中国农村水污染问题及其处理技术发展趋势

刘礼涛，郭 丽

(河南省新乡市环境保护监测站，河南新乡 453003)



中国农村水污染问题及其处理技术发展趋势

刘礼涛，郭 丽

(河南省新乡市环境保护监测站，河南新乡 453003)

我国农村水污染问题日益严重，已经受到了越来越多的关注。综述了我国农村污水的形成原因和主要特征，分析了国内外几种常见农村污水处理工艺的技术特点和适用范围，提出将现有工艺进行有效组合以及将污水处理与农业生态技术相结合是未来农村污水处理技术的发展趋势。

农村水污染；处理技术；发展趋势

我国是农业大国，目前共有60多万个行政村，250多万个自然村，居住着2亿多农户和近8亿多人口。住建部对我国代表性农村地区的调查显示，96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统，89%的村庄将垃圾随意堆放在房前屋后、坑边路旁甚至水源地、泄洪道、村内外池塘，无专人负责垃圾的收集与处理[1]。最近几年，我国农村污水问题日益恶化，水环境污染问题加剧，在农村大部分集镇均可见到周边河流被污染的现象，大部分农村的水源中重金属、氨氮、总磷、化学耗氧量、大肠杆菌、阳离子表面活性剂等指标均存在不同程度的超标[2-3]。严重的水污染现状使得我国广大农村地区的3 亿多农村人口的基本饮用水安全得不到保障。农村水环境的恶化，不但直接影响到工农业生产的经济效益，同时也不利于社会的经济发展和稳定。农村水污染治理已成为新农村建设的重中之重。

1 我国农村水污染的形成原因

农村污水是指农村地区居民在生活和生产过程中形成的污水[4]，具体范围包括生产污水和生活污水两个方面。农村生活污水是指居民生活过程中厕所排放的污水、洗浴、洗衣服和厨房污水等。农村生产污水是指畜禽养殖业、水产养殖业、农产品加工等产生的高浓度有机废水[5]。目前，农村污水的主要产生原因包括以下几个方面。

1.1 生活污水的随意排放由于缺乏资金支持，农村地区生活污水的排水管网系统和集中处理设施建设滞后。另外，由于村镇居民居住比较分散，生活污水不便于集中处理，未经任何处理就直接就近排入河流湖泊的生活污水能够达到总量的90%以上。在集镇、村庄等人口集中的河段，这种现象更加显著，大量生活污水直接排入水体，对水环境产生了十分严重的污染[3]。与此同时,随着农村经济的发展，尤其是一些发达地区的农村，楼房抽水马桶、厨房改革等城市化设施正在逐渐普及，农村地区的用水量也随着加大,生活污水的排放量也随之剧增,由于受制于生产、生活方式和经济发展程度等多方面因素的影响，农村分散式污水已经严重影响了农村地区的生态环境，并对当地居民的饮用水安全构成严重威胁。

1.2 生活废弃物的任意堆放我国每年由农村、乡镇产生的生活垃圾多达3亿吨，由于村镇的环境基础设施建设严重滞后，农村地区几乎没有建设垃圾填埋场，致使大量生活垃圾露天堆放。其中90%通过河流水体排至下游。因此，我国不少农村地区的小溪河河流变成了黑河，垃圾的渗滤液、病毒细菌等还能进一步污染地表水和地下水，导致不少农村地区的饮用水源水质出现恶化，很多景区、景点周边的水库也受到了不同程度的污染[6]。

1.3 其他原因病死禽畜、生产生活废品、农业化肥农药的施用和乡镇工业污水的排放等因素也是农村地区水体污染的重要因素。一些调查发现，村庄集镇河流经常出现病死家禽畜尸体，由此造成的河流污染不可忽视；另外，农膜、塑料编织袋、农药瓶以及包装盒等生产生活废品也是水环境和土壤环境的长期污染源[7]。

2 我国农村水污染特征

2.1 污染范围广随着农村经济的发展和自来水的普及，我国农村地区用水量与排水量增加显著。除了村庄周边的湖泊、河流等水体的水质恶化外，一些地区的地下水源也受到了不同程度的污染，在几米、几十米甚至几百米的深处都能找到污染物[8]。

2.2 地区间差异大我国幅员辽阔，地理地貌、自然环境、气候特征和经济状况等区域差异巨大，不同地区村民生活水平和生活习惯也大不相同。比如东北地区冬季严寒，基本无淋浴和水冲厕所排水；东南地区经济较发达，夏季气候炎热，居民淋浴频率高，用水量和排水量较大，污水中淋浴排水比例大，但污染物浓度相对较低。

2.3 污染源种类复杂，分布分散污染源种类繁多，既有农业面源和畜禽养殖污染源，又有工业点源和居民生活污染源，具体如下：

2.3.1农业面源污染。农业大量使用化肥和农药，农田氮、磷和农药等污染物流失形成的面源污染对水环境造成严重影响，能够导致湖泊、河流等水体富营养化。

2.3.2工业点源污染。乡镇企业的排污得不到有效的治理，不治理或治理不达标的工业污水随意排入村边河道，造成水体的大面积污染。

2.3.3居民生活污染源。农村排水设施的不健全，以及农户环境保护意识落后，随地泼洒的洗衣或厨房污水，因地势自然流淌，于村内或距水源较近的低洼处汇集，造成村落周边水体污染；随处堆放的生活垃圾在雨水的淋浴下，污染物溶出并流入周边水体，成为农村水环境持续不断的污染源。

2.3.4畜禽养殖污染。农户饲养的家禽排放粪便或尿液，没有得到妥善收集和治理，露天饲养鸡鸭鹅等的场所在雨水冲刷下，污染物被冲走，经屋边沟渠流入周边水体，造成水体污染；猪牛圈舍粪便污水虽设有储存池，但储存池污水易渗漏污染地下水，或雨水流入，导致池满溢流，造成周边环境污染。

2.3.5污水收集设施落后。广大农村使用的化粪池或旱厕陈旧落后，防渗措施不当，导致其中污水渗漏，污染地下水或周边水环境。

我国农村地区村与村之间相距较远，农户数量多且分布不集中，同时没有污水管网收集系统，这就意味着分散分布的每一栋楼房或平房、每一个化粪池或水冲厕所、每一座牲畜圈舍、每一个垃圾堆放点都是一个独立的污染源。

2.4 水质水量变化大农村污水水质水量季节性变化大，水质因来源不同而差异大(化粪池污水、厨房污水、洗衣污水和沐浴污水等)，夏季水量大，污染物浓度低，冬季水量小，浓度高。农村污水水量日变化大，污水排放多集中在早、中、晚3个时段，晚上做饭和淋浴时间污水量达到高峰，约是日平均污水排放量的2～3 倍[9]。不同类型的污水在农户每天总排水中的比例不同，导致污水水质日变化系数大。

3 常见农村污水处理技术特点分析

目前，国内外围绕农村污水处理技术展开的研究主要包括生物接触氧化、生物滤池、氧化沟、SBR 等好氧生物技术和稳定塘、土地渗滤和人工湿地等生态技术，厌氧生物技术如化粪池、厌氧池和沼气池等也有一定的研究。

3.1 化粪池化粪池一般结构简单，造价较低，且无能耗运行费用，使用管理方便，占地较少。但其处理效果差，并且需要后续处理，沉积污泥多，沼气池沼气回收率低，效益不高。较适用于粪便的无害化处理、农村生态厕所、畜禽养殖场[10-11]。

3.2 沼气池沼气池无耗能，运行费用低，且不需专人管理，运行产生的沉积污泥少，沼气回收率高。但其运转使用具有一定周期(一般为1～3年)，必须进行残渣清理。沼气池较适用于集约化畜禽养殖、生猪定点屠宰场污水、厕粪污水集中处理以及村镇生活污水处理[12]。

3.3 生物滤池生物滤池设备简单，造价较低，且能耗低、运行费用少、占地面积小。但其运行过程中易堵塞、需反冲洗、操作维护麻烦，且易滋生滤池蝇、有臭味。较适用于水量较小的农村分散型生活污水处理[13-14]。

3.4 接触氧化接触氧化工艺具有处理效果好，抗冲击能力较强，且基建费用低，维护管理简单，占地少等优点。但其除磷效果欠佳，能耗较高，并且易堵塞，布水和曝气难以控制均匀。该工艺比较适用于相对集中、污水中有机物相对较高的农村生活污水[15-16]。

3.5 人工湿地人工湿地运行稳定，出水水质较好，并且投资和运行费用低，操作维护简单，生长的水生植物也具有一定的经济价值[17-18]。但其缺点也很明显，运行过程中有机物负荷较小，去除率低，水力停留时间长，且占地面积较大，处理效果受季节温度变化影响大，土壤与植物的供氧问题始终难以解决。人工湿地适用于具有一定空闲用地、浓度相对较低的农村污水处理[19]。

3.6 土地渗滤土地渗滤工艺对生化需氧量、氨氮、磷和大肠杆菌都具有较高的去除率，并且受温度影响小，建设和运行费用低，维护简便，无臭味，地面还可种植植物美化环境。但该工艺总氮的去除不显著，且对进水水质有严格要求，需设预处理，对土质通透性和活性也有一定的要求，占地面积较大，同时有污染地下水的风险。适用于管网不健全并且有一定空闲用地的农村污水处理[20]。

3.7 稳定塘稳定塘对有机物、氮磷、病原体去除效率高，建设投资少，且无能耗，运行费用低，无需污泥处理[21-22]。但该工艺有机物负荷低，占地多，处理效果受季节温度影响大，悬浮藻类使出水化学需氧量、悬浮物较高。稳定塘较适用于小城镇及相对集中的农村低浓度污水[23-24]。

从以上各常见农村污水处理工艺的特点可知，无论厌氧或是好氧处理工艺，均各有优缺点。因此，在实际应用中将各种工艺有效组合，发挥工艺优势弥补不足，才能更加有效地缓解农村水污染问题。

4 农村污水处理发展趋势

在长期运行过程中，处理系统对总氮和总磷十分有限的去除效果是现有的农村污水处理技术共同的不足之处，尽管土地渗滤以及人工湿地等工艺可以采取对磷具有高吸附性能的填料来提高系统的除磷效果，但由此也造成了填料吸附饱和后的置换、再生和再利用等问题。因此，研发无能耗或能耗很低但充氧能力强、长期运行脱氮除磷效果好、同时操作维护简便的污水处理组合工艺是农村污水处理技术的发展趋势。

与此同时，将农村污水处理技术与能源利用、农业经济、农田耕作、景观生态等相结合，也是农村污水处理技术的发展趋势之一。例如沼气净化池能源物质沼气的产生与利用；厌氧池、好氧生物技术污泥的稳定化和用作农肥；人工湿地种植观赏性植物、土地渗滤上层绿化草坪等均可形成很好的景观；稳定塘作为三级处理设施，塘中种植茭白、放养鱼鸭等可以带来经济收入；此外，农村生活污水中基本不含持久性有机污染物或重金属等有毒有害物质，处理后含氮磷的出水可以用于浇灌农作物或水稻田，既能减少农田化肥的使用降低农业面源污染，又能避免含氮、磷营养物直接排入河流或池塘、造成周边水体富营养化。

5 结语

综上所述，随着经济的发展和居民生活水平的提高，我国农村水污染问题正日益严重并且受到越来越多的关注。从国内外常见农村污水处理工艺的特点分析结果看，无论厌氧或是好氧处理工艺，均各有优缺点，因此将各种工艺有效组合，扬长避短，才能达到更好的脱氮除磷效果。另外，将农村污水处理技术与能源利用、农业经济、农田耕作、景观生态等相结合，也是农村污水处理技术的主要发展趋势之一。解决农村污水污染问题还需从思想上提高农民环境意识，加大环保宣传力度，走可持续发展道路；从源头上减少污水产生量，把农村污水治理与废水资源化相结合，提高重复利用率，加强新农村生态建设，从根本上改善我国广大农村地区的生态环境。

[1] 李松涛.96%无污水处理系统乡镇企业是农村水污染最大来源[N].中国青年报,2006-09-14.

[2] 梁祝,倪晋仁.农村生活污水处理技术与政策选择[J].中国地质大学学报：社会科学版,2007,7(3):18-22.

[3] 九三学社中央.关于加强我国农村水环境污染防治工作的提案[Z].2007.

[4] 曹群.农村污水处理技术综述[J].环境科学与管理,2009,34(3):118-121.

[5] 张克强.农村污水处理技术[M].北京:中国农业科学技术出版社,2006.

[6] 李蕾,方圣琼,顾超,等.小城镇和农村污水处理与资源化技术研究[J].污染防治技术,2003,16(4):58-62.

[7] 白洋,刘变叶.简析农村水污染问题及其对策[J].安徽农业科学,2006,34(11):2496-2497.

[8] 陈歆夏.现代农村水污染的特征与防治对策[J].现代农业科技,2008(5):221-222.

[9] 王守中,张统.我国农村的水污染特征及防治对策[J].中国给水排水,2008,24(18):1-4.

[10] 胡应得.分散型无能耗污水处理系统的经济性评价[J].能源工程,2002(5):32-35.

[11] PHILIPPI L S,COSTA R H R,SEZERINO P H.Domestic effluent treatment through integrated system of septic tank and root zone[J].Water Science and Technology,1999,40(3):125-131.

[12] 朱磊,胡国梁,邹技锋,等.浙江省海宁市同仁养殖场沼气发电综合利用工程及效益分析[J].中国沼气,2006,24(3):46-49.

[13] 赵璇,王琳,陆继来,等.适合农村生活污水处理的技术[J].农业环境与发展,2007,24(2):10-13.

[14] 贾静,傅大放,马强,等.苏南农村地区分散式污水的处理与回用[J].中国给水排水,2007,23(6):31-34.

[15] 焦涛,王惠中,张文波,等.接触氧化工艺处理农村分散污水中试研究[J].环境科技,2011,24(S2):15-17.

[16] 邱光磊,程建光,向连城,等.生物接触氧化工艺用于分散型污水处理的中试[J].中国给水排水, 2007,23(5):78-81.

[17] 李艳波,林金画,温和.水解酸化-人工湿地处理农村污水[J].环境科技,2012,25(4):26-28.

[18] HUANG J,RENEAU R B,HAGEDORN C.Nitrogen removal in constructed wetlandsemployed to treat domestic wastewater[J].Water Research,2000,34(9):2582-2588.

[19] STEINMANN C R,WEINHART S,MELZER A.A combined system of lagoon andconstructed wetland for an effective wastewater treatment[J].Water Research,2003,37(9):2035-2042.

[20] 孔刚，许昭怡，王勇，等.地下土壤渗滤沟的工艺构造对氮磷去除的影响[J].环境科学与技术,2006,29(2):7-8.

[21] 李旭东，周琪，黄翔峰，等.高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水[J].水处理技术,2006,32(6):61-64.

[22] 陈广，黄翔峰，安丽，等.高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水的中试研究[J].给水排水,2006,32(2):37-40.

[23] 黄翔峰，池金萍，何少林，等.高效藻类塘处理农村生活污水研究[J].中国给水排水,2006,22(5):35-39.

[24] MAYO AW,NOIKE T.Effects of temperature and pH on the growth ofheterotrophic bacteria in waste stabilization ponds[J].Water Research,1996,30(2):447-455.

The Problem of Rural Water Pollution in China and the Development Tend of Its Treatment Technology

LIU Li-tao, GUO Li

(Xinxiang Environmental Monitoring Station, Xinxiang, Henan 453003)

Increasing attention is paid to the growing problem of water pollution in rural areas in China. This paper summarized the cause of formation and the main feature of this problem. The technical characteristics and application range of several kinds of normal rural wastewater treatment processes in China and abroad were also analyzed. The development trend of rural wastewater treatment was the effectively union of existing treatment processes and the combination of wastewater treatment and agricultural ecotechnique.

Rural water pollution; Treatment technology; Development trend

刘礼涛(1983-)，男，河南郑州人，助理工程师，硕士，从事重金属分析研究。

2015-02-11

S 181.3;X 506

A

0517-6611(2015)09-274-03