我国农村小型生活污水处理的工艺技术路线

一、中国农村水环境污染现状

农村水环境是指分布在广大农村的河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体的总称。我国总计有乡镇45412个，村民委员会739980个，乡村户数23692.7万户，乡村人口达91960万人。农村人口分散，人口数量多，没有任何生活污水的收集和处理设施，这使农村生活污染源成为影响水环境的重要因素。据测算，全国农村每年产生生活污水80多亿吨，而96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统，生活污水随意排放，严重污染了农村地区居住环境，农村大部分地区河、湖等水体普遍受到污染，饮用水水质安全受到严重威胁，直接危害农民的身体健康，严重影响农村地区的环境卫生，极易导致一些流行性疾病的发生与传播。据估算，农村环境问题每年造成的经济损失已超过千亿元，我国农村环境与生态状况令人担忧。

一些人口密集的欠发达地区也认识到，如果不对农村生活污水采取有效处理，会触发农村医疗和经济建设等方面的系列问题，甚至造成传染病的产生与扩散。鉴于农村生活污水的问题日益严重，迫切需要采取积极的措施。近年来，随着地方经济实力的增强，尤其是发达省份在经济发展到一定阶段以后，逐步认识到农村生活污水处理问题的重要性，并开始采用一些实用、合理、低能耗和低运行费用的技术来处理污水。

二、中国农村污水主要特点

我国农村生活污水有以下特征：

(1)面广且分散：村庄分散的地理分布特征造成污水分散，难于收集。

(2)来源多：除了来自人粪便、厨房产生的污水外，还有家庭清洁、生活垃圾堆放渗滤而产生的污水。例如，太湖洗衣废水占生活污水的21.6%，巢湖、滇池大约为17.9%。

(3)增长快：随着农民生活水平的提高以及生活方式的改变，生活污水的产生量也随之增长。

(4)处理率低：96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统。

三、国外乡村污水处理技术

(1)澳大利亚 “FILTER”(非尔脱) 污水处理及再利用系统

澳大利亚科学和工业研究组织的专家于最近几年提出一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统，称之为(非尔脱)污水灌溉新技术。这个系统一方面可以满足农作物对水分和养分的要求，一方面能降低污水中氮、磷等元素的含量，使之达到污水排放标准。其特点是过滤后的污水都汇集到地下暗管排水系统中，并设有水泵，可以控制排水暗管以上的地下水位，以及处理后污水的排出量。

该系统利用污水灌溉达到污水处理的目的，能有效实现污染物去除和污水减量的双重目标，既可满足作物对水分与养分的需求，又可降低污水中的氮、磷、钾含量，避免污水直接排入水体后，导致水体富营养化。该系统对总磷(TP)、总氮(TN)、生物需氧量(BOD5)和化学需氧量(CODCr)的去除率分别能达到97%~99%、82%~86%、93%和75%~86%。

(2)土壤毛管渗滤系统

该系统将污水投配到土壤表面具有一定构造的渗滤沟中，污染物通过物理、化学、微生物的降解和植物的吸收利用得到处理和净化。美国、日本、澳大利亚、以色列、俄罗斯和西欧等国一直十分重视该系统的研究和应用，在工艺流程、净化方法和构筑设施等方面做到了定型化和系列化，并编制了相应的技术规范。该技术对悬浮物、有机物、氨氮、总磷和大肠杆菌的去除率均较高，一般可达70%~90%，而且基建投资少、运行费用低、维护简便，整个系统埋在地下，不会散发臭味，能保证冬季较稳定的运行，便于污水的就地处理和回用。因此，对于水资源供需矛盾日益紧张、生活污水污染日趋严重的广大农村，该技术具有很强的技术和经济优势。

(3)人工湿地处理系统

该系统一般由人工基质(多为碎石)和生长在其上的沼生植物(芦苇、香蒲、灯心草和大麻等)组成，是一种独特的“土壤-植物-微生物”生态系统，利用各种植物、动物、微生物和土壤的共同作用，逐级过滤和吸收污水中的污染物，达到净化污水的目的。该技术在欧洲、北美、澳大利亚和新西兰等国家得到了广泛应用，其缺点是需要大量土地，并要解决土壤和水中的充分供氧问题，以及受气温和植物生长季节的影响等问题。

(4)生物膜技术

生物膜法是分散生活污水处理主要应用的一种人工处理技术，包括厌氧和好氧生物膜两种。厌氧或好氧微生物附着在载体表面，形成生物膜来吸附、降解污水中的污染物，达到净化目的。该方法设备简单、运行成本较低，处理效率高。反应器一般由填料(载体)、布水装置和排水系统三部分组成，采用的填料有无机类(陶粒、矿渣、活性炭等)和有机类(PVC、PP、塑料、纤维等)。目前，新型的生物膜反应器和固定化微生物技术也得到了广泛的研究。

日本“石井法”生物膜技术：日本石井勋教授发明的“石井法”，是利用使用过的乳酸饮料瓶作曝气池填料，采用的是生物膜技术原理。生物膜技术利用微生物具有氧化分解有机物的功能，采取人工措施来创造更有利于微生物生长和繁殖的环境，使微生物大量繁殖，以提高对污水中有机物的氧化降解效率。

(5)稳定塘工艺

该技术主要是利用菌藻的共同作用来去除污水中的污染物，具有基建投资少、运转费用低、维护简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体以及无需污泥处理等优点。德国和法国分别有各类稳定塘3000座和2000座，而美国已有各类稳定塘上万座。

美国高效藻类稳定塘：美国加州大学伯克利分校提出并研发的高效藻类塘是对传统稳定塘的改进，最大限度地利用了藻类产生的氧气，其充分利用菌藻共生关系，对污染物进行高效处理。高效藻类塘较传统的稳定塘停留时间短，占地面积少;建设容易，维护简便，基建投资少，运行费用低。

(6)一体化集成装置处理技术

发展集预处理、二级处理和深度处理于一体的中小型污水处理一体化装置，是国内外污水分散处理发展的一种趋势。日本研究的一体化装置主要采用“厌氧-好氧-二沉池”组合工艺，兼具降解有机物和脱氮的功能，其出水BOD5<20毫克/升、TN<20毫克/升，近年来开发的膜处理技术，可对BOD5和TN进行深度处理。欧洲许多国家开发了以SBR、移动床生物膜反应器、生物转盘和滴滤池技术为主，结合化学除磷的小型污水处理集成装置。

(7)法国的蚯蚓生态滤池

法国开发了蚯蚓生态滤池新技术。这项技术根据蚯蚓具有提高土壤通气透水性能和促进有机物质的分解转化等功能而设计，是一种既可高效、低能耗地去除城镇污水中的污染物质，又大幅度降低了剩余污泥处理和处置费用的、全新概念的污水处理工艺。这套处理系统大幅度简化了污水处理流程，运行管理简单方便，并能承受较强的冲击负荷;处理系统基本不外排剩余污泥。

四、中国乡村污水处理技术路线选择

目前污水处理系统主要是根据污水处理水平的要求，采用一种或几种处理技术或工艺联合处理污水。按照污水处理技术的适用条件，农村地区生活污水处理系统可分为集中处理和分散处理两大类。

我国从上个世纪80年代开始开展生活污水分散处理技术的开发和研制工作，许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化污水处理装置得到应用，但目前该分散技术的使用率较低，还存在许多问题。一方面，生物处理效率较低，尤其表现为氮磷去除率很低。氮磷污染是导致水体富营养化的主要原因，如果在此技术上不能取得突破，这类技术的应用前景必然会受到限制。另一方面，目前实施的分散污水处理只是初步实现了分散污水的收集、处理和排放，远未实现分散处理的真正目的—再利用(Reuse)，即将污水就地处理和就地回用，实现污水资源化。

(1)集中处理系统。集中处理系统主要是指(小型化)污水处理厂、人工湿地系统或土地处理系统等，通过一系列的物理、化学以及生物措施减少污水中的污染物，从而达到污水净化和资源化利用的目的。

(2)分散处理系统。分散处理系统是一个高度浓缩的微型化污水处理厂。它采用各种物理、化学或生物措施组合工艺，将各种处理技术高度集成在一个较小的空间范围内。随着各种工艺和技术的发展，分散处理系统的产品种类和型号越来越多。

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