农村生活污水处理设施建设标准化的研究

徐天勇

（安徽省滁州市生态环境局，安徽滁州 239000）

农村生活污水治理是农村人居环境整治、农村污染治理攻坚战的重要内容，近年来各地陆续建设了一批治理设施，对改善农村生态环境做出了贡献，但在建设和运行过程中也出现了一些问题，比如缺乏合适农村地区的分散式污水处理技术、规范、标准和运行管理的机制等[1-3]。如何根据农村生活污水的特点、当地地理环境和出水去向等，确定污水处理工艺，完善监管机制，是当前迫切需要解决的问题。

1 农村生活污水设施现状和建设的要求

1.1 农村生活污水的特点农村居民分布相对城镇比较零散，用水点分散、单位用水量低，除了排放生活污水外，还有养殖、垃圾等产生的污水；排水管系统不完善，污水收集率低，绝大多数地区未设污水收集系统，基本上是排入明渠；污水水量变化幅度大，排水状况不稳定，往往是生活污水早晚排放集中，其他时段流量小，雨天有大量的雨水进入污水管道。

1.2 污水管网建设及污水处理设施现状

1.2.1 缺乏规划，导致配套性差 在污水管网的建设中没有考虑所处地区的特有状况及实际需要，建成的污水处理设施不能正常投入运行。

1.2.2 缺乏资金导致，建设水平低 农村基础设施建设项目自筹资金能力非常有限，难以完全按照规划和设计完成工程建设，导致污水处理设施建设水平低。

1.2.3 缺乏适用的标准化技术 许多提供农村污水处理设施建设技术服务的公司采用尚未通过标准化认定的技术，技术安全性往往难以保障，尤其是当今各种参差不齐的小型污水处理设备充斥市场，更增大了农村污水处理设施选型的难度[4-6]。

1.2.4 缺乏专业化的运行管理 许多农村排水管网建成后没有专业人员管理和维护，污水处理厂由于规模小，专职运行管理人员往往不齐全，往往采用临时雇用的方式进行处理设施的“看管”而并非正规的运行管理，不能及时发现和解决运行中存在的问题，更不能进行专业维护。

1.3 污水处理设施建设的要求（1）应考虑农村所处区位、人口规模、人口集聚程度、地形地貌、排水特点、气候特点、风俗习惯及排放要求，结合当地规划和经济承受能力等具体情况，科学合理选择污水处理技术和工艺。（2）采用适宜的污染治理和资源利用相结合、工程措施与生态措施相结合、集中和分散相结合的建设模式和处理工艺。（3）加强污水源头减量和尾水回收利用，强化改厕与农村污水治理有效衔接，优先选择氮磷资源化与尾水利用技术、手段或途径。（4）结合农村生活污水间歇性、集中性、水质变化大等特点，加之冬季气温较低，水处理设备只有具备抗水力负荷和污染负荷冲击能力强、耐低温等特性，才能确保全年稳定运行，排放水质才能稳定达标。（5）农村生活污水排放标准可根据污水排放去向和利用情况来执行，对用于农灌或排入农田灌溉渠道、景观水体的可执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）二级标准；对排入湖库、渔业水体的可执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准。

2 污水管网建设及污水处理技术

2.1 污水管网建设对于农村污水收集管网建设，根据实际情况可采取3种模式：（1）位于城市郊区的镇村，同时建设雨水、污水管，与市政雨污管网接驳；（2）对不能接入市政雨污管网的镇村，只建污水管，收集污水接入自建的污水处理厂进行处理，雨水采取自流方式，汇入附近水体，补充地表径流；（3）偏远的镇村，暂时采取雨污合流，利用现状的边沟收集，在边沟的下游建截留设施，将截留的污水接入自建的污水处理厂进行处理，雨季雨水污水直排，待条件成熟后，再实行雨污分流。

2.2 污水处理技术农村生活污水处理技术主要分为3类：物理处理技术有沉淀、过滤、吸附等，处理效果好、运行稳定、受温度等外部环境影响小；生物处理技术有化粪池、沼气池、厌氧处理池、水解酸化池、生物接触氧化池以及生物滤池等，维护成本低、操作简便、应用范围广；生态处理技术有土地渗滤、人工湿地、稳定塘等，投资省、维护成本低、能耗少、美化环境。目前，农村生活污水处理常用的技术主要有生化处理系统（厌氧、缺氧、好养）和生态处理系统，单纯的好养生化处理系统运行成本较高，而生态处理技术也有在冬季处理效果变差的情况。农村生活污水处理技术的选择思路是强化厌氧生化技术，采用接触氧化、混合液回流等技术，同时充分利用生态技术，以降低运行成本并降低维护管理难度。典型处理工艺主要包括3个组成部分，厌氧或缺氧处理系统（A段）、好养处理系统（O段）和生态处理系统（E段），厌氧A段用于削减有机污染负荷，缺氧A段用于反硝化，好养O段用于对有机物的降解和氨氮的硝化，生态E段通过生态净化进一步去除有机物及氮磷以强化处理效果。

3 AOE组合工艺

根据对建成设施的现场调研和多技术方案进行比较分析，笔者认为采用“厌氧水解+接触氧化+人工湿地（AOE）工艺”可以满足当前农村生活污水设施建设的实际需求。

3.1 基本原理

3.1.1 厌氧水解 生活污水先经格网拦截污水中较大的漂浮物及其他杂质后，进入调节池进行水量水质的混合，以使后续的厌氧处理能够稳定运行，污水从调节池进入厌氧水解池，厌氧水解池内的污水呈推流状态；在厌氧状态下异氧菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，进而产生CH4和CO2，使难降解的大分子有机物转化成为易降解的小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，提高污水的可生化性。与此同时，异氧菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化，游离出氨（NH3、）。

3.1.2 接触氧化 经过厌氧水解处理的污水进入接触氧化池，在接触氧化池内，对有机污染物进行好养降解和充分硝化，池内悬挂有填料，在充足供养的条件下，生物膜上的微生物对有机物进行进一步降解，对化学需氧量（CODcr）、氨氮（NH3-N）的去除效果显著，自氧菌的硝化作用将NH3（）氧化为，通过控制接触氧化池出水部分回流到前端厌氧水解池进行脱氮，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环，接触氧化池出水经沉淀后可排入农灌渠直接用于农业灌溉。

3.1.3 人工湿地 出水再通过后续的人工湿地深度处理，湿地内的微生物硝化和反硝化作用以及植物吸收作用，对总氮（TN）的去除效果非常明显。同时，湿地通过截留吸附以及植物吸收、微生物作用对总磷（TP）的去除作用在整个工艺中占很大的比重。人工湿地投资费用低，运行费用低，在土地面积相对丰富的农村地区应用，不仅可以治理农村水污染，而且可以美化环境。

3.2 工程实例以已建成的工程为例：该污水处理站规模为5 m3/h，主要由厌氧水解池、接触氧化池和人工湿地3个处理单元组成。主要构筑物：格栅间、调节池、提水泵房、厌氧水解池、接触氧化池、斜板沉淀池、污泥浓缩池、鼓风机、消毒房和人工湿地等。工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程图

拦污格栅：平面尺寸为3.0 m×0.5 m，设置在地下，拦截直径大于5 mm的杂质。调节池及泵房：尺寸为6.0 m×6.0 m×4.0 m（长×宽×高，下文同），为全地下式钢筋混凝土结构。设置2台水泵，一用一备，每台泵的性能参数：Q=5 m3/h，H=6 m，N=0.75 kW。厌氧水解池：尺寸为3.0 m×3.0 m×4.0 m，为全地下式钢筋混凝土结构。污水停留时间6.0 h，有效水深3.5 m，池内设填料50 m2。接触氧化池：尺寸为结构同厌氧水解池，共3个。污水停留时间18.0 h，池内设有微孔曝气装置，曝气量1～2 m3/h，填料200 m2。斜板沉淀池：尺寸为4.7 m×2.0 m×4.0 m，为全地下混凝土结构。设计流量5 m3/h，设置斜板10 m2。

鼓风机及消毒房：尺寸为5.0 m×2.0 m×3.0 m，设风机3台（2用1备），Q=0.5 m3/min，P=49 kPa。设二氧化氯发生器1台，50 g/h。设排水泵1台，Q=3 m3/h，H=8 m。污泥浓缩池：尺寸为2.0 m×1.0 m×3.0 m，设排泥泵1台，Q=2 m3/h。

人工湿地：可结合当地地理环境，将农田沟渠、塘堰等经过生态化改造成人工湿地，栽种水生植物和建设植物隔离带等，污水停留时间为30 d左右。

4 运行监管措施

4.1 建立监管机制在规划、建设阶段就要统筹考虑运行维护问题，运行维护可采取乡（镇）政府主管、县（区）职能部门监督、专业公司运营以及村干部群众参与的方式，并建立管理运行考核制度，定期和不定期组织开展专项检查，对进水和出水水质进行监测，对发现的问题及时督促整改。

4.2 保障运行费用地方政府要将农村污水处理设施运行费用纳入本级财政预算，根据考核情况及时拨付到位。上级政府财政要根据年度考核结果采取“以奖代补”的方式，支持地方农村对生活污水处理设施进行运行和维护。

4.3 发动群众参与（1）加强宣传教育，将污水治理纳入村规民俗，杜绝乱排污水现象，优化农村村容村貌。（2）强化村级组织、基层干部和群众在农村生活污水治理中的责任，具备条件的农村可以采用村集体和群众负担部分污水处理费用的方式，以调动水环境治理的积极性。

5 结论与分析

采用“厌氧水解+接触氧化+人工湿地工艺”处理农村生活污水，CODcr、NH3-N、TP、TN的去除率达到了85%、75%、87%、74%，出水符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准，如表1所示。

表1 水质监测结果

5.1 有机物的削减厌氧水解池用于降低有机物浓度，将污水中复杂的有机物部分解成VFA。在接触氧化池内进行好养降解和充分硝化，接触氧化池出水部分回流到前端厌氧池进行脱氮。厌氧-好氧工艺对有机物和氨氮去除具有较好的效果，CODcr和HN3-N的平均去除率可达60%以上。

5.2 TP和TN的削减工艺运行稳定后的大部分时间内，TP的出水浓度一直保持较低，总去除率大于80%。污水中的NH3-N在接触氧化池后大部分能转化为，将接触氧化池出水回流至厌氧池，能较好地进行反硝化反应，从而降低TN浓度。经过微生物的硝化、反硝化作用以及植物的吸收、过滤作用，TN的平均去除率可达50%以上，TP的平均去除率可达70%以上。芦苇等植物的茎叶在微生物的作用下腐烂会导致氮磷大量溶出，从而减弱整个系统对营养物的去除效果。

5.3 AOE工艺的标准化采用“厌氧水解+接触氧化+人工湿地（AOE）工艺”处理农村生活污水，处理设施运行稳定，处理效果好，维护管理简便，能做到建设模块化、管理自动化、利用资源化，是一种值得大力推广的农村生活污水处理标准化技术。