广西农村生活污水处理工艺筛选

黄舒鹏，陈 萍，黄舒城，赵文强

（1.南宁市市政工程管理处，广西南宁 530011；2.广西电力职业技术学院，广西南宁 530007；3.广西壮族自治区环境保护科学研究院，广西南宁 530022；4.广西壮族自治区自然资源生态修复中心，广西南宁 530021）

中共中央、国务院《关于实施乡村振兴战略的意见》中指出，我国农村存在“基础设施和民生领域欠账较多，农村环境和生态问题比较突出”等问题，提出“总结推广使用不同地区的农村污水治理模式，加强技术支撑和指导”的指导策略［1］。广西地处我国西南，自然资源丰富、区位条件优越、发展潜力较大。近年农村地区产业开发强度日渐加强，与生态环境保护的矛盾日益突出，其中农村生活污水影响最大。因此，筛选广西农村生活污水处理工艺，有利于全面优化农村生活污水处理模式，提高农村水环境质量，有利于拓宽建设“美丽广西·幸福乡村”的实施路径［2］。

1 广西农村生活污水排放情况

广西农村生活污水主要来源于农户家中的厨房洗菜等洗涤废液、冲洗厕所、洗衣及淋浴排水等，普遍无收集设施，排出户外后，随着雨水流入地表水体，渗透到土壤和地下水中［3］。

1.1 排放方式

广西农村生活污水收集率较低，污水管网收集系统滞后于城市，排放粗放、分散且流量不大。部分生活污水直接通过原来村内的雨水渠、暗渠等简陋的污水管网，未经处理就排入就近的池塘、低洼地等，最终被土壤吸纳或排入周边江河湖泊等纳污水体。未经处理的污水流入池塘等地，易滋生细菌与蚊虫，进而影响居住环境及居民身体健康。同时，农村生活污水渗透造成污染，影响农村饮用水源安全，导致周边河流、湖泊、水库、池塘呈富营养化。

1.2 污水组成

广西农村生活污水可分为黑水（冲厕水）和灰水（其余排水）两部分［4］，主要包括洗涤、洗浴和厨房用水及人、畜尿和家禽养殖废水等［5］。广西各地区农村建设、经济发展各有不同：工业园区、工业集中区布局在农村的，村里有小型企业、作坊的，村里作为旅游集散地的，除生活污水外，还包括工业废水和餐饮业污水等；以种植业、养殖业为主的农村排放的污水，除生活污水外，还包括农田污水、养殖冲洗水及废液。

1.3 排放规律

当地农民生活方式、作息规律决定了生活污水排放的时间、水量等。排放具有间歇性的时间规律，排放高峰期是11:00－14:00 和17:00－19:00，从早上到晚上呈上升趋势，19:00 之后逐渐下降。排放特征见表1。

表1 广西农村生活污水排放特征

2 广西农村生活污水处理工艺筛选

广西农村生活污水处理工艺依据处理的原理可分为生化、物化、生态及多种组合处理技术，结合广西农村可用于污水处理站建设用地少、经济水平不高、受高等教育人员偏少的特点，当前应用较广的农村生活污水处理工艺主要有4 种。

2.1 常规人工湿地

建筑常规人工湿地的方法是构成沟槽、沟渠或水池，在建筑物底部铺设防渗漏隔水层，填充一定深度的土壤或砾石填料，人工模拟出自然湿地的生态环境，不同地区根据实际情况种植水生或沼生草本植物，广西一般种植黄菖蒲、美人蕉、水葱等。污水以推流方式进入布满生物膜的介质表面，在植物根区和溶解氧进行充分的接触而获得净化。其缺点是占地面积较大，处理能力较差，目前仍需研究增强除磷效果，进一步优化湿地基质填料等方面［6］。

2.2 “水解酸化+生态滤槽+接触氧化”处理工艺

该工艺水解酸化的阶段类似于厌氧消化的2 个阶段，将难生物降解大分子物质转化为易生物降解小分子。出水自流入接触氧化池，使用内挂生物亲和性填料，好氧专性微生物附着在生物亲和性填料表面，利用流经的生活污水中的有机物进行新陈代谢作用，将有机物彻底分解为水、二氧化碳及新的微生物体，从而去除水中的污染物质。接触氧化池出水进入沉淀池，悬浮物质在物理沉降作用下汇集在池底泥斗区，再经过污泥泵抽至污泥干化池进行干化等无害化处理后外运。沉淀池出水自流进入生态滤槽，生态滤槽内挂生物亲和性填料，生态滤槽上部种植根系发达的水生植物，利用水生植物的代谢作用去除污染物，同时产生经济效益。

2.3 MBR 多功能综合处理工艺

膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，MBR）简称MBR 处理工艺，是膜分离技术和生物技术的有机结合，一般由生化区、膜分离区、产水系统及清洗系统等部分组成。生活污水进入MBR 系统后，首先经过膜分离区浸放元件构成的组件，原生及后生动物、菌胶团和游离细菌等被孔径0.3 μm 的中空纤维膜全部截留在曝气池中［7］，通过膜组件的高效分离，确保出水水质。同时由于膜组件的隔离，污泥浓度达到8 000～12 000 mg·L-1，为完善、丰富微生物种群提供条件，提高了曝气池抗污染物冲击负荷的能力［8］，使出水更加稳定。

2.4 多级生态净化污水处理技术

该工艺类似于“厌氧-好氧”的处理技术，厌氧降解过程与“水解酸化+生态滤槽+接触氧化”处理工艺的厌氧降解过程一致，废水中有机物经甲烷菌等大量微生物的共同作用，最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨等；好氧工艺段，利用好氧微生物在曝气条件下的代谢功能，逐级释放能量，最终将无机物稳定下来，达到无害化的要求。生物处理过程的生化反应方程式如下。

分解反应：

CHONS（有机物组成元素）+O2→CO2+H2O+NH3+SO42-+…+能量

合成代谢反应：

CHONS（有机物的组成元素）+能量→C5H7NO2微生物内源呼吸：

C5H7NO2+O2→CO2+H2O+NH3+SO42-+…+能量

接触氧化池出水进入二沉池，悬浮物质在物理沉降作用下汇集在池底泥斗区，再经过污泥泵抽至污泥干化场进行无害化处理后外运。进一步澄清后的出水自流进入人工湿地，人工湿地对污水残留的污染物质进行深度处理，可以去除悬浮物、色度，最后与灰水汇合流入人工湿地后可用于农田、果园及苗木的灌溉。对于浓度相对较低的灰水，经过格栅阻隔较大杂质，流入初沉池，进行预处理，去除泥沙等固体物质。

采用多级生态净化污水处理技术有很多好处：可以达到多级净化、多重保护、保障出水稳定达标；污泥产量也非常少，仅为传统工艺的1/10；运行成本低、无药剂消耗、能耗低、设备维护少且维护费用低；自动化程度高，运营管理简便；工艺运行灵活，抗污染负荷能力强。以上农村生活污水处理工艺对比见表2。

表2 农村生活污水处理工艺对比表

3 筛选建议

广西农村生活污水治理要结合区情，优先考虑当地经济水平、投资现状、运维机制，建立起有效、节能、操作简单且运维成本低的模式，真正服务于当地居民的民生、乡村建设。

3.1 处理成效优先

广西农村生活污水处理设施所选择的工艺优先选取出水水质稳定且达标、工艺成熟可靠、流程完整的处理技术，尾水可用于绿化与农业灌溉用水，如人工湿地、“水解酸化+接触氧化+生态滤槽”处理工艺和MBR 膜多功能综合处理工艺。

3.2 节约运营成本

广西农村地区相对于城市地区经济较不发达，运维资金只能确保污水处理设施的正常运行。应尽量选择具有运行管理方便、工艺流程简单、占地较小且工艺设备较少的系统，降低运维资金的投入。在污水处理设施操作管理方面，应加强对日常管理、操作人员的专业技术培训，或选择操作简单的污水处理工艺，如人工湿地、“水解酸化+接触氧化+生态滤槽”处理工艺。

3.3 治理与美化结合

广西山多平地少，已建成污水处理设施的基本上都是采取就近的原则，在村内距离居民区较近的地方，应考虑臭气少、卫生条件较好、不易产生二次污染的工艺，以避免污水处理设施影响到居民的正常生活［9］。