摘要：我国农村生活污水具有污水量大且分散的特点,难以实现集中处理,选择处理效率高、经济性好、实用性强、便于运行维护与管理的农村生活污水处理技术和设备非常重要。综述了农村生活污水一体化处理技术,阐明一体化活性污泥衍生工艺、生物膜处理工艺、2号站网址膜生物反应器工艺及其组合工艺的适用范围和优缺点,分析了适宜分散式污水处理的技术模式,即小型一体化装置处理与集中收集处理相结合。以处理量为5 t/d的小型污水处理一体化设备为基础,综合农村生活污水排放特点,对比分析了各处理工艺的污染物去除性能和经济指标,提出一体化生物接触氧化工艺、改进型生物膜与活性污泥混合工艺及在厌氧-缺氧-好氧工艺段后端增加缺氧沉淀段工艺等是我国农村生活污水一体化处理技术的发展趋势。

 

按行政村比例计,2016年我国农村生活污水治理率仅为22%[1],2017年提高至25%;若以自然村计,2019年统计数据表明全国有250万个自然村、6.7亿农村人口,但污水治理率不到10%[2]。2018年9月,生态环境部、住房和城乡建设部联合印发《关于加快制定地方农村生活污水治理排放标准的通知》,之后我国很多省、自治区、直辖市等制订了适合本省(区、市)的农村生活污水处理排放标准,其中以北京市制订并发布的DB 11/1612—2019《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》为严苛,其一级A排放标准COD为50 mg/L、NH3-N浓度为5 mg/L、TP浓度为0.5 mg/L,还增加了动植物油等指标。可见,国1家层面和地方政府都很重视农村生活污水治理问题,各地区均在积极有效地采取防治措施和技术升级手段,以提高农村生活污水的处理能力和水平。

 

农村生活污水若得不到有效治理,会影响村镇饮用水安全,造成土壤肥力下降,粮食产量降低,也会对地下水、湖泊、流域的水质产生影响[3⇓-5]。因此,深入探讨与研究、选择和应用农村分散式污水处理技术与模式,使其因地制宜、有效运行,是解决农村生活污水污染问题的有效途径。笔者从分析农村生活污水一体化技术特点出发,综述了一体化技术适用范围和优缺点,分析了适宜分散式污水处理的技术模式,旨在为技术模式选择、推广和应用提供理论支撑,进而促进农村水资源环境的健康、可持续发展。

 

1 农村生活污水来源与特征

 

农村生活污水主要来源于厨房污水、生活洗涤污水和冲厕水等[6],另外我国大部分农村地区农户家中普遍散养牲畜(猪、羊和禽类等),牲畜的洗涤用水、粪水等含有大量污染物的污水也常被纳入农村生活污水进行统一收集与处理。农村生活污水具有排放点分散、水量小、时段性和季节性强等特点,污水中氮、磷浓度高且含有大量的营养盐、细菌和病毒[6-7],上述特点均给农村生活污水处理带来挑战。

 

农村生活污水在处理与排放方面有以下特点[8-9]:1)污水产生量小、分散且成分不同。农村地区总用水量较少且污染物成分单一,极少有有毒有害成分。2)污水排放量时空分布变化大。由于农村居民生活作息习惯的特点,用水高峰时段集中,夜间基本不外排水,且用水量与季节、气候变化关联性高,生活用水呈现冬季少夏季多的特点。3)具有可生化处理性。农村生活污水中的氮、磷及有机物的浓度较高,且不含有毒、有害物质,易生化处理。4)污水分散、难集中。现阶段大部分农村生活污水直接排放或经化粪池简单处理后排放,污水处理程度低,对附近流域水质以及土壤土质具有较大影响[10-11]。总体来说,我国不同地区、不同经济水平的农村生活污水成分特征和排放规律可以概括为:中部地区的污水中污染物浓度较高,治理方式以设施处理和农田排放为主;南部沿海地区人均生活污水排放量较大,因经济发达,污水处理率较高;北方地区污水排放量较少,污染物浓度较低,但污水处理率也相对较低[12]。

 

因此选择农村生活污水处理工艺、处理设施时,首先应考虑当地生活污水收集、处理及排放情况,确保出水水质稳定达标的同时能耗费用低、易管理维护;同时农村生活污水处理需遵循生态化、节能化、景观化的原则,以实现污水回用及氮、磷资源化利用,并提高农业经济效益。

 

2 农村生活污水一体化处理技术

 

农村分散式生活污水可采用自然净化技术进行处理,如人工湿地污水处理、污水土地处理、稳定塘处理等技术,其特点为利用自然水体或土壤中植物、微生物的自净作用实现对污染物的吸收与降解,但其具有受环境条件限制,出水水质不稳定等缺点。一体化处理技术是指对传统污水处理工艺各功能模块进行优化设计、组合,减少工艺复杂度,满足不同规模、成本、进水水质等要求的污水处理工艺,其优势包括方便运输、现场安装简单及占地面积较小等,一体化处理技术为现阶段农村生活污水处理技术研究的热点。结合我国农村生活污水处理技术的主要进展,一体化处理技术依据技术原理主要可分为一体化活性污泥衍生工艺、一体化生物膜处理工艺、一体化膜生物反应器(MBR)工艺以及一体化组合工艺等类型。