农村水环境治理技术分析
摘要：农村污水处理问题是目前亟待解决的环境问题。针对农村污水的特点，总结了农村污水的来源及特点，对常用的农村污水处理工艺进行了分析，为环保工作者提供参考。
关键词：农村污水；生物处理技术；生态处理技术
随着经济的快速发展，农村的生活条件、生产条件有了极大的改善，相应的带来农村地区的污水排放量不断增加。据统计，农村中大约有90%以上的村庄没有有效的污水处理设施，绝大多数的农村没有完善的排水沟渠和污水处理系统，农村生活污水沿道路两侧的沟渠或路面直接排到附近的水体或坑塘中，导致地表水、地下水污染，既污染环境、威胁人体健康，又影响农村的整体环境面貌，影响社会主义新农村的建设，因此，“十三五”规划中提出了明确的目标：“全面推进农村人居住环境整治，加大农村污水治理”[1]。农村水环境状况日益恶化，解决农村水环境问题带来的危害刻不容缓。采取有效措施治理农村水环境，探索适合农村生活污水特点的处理方式，对加快农村经济发展，推进社会主义新农村建设，具有重要的现实意义。国内外研究者对农村水环境进行了深入研究并取得了显著成果。针对河北省农村污水处理现状，依据农村污水特点，采用生物、生态处理技术处理农村生活污水，在对全省农村水环境现状进行调研的基础上解析农村污水处理技术，为研究者探索农村水环境治理技术提供有价值的参考。
1农村污水的来源及特点
农村污水主要来自生活污水、畜牧养殖业污水、农药化肥残留及工业企业排放的废水等几个方面。其中，农村生活污水的收集、处理是目前亟待解决的问题。农村生活污水主要来自厨房用水、日常洗涤用水、洗澡水和冲厕水等方面[2]，具有来源广泛且分散、污染物质成分复杂、含量较低、处理率低等特点。与城镇污水水质水量特点相比，农村的用水量相对较低，污水流量小，但农村的排水收集系统、处理系统不完善，经济相对较薄弱，导致目前农村污水的处理率远低于城镇污水处理率。
2农村污水治理技术
自19世纪中叶，西方发达国家就开始对农村污水处理技术进行研究[3]，我国的环境保护工作起步较晚，自20世纪80年代末才开始对农村生活污水处理技术进行探索。目前国内外研究者针对农村污水的水质水量特点，一般采用生物处理技术[4]、生态处理技术和组合处理技术处理农村生活污水。随着国家对环境保护工作的愈发重视，各类污水处理技术在农村污水处理中得到应用和推广。
2.1生物处理技术
生物处理技术是污水处理的核心技术，生物处理技术包括厌氧生物处理技术和好氧生物处理技术。厌氧生物处理技术是农村污水处理的核心技术，应用最为广泛。厌氧生物处理技术是在厌氧的条件下，厌氧微生物在特定的环境下，分解废水中的有机污染物，转化生成甲烷和二氧化碳。污水中的有机污染物在厌氧分解时经历四个过程：水解―酸化―产乙酸―产甲烷过程，在第一阶段的水解过程中，污水中难降解的高分子有机物在微生物的胞外酶的作用下转化为小分子物质，然后生成的小分子有机污染物继续在微生物的作用下转变为结构更简单的挥发性脂肪酸等物质，在产酸阶段这些物质被转化为乙酸、碳酸等小分子物质。在最后的产甲烷阶段，产酸阶段的产物在微生物的作用下生成CH4、CO2，至此厌氧过程就全部完成了。在农村污水的厌氧生物处理技术中，常用的有化粪池和污水净化沼气池。
2.1.1化粪池
化粪池出现于19世纪，开创了人工厌氧处理技术的先河，是应用最普遍的一种分散污水处理技术，由于结构简单、管理方便、成本低，在农村污水处理中发挥着重要作用。目前一般采用的三格式化粪池，由三个密闭的互相连通的池子组成。污水进入到第一格化粪池后，较大的固体颗粒物被截留下来，进行厌氧发酵，同时分层，上层是粪皮，中层是较清澈的液体，中层液体中含有的寄生虫卵较少，下层是密度较大的沉淀物。污水在第一格停留一定时间后，中间层较清澈的液体进入到第二格，在第二格中继续厌氧发酵，同时发生固液分离。第二格中的中间层清液随后进入第三格，第三格主要作用是贮存、停留，经过厌氧消化，粪水基本腐熟完全，病毒和虫卵几乎全被杀灭或去除，随后处理之后的水可以排入城市下水管网，进一步处理。化粪池中的浮渣和沉渣需要定期的清理，保证化粪池的处理效果。三格式化粪池的出水中仍旧含有大量的有机污染物、氮、磷等污染物质，出水不能作为农田灌溉用水直接使用，化粪池的处理效率较低，可以作为预处理设备使用，化粪池后可设置土地渗滤系统对废水进一步处理。
2.1.2污水净化沼气池
针对化粪池、沼气池在使用过程中出现的问题，在化粪池、沼气池污水处理技术的基础上开发了厌氧污水处理设备――污水净化沼气池，是新兴的分散式污水处理设备。生活污水首先进入截留沉沙井，去除粗大的固体颗粒物及部分无机颗粒物，随后在厌氧池中厌氧消化，去除废水中的污染物及病菌，厌氧池出水经过滤池、二沉池，进一步去除悬浮物及有机污染物，提高出水水质后排出。污水净化沼气池与三格式化粪池相比较，有三方面的优势：①在污水处理效果上，污水净化沼气池的出水远优于三格式化粪池的出水水质，污水净化沼气池的出水COD含量低，氨氮去除效果好。②在能源回收方面，污水净化沼气池可以回收部分能源，三格式化粪池对能源不能有效回收。③污泥产生量方面，污水净化沼气池产生的污泥量较少，减少了后续的运行维护成本。
2.2生态处理技术
生态处理技术是利用土壤-植物-微生物复合系统的共同作用原理，通过过滤、吸收和降解等使污水得到净化，常用的生物处理技术有人工湿地、土壤渗滤工艺和氧化塘等。
2.2.1人工湿地
人工湿地是人为建造和控制的一种地面，与沼泽地类似。污水净化过程中，经人工介质、土壤、植物及微生物等共同作用使污水得到净化的一种处理工艺。人工湿地可分为三种类型，分别为垂直流人工湿地、表面流人工湿地和水平流人工湿地，在实际的使用过程中各类型的人工湿地可以进行自由组合，以提高废水中污染物质的去除效率。人工湿地可用在化粪池后，对化粪池出水进一步处理，满足排放标准的要求。袁俊等[5]采用微电解耦合人工湿地技术对农村分散式污水进行处理，人工湿地中的植物选用风车草，在人工湿地床层中添加粒状铁碳颗粒，将铁碳微电解技术与人工湿地技术结合，系统运行过程中发现添加铁碳的人工湿地比未添加铁碳的人工湿地在夏、秋季启动时启动时间缩短25%以上。污水在微电解耦合人工湿地中停留时间为2d时，出水COD满足《城镇污水处理厂污水排放标准》中一级A标准，运行3d后，PO43-的去除率在90%左右，取得了良好的处理效果。
2.2.2土壤渗滤技术
发达国家在20世纪70年代就对土壤渗滤技术开始了应用，我国自20世纪90年代初对此技术进行了深入研究，目前取得了一定的成果。土地渗滤处理技术是通过土壤的过滤、吸附、植物根系的吸收、微生物降解作用使污水得到净化的一种处理技术。净化后的污水主要对地下水进行补给，对地区的水量平衡有重要意义。王郑等[6]通过对传统的土壤渗滤系统进行改良，采用沉淀池―砂滤池―土塘渗滤技术处理农家乐废水，处理效果较好，废水经过沉淀、过滤后能够解决传统土壤渗滤系统中出现的堵塞、不易反冲洗的问题，提高了处理负荷，废水经改良型土壤渗滤系统处理后，化学需氧量去除率82.41%、氨氮去除率91.06%、总氮去除率80.12%、总磷去除率88.59%，处理效果良好。
2.2.3稳定塘处理技术
稳定塘是利用天然净化能力对污水进行处理的天然池塘或人工池塘，净化过程与天然水体的自净过程类似，利用塘中的微生物和藻类降解水中污染物。稳定塘可以利用天然池塘设置围堤和防渗层，建造费用低，运行过程中不需要进行人工曝气、不需要专业人员运行维护，对运营、管理人员的技术要求较低，污泥不需要处理，适宜农村地区的污水处理。但传统稳定塘的占地面积较大，处理效率较低，一般散发恶臭，在此基础上，开发了新型高效氧化塘。张巍等[7]采用稳定塘技术处理农村生活污水，生活污水经格栅去除粗大悬浮物后，经前置强化塘处理，降低了污水中污染物质的含量，随后进入自然塘、后置调节塘，出水达到《城镇污水厂污染物排放标准》二级标准。李红芳等[8]采用生物滤池―人工湿地―稳定塘组合工艺处理农村分散污水，COD去除率为88%，氨氮去除率为98%，总氮、总磷去除率达到97%左右，处理效果良好。
3结束语
农村污水处理工艺种类较多，在选择污水处理工艺时，要充分考虑当地的地形、地貌及经济技术条件，选用运行成本低、处理规模小的分散式污水处理技术，开发生物-生态组合工艺，综合发挥各工艺的效用，提高污水处理效率。此外由于农村居住的特点，居民居住的较分散，污水收集系统不完善。今后完善农村的污水收集系统，培养专业的污水运营技术人员，早日从根本上解决农村污水问题。
参考文献
[1]曹辉林，周丰，郭建中.探讨我国北方高寒地区农村生活污水处理技术[J].环境与发展，2015，27（2）：76-78.
[2]张曼雪，邓玉，倪福全.农村生活污水处理技术研究进展.水处理技术.2017，43（6）：5-10.
[3]贾小宁，何小娟，韩凯旋，等.农村生活污水处理技术研究进展.水处理技术.2018，44（9）：22-26.
[4]张煜，赵雪莲，赵旭东.氮吸附反应槽（NAR）吸附过滤装置在在新农村污水处理中的应用[J].北京水务，2011，1：29-31.
[5]袁俊，钟山，张漓杉，等.微电解耦合人工湿地处理农村分散式污水[J].水处理技术，2018，44（9）：36-39，46.
[6]王郑，崔康平，许为义，等.改良型土壤渗滤系统处理农家乐污水，环境工程学报，2017，11（4）：2054-2058.
作者：王立璇 安静 阎文静 单位：河北化工医药职业技术学院
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