分散式生物-生態(tài)農(nóng)村生活污水治理工藝
1、農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀
1.1 農(nóng)村生活污水的特征
（1）農(nóng)村生活污水排放量與污染物種類受飲食、風(fēng)俗、氣候、經(jīng)濟等因子影響，其中有機物、氮磷居多，重金屬污染較少，有利于微生物生化分解。
（2）農(nóng)村生活污水受居住人口、生活起居影響，污水排放總量不大，日排放系數(shù)卻變化大。
（3）鄉(xiāng)村地域廣，尚沒有健全的污水收集管網(wǎng)，導(dǎo)致生活污水亂排現(xiàn)象普遍。
1.2 農(nóng)村生活污水治理模式
當(dāng)前，根據(jù)村莊規(guī)劃、經(jīng)濟條件、管網(wǎng)配套收集能力、水質(zhì)處理預(yù)達標要求和設(shè)施運營維護能力等的不同，普遍采用城鄉(xiāng)統(tǒng)一處理、集中處理、分散處理三種模式，如表1所示。
由表1可知，針對人口居住分散的農(nóng)村，因地制宜地選擇分散式污水處理技術(shù)更切合生態(tài)宜居鄉(xiāng)村建設(shè)要求。
2、分散式生物-生態(tài)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)
當(dāng)前，發(fā)達國家鄉(xiāng)村生活污水凈化技術(shù)發(fā)展迅速，日本“凈化槽”技術(shù)、美國“化糞池+土地處理”技術(shù)、法國“蚯蚓生態(tài)濾池”技術(shù)等層出不窮。近年來，中國農(nóng)村分散式污水治理技術(shù)以生物（微生物）、生態(tài)（植物）以及生物-生態(tài)組合工藝為主。
2.1 生物處理技術(shù)
（1）生物接觸氧化法。
生物接觸氧化法利用生物膜法原理，池底曝氣加強填料與污水接觸，讓微生物在填料上形成高比表面積的生物膜，通過其吸附、氧化分解有機物，發(fā)揮凈化污水作用。此工藝產(chǎn)泥量少、凈化能力高，但污染負荷高，易出現(xiàn)填料堵塞現(xiàn)象。生物接觸氧化技術(shù)是農(nóng)村污水處理市場主要參與企業(yè)（桑德、北控、首創(chuàng)等）一體化污水處理設(shè)備采用的主流技術(shù)，在污染物去除率上，COD（化學(xué)需氧量）可達80%～90%，BOD（生化需氧量）可達85%～95%，TN（總氮）可達30%～50%，TP（總磷）可達20%～40%。
（2）膜生物反應(yīng)器（MBR）。
膜生物反應(yīng)器是利用膜分離組件截留生活污水中膠體或高分子等有機物，同時提高反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度，有利于有機物分解轉(zhuǎn)化，優(yōu)化出水達到指標，無須二沉池。膜生物反應(yīng)器操作管理方便，智能化程度高，節(jié)約土地，常用于集成一體化設(shè)備。但是長期運行中污染物沉積易出現(xiàn)膜堵塞，且投資資本高，適用于富裕的沿海地區(qū)農(nóng)村。有研究顯示，利用MBR反應(yīng)器凈化生活污水，對COD、N-NH4+的去除效果高達95%以上。
（3）厭氧沼氣池。
厭氧沼氣池一般是地埋式的，利用人、家禽排泄物等不同原料，在密閉條件下，通過微生物的生命活動消耗污水中碳源、總氮、病原菌等并降低其含量，產(chǎn)生沼氣。厭氧沼氣池產(chǎn)生的甲烷熱量高，燃燒產(chǎn)物無污染，是一種理想的清潔能源。研究表明，厭氧沼氣池對COD、BOD5（五日生化需氧量）、氨氮、總磷的去除率分別高達85%、90%、60%、80%。厭氧沼氣池具有施工便捷、成本低、運轉(zhuǎn)無須能源支持、處理效果好等優(yōu)點。
2.2 生態(tài)處理技術(shù)
（1）人工濕地處理技術(shù)。
人工濕地處理技術(shù)主要是利用濕地體系內(nèi)物理沉降、填料吸附、植物吸收、微生物分解等共同作用達到凈化污水水質(zhì)、美化環(huán)境的效果。人工濕地分為表面流和潛流兩類，其中潛流分為水平潛流、垂直潛流濕地，可依據(jù)用地面積、景觀、處理效率等要求選擇濕地類型。不同流態(tài)或多級濕地組合能提高污染物去除效率。數(shù)據(jù)顯示，表面流-潛流-潛流串聯(lián)人工濕地對于污水中COD、TP、TN、氨氮的去除率分別達到85.7%、96.4%、97.8%、98.5%。
（2）穩(wěn)定塘處理技術(shù)。
穩(wěn)定塘是自然或人為改造的用于凈化廢水的池塘，模擬非流動水體天然自凈過程，充分發(fā)揮水里藻菌共同作用凈化污水。高效穩(wěn)定塘是利用生態(tài)系統(tǒng)食物鏈，合理布局水生植物、藻類、動物等，科學(xué)地在生態(tài)食物鏈中提高各類污染凈化效果。王幸智等研究曝氣穩(wěn)定塘處理工藝結(jié)合接觸氧化法和草型清水穩(wěn)態(tài)理論處理低濃度有機污水，使得凈化后COD、氨氮、TN和TP的去除率分別達到45%～80%、69%～93%、44%～87%、49%～89%。穩(wěn)定塘池體簡單易建設(shè)、土建費用少，運營維護難度不大，出水可農(nóng)業(yè)灌溉。但穩(wěn)定塘面積、水力停留時間與池體深度、供氧方式、微生物種類有關(guān)，特殊季節(jié)可能產(chǎn)生臭味，處理效果受外界自然環(huán)境影響。
（3）土壤滲濾處理技術(shù)。
土壤滲濾處理技術(shù)是指經(jīng)過預(yù)處理的污水在天然或人工土層中，在土壤物化作用下，污染物被吸附截留，同時在植物吸收利用、微生物新陳代謝分解等綜合作用下污水得到凈化。土壤滲濾處理技術(shù)中土壤基質(zhì)及配比至關(guān)重要，既影響滲透速率，又對TP、TN的去除有影響。據(jù)研究，土壤滲濾處理中90%總磷的去除是通過土體吸附作用；總氮的去除中硝化、反硝化反應(yīng)分別受限于土壤中氧含量、地下滲濾系統(tǒng)的有機碳源提供的電子。該技術(shù)日常運營不需要電力，易操作，且土壤表層可種植牧草、綠化景觀植物或者季節(jié)性農(nóng)作物，適用于土地資源豐富的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。
（4）生態(tài)浮床技術(shù)。
生態(tài)浮床是將按不同設(shè)計要求，輕質(zhì)可拼接組裝的各種形狀生物載體放入受污染水體，在預(yù)制好的種植槽內(nèi)種植各種功能的水生植物，通過植物發(fā)達根系及其附著的微生物等共同作用，吸收降解污水中N/P等營養(yǎng)物質(zhì)或重金屬。傳統(tǒng)的生態(tài)浮床投入低、組裝靈活、應(yīng)用廣泛，適用于低濃度污染水體，但植物種植具有季節(jié)性，會使養(yǎng)護成本提高。強化型生態(tài)浮島從篩選植物、浮床材料、載體填料（人工水草等）、高效微生物、曝氣增氧、延長食物鏈等方面改進可提高凈化水質(zhì)。
2.3 生物-生態(tài)組合工藝
隨著農(nóng)村污水排放標準與制度的完善，單一的處理工藝凈化效果有限。生物-生態(tài)組合工藝充分利用微生物處理技術(shù)作為前端處理工藝，能去除有機物及營養(yǎng)物質(zhì)，提高污水水質(zhì)耐受范圍，滿足較好的出水要求；生態(tài)處理技術(shù)作為末端處理工藝，能進一步吸附總磷去除總氮，降低投資和維護費用。張靖雨等的研究表明，利用A2/O-人工濕地組合處理工藝在治理譚家橋集鎮(zhèn)生活污水時，A2/O工藝段對TN、氨氮、總磷和CODMn（高錳酸鹽指數(shù)）的去除率分別為23.4%、48.6%、56.3%、30.7%；后經(jīng)人工濕地二次處理，運行穩(wěn)定后出水各項指標去除率依次為97.7%、89.0%、86.2%及53.1%。
根據(jù)目前用于處理農(nóng)村分散式生活污水的技術(shù)要求，對8種生物-生態(tài)處理工藝進行適用性評價，結(jié)果如表2所示。
由表2可知，生物-生態(tài)組合工藝處理效果好，經(jīng)濟成本等各指標適宜，可在未來的農(nóng)村生活污水治理上有良好的應(yīng)用前景。
3、結(jié)束語
我國地域空間遼闊，受農(nóng)業(yè)布局、經(jīng)濟水平、排污特征等約束，單一的處理工藝很難滿足復(fù)雜現(xiàn)實條件下的農(nóng)村污水治理需求，難以“以不變應(yīng)萬變”?？沙掷m(xù)發(fā)展的、能夠長效運行的農(nóng)村生活污水凈化技術(shù)應(yīng)是由多種單個技術(shù)組成的可選組合的技術(shù)集成系統(tǒng)，可利用農(nóng)村優(yōu)勢資源進行創(chuàng)新與優(yōu)化組合，形成集截污控源、旁路處理、原位凈化、循環(huán)凈化、生態(tài)修復(fù)等多種技術(shù)相互輔助的技術(shù)體系，具備投資低、能耗少、維護簡單、有穩(wěn)定高效的污染物去除效率的與生態(tài)融合的技術(shù)集成體系。
農(nóng)村生活污水治理還應(yīng)從以下方向加強管理：提高村民對生活污水治理必要性的認識，發(fā)揮村民主觀能動性，使其加入日常治理與管護；加大財政支持力度，引入市場資本，推動建立農(nóng)村居民分擔(dān)付費制度；明確農(nóng)村生活污水治理長期責(zé)任主體，形成政府主導(dǎo)、企業(yè)運營、農(nóng)戶參與模式。只有技術(shù)、資金、制度完善，農(nóng)村生活污水才可長治久清。（來源：武漢中科水生環(huán)境工程股份有限公司）