农村污水处理工程中的工艺比选分析—以新兴县农村生活污水处理工程为例

黎耀亮

（广州市健安环保技术有限公司，广东 广州 510335）

1 农村排污情况调研

我国耕地面积巨大，受地理、气候等因素影响，各农村地区人口数量、生活污水排放量各不相同。但总体来讲，农村人口具有分布广、数量少的特点，且污水处理系统不健全、缺少监管。由于大部分地区都存在污水滥排、滥放的情况，政府治理难度巨大。按形成原因划分，农村生活污水可分为黑水和灰水两部分，均具有低污染性，但不可混合处理，需严格进行区分。处理后的灰水可再次成为生活用水，但黑水无法再次回收利用，只能用于生产作业。

以新兴县农村生活污水处理工程为例，项目覆盖9个村委14个自然村和两个村民小组，项目建成后的受益人群近5 000人。共设置15座污水处理站及多处分散式处理设施，设计污水处理能力625 m3/d。通过前期实地调查，研究人员发现该县排水管网存在以下几个问题：一是严重缺少污水排放设施，大量废水、污水直接排放至附近河流，导致环境恶劣；二是部分地段排水管线混乱，缺乏科学的整体规划；三是还采用明渠排污方式，现代化排污系统覆盖率为零。

2 农村污水处理技术应用的重要性

2.1 提升处理质量

与欧美等发达国家相比，我国的污水处理能力相对落后，污水处理质量提升较为缓慢，处理效率远低于污水排放速度。上世纪80年代末，我国开始将污水处理纳入日程，历经30多年的努力，治理水平大幅提升，但依然严重滞后于预期治理目标。科学选用污水处理技术，不仅能有效提升污水处理质量，还有助于实现预期处理目标。

2.2 打造农村新形象

建设新农村是国家制定的农村长期发展规划，如果污水处理不当势必会影响美丽新农村的建设进程。现阶段，国家规定的污水处理系统作业范围有限，污水的综合处理能力长期停滞不前。以雨水为例，传统农业生产信奉靠天吃饭，降雨量直接决定农业产量。然而多数地区都存在忽视雨水处理的问题，往往“重排放，轻利用”，致使雨季污染问题频发。因此，科学选用处理技术能将各方面问题都纳入考量，有效处理雨水污染，为美丽新农村的建设夯实基础。

2.3 实现统一规划

农村水污染处理应制定统一的建设规划和处理质量标准，以免出现为追求政绩而浪费资金、降低水处理质量的问题。

3 农村污水处理工程中的工艺比选分析

3.1 排水体制比选

3.1.1 合流制排水体制

无论是生活污水还是工业废水或雨水径流，流经同一个排水管渠并且进行集中输送处理的方式，称为合流制排水体制。同时，根据排水次序和处理程度的差异，合流制排水体制又可以细分为直排式体制、截流式体制以及完全合流式体制三种形式[1]。

（1）在污水处理过程中，不需要经过任何处理就能直接排放的污水称为直排式合流制排水体制。由于我国老城区改造进度较慢，所以国内大多数老城区还是采用此种排水体制进行排水处理。

（2）需要修建截流干管、布置溢流井以及修建污水处理厂处理污水的处理工艺称为截流式排水体制。同其他合流制排水体制相比，它能够提升污水的排放处理效率，在晴天和雨量较小的雨天，污水、雨水能够通过截流干管和溢流井直接进入污水处理厂中进行处理。但如果雨量过大，所产生的污水量超过截流干管设计流量，就会有小部分污水直接流入周围水体中，造成周围水体污染。另外，经过截流干管流入污水处理厂的污水混合物较多，容易对原水水质、水量波动带来不利影响。截流式排水体制也因此对污水处理厂的处理工艺有着更高的要求。

（3）完全合流制排水体制则是直接将污水、雨水径流全部输送到污水处理厂中进行集中处理，待污水处理厂统一处理完毕后再进行排放[2]。虽然这种处理方法对周围环境水质污染影响是最小的，但是需要相关部门投入较高运行费用支撑污水处理，对污水处理厂工艺技术和处理能力要求也较高，更适用于污水处理费用充足、降水量小、水质要求较高地区的污水处理。

3.1.2 分流制排水体制

顾名思义，分流制排水体制以污水、雨水分别排放形式进行污水处理，分别具有两套独属的排水管渠。同时，根据排水方式的差异，分流制排水体制又可以细分为完全分流排水、不完全分流排水、截流式分流排水三种体制。

（1）会分别设置污水排水管渠和雨水排水管渠的排水体制称为完全分流排水体制。所设置的污水排水管渠能够直接进行农村生活污水、工业废水汇集，并直接通过排水管渠将其输送到污水处理厂进行处理，在污水处理完毕后可以选择直接排放或者是二次利用。雨水排水管渠则能够直接对地表雨水径流进行汇集，并选择就近排放形式排入周围的水体。这种直接排放的形式很容易对周围水体质量造成不利影响。

（2）只有污水排水系统的排水体制称为不完全分流排水体制，这种排水体制不设置雨水排水系统，任由雨水通过路面边沟、明渠直接排放到水体中。此种排水体制更适合拥有健全明渠、边沟系统的地方。常年少雨、气候干燥的地区也可以选用此种排水方法。

（3）截流式排水体制与完全分流排水体制相同，分别拥有污水排水系统和雨水排水系统。区别在于，初期雨水跟随截流干管一同进入污水处理厂进行处理，但中期雨水会直接跳过截流干管排放到周围水体中。这种排水体制相对来说对水体环境保护性更强，并且由于只接纳初期雨水，截流干管中的水流量和水质相对来说会更加稳定，也能够有效减少污水处理费用。

3.1.3 排水体制的选择

项目部结合新兴县农村当地排水实况、地形地势以及气候条件，综合以上排水体制优缺点，拟采取雨污分流式排水体制为主，截流式分流排水体制与完全分流式排水体制为辅的方式进行污水处理。

从整治区目前排水情况来看，多选用雨污合流式排水体制进行污水和雨水的处理，排水管渠设置多为明渠，少部分排水管渠渠面利用钢筋混凝土预制件进行覆盖，导致固体废物容易进入到管渠中并造成堵塞。同时，大多数排水管渠外部杂草丛生，在污水排放时，对其排放流速、通畅性造成不利影响。并且在暴雨天气下，排水管渠内的污水还会溢出横流，对周边水体环境和土壤环境造成不利影响，阻碍新农村建设进程。

由于整治区内生活污水量日益增加，旧的排水管网和污水处理方式已然无法满足整治区污水排放需求，并且旧的排水方式也同现阶段绿色生态环境保护理念不符，而新的排水体制更适应新兴县的实际特点，能够科学实现绿色环保的污水处理过程。

3.2 农村生活污水处理工艺比选

3.2.1 集中处理和分散处理的工艺比选

农村生活污水成分相较于城镇来说更加简单，主要以洗涤、洗浴污水、厨房污水、粪尿废水等为主；污水处理也更加容易，同时，由于农村居民居住分散的特点，所以农村生活污水处理也比较分散。

按照污水处理设施处理规模和服务范围的差异，污水处理设施主要分为集中式处理和分散式处理两种形式。其中，集中式处理方式的污水处理范围更广，它会进行污水处理范围内生活污水的统一收集，利用好氧生物统一处理排放。虽然集中式处理方式的污水处理运行更加可靠，所需投入的水量、投资费用也较小，但是由于所建设的污水处理厂普遍规模较大，所以投入运行所需费用更高。

分散式污水处理设施相对来说规模小，处理范围也小，主要建设在居住人群较为分散的地区，分散式污水处理设施会使用厌氧生物进行污水处理。与集中式污水处理设施相比，具有处理设施投资费用少和运行费用低的特点，并且所处理的污水能够就地回用。但其也存在单位水量投资费用高的缺点，污水处理效果没有集中式处理设施稳定。并且，由于其污水处理设施设置分散，占地面积较广，很难在污水处理过程中形成规模效益。总之，这两种污水处理工艺各有优势，也各有劣势。详见表1。

表1 集中式与分散式污水处理工艺关键环节区别

相关部门在选择污水处理设施时，应当以处理地区实际情况为主，分析当地人群居住特点和纳污范围，从而选择最佳的污水处理工艺及设施。从对新兴县的调查资料分析和实地考察，相关人员认为分散式的污水处理设施更适合新兴县的污水处理。在新兴县农村污水处理设施建设中，相关部门应当以各自然村为单位，结合村内人口规模情况和纳污情况建立分散式的污水处理设施，确保各村庄污水能够通过排水管网进行分散式收集和集中处理排放。

3.2.2 分散式农村污水处理工艺比选

3.2.2.1 无动力调节水解+人工湿地+稳定塘

工艺说明：在调节水解过程中，生活污水内的大部分悬浮物能够被有效截流，并且其中的大分子有机物也能够借助厌氧水解作用进行分解。紧接着，生活污水就会进入到人工湿地，剩余污染物能够在人工湿地经过过滤吸附和降解处理有效去除。待人工湿地处理完毕就会流入稳定塘，借助自然氧化分解和水生物吸收处理再次去除生活污水中的污染物，确保生活污水经过处理后能够达到直接排放的标准。

3.2.2.2 调节水解+生物氧化+人工湿地

工艺说明：在调节水解过程中，生活污水内的大部分悬浮物能够被有效截流，并且其中的大分子有机物也能够借助厌氧水解作用进行分解。接着，生活污水经过生物氧化池操作，污水中的污染物，能够通过和填料上的好氧微生物作用，实现去除目的。最后再进入到人工湿地进行残留污染物的处理。

3.2.2.3 调节水解+稳定塘

工艺说明：在调节水解过程中，生活污水内的大部分悬浮物能够被有效截流，并且其中的大分子有机物也能够借助厌氧水解作用进行分解，方便后续污水处理操作。在调节水解预处理后，生活污水直接流入稳定塘，在稳定塘中进行一定时间的停留和贮存。借助稳定塘中微生物的代谢以及水生动植物综合作用，进一步降解处理其他污染物。

3.2.2.4 地埋式污水处理设施

工艺说明：地埋式污水处理设施是较为小型的成套污水处理装置，根据处理方式不同可以分为厌氧、好氧、组合形式三种工艺装置。地埋式污水处理设施在处理运转过程中，可以通过厌氧消解、接触氧化、生物降解等方式处理净化生活污水。并且，由于此套污水处理装置可以在地下进行生活污水处理，所以环境更加美观，也不容易对周边生态环境带来影响，符合当下绿色生态环境建设要求。

3.2.2.5 沉淀池+快速渗滤池

工艺说明：生活污水流经沉淀池，污水中比重比水大的悬浮物能够有效沉淀，处理后的生活污水悬浮物含量也会大大降低，避免后续进入快速渗滤池进行处理时造成堵塞。在流入快速渗滤池后，重力作用会使预处理后的生活污水向下快速渗滤。同时，渗滤池一系列的生化作用也会让生活污水得到进一步净化，通过多个单元净化处理、有控制地投配和淹水、干湿交替运行处理，实现对生活污水中污染物的降解。分散式农村污水处理工艺优缺点分析详见表2。

表2 分散式农村污水处理工艺优缺点分析

3.2.3 分散式农村污水处理工艺选择

综上所述，结合当地农村实际情况，考虑到各工艺的投资费用、运行费用、占地面积和处理效果等各方面因素，新兴县农村生活污水处理设施建设工程采用分散式生活污水处理设施，选用投资费用省、运行费用低、维护管理简单、处理效果好的无动力“水解酸化+人工湿地+氧化塘”处理工艺。后期有关研究结果表明，在进水浓度较低的条件下，人工湿地对COD去除率可达80%以上，BOD5去除率可达85%～95%；处理后出水水质COD浓度＜20 mg/L，BOD5浓度在10 mg/L左右，出水水质能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准，及《广东省地方标准 水污染物排放限值标准》（DB44/26-2001）中的较严标准值[3]。