农村生活污水处理现状分析
时间：2023-05-28 20:00:23 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
张洪玲 董延强 程木峰 于梦梦 李明明
（1. 中科华鲁土壤修复工程有限公司，山东德州 253000；
2. 日照市禹德污水处理有限公司，山东日照 276800）
随着人民生活水平不断提高，农村生活污水产生量与日俱增，给农村生产建设、区域环境、自然资源以及村民的身体健康带来极大影响。我国农村地区人口分布广泛，但人口密度低、居住分散，污水处理率低，导致农村生活污水治理面临巨大挑战。因此，对于开展农村生活污水治理工作，采取切实有效的技术措施、建立健全农村污水排放管理机制尤为重要。
了解农村生活污水的来源及特点，有针对性地解决农村生活污水排放问题，保障农业农村安全用水，对推进农村可持续发展尤为重要。
农村生活污水来源广泛，主要有以下几类：（1）村民洗涤、厨卫用水。农村的厨房、卫生间、洗涤用水直接通过暗沟或者明沟排出，除小部分蒸发外，下雨冲淋导致大部分生活污水直接流入河道，造成河道及农用水污染，水体变黑发臭，部分指标超标，导致水体富营养化。（2）饭店、理发店等生活污水的排放。一些农村尤其是旅游村，设有农家乐，由于村镇基础设施建设落后、环保技术不足、村民环保意识不强，农家乐、洗发店等产生的污水没有处理直接排入河道、沟渠中。调查发现这些废水中含有较高浓度的油分、悬浮物（SS）、BOD 和COD。（3）畜禽养殖产生的污水。随着农村畜禽养殖的增加，大部分畜禽产生的粪便没有经过处理直接随雨水排入河道，加上一些散养家禽的到处走动，随意排放粪便，造成水体发黑发臭，严重影响生态环境。（4）生活垃圾处置不当。垃圾产生量随着农村生活水平的提高逐年增加。由于村民环保意识不强、监督管理部门监管不到位，造成垃圾随意丢弃，随着风吹雨淋垃圾流入河道，产生大量细菌和病菌，对农村水体、生态环境产生严重影响。（5）化肥农药的使用。随着科技的进步，村民对农作物的产量要求越来越高，为了增产使用过多的化肥农药，一方面，化肥农药的包装塑料及玻璃等垃圾被丢入河沟污染水体；
另一方面，过多农药化肥的直接使用造成难以降解的有机化合物不断在地下渗透，污染地下水。（6）瓜果及杂草的腐烂。农田中的杂草、果园中熟烂的瓜果等被村民扔在河沟或地头，随着雨水的冲刷冲入河道，不断堆积腐烂造成水体污染。
我国农村生活污水分布广泛、分散，污染范围大，南北方差异大；
污水总量小，排放具有间歇性；
日排放量较城市居民少，大部分集中在白天，晚上较少；
日排放量变化幅度大，季节变化大，受旱雨季及天气变化影响明显；
污染成分单一，主要为氮磷污染物质，并不存在较多金属、有毒有害物质。多数地区无管网或管网不完善，管网破裂无人监管，给村民身体健康及生活环境带来严重影响。
目前农村污水处理工艺、技术种类繁多，主要分为活性污泥法、生物膜法、生态处理法等。
3.1 活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体进行废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经过一定时间后，好氧微生物繁殖而形成污泥状絮凝物，上面以菌胶团为主的微生物群具有很强的吸附与氧化有机物的能力［1］。常见的活性污泥法有A2O 工艺（污水—集水井—厌氧—缺氧/好氧—出水井—达标排放）、A/O 工艺（集水井—初沉池—厌氧—好氧—达标排放）、间歇性活性污泥法（SBR）工艺、氧化沟工艺、MBR 工艺以及基于以上工艺改进的工艺，如倒置A2O 工艺、改良A2O 工艺、UCT 工艺、多级AO 工艺、分段进水工艺、CASS 工艺、ICEAS工艺、MSBR 工艺等。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用来分解去除污水中的有机污染物，然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。活性污泥法的优点是出水水质好，能够达到较高的排放标准，但工艺过于复杂，运营维护要求高，尤其是需要合理控制曝气、污泥龄、内外回流，产生剩余污泥需要处置等，适合中等规模污水处理（几十吨到几百吨）。传统活性污泥法污水处理工艺流程如图1 所示。
图1 传统活性污泥法处理工艺流程
梁珊等［2］采用氧化沟与MBR 工艺相结合构建了一种新型的一体化村镇污水处理装置，处理某村镇生活污水（100 m3/d），在进水COD 浓度为（345.5±25.2）mg/L、BOD5浓度为（212.6±21.4）mg/L、NH4+-N浓度为（28.9±3.4）mg/L、TN 浓度为（44.1±4.3）mg/L、TP 浓度为（4.5±0.7）mg/L 的条件下，该一体化装置对上述指标的去除率分别为88.2%～95.7%，95.4%～98.7%，81.7%～94.4%，78.1%～90.3%和80.0%～87.8%，出水中除了TP 浓度仅能达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B 标准外，其他指标均能稳定达到一级A 标准。脂假丝酵母、产朊假丝酵母联合活性污泥法处理含铬电镀废水，可以提高废水中污染物的生物吸附效率［3］。
3.2 生物膜法
生物膜法属于好养生物处理的方法，废水通过好氧微生物和原生动物、后生动物等在载体填料上生长繁殖形成的生物膜，有机物被吸附和降解而使废水得到净化［4］。根据装置的不同，生物膜法可分为生物滤池、生物转盘、接触氧化法和生物流化床等4类［4］。常见的有厌氧滤池、生物接触氧化工艺、曝气生物滤池（BAF）、反硝化滤池、生物转盘、移动床生物膜反应器（MBBR）等。生物膜法也是我国目前一体化设备采用最多的工艺技术，适合小规模污水处理（几吨到几十吨）。生物膜法的优点是运营维护要求低，可以做到无人管理，只有少量生物膜脱落，污泥排放量小，抗冲击能力强及动力消耗低，大多数的一体化设备采用的都是厌氧滤池+生物接触氧化工艺等，但不能除磷，需要设置除磷系统。生物膜法处理工艺流程如图2 所示。
图2 生物膜法处理工艺流程
为提高生物膜的处理能力，国内外科研人员从微生物菌种、膜反应器、曝气生物滤池、滤料等方面进行科研工作，通过研发筛选滤料、填料、研发新型生物转盘等生物膜技术，可使出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A 和B 标准［5］。
3.3 生态处理法
常见的生态处理法有人工湿地、微生态滤床、人工快渗、土地处理法、氧化塘等［6］。生态处理法是通过生态技术，以植物、动物和微生物为主，通过栽植水生植物、建设植物隔离带等方式进行生态化改造，使污水在湿地生态系统中进行系统处理［7-8］。生态处理法具有可持续、能耗低、景观效果好等特点，对有机物、氮、磷的处理效果较好；
缺点是去除污染物效果易变，易受温度、污染物排放量和浓度、季节等影响，容易滋生蚊蝇，造成浅层地下水污染等。尽管生态处理法在污染物去除和经济成本方面具有明显优势，但土地需求可能是其应用的最大限制因素，尤其是在丘陵地区。
研究发现，采用多级表面流人工湿地去除污染物的效率超过90%，此外，出水中TN，NH4+-N，TP 浓度大大低于《中国城市污水处理厂污染物排放标准》一级A 所设定的标准［9］。
3.4 其他方法
其他常见的方法有化粪池、稳定塘、沼气池等［10］。由于我国的污水管道系统和处理设施不完善，化粪池成为居民污水处理的关键设施。在没有污水处理网络的农村地区，居民严重依赖现场卫生设施，例如化粪池和厕所来进行临时处理。化粪池通常是厌氧反应器，在处理污水和去除悬浮污染物方面起作用。但是这类方法的污染物去除能力有限，效果较差，一般用在经济较差的偏远地区或者作为预处理措施［11］。目前部分村庄已进行厕所改造，厕所改造的形式主要为三格式或双瓮式化粪池［12］，化粪池的粪污定期进行清理。对新型四室化粪池的结构和性能进行设计改造［13］，并用Fluent 软件进行数值模拟分析发现，与传统的三室化粪池相比，在长期稳定的运行条件下，采用最佳参数的改良化粪池污水处理效果得到显着改善，改造后的COD 和BOD 去除效果得到加强。
随着农村水体污染加重，我国陆续颁布了新的规章制度。2019 年4 月，生态环境部发布了《农村生活污水处理设施水污染排放控制规范编制工作指南（试行）》，指出尾水排放标准要因地制宜，鼓励优先选择氮磷资源化与尾水利用技术。同月，住房和城乡建设部发布《农村生活污水处理工程技术标准》，并于2019 年12 月正式实施，标准中全面系统地对设计水量、水质、污水收集系统、污水处理配套设施、施工和验收、运行和维护等内容进行了规定。全国农村污水治理目标中，到2020 年新增完成环境综合整治的建制村13 万个，经过整治的村庄生活污水处理率≥60%。
2010 年9 月21 日，住房和城乡建设部组织编制了东北、华北、东南、中南、西南、西北6 个地区的农村生活污水处理技术指南，根据排水去向分别执行不同的标准，除西北地区无渔业用水标准外，其余各地区执行的排水参考标准相同，见表1。
表1 农村污水排放标准
随着2018 年9 月国家《关于加快制定地方农村生活污水处理排放标准的通知》的出台，我国各省（区、市）纷纷出台各自的农村污水排放标准体系，目前，已公布的农村污水处理设施水污染物排放标准见表2。各地除需满足国家的排放标准外，还要满足地方的排放标准。
各省（区、市）依据农村污水处理设施的处理规模、排入地表水的水环境功能、敏感程度等因素分为不同等级，不同等级对应执行不同排放标准。
从各省（区、市）农村生活污水处理设施水污染物排放标准来看，各省（区、市）均制定并依据实际情况更新各自所执行的标准，最新印发时间均为2018年以后，主要指标有pH、CODCr、SS、氨氮、总氮、总磷和动植物油。海南、新疆、浙江、内蒙古、安徽、河北和山东对类大肠杆菌指标有要求，北京新（改、扩）建设施对五日生化需氧量（BOD5）有要求。从主要指标最严限值上看，京津冀地区（北京、天津和河北）和上海的标准要求相对较高，主要体现在CODCr、SS、氨氮、总氮和总磷指标上；
各地标准限值的差异可能与不同地区水资源状况、处理后尾水去向以及社会经济发展水平有关。各指标具体情况分析如下：
（1）CODCr：北京新（改、扩）建农村生活污水处理设施水污染物排放限值最严为30 mg/L，其他省（区、市）最严为50 mg/L 或60 mg/L。
（2）BOD5：仅北京有该指标要求，最严分别为新（改、扩）建设施6 mg/L、现有设施10 mg/L。
（3）SS：上海和河北的标准要求最严，均为10 mg/L。
（4）NH4+-N：山西、天津、河北和北京的一级排放标准中NH4+-N 要求较高，为5 mg/L。其中，北京新（改、扩）建农村生活污水处理设施水污染物排放限值最严，为1.5 mg/L。
（5）TN：上海、河北和北京新（改、扩）建的农村生活污水处理设施水污染物排放限值对TN 要求最高，为15 mg/L。
（6）TP：北京、河北的农村生活污水处理设施水污染物排放限值对TP 要求最高，限值为0.5 mg/L，其中北京新（改、扩）建的要求为0.3 mg/L。
（7）动植物油：仅针对含农家乐废水的农村生活污水处理设施执行，最严的省市为上海、河北、北京（现有设施），限值为1 mg/L，其中北京要求新（改、扩）建的排放限值为0.5 mg/L。
（8）pH：除甘肃排放标准中三级B 要求pH 为5.5～8.5，其余省（区、市）pH 要求均为6～9。
（9）类大肠杆菌：山东、海南、新疆、内蒙古、浙江、河北、安徽对类大肠杆菌的要求均为10 000 个/L；
其他省（区、市）对类大肠杆菌指标没有要求。
（10）阴离子表面活性剂：上海、青海对此项指标有要求，最严为0.5 mg/L，其他省（区、市）对此项指标没有要求。
各省（区、市）在农村生活污水处理设施水污染物排放标准上分级控制，一方面，充分考虑受纳水体的环境影响，处理设施排放规模对受纳水体的影响；
另一方面，充分考虑农村地区的现有经济水平和管理水平，具有较强的科学性和合理性。依据国家和地方、行业排放标准要求，各省（区、市）陆续出台农村生活污水治理行动方案，要求各县（市、区）依据行动方案和相关地方标准编制实施方案，在规定期限内完成农村生活污水治理任务，对我国农村推进污水治理工作起到很大促进作用。
5.1 明确管理体制
近年来我国政府高度重视农村污水治理工作，相继出台了各种污水排放标准、农村环境综合整治方案、水污染防治计划等，但责任主体和管理主体不明晰，部门职责划分不清。加上污水治理的公共性特征，治理缺乏长效的管理机制，容易出现管理混乱、后期无人管理等问题，因此做好农村污水治理工作，需要明确各方责任主体，加强村民的环保意识，完善污水处理相关的法律法规，形成长效有序的管理体制，完善运营管理模式，必要时可委托第三方机构进行市场运作管理。
5.2 加大资金投入
经济因素是农村污水治理技术选择的最重要因素。大部分农村地区在完成农村污水处理设施建设后因缺乏资金而无法延续。目前污水处理主要依靠市县乡镇政府补贴，但补贴资金有限，设施运行后的维修维护费用增加了政府负担。为保证农村污水治理工作长久有效，国家在加大财政专项补贴的同时，各级政府应该拓宽投资渠道，鼓励企业、社会组织、爱心人士及村民进行投资或捐助，通过政策引导，鼓励社会资本积极加入，保障污水治理长久维持。
5.3 控制源头，分类治理
农村村庄分散、农户分散，村庄用水量不同，不适合像城市那样修建污水管网集中治理，必须从污染源头解决，应该采用分散处理、分散利用，就地资源化、分散与集中相结合的治理方式。针对不同村庄的地形条件、气候条件、排水去向等，选择不同的处理方式及治理技术，保证充分利用当地的技术条件。结合实际情况，选择成本小、能耗低、实用、适用农村地区生活污水的处理方式和技术。
5.4 优化治理技术，加强人才培养
各级政府和科研机构应加大科研投入力度，因地制宜地优化污水处理技术，鼓励多种工艺相结合，探索高效去除污染物的工艺。强化人才培养和专业人才队伍建设，加强运维监督管理。拥有过硬的技术、专业的团队，对农村污水治理工作具有重要意义。
我国农村生活污水治理方面还存在很多不足，政策上需要政府相关部门明确管理机制；
资金上需要社会各界加大投入，保障农村污水治理工作正常运行；
技术上需要不断优化创新，根据实际情况制定合适的污水治理模式和治理工艺；
管理方式上需要制定监督管理方式、强化专业人才培养，兼顾社会效益、环境效益、经济效益，加强污水治理工作的宣传，引导各方增强环保意识，并积极投入到农村生活污水治理工作中。
