我国农村分散型污水处理工艺设计

农村分散型污水处理工艺调查报告
【摘要】随着农村经济的发展，农村生话污水所引起的面源污染日益严重，虽然单个村庄的污水排放赶较少，但是因为村庄数革较多，而且
较为分散，对周围环境的影响也越来越大。

故针对农村废水的特点，采取合适的工艺处理农村污水，也是一个较为迫切的任务。

文章讨论了农
村污水的现状和常见的处理技术，并对各工艺的类型、特点、适用条件和改进情况进行了探讨。

【关键词】农村污水；厌氧沼气池处理技术；稳定塘处理技术；人工湿地处理技术；土壤渗滤技术
Treatment Technology for Distributed Rural Sewage Abstract：With the economic development of rural，the pollution caused by rural sewage is more seriously Because the number ofrural is more and dispersed,
the sewage affects the surrounding environment more and more，although the amount of sewage by single rural was small．Therefore，according to the characters of
rural sewage，adopting suitable technology to treat it，is an urgent task The states and COlTmlon treatment technologies of rural sewagewere discussed in the paper．
The type，character,suitable conditions and reform were also
introduced．
Keywords：rural sewage；Anaerobic digesters processing；Stabilization pond treatment technology；Wetland treatment technology；Soil infiltration techniques 随着我国经济的快速增长，城市化进程加快，农村生活水平的不断提高以与农村畜禽养殖、水产养殖和农副产品加工等产业的发展，村镇的生活污水、废水产生量与日剧增。

而这些污水大部分未经任何处理就近直排放河道、湖泊，使得水体污染严重越来越严重，民众要求对此加强控制与治理的呼声越来越高。

由于我国村镇地域X围广且分散，社会组织结构、经济发展状况和生活水平与生活习惯等千差万别，这不仅决定了村镇生活污水的来源、水质、水量的多样性，而且决定了其处理工艺选择、工程建设与投资、运行管理的模式等方面的复杂性。

一、国内农村污水现状
1、工业点污染源：乡村企业和集约化养殖场布局不当、污染治理力度不够导致的污染。

2、农业面污染源：现代农业生产手段的过度使用带来的污染。

3、生活污染源：村镇等农村聚集地因缺乏规X和环境管理带来的滞后造成的污染。

二、中国农村污水处理存在的问题
1、立法的缺位
在2008年6月1日施行的《中华人民XX国水污染防治法》对于农
村的水污染防治只
有对于造成农村面源污染的农药和化肥施用问题与畜禽、水产养殖问题作了详细的
规定和要求，缺少对农村生活污水处理的内容，这为依法起草相关文件增加了难度。

2、管理的缺失
我国的环境管理体系是以城市污染和工业污染防治为目标建立起来的，目前针对农
村的环境管理还存在管理机构匮乏、环境保护职能权限分割与污染性质不匹配、没
有基础的环境监测和统计工作等一系列问题。

地方政府在对地区做发展规划的时候
认识不足，规划滞后，且大多忽略了环保要求，责任要求没有落实。

同时，对于现
阶段农村分散型污水处理还没有相应的排放标准与技术规X。

3、资金的缺少
农村环保基础设施建设严重滞后最主要原因是由于目前我国农村经济水平相对落后，
大多数地区的乡镇财政难以承受建设与运行费用，而污水处理作为一项公益事业需大多数地区的乡镇财政难以承受建设与运行费用，而污水处理作为项公益事业需
要大量的资金投入，从产业经济学角度分析农村地区所采用的分散型
污水处理由于
规模小的特点也难以市场化，对企业与社会资金缺少吸引力，急需相关的政策支持。

三、国内农村生活污水处理技术现状
我国对农村生活污水处理技术的研究较国外发达国家晚，近年来，随着地方经济实力的增强，尤其是发达省份在经济发展到一定阶段以后，逐步认识到农村生活污水处理问题的重要性，并开始采用一些实用、合理、低能耗和低运行费用的技术来处理污水；一些人口密集的欠发达地区也认识到，如果不对农村生活污水采取有效处理，会触发农村医疗和经济建设等方面的系列问题，甚至造成传染病的产生与扩散，因而，国内一些地区对农村污水的处理技术进行了实践探索。

如厌氧沼气池处理技术，该技术将污水中的大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气，发酵后的污水被去除了大部分有机物，达到净化目的；产生的沼气可作为浴室和家庭用炊能源；厌氧发酵处理后的污水可用作浇灌用水。

但该技术受温度影响较大，一般适合于常年气温较高的地区，而且处理后水还需进一步处理才能排放。

氧化塘处理技术，如李旭东等采用高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水，CODcr的平均去除率在70%以上，氨氮(NH3-N)的平均去除率高达93%，磷的平均去除率为55%[8]；陈鹏采用高效藻类塘处理城市生活污水，取得了稳定的处理效果：CODcr、BOD5、NH3-N和TP的平均去除率分别达到75%、60%、91.16%和50%。

该技术存在占地大，速度慢，氧化塘周围卫生条件差等问题。

人工湿地处理技术，如、XX、
XX、XX等地区都采用了这一技术处理农村生活污水。

XX省澄江县抚仙湖边的马料河湿地工程于2003年10月建成运行，每天可净化污水4万多立方米，净化后的水质优于地表水三类标准。

有关研究表明，在进水污染物浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除率可达85%～95%，对CODcr的去除率可达80%以上，对磷和氮的去除率分别可达到90%和60%。

土壤渗滤技术，中科院XX应用生态所“八五”、“九五”期间的研究表明，在我国北方寒冷地区利用地下土壤渗滤法处理生活污水是可行的，且出水能够作为中水回用，1992年市环境保护科学研究院对地下土壤毛管渗滤法处理生活污水的净化效果和绿地利用进行了研究[，清华大学2000年国家科技部重大专项中，首先在农村地区推广应用地下土壤渗滤系统，取得了良好效果：对生活污水中的有机物和氮、磷等均具有较高的去除率和稳定性，CODcr、BOD5、NH3-N和TP的去除率分别大于80%、90%、90%和98%。

除此以外，XX、XX、XX和XX等地还分别在无动力、地埋式厌氧处理系统、雨污分离管网输送集中处理和生物投菌治理污水等技术方式应用方面进行了探索与尝试，也都取得了一定的进展。

五、国外农村生活污水处理技术现状
鉴于农村生活污水污染面广、较分散的特点，国外一些发达国家进行了大量的试验研究与实践。

如澳大利亚利用污水直接灌溉土壤地，利用耕种的作物来吸收分解污水中污染物质与水分，有效实现了污染物去除和污水减量的目的，降低了污水中的氮、磷、钾含量, 避免污水直接排入水体后，导致水体富营养化。

美国、日本、澳大利亚、
以色列、俄罗斯和西欧等国，采用将污水投配到土壤表面具有一定构造的渗滤沟中, 污染物通过物理、化学、微生物的降解和植物的吸收利用得到处理和净化。

该技术对悬浮物、有机物、氨氮、总磷和大肠杆菌的去除率均较高, 一般可达70%～90%。

欧洲、北美、澳大利亚和新西兰等国家广泛应用人工湿地处理系统，该系统一般由人工基质和生长在其上的沼生植物组成，是一种独特的“土壤—植物—微生物”生态系统，利用各种植物、动物、微生物和土壤的共同作用，逐级过滤和吸收污水中的污染物，达到净化污水的目的。

德国、法国、美XX用氧化塘处理农村生活污水，该技术主要是利用菌藻的共同作用来去除污水中的污染物，具有基建投资少、运转费用低、维护简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体以与无需污泥处理等优点。

除此之外，一些国家将城市污水处理工艺组装成一体化装置，应用于分散的污水处理系统。

如日本研究的一体化装置主要采用厌氧—好氧—二沉池组合工艺，兼具降解有机物和脱氮的功能，其出水BOD5 <20mg/L、TN<20mg/L[5]，近年来开发的膜处理技术，可对BOD5和TN进行深度处理[6]。

欧洲许多国家开发了以SBR、移动床生物膜反应器、生物转盘和滴滤池技术为主，结合化学除磷的小型污水处理集成装置[7]。

六、国内农村生活处理技术
(一)厌氧沼气池处理技术
在我国农村生活污水处理的实践中，最通用、节俭、能够体现环境效益与社会效益结合的生活污水处理方式是厌氧沼气池。

它将污水处理与其合理利用有机结合，实现了污水的资源化。

污水中的大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气，发酵后的污水被去除了大部分有机物，达到净化目的；产生的沼气可作为浴室和家庭用炊能源；厌氧发酵处理后的污水可用作浇灌用水和观赏用水。

在农村有大量可以成为沼气利用的原材料：农作物秸秆和人畜粪便等。

研究表明，农作物秸秆通过沼气发酵可以使其能量利用效率比直接燃烧提高4~5倍；沼液、沼渣作饲料可以使其营养物质和能量的利用率增加20%；通过厌氧发酵过的粪便(沼液、沼渣)，碳、磷、钾的营养成分没有损失，且转化为可直接利用的活性态养分——农田施用沼肥，可替代部分化肥。

沼气池工艺简单，成本低(一户约需费用一千元左右)，运行费用基本为零，适合于农民家庭采用。

而且，结合农村改厨、改厕和改圈，可将猪舍污水和生活污水在沼气池中进行厌氧发酵后作为农田肥料，沼液经管网收集后，集中净化，出水水质达到国家标准后排放。

沼气池处理技术已在我国一些地方得到了有效推广和使用。

XX全省有352个村实施了生活净化沼气工程，累计建成沼气池83.3万立方米，年处理生活污水8 170万吨，年产沼气4 295万立方米，年可替代标准煤近3万。

XX省结合新农村建设，开展“乡村清洁工程”，以户或联户为单元，建设沼气池和生活污水厌氧净化池，有效解决人
畜粪便、生活污水、垃圾污染等农村环境难题，出现家园清洁和村容整洁的新面貌。

(二)稳定塘处理技术
在我国，特别是在缺水干旱地区，稳定塘是实施污水资源化利用的有效方法，近年来成为我国着力推广的一项技术。

与传统的二级生物处理技术相比，高效藻类塘具有很多独特的性质，对于土地资源相对丰富，但技术水平相对落后的农村地区来说，是一种较具推广价值的污水处理技术。

李旭东等采用高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水， COD cr的平均去除率在70%以上，氨氮(NH3-N)的平均去除率高达93%，磷的平均去除率为55%；陈鹏采用高效藻类塘处理城市生活污水，取得了稳定的处理效果：CODcr、 BOD5、NH3-N 和TP的平均去除率分别达到75%、60%、91.6%和50%。

(三)人工湿地处理技术
目前，、XX等城市都采用了这一技术处理生活污水。

XX省澄江县抚仙湖边的马料河湿地工程于2003年10月建成运行，每天可净化污水4万多立方米，净化后的水质优于地表水三类标准。

有关研究表明，在进水污染物浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除率可达85%~95%，对CODcr的去除率可达80%以上，对磷和氮的去除率分别可达到90%和60%。

(四)土壤渗滤技术
地下土壤渗滤法在我国日益受到重视。

中科院XX应用生态所“八
五”、“九五”期间的研究表明，在我国北方寒冷地区利用地下土壤渗滤法处理生活污水是可行的，且出水能够作为中水回用；1992年市环境保护科学研究院对地下土壤毛管渗滤法处理生活污水的净化
效果和绿地利用进行了研究；清华大学在2000年国家科技部重大专项中，首先在农村地区推广应用地下土壤渗滤系统，取得了良好效果：对生活污水中的有机物和氮、磷等均具有较高的去除率和稳定性，CODcr、BOD5、NH3-N和TP的去除率分别大于80%、90%、90%和98%。

除此以外，XX、XX、XX和XX等地还分别在无动力、地埋式厌氧处理系统、雨污分离管网输送集中处理和生物投菌治理污水等技术方式应用方面进行了探索与尝试，也都取得了一定的进展。

四、加快农村生活污水处理的政策途径
保护好农村水环境是保障农业生产发展、创建优美乡村的基础。

开展农村生活污水治理工作是改变农村生活污水无序排放现状、改善农民生活条件和建设社会主义新农村的需要。

我国有60多万个行政村、250多万个自然村，居住生活着2亿多农户，由于各地情况千差万别，农村生活污水处理不能实行一刀切的政策，必须要因地制宜、分类指导，提出符合各地实际的生活污水处理方式与措施。

七、国外参考技术
1、澳大利亚“FILTER”（非尔脱）污水处理系统
澳大利亚CSIRO与我国水利水电科学院和XX市水利科学研究所合作，曾在XX市武清县建立试验区，试验总面积2hm2，暗管埋深1.2m，
两种处理的暗管间距为5m和10m，引取市初级处理后的污水和沿程汇集的乡镇生活污水，灌溉小麦。

试验表明，97%-99%的磷通过土壤与农作物的吸收而被除去，总氮的去除率达82%-86%，生物耗氧量的去除率为93%，化学耗氧量的去除率为75%-86%，排水暗管的间距小，则去污效率高。

上述中澳双方试验研究成果，在澳大利亚农业研究中心的主持下，于2000 年12月在通过鉴定。

“非而脱”系统对生活污水的处理效果好，其运行费用低，特别适用于土地资源丰富、可以轮作休耕的地区，或是以种植牧草为主的地区。

该系统实质上是以土地处理系统为基础，结合污水灌溉农作物。

人们担心长期使用污水灌溉后污水中的病原体进入土壤，污染农作物。

但根据大量调查和试验表明，土壤—植物系统可以去除城市污水中的病原体。

为慎重起见，国内外一致认为，处理后的城市污水适宜灌溉大田作物（旱作和水稻）。

因为大田作物的生长期长，光照时间长，病原体难以生存；而蔬菜等食用作物，生长期短，有的还供人们生食，则不宜采用污水灌溉。

此外，这种处理方法受作物生长季节的限制，非生长季节作物不灌溉，污水处理系统就不能工作。

暗管排水系统在我国多用于改良盐碱地和农田渍害，一般造价较高，若用于处理生活污水还需修建控制排水量的泵站，则造价更高，推广应用有一定困难。

2、韩国的湿地污水处理系统
韩国的农业用水是最大用水户，占总用水量的53%。

韩国农村的居民分散居住，认为兴建集中处理的污水系统造价太高，小型和简易的污水处理系统适合在农村应用。

因此，研究了一种湿地污水处理系
统，使污水中的污染物质经湿地过滤后或被土壤吸收，或被微生物转变成无害物。

这种方法需要的能源少，维护的成本低。

韩国国立汉城大学农业工程系对湿地污水处理系统在田间进行了试验。

容器长8m，宽2m，高0.9m，用混凝土制成。

容器内填沙并种植芦苇，未经处理的生活污水从一端引入，又从另一端卵石层中排出。

生活污水是从一个学校收集而来，其年平均水质指标为：ph值为7.85，溶解氧（DO）为0.23mg/L，生化需氧量（BOD）为24.35mg/L，悬浮固体物（SS）为52.36mg/L，全氮量浓度（TN）为121.13mg/ L，全磷量浓度（TP）为24.23mg/L。

用经过湿地系统处理后的污水灌溉水稻。

污水灌溉水稻试验是在用聚氯乙烯板制成的盆内进行。

盆宽90cm，长110cm，高70cm，表面积为1.0平方米，底部铺一层10cm厚的卵石，上盖过滤布，然后用水稻土填满。

在盆底安装排水管，控制渗漏水。

盆外为用混凝土做成的大坑，坑与盆之间填满土壤，以便消除温度对作物生长和微气候的影响。

试验设计有四种处理，分别按污水浓度、施肥和不施肥等，与常规处理（用自来水灌溉并施肥）进行对比。

试验对水稻的生长过程（稻株高度、分蘖数目、叶面积、叶面积指数、总干物质等）进行了详细观测和分析。

主要结论：1、利用处理过的污水灌溉，对水稻的生长和产量无负面影响；2、利用处理过的污水灌溉，并加施肥料，水稻产量达5730.38kg/hm2，比常规对比田高约10%。

3、日本农村生活污水处理系统
日本在法律上规定，要求严格保持河流、湖泊和海域的优良水质。

因此，把污水处理工作放在十分重要的位置，并有很高的污水处理能力。

日本农村污水处理协会主要负责日本乡镇污水处理的技术发展工作，研究了一系列适合于农村城镇中应用的污水处理设备。

设计了JARUS模式的15种不同型号污水处理装置，主要采用物理、化学与生物措施相结合的处理过程，取得了很好效果。

这15种不同型号的处理装置可分为两大类。

一类采用生物膜法，污水通过塑料制成的滤层，上面附有微生物。

通过生物膜后可使污水中的生物耗氧量下降到20mg/ L以下，悬浮固体物下降到50mg/L以下，总氮含量在20mg/L 以下。

另一类是采用浮游生物法，通过漂浮在污水中的微生物氧化作用，可使BOD下降到10-20mg/ L，SS下降到15-50mg/ L，COD下降到15mg/L以下，TN下降到10-15mg/L以下，TP下降到1-3mg/L 以下。

日本从1977年实行农村污水处理计划以来，至1996年底已建成约2000座小型污水处理厂。

日本农村污水处理协会设计、推广的污水处理装置体积小、成本低、操作运行简单，十分适用于农村。

一般每1000人农村人口可建立一个污水处理厂，最大的厂可处理10000人左右的污水。

处理后的污水水质稳定，大多灌溉水稻或果园，或将其排入灌排渠道，稀释后再灌溉农作物。

污水中分离出来的污泥经脱水、浓缩和改良后，运至农田作肥料。

日本石井勋教授发明的“石井法”，是利用用过的乳酸饮料瓶作曝气池填料。

滤料表面积越大，生物膜数量越多，但滤料之间的空隙太
小，影响通风和水流。

因此，理想的滤料是表面积和空隙率都比较大。

近些年来对滤料的研究有很大发展，如利用各种塑料和化学纤维制成的纤维球和蜂窝式滤料等，使每立方米滤料的表面积大大增加，空隙率提高到93%-95%。

如日本尤尼奇卡公司用聚酯纤维制成的纤维球滤料的密度为1.38g/立方厘米，充填密度为50kg/立方米，空隙率达96%，比表面积达3000平方米/立方米；滤速高，水头损失小，经反冲洗后，滤料可以反复使用。

国外对生物膜的理论研究和实际应用已有几十年历史。

生物膜法所需要的设备简单，能源消耗低，成本和维护费用低，而处理污水的效率高，它是今后发展的一个方向。

八、适合我国的农村污水处理系统
7. 1 处理模式
有集中处理和分散处理模式,对于沿海地区、西部等村落分布集中或单村污水量大的,采用集中处理模式;对于南方等山区分散的村落,采用分散处理模式。

7. 2 污水处理系统选择
农村的排水措施不全,对于南方、中部和北方等经济发展相对慢的地区,首先完善排水措施,改旱厕为卫生马桶等节水器,并在每户修建简易化粪池或者沼气形式的化粪池,减轻污水处理主体的负荷,还
可利用沼气节约能源;村落靠近附近城市,且管道的布设投资低,可接入城市污水管网。

农村的经济发展水平、进水和出水水质与所处的环境不同,所采用的工艺也不同。

在沿海地区,一般采用两种或三种组合工艺:地形宽、便于布置人工湿地、对COD、TN、TP、氨氮的去除率要求高,或中水排放到湖泊等流域的乡村,可考虑采用厌氧沼气- 跌水充氧接触氧化- 人工湿地工艺;同样可采取生物接触氧化与人工湿地组合和高效藻稳定塘- 人工湿地系统组合处理工艺。

对于人工湿地工艺,根据污水的水质与排放标准,选取不同基质和植物或增加其他措施,提高去除率。

在南方,村落多位于山区,污水厂布置受占地面积的限制,要求处理工艺自动化程度高,易维护,污水处理主体设备集一体,便于运输、安装与管理。

对于单村污水量小于50 m3 / d 的单村,可采用智能化小型生活污水处理工艺(CWT2M) ;对于小于150 m3 / d 的单村,可采用膜生物反应器(MBR) ;分布在湖泊等流域附近的村落,需考虑湖泊等流域的富营养化问题,可采用高效藻类稳定塘等。

在中部地区,可采用分散处理和集中处理,分布较集中的几个村落,且管道布置投资小,采用集中处理,其他采用分散布置。

对于集中处理的村落,可采用膜生物反应器(MBR) 、蚯蚓生态滤池、快速渗虑处理系统、地下渗虑处理系统等;在水源附近的村落,需保护水源,可
采用组合工艺和高效藻类稳定塘,如水解池—滴滤池—人工湿地组合。

在北方农村,污水系统正常运行的温度成为重要问题,因此在考虑村落的分散性、污水量与浓度问题外,还需结合工艺的运行温度。

靠近城镇村落的污水尽可能接入城镇污水管网,分散的单村,污水量小于50 m3 / d ,可采用智能化小型生活污水处理工艺(CWT2M) ,因为其工艺的主体埋于地下,增加其对温度的适应性;污水量大的村落可采用快速渗虑处理系统、地下渗虑处理系统等土地处理工艺。

西部地区,优先采用土地处理工艺,如快速渗虑处理系统、地下渗虑处理系统等,还可采用高效藻类稳定塘和部分组合工艺。

九．建议与总结
(一)因地制宜地确定各地生活污水处理的技术路线
基于我国农村普遍欠发达的现状，各地农村的经济社会发展水平、区域特点、自然地理条件和环境目标不尽相同，绝大部分农村应采用经济有效、简便易行、节约资源、工艺可靠并能够与当地自然环境高度融合的污水处理技术，因地制宜地使生活污水排放与处理无害化和资源化。

在一些村庄分布密集、经济发展水平较好的农村地区，高效强化的微动力生态处理集成技术与设备具有极大的技术经济优越性；其他集中供水的广大农村地区，则可根据其社会经济发展状况和水环境保护目标的要求，通过改造农村的河道、水塘和湿地，构建适度强化
的无动力复合生态处理集成系统。

这些集成技术和设备因其低成本、高效率、无动力或微动力等显著特点，具有在集中供水条件下处理农村生活污水的潜在优势。

(二)继续加强农村生活污水处理技术的研究
由于我国农村面广人多，生活污水处理技术具有长期的效益与广大的市场，必须动员大专院校和科研机构加强相关技术的研究。

针对当前处理技术存在的主要问题，研究和开发新型的三低一高(低能耗、低投资、低成本和高效率)的分散型污水资源化处理技术，并提高污水处理深度，增加脱氮除磷的功能以控制水体富营养化。

(三)多方筹集生活污水处理设施建设与运营的资金
农村生活污水处理具有较强的公益性，而且需要一定规模的资金投入，单靠农民自身投入有一定困难。

要结合新农村建设的实践，采取国家扶持、地方补助、农民支持和企业参与等方式，广泛筹集资金，形成多元化投入、多渠道动员的参与机制，使生活污水处理工程能够顺利付诸实施和运转。

(四)加强对农村生活污水处理建设的规划
要在吸取和借鉴国外先进技术的基础上，有效结合厌氧、好氧生物人工处理技术与自然净化系统，规划与各地农村经济水平、区域特点、自然条件、环境目标相适应的生活污水处理工艺和行之有效的运行管理模式。

生活污水治理应与当地的经济结构调整相结合，发展绿色、无公害的产业与产品，在生态治污的过程中有效开发利用动植物资。