农村地区污水处理方案调查与应用论文

农村地区污水处理方案的调查研究与应用
一、农村污水排放现状及污水处理难点
目前中国农村生活污水处理率仅1.5%，其余几乎全部直接或者间接进入河道，这是造成周边水体污染的主要原因之一，另一方面由于农村生活污水没有固定的排放场所，所以都是处于无序排放状态，造成了污染点较为分散，不好治理的情况。

据国家“十五”863 项目“河网区面源污染控制成套技术”的研究表明，面源污染中氮的排放负荷，农村生活污水占到25%；磷的排放负荷，农村生活污水占到34%，表明生活污水是农村面源污染的重要组成部分。

中国目前污水处理方式以集中式处理为主，这种处理方式需要建设大型的管网式污水收集体系和污水处理厂，实行污水的统一收集、输送、处理，投资较大，运行费用较高，且残余物污泥至今未能有十分理想的处理方法，易造成二次污染。

显然，在我国广大农村地区，集中式处理系统因为管网铺设过长、投资大、处理负荷不足而难以推行。

而现代农村随着人民生活水平的提高用水量增大，随之生活污水排放量增大，成分复杂，对水环境影响凸显，已成为社会经济发展的制约因素。

寻找一条适合农村分散居民点污水处理方式以迫在眉睫。

农村居民点大多布局散乱，形成“满天星”式的分布格局。

调查证实，很多村以前没有统一规划，由农户自发随意选址建房而形成居民点，房屋布局交错混乱，集中式污水处理系统因为管网铺设过长、投资大、处理负荷不足而难以在这些村落中推行，所以这些
自然村的生活污水基本未经处理或仅经过化粪池便外排入沟渠、河道、池塘，同时由于农村生活污水中n、p含量高，大量进入池塘、河流等水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡，造成农村地表水体的不同程度的污染和富营养化。

二、分散污水处理国内外技术应用
（一）国外分散污水处理技术
在西欧、美国、日本这样高度工业化的国家，目前也有20%～40%的人口生活在乡村，这些国家对农村分散型生活污水处理的研究时间早，技术成熟，普遍采用的是，分散式污水处理和再利用系统。

1、日本—净化槽分散污水处理系统
日本只有38万km2的国土面积，其中4/5是山地，四面临海，淡水资源十分宝贵。

由于是个国土资源贫乏的岛国，因而在分散式污水处理上走了一条与其他发达国家有所区别的道路，即高度集约化的污水处理，其实质就是城市污水处理厂的小型化、设备化和一体化。

净化槽污水处理系统作为分散式生活污水处理的有效手段，在日本有着广泛的应用，并且随着技术的不断革新，可以满足不同的水质处理要求。

据统计，2006年日本净化槽的利用人口是3083万人，占日本总人口的24.1%。

工艺流程：
净化槽通过合理的空间设计，集传统污水处理工艺的各部分功能于一体，装置内包括预处理、生物处理、沉淀、消毒、污泥处理
5个单元。

污水进入净化槽后，沉淀分离槽进行预处理，去除比重较大的颗粒及悬浮物，提高污水的可生化性；预过滤槽内装有填料，在填料上的厌氧生物膜的作用下，去除可溶性有机物；曝气槽集曝气，高滤速，截留悬浮物和定期反冲洗为一体。

沉淀槽溢水堰设置了消毒装置，对出水进行消毒处理。

产品优势：
净化槽处理农村生活污水的应抗冲击负荷能力强，且宜就近单独处理，而且产品的处理工艺一体化，能够很有效的处理污水，达到很好的效果。

处理后的水质状况：
净化槽的出水水质标准是bod在20 mg/l以下，cod在15 mg/l 以下，tn在10 mg/l以下（因处理工艺而定），tp在1mg/l以下。

设备成本：根据日本测算，净化槽人均建设投资为15万日元（折合人民币1.1万元/人），污水处理成本（不含污泥处理）约500日元/m3，折合人民币约3.9元/m3。

运行优势：净化槽具有出水稳定，污染去除率高、污泥比较容易利用、安装不受地形的影响，时间短，见效快、具有比较强的抗震和抗灾性能等优良特点。

在中国推行的局限性：
通过研究发现该技术在中国广泛推广还存在着一定的问题
1）如果按照日本的成型技术，投入成本和运行费用过高；
2）国内与日本接轨的技术规范不健全，无法在中国大面积的
推广施行；
3）生了污泥的收集处置问题；
4）后期管理维护，因无规章制度，缺乏技术人员，难以保证装置的正常运行。

2、澳大利亚—“filter”（非尔脱）污水处理系统
澳大利亚科学和工业研究组织（csiro）的专家于最近几年提出一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统”，称之为“filter”（非尔脱）高效、持续性污水灌溉新技术，其目的主要是利用污水进行作物灌溉，通过灌溉土地处理后，再用地下暗管将其汇集和排出。

工艺流程：在filter系统中，污水通过土体后，水中的污染物和土壤同时发生有机、无机物质的分解、合成、迁移、转化和繁殖过程。

污染物在土壤中得以阻止、沉淀、吸附、吸收和分解转化，使污水中的物质除去或减少，使污水得到净化。

产品优势：该系统一方面可以满足作物对水分和养分的要求，同时降低污水中的氮、磷等元素的含量，使之达到污水排放标准；另一方面filter系统经过合理的设汁、构造和管理，预处理、贮存、布水、集水、植物和监测等构成了一个充分利用自然条件净化污水的系统，filter系统是一个“活的过滤器”使该系统具有高效、安全、可调控的特性。

处理后的水质状况：澳大利亚csiro与我国水利水电科学院和天津市水利科学研究所合作，曾在天津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，引取北京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%的磷通过土壤及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。

运行优势：“filter”（非尔脱）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，其对生活污水的处理效果好，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。

在中国推行的局限性：该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。

暗管排水系统在中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，在农村推广应用有一定困难。

3、美国—高效藻类塘
高效藻类塘是由美国加州大学伯克利分校oswald教授提出并发展的一种传统稳定塘的改进形式。

高效藻类塘充分利用菌藻共生关系，对污染物进行处理，正因其最大限度地利用了藻类产生的氧气，塘内的一级降解动力学常数值比较大，故称之为高效藻类塘。

在池塘的布局上，常采用“厌氧塘一兼性塘一好氧塘”的处理流程，有时还设置一个熟化塘以稳定出水质量。

高效藻类塘技术在国外已经得到了广泛应用：以色列、摩洛哥、法国、美国、南非、巴西、比
利时、德国、新西兰等国都有研究应用。

工艺流程：高效藻类塘工艺流程如下图所示。

进水→沉淀池→高效藻类塘→水生生物塘→出水
高效藻类塘工艺流程图
在高效藻类塘中，通过水中藻类和细菌的同化吸收作用以及氨氮的吹脱使污水中氮得到去除。

高效藻类塘去除磷的途径主要包括微生物的同化吸收以及磷酸盐沉淀。

在高效藻类塘处理单元后置水生生物塘可以进一步降低ss和氮磷等营养元素。

产品优势：高效藻类塘较传统的稳塘污水停留时间短，占地面积少；建设容易，维护简便，基建投资少，运行费用低；1bod、n、p、病原体去除效率高。

处理后的水质状况：高效藻类塘内存在的菌藻共生体系使塘内溶解氧浓度较高（保持好氧状态），而ph值则存在周期性变化；对cod2的平均去除率可达70%，氨氮主要通过硝化作用去除，去除率>90% ，磷酸盐主要通过沉淀作用去除，去除率为50%。

运行优势：若高效藻类塘后接的是高等水生生物塘，则其中的水生生物不但可以除藻，降低出水的ss3，而且能进一步去除水中的氮磷，同时收割的高等水生植物可以作为优良的饲料和肥料。

在中国推行的局限性：高效藻类塘受环境因素影响明显，温度影响生物的组成、营养物的需求、新陈代谢和反应速率，ph影响生物的适应能力、离子输送和新陈代谢的速率；水体对光的吸收特性取决于水体特性、腐殖质、藻类和非生物性的悬浮物；气温过高或
较低时，藻类的生长受到抑制从而影响处理效果，所以该技术仅适合在阳光充沛、气候温暖的地区推广。

（二）国内分散污水处理技术选择应用
通过对于以上国外农村污水处理技术的介绍，我们可以发现虽然日本的净化槽技术具有很多优点，但是向我国农村污水处理推广存在造价过高、技术人员少等问题；澳大利亚的“filter”（非尔脱）污水处理系统具有很好的农业经济效益，但是对于使用的地点具有了限制，需要在有农作物生长的地方。