一、農村污水及處理

　　1.1 農村污水的特點(diǎn)

　　農村污水主要指農村居民在日常生活中產(chǎn)生的餐飲、清潔、洗衣、沖廁、洗浴等活動(dòng)排出的污水，可能還包括一些農事生產(chǎn)排水，如小規模畜禽養殖糞污、農產(chǎn)品初加工等廢水，主要污染物為懸浮物、有機污染物、氨氮、總氮、總磷等，具有以下顯著(zhù)特點(diǎn)：①污水量小但排放分散，集中收集難度大，難以集中處理。②排放時(shí)間集中，農民生活作息規律導致污水量時(shí)變化系數大。③污染物組分相對簡(jiǎn)單，有毒物質(zhì)含量較少，污水可生化降解性好。

　　1.2 農村污水處理技術(shù)

　　已有研究多將農村污水處理工藝技術(shù)分為生物處理技術(shù)、生態(tài)處理技術(shù)和生物一生態(tài)組合處理技術(shù)。

　　(1)生物處理指利用好氧、厭氧微生物的生化降解作用去除污水中污染物的工藝過(guò)程。通常采用的生物處理工藝技術(shù)包括活性污泥法、接觸氧化法等。

　　(2)生態(tài)處理指利用微生物、動(dòng)植物復合生態(tài)系統的生化一生態(tài)協(xié)同作用去除污水中污染物的工藝過(guò)程。通常采用的生態(tài)處理工藝技術(shù)包括人工濕地法(潛流濕地、升流濕地等)、復合生態(tài)塘法(曝氣氧化塘、微單元生化池等)等。

　　二、例證工程概況

　　本文以河北省邢臺市邢臺經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區轄區17座農村污水處理站為例展開(kāi)介紹。

　　2.1 工程建設背景

　　邢臺經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區位于邢臺市東南部，為省級經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區，總面積為208.3km2，下轄6個(gè)鎮(辦)、114個(gè)村(居)、19.3萬(wàn)人。經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區轄區內農村長(cháng)期缺乏污水處理設施，污水未經(jīng)處理便自由排放，造成當地水體、土壤受到嚴重污染，絕大多數村頭坑塘、路邊小河溝由于長(cháng)期接納污水完全喪失水體自?xún)裟芰?，成為黑臭水體，嚴重影響了當地的村容村貌和生態(tài)環(huán)境.帶來(lái)極大的衛生隱患和生態(tài)風(fēng)險?；谏鲜鲈?，邢臺市經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區多方籌集資金，于2018年立項建設農村污水處理站。

　　2.2 工程設計方案

　　鑒于邢臺市地處太行山脈南端東麓和華北平原交匯處，經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區位于東部平原區，全區地勢高差不足5m，如果將轄區內農村污水集中收集處理，則收集管網(wǎng)和中途提升栗站工程量極大，并且考慮到污水處理站的運行管理問(wèn)題，以及污水處理后再生利用做灌溉用水的需要.經(jīng)反復技術(shù)經(jīng)濟比選，設計采用了以行政村為單位分散收集、采用微單元生化一生物過(guò)濾生化―生態(tài)組合工藝技術(shù)方案，共設置17座污水處理站，服務(wù)人口約6萬(wàn)人，工程設計總規模為6600 m3/d，污水處理站多選擇在村頭原有污水垃圾坑塘。

　　根據各污水處理站設計進(jìn)水水質(zhì)，結合可用地面積，微單元生化池設計停留時(shí)間為7?10d，生物過(guò)濾池設計表面負荷為0.3?0.m3/(m2?h)。污水處理站工程建設投資為3000?4000元(m3?d)，工程占地面積為30?80m2/(m3?d)。出水水質(zhì)為：COD≤50mg/L，NH3-N≤5mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L

　　2.3 污水處理工藝

　　本文例證工程均采用微單元生化一生物過(guò)濾工藝設計、建設。

　　2.3.1 工藝技術(shù)原理

　　微單元生化工藝基于活性污泥法和強化生態(tài)塘法污水處理基本原理，將活性污泥法厭氧一缺氧一好氧(AAO)工藝中的厭氧一缺氧一好氧生化區，以及泥水分離區自下而上疊層布置于一個(gè)防滲土工中，池中設置多個(gè)生化反應器.生化反應器為一種氣力提升混合溶氧裝置，每個(gè)生化反應器下部設有一組集泥管，在氣力提升抽引作用下，將池底沉降的輕質(zhì)活性污泥吸入生化反應器，與污水混合提升并充氧。生化反應器將污水、活性污泥混合液提升至池上部好氧生化層，得到充氧活化的生化污泥逐漸下沉進(jìn)入中部缺氧生化層和下部厭氧生化層，每個(gè)生化反應器服務(wù)區域均形成一個(gè)自下而上的厭氧一缺氧一好氧(AAO)生化微單元。微單元生化污水處理工藝技術(shù)模型如圖1所示。

　　生物過(guò)濾采用垂直上向流曝氣生物濾床，濾床上種植有水草、蘆葦等水生植物，曝氣生物濾床內生物膜、水生植物的根系進(jìn)一步降解、吸收污水中的殘余污染物，實(shí)現污水的深度凈化處理。

　　2.3.2 污水處理工藝流程

　　如圖2所示，進(jìn)站污水經(jīng)格柵格濾后，由提升泵送人微單元生化池池首底部厭氧生化層，經(jīng)微單元生物處理后的污水進(jìn)入曝氣生物濾床下部布水管，自下而上穿過(guò)曝氣生物濾床，殘余污染物被濾床內生物膜，以及水草、水生植物的根系進(jìn)一步降解、吸收，實(shí)現對污水的深度凈化處理。達標出水自流外排至路邊、田間溝渠。

　　2.3.3 工藝技術(shù)突出特點(diǎn)

　　(1)微單元生化池、生物過(guò)濾池內自然生長(cháng)有大量自養、異養型菌類(lèi)，輪蟲(chóng)、線(xiàn)蟲(chóng)等原生、后生動(dòng)物，放養并大量繁殖有雜食、濾食魚(yú)類(lèi)等高等水生動(dòng)物，以及接種的藻類(lèi)，種植的水草、蘆蘋(píng)等水生植物，構成較為完整的食物鏈和生態(tài)體系，實(shí)現污水的生化一生態(tài)聯(lián)合深度處理。

　　(2)微單元生化池下部污泥中的輕質(zhì)可生化降解污泥中的有機物被反硝化微生物利用作生物脫氮碳源，在確保生物脫氮碳源需求的同時(shí)，大大減少了剩余污泥產(chǎn)生量，少量剩余污泥沉人池底，進(jìn)行長(cháng)期、充分的無(wú)機化消解，消解后形成無(wú)機灰土的體積大幅縮小，積沉于池底防滲膜上，形成防滲膜保護層，從而避免了污泥處理問(wèn)題。

　　(3)進(jìn)池污水、厭氧生化層均處于微單元生化池下部，可以從根本上避免污水處理設施運行過(guò)程中產(chǎn)生臭氣污染的問(wèn)題。

　　(4)微單元生化池、生物過(guò)濾池為防滲土工池，配合池內魚(yú)蝦和水生植物，既可以大量減少工程建設投資，又可以形成較好的自然景觀(guān)效果。

　　(5)微單元生化池開(kāi)闊的水面可最大限度地接受自然復氧，減少人工曝氣充氧量，相應地節省污水處理運行費用。

　　(6)污水處理站出水(充分生態(tài)化的熟水)自流至路邊、田間溝渠，即作為農業(yè)灌溉用水.也作為農村路邊、田間溝渠補充水，以逐漸恢復農村路邊、田間溝渠潺潺流水、水草滋生、魚(yú)蝦歡游的生態(tài)環(huán)境。

　　(7)采用微單元生化一生物過(guò)濾設計、建設的污水處理站機電設備只有格柵、提升泵、鼓風(fēng)機，生化反應器為免維護型設備，污水處理站維護維修工作量很少，運行管理簡(jiǎn)單。

　　(8)污水提升泵根據一體化格柵及提升泵井內水位自動(dòng)開(kāi)停，污水處理站全自動(dòng)化運行，無(wú)需專(zhuān)人管理只需要定期巡檢。站內設置的影像監控系統用于遠程實(shí)時(shí)監控污水處理站運行及安保狀態(tài)，以保證污水處理站的安全運行。

　　2.4 污水處理站運行情況

　　邢臺經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區17座污水處理站自2018年10月開(kāi)工建設，2019年1月工程竣工，2019年2月開(kāi)始調試，生化一生態(tài)系統啟動(dòng)期約3個(gè)月，生化一生態(tài)系統啟動(dòng)后污水處理效果逐漸顯現，出水水質(zhì)迅速提升。17座污水處理站已連續穩定達標試運行超過(guò)半年，試運行期間核定各污水處理站平均污水處理成本費用為0.50?0.75元/m3，17座污水處理站共配備運行維護人員4人(含輪休人員1名)，其中1人為管理人員，2人負責各站巡視、維護

　　各污水處理站試運行期間主要技術(shù)數據(已剔除突高、突低值后的通常范圍值)見(jiàn)表1。

　　三、總結與展望

　　3.1 農村污水處理的基本原則

　　基于農村污水的特點(diǎn)以及與城市污水的顯著(zhù)差別，若將城市污水的處理技術(shù)直接推廣到農村污水仍存在著(zhù)較大的不適用性。農村污水的處理工程需要在大量實(shí)地調研工作的基礎上進(jìn)行“一村一策”定制化的方案設計。

　　基于本文例證工程的設計、建設、運行經(jīng)驗，農村污水處理的基本原則應為：

　　(1)居住條件不同的農村，尤其針對正在進(jìn)行“新農村改造”的村莊，改造模式和改造前后的污水排放特點(diǎn)和水質(zhì)差異很大，需要根據農村現狀和規劃情況，盡可能滿(mǎn)足改造期間、改造前后的污水處理需要。

　　(2)供水條件不同的農村，尤其是免費與收費供水、連續與定時(shí)供水的農村污水量差異很大，需要根據各村的實(shí)際污水量，盡可能地合理地確定污水處理工程規模。

　　(3)灌溉用水條件不同的農村，尤其是南方豐水地區農村與北方干旱缺水地區的農村，對污水處理再生灌溉用水的需求差異很大，需要根據當地對再生灌溉用水的需求情況，有針對性地選擇污水處理設施設置方案。

　　(4)經(jīng)濟實(shí)力不同的農村，尤其是集體經(jīng)濟發(fā)展水平差異較大的農村，需要根據各村的經(jīng)濟承受能力，在滿(mǎn)足污水處理量和排放標準要求的前提下，合理選擇經(jīng)濟可行的污水處理工藝技術(shù)。

　　(5)農村污水處理，尤其是平原地區、居住分散地區農村污水處理，應以分散式收集處理方式為主，續的技術(shù)改進(jìn)及推廣應用提供參考依據。隨著(zhù)農村污水處理工程建設的不斷突進(jìn)，生物一生態(tài)組合型工藝技術(shù)將會(huì )得到越來(lái)越廣泛的應用，污水處理的資源化再生利用將會(huì )越來(lái)越受到重視。將農村污水處理和水體生態(tài)修復、生態(tài)環(huán)境改善，以及與生態(tài)化農業(yè)生產(chǎn)相結合，才能實(shí)現真正意義上的環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟、社會(huì )多重效益，實(shí)現三生(生態(tài)、生產(chǎn)、生活)共贏(yíng)。以節約大量污水輸送管道、提升泵站工程建設投資。

　　(6)在滿(mǎn)足污水處理量和排放標準要求的前提下，盡可能選擇工程建設投資較少、運行維護成本較低的污水處理工藝技術(shù)。

　　(7)應充分考慮到農村缺乏施工、運行專(zhuān)業(yè)人才和隊伍，力使農村污水處理設施的建設施工、運行管理盡可能簡(jiǎn)單方便。

　　(8)盡量選擇生物一生態(tài)組合型工藝技術(shù)，并力使污水處理設施具備較好的景觀(guān)效果和生態(tài)效益。

　　3.2 農村污水處理適用技術(shù)及發(fā)展

　　本文例證工程的設計、建設、運行經(jīng)驗表明，微單元生化一生物過(guò)濾組合式工藝技術(shù)適用于農村污水處理，能夠以較低的經(jīng)濟代價(jià)滿(mǎn)足農村污水處理要求，污水處理設施建設施工、運行管理簡(jiǎn)單便捷。出水有利于再生為農田灌溉和生態(tài)景觀(guān)用水。受冬季氣溫限制，組合式工藝技術(shù)的適用地區為北京以南，尤其是缺水地區，以及廣大南方地區農村污水處理。邢臺經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區17座農村污水處理站將作為試點(diǎn)工程，在日后的運行實(shí)踐中不斷總結經(jīng)驗，為后續的技術(shù)改進(jìn)及推廣應用提供參考依據。

　　隨著(zhù)農村污水處理工程建設的不斷突進(jìn)，生物一生態(tài)組合型工藝技術(shù)將會(huì )得到越來(lái)越廣泛的應用，污水處理的資源化再生利用將會(huì )越來(lái)越受到重視。將農村污水處理和水體生態(tài)修復、生態(tài)環(huán)境改善，以及與生態(tài)化農業(yè)生產(chǎn)相結合，才能實(shí)現真正意義上的環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟、社會(huì )多重效益，實(shí)現三生(生態(tài)、生產(chǎn)、生活)共贏(yíng)。(來(lái)源：(北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院)