運城市農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究

王學(xué)師， 薛曉光， 岳千亮， 薛 鵬

（山西省運城市環(huán)境保護研究所，山西 運城 044000）

隨著農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)村生活污水排放量逐漸增大，伴隨而來的是對農(nóng)村地區(qū)的水體、土地等自然環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，直接威脅著廣大農(nóng)民群眾的生存環(huán)境和身體健康。因此，搞好農(nóng)村生活污水治理工作，對改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境、建立和諧新農(nóng)村、促進農(nóng)村經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

國外一些地區(qū)在農(nóng)村生活污水處理技術(shù)方面廣泛應(yīng)用小規(guī)模污水原位處理技術(shù)，從簡單的化糞池到復(fù)雜的生物脫氮工藝或從自然水塘到鋼筋混凝土水池等。

歐洲和北美小型生活污水處理設(shè)施大部分采用高效藻類塘；美國農(nóng)村及零星分散建造的家庭住宅有36%采用了地下土壤滲濾溝系統(tǒng)；俄羅斯在工藝流程、凈化方法、構(gòu)筑設(shè)施等方面做到了定型化和系列化，并編制了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范；日本政府從1973年開始進行“農(nóng)村集落排水工程”建設(shè)，主要是集中處理農(nóng)村生活排水。新型的膜分離技術(shù)槽、土壤地下滲濾處理系統(tǒng)在日本已被開發(fā)出來，并得到實際應(yīng)用。瑞典、芬蘭、挪威和丹麥等國，約有150多萬散居住戶應(yīng)用了地下土壤滲濾法處置生活污水；澳大利亞、以色列兩國在充分利用地下土壤滲濾法有效處理生活污水的同時，還極力強調(diào)污水的資源化。澳大利亞科學(xué)和工業(yè)研究組織（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization）的專家提出一種“過濾、土地處理與暗管排水相結(jié)合的污水再利用系統(tǒng)”，其目的主要是利用污水進行作物灌溉，通過灌溉土地處理后，再用地下暗管將其匯集和排出；德國從2003年起開始進行“分散市鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)”項目研究，該系統(tǒng)采用的辦法是在沒有接入排水網(wǎng)的偏遠農(nóng)村建造先進的膜生物反應(yīng)器，平時把雨水和污水分開收集，然后通過膜生物反應(yīng)器凈化污水；韓國主要采用濕地污水處理系統(tǒng)。

國內(nèi)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)現(xiàn)狀可概括為以下幾方面：

1）生活污水分散處理技術(shù)［1］

我國從上個世紀(jì)80年代開始開展生活污水分散處理技術(shù)的開發(fā)和研制工作，許多形式各異的無動力或微動力的低能耗型一體化技術(shù)得到應(yīng)用。但目前該分散技術(shù)的使用率較低，還存在許多問題。其中，主要問題是生物處理效率較低和再利用（reuse）困難。已經(jīng)實施的分散污水處理只是初步實現(xiàn)了分散污水的收集、處理和排放，遠未實現(xiàn)分散處理的真正目的——再利用（reuse），即將污水就地處理和就地回用的資源化利用。

2）厭氧沼氣池處理技術(shù)

最通用、節(jié)儉、能夠體現(xiàn)環(huán)境效益與社會效益結(jié)合的生活污水處理方式是厭氧沼氣池。沼氣池工藝簡單、成本低、運行費用低，適合于農(nóng)民家庭采用。結(jié)合農(nóng)村改廚、改廁和改圈，可將豬舍污水和生活污水在沼氣池中進行厭氧發(fā)酵后作為農(nóng)田肥料，沼液經(jīng)管網(wǎng)收集后集中凈化，出水水質(zhì)達到國家標(biāo)準(zhǔn)后排放。

3）穩(wěn)定塘處理技術(shù)

在缺水干旱地區(qū)，穩(wěn)定塘是實施污水資源化利用的有效方法，也是我國著力推廣的一項技術(shù)。與傳統(tǒng)的二級生物處理技術(shù)相比，高效藻類塘具有很多獨特的性質(zhì)，對于土地資源相對豐富但技術(shù)水平相對落后的農(nóng)村地區(qū)來說較具推廣價值。

4）人工濕地處理技術(shù)［2］

北京、深圳等都采用了這一技術(shù)處理生活污水。有關(guān)研究表明，在進水污染物濃度較低的條件下，人工濕地對BOD5的去除率可達85%～95%，對COD的去除率可達80%以上，對磷和氮的去除率分別可達到90%和60%。

5）土壤滲濾技術(shù)

地下土壤滲濾法在我國也受到重視。中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)所在我國北方寒冷地區(qū)利用地下土壤滲濾法處理生活污水，且出水能夠作為中水回用；清華大學(xué)在農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用地下土壤滲濾系統(tǒng)，取得了一定效果。此外，浙江、廣東、天津和江蘇等地分別在無動力、地埋式厭氧處理系統(tǒng)、雨污分離管網(wǎng)輸送集中處理和生物投菌治理污水等技術(shù)方式應(yīng)用方面進行了探索與嘗試，也都取得了一定的進展。

1 運城市農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀

1.1 運城市自然概況

運城市位于山西省的西南端，地處黃土高原的東沿，總面積14 085km2，總?cè)丝?19.46萬人。其中，農(nóng)業(yè)人口329.73萬人，占總?cè)丝诘?3.5%，城鎮(zhèn)化率36.5%，是一個典型的農(nóng)業(yè)大市，農(nóng)業(yè)歷史悠久，糧棉果商品率高，均占山西省的80%以上。

運城地形地貌為半閉流盆地，三面環(huán)山，中間為四十里崗、七里崗、鳴條崗、峨眉嶺等條帶高地與平原相間，海拔300m～600m，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，全年受季風(fēng)活動影響，冬季盛行西北季風(fēng)，夏季盛行東南季風(fēng)，氣候特點是干旱少雨，雨熱同季。年降水量在550mm左右，蒸發(fā)量約為降水量的4倍。

1.2 運城市農(nóng)村生活污水基本情況

1.2.1 生活污水產(chǎn)生現(xiàn)狀

農(nóng)村生活污水是來源于日常生活過程中產(chǎn)生的污水，依據(jù)農(nóng)村生活設(shè)施條件（給排水系統(tǒng)、衛(wèi)生器具完善程度、水資源條件等）、水源豐富程度、社會經(jīng)濟條件等不同而各異。據(jù)調(diào)研，農(nóng)村生活污水排放水量各地區(qū)、各類型村莊差異較大，人均20L／d～100L／d。農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施比較落后，排水管網(wǎng)不健全，生活污水自然排放，蒸發(fā)與下滲的損失量較大，其排放量占總用水量的比例普遍低于城市，大部分在50%左右。

農(nóng)村生活污水與城市生活污水有很大的不同，其COD范圍為62.1mg／L～314.0mg／L，NH3－N質(zhì)量濃度范圍為3.59mg／L～40.50mg／L。特點是間歇排放，量少分散，日變化系數(shù)大。

經(jīng)調(diào)查，運城市的河津、永濟、臨猗、鹽湖等（縣、市、區(qū)）經(jīng)濟發(fā)展水平較高，人均用水量為80L／d～120L／d，排水系數(shù)為60%～80%，生活污水產(chǎn)生量平均為50L／d～100L／d；芮城、夏縣、平陸、垣曲等經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，人均用水量為20L／d～80L／d，排水系數(shù)為40%～60%，生活污水產(chǎn)生量為10L／d～50L／d。運城市農(nóng)村地區(qū)生活污水產(chǎn)生量約為143 336.9t／d。具體情況列于表1。

表1 運城市農(nóng)村生活污水產(chǎn)生量調(diào)查表

1.2.2 運城市污水收集處理現(xiàn)狀

運城市是水資源極度缺乏的地區(qū)。多年來，村莊的排水管網(wǎng)建設(shè)不完善，個別經(jīng)濟條件好的村莊建有排水管道或溝渠，村民生活污水一般不處理，采用隨意排放到院外明渠的方式排放；大部分村莊的污水直接從院中排到巷道，在巷道硬化道路兩邊匯集或進入路邊排水溝，滯留下滲。水量較小，冬季在路面結(jié)冰打滑，夏秋季節(jié)變腐發(fā)臭，暴雨時又被沖得亂流。

2 運城市農(nóng)村環(huán)境連片整治中生活污水處理模式研究

運城市農(nóng)村生活污水有以下特征：1）面廣、分散。村莊分散的地理分布特征造成污水分散，難于收集。2）來源多。除了來自人糞便、廚房產(chǎn)生的污水外，還有家庭清潔、生活垃圾堆放滲濾而產(chǎn)生的污水。3）增長快。隨著農(nóng)民生活水平的提高以及農(nóng)村生活方式的改變，生活污水的產(chǎn)生量也隨之增長。4）處理率低。全市農(nóng)村生活污水幾乎不經(jīng)處理肆意排放。

2.1 處理模式設(shè)計原則

隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)村生活污水所引起的面源污染日益嚴(yán)重，如何選用適合當(dāng)?shù)剞r(nóng)村污水處理的技術(shù)的問題越來越顯得重要。農(nóng)村污水處理技術(shù)必須在技術(shù)、經(jīng)濟、維護和管理等方面滿足要求，并與當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際相結(jié)合。簡單地說，農(nóng)村生活污水的處理技術(shù)，指為使排入某一水體的污水達到再次利用的水質(zhì)要求，而通過一定的科學(xué)方法將污水中對生活或環(huán)境有害的物質(zhì)進行清除、降解或無害化處理，使這些污水變成能夠再被人們利用的技術(shù)［3］。利用運城市農(nóng)村環(huán)境連片整治示范的基礎(chǔ)，按照建設(shè)投資少、運行費用低、治理效果好、管理操作易的原則將污水進行綜合治理。

2.2 處理模式設(shè)計方案

根據(jù)國內(nèi)外農(nóng)村生活污水處理技術(shù)和運城市農(nóng)村環(huán)境的現(xiàn)狀、運城市氣候氣象特點和生活習(xí)慣，結(jié)合運城市農(nóng)村環(huán)境連片整治的示范，形成幾種生活污水處理方式或工藝路線，探索北方農(nóng)村生活污水處理模式。

2.2.1 高負(fù)荷地下滲濾污水處理技術(shù)

通過鋪設(shè)全村污水管網(wǎng)，污水進入污水處理站集中處理。芮城縣陽城鎮(zhèn)紅棗觀光循環(huán)圈片區(qū)的生活污水，不具備納入城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)或工業(yè)企業(yè)污水處理廠的條件，但是片區(qū)村莊以陽城鎮(zhèn)為中心，經(jīng)濟基礎(chǔ)條件較好，人口較多，生活污水量較大，收集率較高，依托鎮(zhèn)上的紅棗加工企業(yè)，由鎮(zhèn)政府出人管理，企業(yè)出資金，依照地勢采用了“高負(fù)荷地下滲濾污水處理”技術(shù)進行生活污水處理。

2.2.2 氣提式固定活性污泥處理技術(shù)

地勢平緩、居住相對集中、經(jīng)濟條件相對較好的村子，有能力鋪設(shè)排水管網(wǎng)和修建集中的污水處理廠（站）。這種模式治理效率高、占地面積少、處理徹底。臨猗縣臨晉鎮(zhèn)許莊村遠離城鎮(zhèn)，但經(jīng)濟基礎(chǔ)較好，生活污水收集管網(wǎng)健全，是新農(nóng)村建設(shè)試點村，采用了“氣提式固定活性污泥處理技術(shù)”。

2.2.3 緩沖池＋厭氧處理池＋人工濕地污水處理技術(shù)

在偏遠的農(nóng)村，住戶居住分散，而且往往地勢高低錯落，將這些各自匯集流淌的污水收集到一起集中處理，處理后灌溉回用或排放。在芮城縣沿黃旅游循環(huán)片區(qū)的漢渡村就建設(shè)了緩沖池＋厭氧處理池＋人工濕地污水處理裝置。

2.2.4 植物帶凈化處理技術(shù)（溝渠式濕地）

對于地下水比較深的村莊，考慮村莊用水量太小及村民生活習(xí)慣以及村莊管網(wǎng)鋪設(shè)困難的現(xiàn)狀，采取村莊道路兩旁植物帶凈化處理模式。分別在夏縣裴介鎮(zhèn)雙廟村和鹽湖區(qū)龍居鎮(zhèn)趙村2個典型村進行了這種模式的探索。生活污水從院中流入村道路兩旁的綠化帶中，綠化帶中密植植物進行生物處理。同時，加強對地下水的監(jiān)測，保證飲用水安全。

2.2.5 厭氧池＋穩(wěn)定塘

該法適用于鄉(xiāng)村農(nóng)戶洗滌、洗澡、廁所沖洗等低濃度的生活污水的處理，以及有場地的農(nóng)村生活污水的處理。在厭氧池凈化處理的基礎(chǔ)上，配套穩(wěn)定塘，利用村里原有的池塘來處理生活污水，該技術(shù)造價低廉。在臨猗縣臨晉鎮(zhèn)永樂屯村進行了這種模式的探索。

2.2.6 多種技術(shù)綜合

用于集中式處理，綜合運用多種處理技術(shù)，以達到取長補短、提高生活污水處理效果的目的。該工程投資較大，以動力生化為主，集中運行管理，主要適用于人口比較多的建制鎮(zhèn)或村莊。臨猗縣臨晉鎮(zhèn)臨晉村進行了這種模式的探索。

2.2.7 管網(wǎng)截污模式

對距離城區(qū)或工業(yè)企業(yè)較近、地勢又符合管網(wǎng)建設(shè)要求的村莊，鋪設(shè)管網(wǎng)后直接接入臨近的市政管網(wǎng)或企業(yè)污水管網(wǎng)。臨猗縣的翟村因其靠近臨猗縣豐喜集團，村里通過管網(wǎng)改造，把生活污水統(tǒng)一進入豐喜集團污水站進行處理。

3 結(jié)果與分析

根據(jù)運行監(jiān)測結(jié)果，幾種農(nóng)村污水處理技術(shù)模式均取得了較好的效果，經(jīng)處理后主要污染物達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級排放標(biāo)準(zhǔn)；一部分污水經(jīng)人工濕地和人工生態(tài)塘處理后，水質(zhì)達到綠化用水和景觀回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果見表2。

表2 幾種農(nóng)村污水處理技術(shù)模式監(jiān)測結(jié)果表

4 結(jié)論

運城市是農(nóng)業(yè)大市，農(nóng)村數(shù)量多、規(guī)模小、集聚散、地形雜，管理人員素質(zhì)不高，缺乏專門技術(shù)人員。農(nóng)村污水處理設(shè)施的建設(shè)受村莊的分布狀況、經(jīng)濟水平、技術(shù)力量、生活方式等許多因素的影響，不能按照統(tǒng)一的固定模式處理村莊的生活污水。根據(jù)研究結(jié)果，綜合各種因素考慮，結(jié)合運城市農(nóng)村環(huán)境連片整治示范效果進行篩選和總結(jié)，我們歸納出運城市農(nóng)村生活污水的處理模式和技術(shù)工藝路線。

農(nóng)村污水處理的技術(shù)選擇要因地制宜，應(yīng)根據(jù)農(nóng)村特點和實際情況，選擇經(jīng)濟適用、運行成本低廉、管理維護簡單的污水處理方法和技術(shù)，并充分考慮農(nóng)村的財力和農(nóng)民的承受情況。各種處理模式各有其優(yōu)缺點，高負(fù)荷地下滲濾污水處理模式和氣提式固定活性污泥處理模式，雖然各污染物都得到了較好的去除，但是投資費用高，后期運行成本大；采用“緩沖池＋厭氧處理池＋人工表流濕地”的污水處理模式，使各污染物都得到了較好的去除，而且投資少，運行基本無費用，管理和維護簡便，但占地面積較大；采用“緩沖池＋厭氧處理池＋人工潛流濕地”的污水處理模式，使各污染物得到了較好的去除，但管理和維護不如人工表流濕地簡便。

［1］ 李偉國，劉建鋒，梁師俊，等.浙江省農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的選用原則與處理模式［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2008（5）：81－86.

［2］ 高巍，胡浩云，朱磊，等.邯鄲地區(qū)溝渠人工濕地治理農(nóng)業(yè)面源污染可行性研究［J］.水利科技與經(jīng)濟，2009（12）：1066－1068.