水直接排放到地下裝置,經沉淀分離、腐化水解和土壤生物降解、滲濾、吸收等凈化作用,以去除污水中的氮、磷、細菌、病毒等,達到規定排放標準后,滲入地下水。該技術適用于農村居住分散,污水無法集中,或雖然形成居住小區,但戶數不多,難以承受建設污水處理廠的投資和運轉費用。該技術就地處理一家一戶產生的生活污水,不受天氣和溫度限制,無能源消耗,山區和平原均可利用,并具有投資少、建設快、不占用土地、無運行費用等特點,適合于中國經濟發展地區農村的需要。該技術*的限制條件,是對地下土質結構和地下水深度有具體要求。設計前,要對現場地下土質結構進行了解,如達不到要求,只要設計時增加相應設施,仍可使用。該技術需要用戶定期檢查分離水解池的水位和污泥深度,平均3—5年清理一次,并將系統產生的污泥運走。目前,該技術在國外已是成熟的應用技術,在美國已運行了數十年,全美國1 /4的家庭采用了這套工藝技術,每天約有150億L的生活污水經該技術處理后,進入地下水。
除此以外,浙江、廣東、天津和江蘇等地,還分別在無動力、地埋式厭氧處理系統、雨污分流管網輸送集中處理和生物投菌治理污水等技術應用方面進行了探索與嘗試,也都取得了一定的進展。中國目前共有60多萬個行政村、250 多萬個自然村,居住生活著2億多農戶、近8億農民。農村地大面廣,具體情況千差萬別。因此,在選擇污水處理技術模式時,要堅持“投資節省、技術成熟、工藝簡便、運行成本低廉、運行過程簡便、便于維護保養、符合農村生產生活實際”的原則,因地制宜、分類指導,采用符合實際的治理要求和方法,以實現農村生態環境的改善。
