摘要:农村的日常污水,是造成农村水环境污染的缘故之一,也是造成湖泊富营养化的重要因素。针对中国农村日常污水排放分散、污染物浓度低的特点,介绍了日常污水净化沼气池工艺、稳定塘日常污水处理工艺、人工湿地处理工艺、土地处理工艺和日常污水地下自动连续处理工艺等,以及几种技术先进、具有推广价值的日常污水处理工艺的原理、工艺特点、适用条件以及工程利用实例,为农村地区废水治理提供参考。

“十一五”规划提出了建设社会主义新农村的重大历史任务,并明确了“生产发展、生活富裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的建设目标。农村日常污水无害化处理与资源化利用,不仅是社会主义新农村建设的客观标准,更是改善城乡居民生活环境、提高农民群众身体健康水平、构建和谐社会的内在需要。

1农村日常污水的来源与危害

农村生活主要来源于厨房炊事、沐浴、洗涤和厕所冲洗等。具有来源多、浓度低、面广、分散、处理率低等特点。据统计,全国农村每年产生的日常污水有80多亿t,但是,全国当前仅有19.4%的乡镇日常污水得到集中处理,建设部的《村庄人居环境现状与麻烦》调查报告也显示,96%的村庄没有排水渠道和废水处理系统,使得生产日常污水只好随意排放。未经处理的日常污水肆意排放,严重污染了农村的生态环境,直接威胁了广大农民群众的身体健康以及农村的经济发展。

一方面,未经处理的日常污水自流到地势低洼的河流、湖泊和池塘等地表水体中,严重污染了各类水源;另一方面,日常污水也是疾病传染扩散的源头,容易造成地区的传染病、地方病和人畜共患疾病的发生与流行。当前,全国农村的自来水普及率只有34%左右,还有3亿多农民存在饮水安全麻烦。在浙江省丽水市对农民家庭用水水质的抽样检测结果中, 63个水样的大肠杆菌、浑浊度等主要指标,其超标的占72%。水源地水质差的状况,与农村日常污水未经处理而直接排放有着直接的因果关系[ 1 ] 。所以,选择合适的日常污水处理工艺,加强对农村日常污水的收集、处理与资源化设备建设,以避免因日常污水直接排放而引起的农村水体、土壤和农产品的污染,确保农村水源的安全和农民的身体健康,是当前改善农村人居环境需要解决的迫切麻烦。

2 农村日常污水处理工艺的实践与探索

国内对农村日常污水处理工艺的研究较国外发达国家要晚。近年来,随着经济的发展,农村水环境呈现出日益恶化的趋势,并已影响到人们的身体健康和经济的可持续发展。人们逐步认识到对农村日常污水处理麻烦的重要性,并已开始采用一些实用、合理的工艺来处理废水,故笔者对农村废水的处理工艺进行了实践探索。由于中国村镇地域范围广且分散,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,这不仅决定了村镇日常污水的来源、水质、水量的多样性,而且决定了其处理技术的选择、工程建设与投资、运行管理的模式等方面的复杂性[ 1, 2 ] 。所以,如何控制与治理农村日常污水,是一个需要不断探索实践与探讨的麻烦。

2. 1 日常污水净化沼气池工艺

日常污水净化沼气池工艺,是一种分散处理日常污水的装置,它采用生物厌氧消化和好氧过滤相结合的办法,集生物、化学、物理处理于一体,采用多种好氧过滤和多层次净化,实现废水中多种污染物的逐级去除。它将废水处理与其合理利用有机结合,实现了废水的资源化。废水中的大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气,发酵后的废水被去除了大部分的有机物,达到净化的目的;产生的沼气可作为浴室和家庭炊用能源;厌氧发酵处理后的中水可用作浇灌用水和观赏景点用水。农村有大量的农作物秸秆和人畜粪便等原材料,可用作沼气发酵,经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,而转化为可直接利用的活性态养分———农用沼肥,来替代部分化肥。结合农村改厨、改厕和改圈,可将猪舍废水和日常污水合并处理,经在沼气池中厌氧发酵后作为农肥,沼液经管网收集集中净化后,出水水质可达到国家要求后排放。该工艺的沼气池技术简单,成本低,一户约需费用1 000元,运行费用基本为零,适合于农民家庭采用。但其利用也有其局限性,厌氧沼气池主要适用于高浓度生活污水处理,当生活污水中有机物浓度过低时,会导致系统产气效率低,从而给生产及生活用气造成影响。此外,该工艺通常适用于冬季地下水温保持在5 ℃以上的地区,或在池上建日光温室,能使升温达到该温度的地区。当冬季气温较低时,该技术的处理效率也会降低,出水难以实现达标排放。当前,该工艺在中国农村日常污水处理的实践中,是最通用、节俭、能够体现环境效益与社会效益双赢的日常污水处理方式。在江苏、浙江、安徽等地得到了广大推广和使用[ 1, 2 ] 。

2. 2 稳定塘日常污水处理工艺

稳定塘是一种经过人工修整而且设有围堤和防渗层的池塘,它主要利用水生生物系统,依靠自然生物净化功能,使废水得到净化,是实施废水资源化利用的可行办法,因而稳定塘处理工艺已成为国内近年来着力推广的一项工艺。该工艺在处理农村日常污水时,其稳定塘及其人工强化工艺的实用性强,与常规处理工艺相比,具有基建投资省、运行费用低、管理维护方便、运行稳定可靠、出水水质稳定等诸多优点。但其不足之处是占地面积大、净化效果受气温等自然因素影响。如果有可利用的天然养鱼塘、天然废塘等条件,可考虑采用该处理系统。江苏省环科院在丹阳市进行了该项目的试点,利用原有不足0. 33 hm2 面积的池塘,处理当地约30户人家的日常污水。将处理净化塘采用围隔布,把池塘分为填料强化净化区、水生植物净化区和回用水3个区,经过梯级净化,使出水的主要指标达到地表水的Ⅳ类水质要求[ 3 ] 。

2. 3 人工湿地处理工艺

人工湿地,是一种为处理废水而采用工程手段模拟自然湿地系统建造的构筑物,在构筑物的底部,按一定的坡度填充选定级配的填料,如碎石、沙子等,在填料表层土壤中种植一些对废水处理效果好、成活率高、生长周期长、美观以及具有经济价值的水生植物,如芦苇等。人工湿地主要经过生态处理系统内的微生物和水生植物的协同作用,实现污染物的去除。污水中的不溶性有机物经过湿地的沉淀、过滤作用,可以很快地被截留,进而被微生物利用;污水中的可溶性有机物,则可经过植物根系的生物膜吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。随着处理过程的不断进行,湿地床中的微生物也繁殖生长,经过对湿地床填料的定期更换及对湿地植物的收割,则将新生的有机体从系统中去除。由于这种处理系统的出水质量好,适合于处理饮用水源,或结合景观设计,种植观赏性植物,可改善风景区的水质状况,其造价及运行费用远低于常规处理工艺。这种工艺已经成为提高大型水体水质的可行办法。但其占地面积比传统技术高得多,而且季节因素的变化也限制了湿地的发展。当前,中国南方的浙江省安吉县、北方的北京市密云县等地,利用分散式湿地处理农村的废水,已取得了显著成效[ 2 ] 。

2. 4 土地处理工艺

土地处理系统,是将废水有控制地投配到具有一定构造和良好扩散性能的土层中,利用土壤毛细管浸润扩散原理,经过生态系统的物质循环和能量流动,逐级降解污染物、净化废水的处理系统。该工艺利用土壤的自然净化能力,具有基建投资低、运转费用少、抗冲击负荷强、系统稀释性好、操作管理简便等优点,特别适合中国国情。同时,还能够利用废水中的水肥资源,使废水处理与绿化相结合,来美化和改善区域生态环境。澳大利亚与中国天津市的某科研单位合作,曾在天津市武清县建立实验区,实验区总面积为2 hm2 ,引取北京市初级处理后的废水和沿程汇集的乡镇日常污水灌溉小麦。结果表明, 97%～99%的磷经过土壤及作物的吸收而被除去,总氮的去除率达82% ～86% , BOD的去除率为93% , COD的去除率为75%～86%。

2. 5 日常污水地下自动连续处理工艺

农村日常污水地下自动连续处理工艺,是一家一户日常污水就地独立处理的工艺,每户的废水直接排放到地下装置,经沉淀分离、腐化水解和土壤生物降解、渗滤、吸收等净化作用,以去除废水中的氮、磷、细菌、病毒等,达到规定排放要求后,渗入地下水。该工艺适用于农村居住分散,废水无法集中,或虽然形成居住小区,但户数不多,难以承受建设废水处理厂的投资和运转费用。该工艺就地处理一家一户产生的日常污水,不受天气和温度限制,无能源消耗,山区和平原均可利用,并具有投资少、建设快、不占用土地、无运行费用等特点,适合于中国经济发展地区农村的需要。该工艺唯一的限制条件,是对地下土质结构和地下水深度有具体标准。设计前,要对现场地下土质结构进行了解,如达不到标准,只要设计时增加相应设备,仍可使用。该工艺需要用户定期检查分离水解池的水位和污泥深度,平均3—5年清理一次,并将系统产生的污泥运走。当前,该工艺在国外已是成熟的利用工艺,在美国已运行了数十年,全美国1 /4的家庭采用了这套技术工艺,每天约有150亿L的日常污水经该工艺处理后,进入地下水。

除此以外,浙江、广东、天津和江苏等地,还分别在无动力、地埋式厌氧处理系统、雨污分流管网输送集中处理和生物投菌治理废水等工艺利用方面进行了探索与尝试,也都取得了一定的进展。中国当前共有60多万个行政村、250 多万个自然村,居住生活着2亿多农户、近8亿农民。农村地大面广,具体情形千差万别。所以,在选择废水处理工艺模式时,要坚持“投资节约、工艺成熟、技术简便、运行成本低廉、运行过程简便、便于维护保养、符合农村生产生活实际”的原则,因地制宜、分类指导,采用符合实际的治理标准和办法,以实现农村生态环境的改善。（沛县环境保护）