我国北方农村污水来源及处理技术

唐　贺

(辽宁省大连水文局，辽宁 大连 116024)

我国北方农村污水来源及处理技术

唐贺

(辽宁省大连水文局，辽宁 大连 116024)

[摘要]农村污水是导致我国环境污染的主要污染源之一。针对我国北方地域特点，总结农村污水的主要来源为生活污水、禽畜养殖废水、村镇工业废水和肥料地表径流污水等，从污水水质、水量等方面分析北方农村污水的特点，提出四种适用于北方农村的污水处理技术。

[关键词]北方农村；污水；来源；处理技术

随着我国国民经济发展和农村生活水平不断提高，乡镇企业快速发展，农村地区用水量与污水排放量逐渐增加[1]。截止2013年底，全国城市与县城污水处理厂分别达1 736座和1 504座，污水处理能力1.24亿 m3/d和2 691万 m3/d，污水处理率达到89.21%和78.47%，然而对污水进行处理的行政村比例仅为9.0%[2,3]。据《第一次全国污染源普查公报》显示，我国农业污染源COD排放量占全国总排放量达43.71%,总氮与总磷分别达到57.19%和67.27%，已逐渐超越工业成为我国环境污染的主要污染源[4]。

我国北方地区多属于温带季风或大陆气候，夏季炎热，冬季寒冷。因此，在严峻的污染现状下，结合地域气候条件，综合分析农村污水的来源及水质、水量特点，选用适合、有效的污水处理工艺，既可保障北方农村地区用水安全，又可为农村环境连片整治提供基础条件，对推动社会主义新农村建设具有重大而现实的意义。

1北方农村污水的主要来源

1.1农村生活污水

农村生活污水，是指农村地区居民生活、商业服务、旅游服务业所产生的污水，主要来源于冲厕、餐饮、洗衣、洗浴、清扫等生活行为产生的污水。全国农村生活污水年排放总量约在80～90亿 t[5]，与南方农村不同的是，北方地区农村居民更分散，污水排放管网建设也相对落后，冬季气温多在冰点以下。

1.2禽畜养殖废水

禽畜养殖废水，是指在养殖猪、牛、鸡、羊等生产过程产生的废水的总称，主要包括动物尿液、冲洗水及养殖厂区少量生活污水，排放来源可划分为规模化养殖和庭院养殖。北方地区规模化养殖厂多采用干清粪工艺，养鸡厂废水以冲洗水为主，其余养殖厂废水中尿液占主要部分。近年，北方庭院养殖业虽不断萎缩，但废水排放总量较大，因点源排放量较小易被忽视。

1.3村镇工业废水

村镇工业废水包括生产废水和生产污水。生产废水是指受轻微污染或水温略有升高的工业废水；生产污水是指在工业生产过程中产生的废水和废液，其中常包括随水流失的原料、加工中间产物及生产过程中产生的污染物等。水产品及果蔬产品加工、屠宰、肥料生产等为北方常见的污染较重的村镇企业。

1.4肥料地表径流污水

肥料地表径流污水，是指当降雨或漫灌强度超过土壤下渗速度时形成的地表径流，部分肥料溶解并随之迁移所产生的污水。肥料地表径流污水产生的主要原因为：(1)施肥量大于土地承载力；(2)长期施用化肥造成土壤板结。此类污水不仅浪费宝贵的肥料资源，而且造成流域水体富营养化等许多环境问题[6]。

2北方农村污水的特点

2.1水质稳定

北方农村地区污水水质受污水来源、是否有冲厕水及季节性用水等因素影响。受生活习惯与生活条件影响，农村生活污水一般不含有有毒物质，N、P等污染物与城市生活污水含量相近，但寄生虫卵与细菌含量高于城市生活污水。禽畜养殖业与村镇工厂一般生产稳定，常年运行条件下污水水质变化不大。

表1　北方农村常见生活污水水质

2.2水量变化大

北方农村人口密度低且分散，生活污水水量较小，季节性生产企业较多，肥料地表径流形成的污水主要集中于春季与夏季，污水水量日变化系数与月变化系数均存在较大波动。考察农村污水水量时，应参照《镇(乡)给水工程技术规程》(CJJ123-2008)中镇(乡)村生活、乡镇工业生产、禽畜饲养用水定额及时变化系数、《2013年中国水资源公报》中用水指标等，结合当地情况确定。

2.3污水收集与排水管网

污水处理成本主要包括污水收集管网、污水处理厂及附属设施的建设成本及运行成本，一般污水收集管网建设成本为污水处理设施的3～4倍[7]，对于农村地区而言其，污水收集与排水管网建设成本更高于普通污水处理。这就造成我国96%农村无排水渠道和污水处理系统[8]，而结合北方农村地区特点，污水收集率更低于全国平均水平。

3适用于北方农村污水处理技术

针对北方农村不同地域及环境特点，应因地制宜采用多元化的污水处理模式，主要包括分散式和集中式。分散式的污水处理模式，适用于水量较小、污染源较分散的地区，对整个区域进行分片，以稍大的村庄或污染源为中心对周边污水进行收集处理，每个片区污水单独处理，在处理工艺上宜采用中小型污水处理设备或生态处理等模式。集中式的污水处理模式，适用于农户集中的居住地或工厂、禽畜养殖厂等，点源污染分布密集、水量较大，该模式具有处理负荷高、机械化程度高、出水水质稳定等优点，一般要建设污水处理管网，在处理工艺上一般与城市污水处理系统相近。

北方地区冻土深度一般在1～2.5 m，农村污水处理技术选择应遵循：设计简单、运行费用低、易操作、耐低温等原则，在长期探索与实践基础上，总结出以下几种适用于我国北方农村的污水处理模式与技术。

3.1化粪池/沼气池

随着农村连片整治工作的深入，北方农村建设了许多化粪池与沼气池，传统观念认为二者仅可处理人畜粪便而忽视了其对污水无害化处理的功能。化粪池是利用沉淀和厌氧微生物发酵的原理，去除粪便或污水中的悬浮物(SS)、部分有机物和病原微生物。沼气池是利用厌氧微生物分解污染物产酸产甲烷原理，将人畜粪便、秸秆等转化为沼气能源和沼肥。二者从原理上都可将污染物减量化与无害化，最终将污染物转化为绿色肥料。对于位置分散、水量较小污染源，应就近将污水排入化粪池、户用沼气池；分散但水量较大的污染源排入大中型沼气池。定期用泵等外排发酵剩余液，通过与粪便等共同发酵无害化处理，最终将污水中有机污染物转化为沼气，无机N、P等转化为液体肥料中的营养成分。

3.2一体化处理装置

随着污水处理技术与要求不断发展与提高，一体化的污水处理装置正逐渐被市场所认可，因具有投资低、占地面积小、建设周期短、能耗低、操作简单等特点，适用于分散式的农村污水处理[9]。适用于北方农村的一体化污水处理装置分为两种，地埋式和移动车式，处理量一般在100 m3/d左右。

地埋式一体化处理装置起源于日本，多采用厌氧-缺氧-好氧生物膜法处理工艺，环氧树脂处理的玻璃钢材质，可同时脱氮除磷，出水水质可达到一级A标准。国内厂家采用的工艺与国外相似，多采用碳钢防腐材质(见图1)。

图1　地埋式一体化处理装置示意图与工艺流程图

移动车式一体化处理装置与地埋式相比，成本略高，但处理更加灵活。可在几个临近污染源间切换处理，也可作为应急处理设施使用。由于具有操作方便等特点，在处理工艺上也更加多样，除采用传统的A2/O工艺外，膜法如超滤、纳滤等也有广泛应用(见图2)。

3.3厌氧生物膜法-人工湿地

厌氧生物膜法是近几年被广泛研究的一种新型污水处理工艺，是在厌氧反应器内添加生物填料，利用附着在其表面的微生物处理废水的技术[10]。其反应的基本原理为：利用高浓度厌氧微生物将污水中的大分子有机物分解为小分子，并被微生物利用、转化，进而降低污水中污染物浓度，在常温下对COD的去除效果也可达到61%左右[11]，但对氮磷基本无去除效果。该工艺具有投资低、节约空间、施工操作简单、运行费用低等特点，反应器可埋于地下，因此适用于北方农村污水处理。

图2　移动车式一体化处理装置工艺流程图(膜法)

人工湿地是广泛被应用于污水处理的技术之一，是通过对自然或人造水环境改造而成的半生态型污水处理系统，主要由土壤基质、水生植物和微生物三部分组成。人工湿地按照水流方式可分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地，一般的人工湿地对进水水质有特殊要求，SS应小于50 mg/L，CODcr应小于150 mg/L[12]。在设计时应考虑厌氧段出水、地区特点选择合适的水生植物种类、水流方式与结构类型等[13]。北方地区冬季寒冷，也是限制人工湿地技术在北方农村应用的主要原因之一[14]，但研究表明通过优化设计方案，合理选择湿地植物等措施可以使人工湿地在寒冷地区正常运行[15,16](见图3)。

图3　厌氧生物膜法-人工湿地工艺流程图

3.4厌氧-缺氧-好氧活性污泥法(A2/O工艺)

厌氧-缺氧-好氧活性污泥法是应用最广泛的污水处理技术之一，通过厌氧、缺氧和好氧的不同组合、污泥不同的回流方式来去除污水中的有机物、氮和磷等污染物，简称A2/O法。该工艺具有设计方案成熟、可同时脱氮除磷、运行操作较容易等优点，在寒冷地区也有很多成功运行的案例[17,18]。该工艺适用于对出水水质要求较高的地区(见图4)。

图4　典型A2/O工艺流程图

4结语

农村污水是我国承待解决的环境污染问题之一。根据北方农村地域、经济及居民生活习惯等特点，在分析处理厂覆盖范围内污水的主要来源及特点基础上，选择投资低、建设周期短、耐低温、运行费用低、维护操作方便的工艺路线，是解决我国北方农村地区污水污染的有效途径。此外，从可持续发展与社会主义新农村建设角度考虑，还应加强对农村排污企业的环保政策扶持，加大宣传与科普知识的推广力度，从源头上减少污染物排放，改进农业生产方式与观念，从而使农村生态环境得到更好的改善。

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[收稿日期]2016-01-08

[作者简介]唐贺(1986-)，女，辽宁本溪人，助理工程师，主要从事水文水资源方面研究工作。

[中图分类号]X52

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)03-0087-03