水处理技术在农村环保工程中的应用分析

王莉香

（临沂市生态环境局郯城县分局，山东 临沂 276100）

引言

随着经济社会的持续发展，农村地区居民的生活水平显著提升，基本实现了集中供水全覆盖，居民用水量和产生的污水量也在逐年增长。当前，农村地区环保工程数量越来越多，推行环保工程是实施生态环境建设、促进循环经济发展的有效举措，但是与城镇地区相比，农村地区在水处理模式、经验、政策、法律法规的研究上起步相对较晚，还未形成完备的方法论。与此同时，不少农村地区的污水收集和处理设施设备不完善，加之农民的环保意识薄弱，导致环保工程污水处理效果不理想。农村环境的日益恶化不仅严重影响当地农民的正常生活和生产，也会限制农村经济的可持续发展，因此在推进乡村振兴战略的过程中，我们必须高度关注农村环保工程水处理技术的改革和创新。

1 推进农村环保工程水处理技术发展的价值分析

1.1 建设生态农村的客观要求

在乡村振兴战略的实践过程中，国家对于农村环境予以高度关注，也对环保工程提出了全新要求。为了建设生态农村，推进乡村振兴战略的实施，我们必须重视生态文明建设。农村污水排放量越来越多，提高污水处理质量和处理效率能够有效改善农村水环境质量，提高水资源循环利用率，从而提高农村居民的生活品质，为经济、生态环境的协同发展提供支持[1]。

1.2 提高农村水资源利用率

农村环保工程的水处理质量会对水资源管理和利用效率产生影响，先进的水处理技术能够减少水资源浪费，提高污水处理质量，还可以有效降低配套资源和能源的投入量，减少资源消耗，对于环保工程行业的发展也具有积极作用。

2 农村环保工程水处理存在的问题

2.1 污水收集效率不高

农村的人口结构与城市不同，以留守老人、儿童为主，其生活习惯也导致污水排放规律性强、波动性大，日间的污水量大于夜间；在管网收集方面，农村的设施建设比较滞后，未能实现污水的百分百收集；农村房屋、工厂比较分散，建设难度较高，排水暗渠存在雨污混流的问题，山泉、地下水等会进入管网，影响污水处理效果。另外，在前期设计方面，农村污水处理设施的设计一般是以户籍人口为依据，没有充分考虑到长期外出务工的人员流动问题，污水处理设施的日进水水量远远无法达到设计规模。受制于上述因素，农村环保工程污水处理设施长期处于低负荷运行状态，效益不高。

2.2 设备运维困难

农村地区环保工程污水处理普遍缺乏专业的运营和管理人才。目前，城市污水处理厂对于人员的专业水平都有较高要求，而农村污水处理设施的很多操作人员业务水平不达标，在设备运行出现问题时无法做出准确应对，导致污水处理效果难以保障。污水处理是一项复杂、专业的工作，目前较为理想的方式是交由专业化的第三方运营单位来负责，但由于农村地区经济发展水平相对滞后，邀请第三方运营单位进入需要花费大量资金，这也影响了这项工作的推进[2]。

2.3 运维资金短缺

在污水处理设备投入使用后，需要定期维护、更新，也需投入较多资金，而农村环保工程污水处理设施的运行成本比城市更高，因此，很多污水处理设施在前期运行效果较好，但是后续由于资金短缺，未能及时进行维护，后续的处理效果也就无法保障。并且地方财政资金压力较大，由于资金投入不足，导致污水处理项目停运的情况也时有发生。

3 农村环保工程水处理技术的应用

3.1 化粪池与厌氧沼气池

尽管化粪池与厌氧沼气池是一种初级的环保工程水处理技术，但是在农村地区依然广泛使用。化粪池和厌氧沼气池利用物理处理法，对于高浓度污水的处理效果较好。在厌氧环境下，污水中的人畜粪便等能够被转化为沼气、沼液和沼渣，以便后续处理和回收利用。污水中的各类寄生虫卵、致病菌也会在厌氧环境下受到抑制，这种方式具有一定的环境效益和社会效益，成本低廉。一方面能够满足污水处理目标，另一方面还能生成副产品，便于回收利用，因此 与其他水处理技术相比，具有一定的经济性，符合可持续发展理念。产生的沼气能够为农村居民提供取暖、做饭能源，沼渣和沼液中有大量蛋白质、有机质、氨基酸、酶类、腐植酸、生长激素等，可以作为农田的有机肥料，有助于改善土壤的理化性质。同时，化粪池与厌氧沼气池的工艺简单、运行能耗低、资源利用率高，在地貌条件复杂、经济实力薄弱的农村有着一定推广价值。但是目前这种技术的应用还存在一些局限性，比如停留时间过长导致污染物无法完全矿化，对氮、磷等污染物的去除效果不佳，还会产生臭气、造成二次污染等。因此，这一技术更适合用于环保工程水处理前端，能够对污水进行一定的预处理。尤其要注意的一点是，对于北方地区而言，在冬季气温较低的情况下，化粪池与厌氧沼气池的污水处理效率也会降低，还需要额外设置保温设备。

3.2 土地处理技术

土地处理技术也是农村环保工程水处理的常见技术，是采用人工方式有节制地将预处理污水投配到土地上，借助土地的自然生态功能对污水进行深度净化。常用的土地处理技术有以下几类。

3.2.1 慢速渗滤技术

慢速渗滤技术的水力负荷较低，是将污水作为灌溉水源并将其缓慢投入到土壤中，利用植物根系的过滤、吸附作用来达成净水目的。在这一过程中，除了会由于植物蒸腾作用丧失少量水分外，大部分污水都能够被渗透至地下，这是经济效益较好的一种土地处理技术。其基建投入较少、容易维护，可与农业生产搭配组合；但是容易受到季节因素的影响，植物枯萎之后对养分需求也急剧减少，这会大大影响污水净化能力。因此，该处理方式只适合用于土地资源丰富、气候湿润的农村地区[3]。

3.2.2 快速渗滤技术

快速渗滤技术是通过控制将环保工程的污水配置到土壤介质表面，污水会在渗透过程中发生物理、化学和生物反应，最终得到净化水。在处理过程中，系统会周期性地进行配水灌溉和停水休灌，并能够在干化、淹水状态下交替运行，可有效提高污水净化能力。相较于慢速渗滤技术，快速渗滤技术的处理效率更高，不会受到气候等因素的影响，能够常年运行，且投资不高，管理较便利。但是这种处理技术对于水文、地质条件和土壤渗滤性有更为严格的要求，因此需要提前对污水进行预处理。

3.2.3 地表漫流技术

地表漫流技术是采用人工控制方式，以漫灌、喷洒的方式，将污水投配到土壤渗透性较差的坡面上，在重力作用的影响下，污水会朝着坡脚积水渠汇流，在流动过程中，其中的污染物会被吸收。地表漫流的处理方式比较简单，但是需要占用较大的土地面积，对于坡面设计也提出了严格要求，影响了这种技术的推广。

3.2.4 地下土壤渗滤技术

地下土壤渗滤技术是基于生态学原理设计的水处理技术，是通过重力和毛细管力的双重作用，使污水能够朝着周边扩散、渗透，并利用植物、微生物与土壤的理化特征达成污水净化的目的。地下土壤渗滤系统的运行稳定性高，具有良好的抗冲击负荷能力，寿命较长，可以同步去除污水中的氮、磷等污染物。其构造简单，可以实现无人看守，并且费用较低，能耗不高，卫生条件好，不会对地面原有景观产生影响。相关人员还可以将其与景观绿化、农业灌溉等手段相结合，以达到良好的处理效果。

3.2.5 人工快渗技术

人工快渗技术是以沸石、河砂等替代天然土层，有效改善了天然土层占地面积较大、水力负荷较低的缺点。一般是以干湿交替的方式运行，其基建投资较少，具有较高的可操作性。该技术能够根据农村实际施工环境进行调整，不会受到地形和环境因素的限制，并且管理比较方便，不需要额外投入反冲洗设备和机械曝气设备，有效减少了能源消耗，而且基本不会产生噪音，还能维持良好的卫生状况。这一技术在河北、黑龙江等北方寒冷地区有成熟的应用案例，具有一定的可行性。

3.3 人工湿地

人工湿地是经过人工改造的一种生态湿地项目，其净化机理复杂，是通过基质、微生物、植物复合组成的一种生态系统。人工湿地在农村环保工程水处理技术的应用方面有多种形式，根据分类标准的不同，也可以划分成不同的类型。比如，根据水面位置和布水方式的差异，可以分为表面流人工湿地、潜流人工湿地两类，在上述基础上，又可以划分为其他不同的多种类型。相较于表面流人工湿地，潜流人工湿地更具优势，它可以利用基质表面的生物膜、基质的吸附作用以及发达的植物根系提升污水处理效果，也可避免蚊虫的滋生，卫生条件更好[4]。

利用人工湿地来处理污水，植物的选择至关重要，选择植物需要关注几个要点：一是对水中的污染物质去除效果较好；二是可为污染物质提供良好的环境，提升系统内部水力传输效果；三是能够为微生物提供附着场所，并尽可能选择本土植物，优先选择生长期长、抗逆性好、生命力强、根系发达、具有较高富集效率的植物，常用的有香蒲、菱白、美人蕉、梭鱼草、灯芯草、水葱等。另外，在应用人工湿地时，还要设置对应的保温措施，因为低温环境会导致植物生长速度减慢甚至死亡，因此可以使用隔离设计的方案以达到保温效果，常用的保温方式有植物覆盖法、室温保温法、管道保温法等。

3.4 稳定塘

稳定塘也被称之为生物塘、氧化塘，是在原有自然地貌基础上修缮的一种污水处理构筑物。稳定塘中有多种生物形式，如水生植物、真菌、藻类、细菌、微型动物等，是一种复合型的生态系统，能够在物理、化学、生物作用下协同完成污水处理。稳定塘有好氧塘、稳定塘与厌氧塘三种类型，其整体构造简单，根据已有生态资源和现行地势来建设，可以大大缩短工程周期，降低施工难度。在闲置时，还可用于灌溉，实现了循环利用、污水处理的有机结合，且运行成本低廉、维护管理方便。但尽管如此，稳定塘依然有一些缺点，比如停留时间过长、占地面积较大、出水水质不稳定、可能会引起二次污染等。针对上述问题，可以通过增加机械搅拌、减小塘体深度、设置载体填料等方式来解决[5]。

3.5 一体化污水处理技术

一体化污水处理技术利用模块化、小型化的污水处理设备来满足水处理要求，可以根据污水特点、排放需求灵活设计。根据农村环保工程的水处理要求，该技术主要有以下几种类型。

3.5.1 生物接触氧化工艺

该工艺是一种生物膜法处理工艺。该工艺在反应池内设置填料，并将其完全浸没在污水中，采用对应的曝气手段对污水充氧、搅拌，使氧气、填料、污染物质能够充分接触，形成一种高浓度生物膜，以达成处理效果。生物接触氧化工艺的处理效果较好，应用范围也较广，对于不同的水质均具有良好的适应性，并且操作难度不高，挂膜容易，不会出现污泥膨胀，运行和维护也比较简单。

3.5.2 A/O工艺

A/O工艺即缺氧/好氧工艺，其处理流程简单，具有较强的抗冲击能力，原污水经过预处理之后即可进入缺氧段，为反硝化过程提供碳源。该工艺还有生物选择器功能，对于污水的处理效果较好。但是A/O工艺的沉淀池如果运行不当，容易出现反硝化反应，反而会导致出水水质恶化，这是需要重点关注的环节。

3.5.3 A2/O工艺

A2/O工艺在目前的农村环保工程水处理中也比较常用，是以A/O工艺为基础，设置了前置厌氧段，从而将除磷、脱氮、有机物降解过程巧妙结合起来，可以为污染物的去除提供有利环境。该处理方式既有A/O工艺的优势，还进一步缩短了总水力的停留时间。

3.5.4 SBR工艺

SBR工艺即间歇式活性污泥法，该工艺处理高效，构造简单，与A2/O工艺具有一定的相似之处，但是不需要单独设置厌氧、耗氧和缺氧区域，运行成本低廉，不需要设置二沉池，还可以根据水质和水量调整处理工序。但是SBR工艺依然存在一些不足之处，比如设备闲置率较高、增加占地面积、操作难度高等。其管理维护也较为复杂，出现故障后，会极大影响净化效果，工程造价也相对较高[6]。

3.5.5 MBR工艺

MBR工艺有浸没式、分置式两种类型，具有占地面积小、污染物净化效率高、耐受冲击负荷、灵活多样、不易出现污泥膨胀等优势，但其工艺设备比较复杂，运行能耗较高，寿命有限。在长期运行过程中，该工艺容易受到膜表面浓差极化或形成凝胶层等因素影响而出现膜污染。因此，该工艺一般适合应用在对环境比较敏感的农村环保工程中。

4 结语

在农村环保工程中，污水处理是一项基础工作，也是重中之重，是目前解决农村水污染问题的重要举措。因此，相关单位需要高度关注这项工作，并根据不同环保工程的要求来选择适合的水处理技术，做到因地制宜及综合考虑水质处理效果、经济效益、环保等要求。目前，农村环保工程污水处理的发展还处于初级阶段，在下一阶段，相关人员还需要针对技术手段进行深入研究，并根据区域情况合理甄选处理技术，以保障环保工程污水处理的高效性。