1        農村污水處理概況

1.1 美麗新農村的政策概述

“十一五”規劃提出了建設社會(huì )主義新農村的重大歷史任務(wù)，并明確了“生產(chǎn)發(fā)展、生活寬裕、鄉風(fēng)文明、村容整潔、管理民主”的建設目標。加強農村生活污水的處理，是村容整治的組成部分，也是社會(huì )主義新農村建設的重要內容。農村生活污水造成的環(huán)境污染不僅是農村水源地潛在的安全隱患，還會(huì )加劇淡水資源的危機，使耕地灌溉得不到有效保障，危害農民的生存發(fā)展。因此，加強農村生活污水收集、處理與資源化設施建設，避免因生活污水直接排放而引起的農村水體、土壤和農產(chǎn)品污染，確保農村水源的安全和農民身心健康，是新農村建設中加強基礎設施建設、推進(jìn)村莊整治工作的重要內容，也是農村人居環(huán)境改善需要解決的迫切問(wèn)題。

《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》規定到2015年，全國所有設市城市和縣城具有污水集中處理能力；城鎮污水處理設施再生水利用率達到15%以上；城鎮污水處理廠(chǎng)投入運行一年以上的，實(shí)際處理負荷不低于設計能力的60%，三年以上的不低于75%。但我國仍存在污水配套管網(wǎng)建設相對滯后、設施建設不平衡、部分處理設施不能完全滿(mǎn)足環(huán)保新要求、多數污泥尚未得到無(wú)害化處理處置、污水再生利用程度低、設施建設和運營(yíng)資金不足、運營(yíng)監管不到位等問(wèn)題。

隨著(zhù)“十三五”“水十條”等對生態(tài)文明、環(huán)境等政策的頒布實(shí)施，農村污水治理作為新農村建設的一項重要內容越來(lái)越急迫。2015年8月由住房城鄉建設部會(huì )同環(huán)境保護部、水利部、農業(yè)部組織編制的《城市黑臭水體整治工作指南》正式發(fā)布，農村污水作為黑臭水體的污染源之一，治理刻不容緩。

1.2 農村污水排水系統

農村排水系統包括農村污水、雨水排放系統。村落排水體制是指污水（生活污水、工業(yè)廢水、雨水等）的收集、輸送和處置的系統方式，一般分為分流制和合流制兩種。分流制是指用管道分別收集雨水和污水，各自單獨成為一個(gè)系統，污水管道系統專(zhuān)門(mén)收集和輸送生活污水和生產(chǎn)污水（畜禽污水）；雨水管渠專(zhuān)門(mén)收集和輸送未經(jīng)處理的雨水。合流制是指同一管渠同時(shí)收集和輸送各種類(lèi)型的廢水，包括生活污水、雨水、工業(yè)廢水等。

1.2.1   農戶(hù)庭院排水

不同地區的農村經(jīng)濟發(fā)展水平、農民生活水平有顯著(zhù)差異，導致農戶(hù)庭院排水系統在不同區域存在差異。農戶(hù)庭院排水系統一般分為兩類(lèi)：戶(hù)廁建在室外的農戶(hù)院落排水系統（圖1.1）與戶(hù)廁建在室內的農戶(hù)院落排水系統（圖1.2）。

圖1.1 戶(hù)廁建在室外的農戶(hù)院落典型排水系統示意圖

圖1.2 戶(hù)廁建在室內的農戶(hù)院落典型排水系統示意圖

1.2.2   村落排水

村落排水系統在農戶(hù)收集的基礎上，可將多戶(hù)污水集中收集至村污水處理站集中處理。農戶(hù)沖廁排水經(jīng)化糞池后可與廚余污水混和收集。村落排水管渠的布置，根據村落的格局、地形情況等因素，對便于統一收集的村落，污水收集宜采用分流制，通過(guò)管道或暗渠收集處理后排放；并應盡量考慮自流排水。

排污管道管材可根據地方實(shí)際選擇混凝土、塑料管等多種材料。污水管道依據地形坡度鋪設，坡度不應小于0.3%，以滿(mǎn)足污水重力自流的要求；同時(shí)應防止因地形坡度過(guò)大，沖刷管道或管道露出地面。污水管道鋪設應盡量避免穿越場(chǎng)地，公路和河流，并應設置檢查井。村落生活污水排水管徑在150mm以上。嚴禁采用滲水井、滲水坑等排水方式，防止地下水受到污染。農戶(hù)污水可由單戶(hù)修建化糞池處理后再收集；也可先收集后再經(jīng)過(guò)化糞池處理。

1.3 農村污水特點(diǎn)及收集整治模式

1.3.1   農村污水特點(diǎn)

農村生活污水是農村環(huán)境污染的重要因素之一，污水收集處理等基礎設施嚴重缺乏，污染物隨意排放現象非常普遍，對周?chē)�的地表水和地下水體造成嚴重污染，同時(shí)也直接威脅著(zhù)廣大農民的生存環(huán)境與身體健康，制約著(zhù)農村經(jīng)濟的健康發(fā)展。

我國農村地區相對居住人口較少，污水排放分散、無(wú)序、面廣、來(lái)源多、濃度高；基礎設施落后，雨污不分離，管網(wǎng)不健全；衛生條件較差，用水途經(jīng)多；污水無(wú)處理隨意排放，或只經(jīng)化糞池處理就直排；管理水平差，缺少專(zhuān)業(yè)人員與隊伍；支付能力弱，無(wú)法確保長(cháng)期有效的運行管理；有大量的可用肥與用水區域；相對城鎮生活污水，農村生活污水具有分布散、污染物濃度相對較高、水量差異大等特點(diǎn)。

農村生活污水處理選擇的處理工藝應滿(mǎn)足抗沖擊負荷能力強、宜就近單獨處理、建設費用低、運行費用低、操作管理簡(jiǎn)單等要求。目前應用較多的技術(shù)有：膜生物反應器（MBR）、生物接觸氧化、生物轉盤(pán)、氧化塘、土地處理、人工濕地生態(tài)處理等。

1.3.2   農村污水收集模式

目前，我國農村生活污水的收集、處理模式多種多樣。

（1）污水收集系統：人口密集、經(jīng)濟發(fā)達、建有污水排放基礎設施的連片村莊，可采取合流制收集污水；對于人口分散、干旱半干旱地區、經(jīng)濟欠發(fā)達的連片村莊，可采用邊溝和自然溝渠輸送，也可采用合流制。

（2）污水處理系統：技術(shù)模式主要包括：

①分散處理模式：治理區域范圍內村莊布局分散、人口規模較小、地形條件復雜、污水不易集中收集的連片村莊，采用設備化的小型污水處理裝置分散處理。

②集中處理模式：村莊布局相對密集、人口規模較大、經(jīng)濟條件好、村鎮企業(yè)或旅游業(yè)發(fā)達的連片村莊，可采用膜生物反應器（MBR）、生物接觸氧化法、人工濕地等集中處理技術(shù)。位于飲用水水源地保護區、自然保護區、風(fēng)景名勝區等環(huán)境敏感區域的村莊，則須按照功能區水體相關(guān)要求及排放標準處理達標后方可排放；

③距離市政污水管網(wǎng)較近、符合高程等接入要求的村莊污水可采用城鄉統一處理技術(shù)模式。

1.3.3   農村污水連片整治模式

連片整治是指以解決區域性突出環(huán)境問(wèn)題為目的，對地域空間上相對聚集在一起的多個(gè)村莊（受益人口原則上不低于2萬(wàn)人）實(shí)施同步、集中整治，使環(huán)境問(wèn)題得到有效解決的治理方式。主要包括以下三類(lèi)方式：一是對地域空間相連的多個(gè)村莊通過(guò)采取措施實(shí)施綜合治理，使這些村莊的區域環(huán)境質(zhì)量獲得改善；二是圍繞同類(lèi)環(huán)境問(wèn)題或相同環(huán)境敏感目標，對地域上互不相連的多個(gè)村莊進(jìn)行同步治理，使同類(lèi)環(huán)境問(wèn)題得到解決或相同的環(huán)境敏感目標得到保護；三是通過(guò)建設集中的大型污染防治設施，利用其輻射作用，解決周邊村莊的環(huán)境問(wèn)題。農村連片整治生活污水治理應當因地制宜，統籌規劃。連片村莊人口分布較密集，且管線(xiàn)布設條件較好、經(jīng)濟技術(shù)可行，可建設集中治污設施；村莊分布不集中、地形條件限制、不具備建設集中治污設施條件的連片村莊，可采用集中和分散相結合的治理方式。

1.4 農村污水治理技術(shù)現狀

綜合考慮不同地區農村經(jīng)濟、地理和環(huán)境現狀，對農村污水治理技術(shù)中的預處理、生物處理、生態(tài)處理等進(jìn)行如下介紹。

1.4.1   預處理

傳統的農村污水預處理技術(shù)主要有化糞池、隔油池等。隨著(zhù)新農村建設政策的實(shí)施，建議將村戶(hù)旱廁改為化糞池，以去除糞便污水或其他生活污水中懸浮物、有機物和病原微生物。對于含油量較高的污水則要設置隔油池等針對性設施。

（1）化糞池

化糞池是一種利用沉淀和厭氧微生物發(fā)酵的原理，以去除糞便污水或其他生活污水中懸浮物、有機物和病原微生物為主要目的的小型污水初級處理構筑物。根據建筑材料和結構的不同，主要可分為磚砌化糞池、現澆鋼筋混凝土化糞池、預制鋼筋混凝土化糞池、玻璃鋼化糞池等。

通過(guò)化糞池的預處理可有效防止污水管道被堵塞，亦可有效降低后續處理單元的有機污染負荷。但化糞池處理效果有限，出水水質(zhì)差，一般不能直接排放水體，需經(jīng)后續好氧生物處理單元或生態(tài)技術(shù)單元進(jìn)一步處理。化糞池應進(jìn)行防水、防滲和防腐處理，以防止污染地下水并保證后續污水處理單元處理水量。化糞池應定期清淘，保持進(jìn)出水暢通，清掏物作為固廢進(jìn)一步處理或用于農田施肥。

化糞池的優(yōu)點(diǎn)：結構簡(jiǎn)單、易施工、造價(jià)低、維護管理簡(jiǎn)便、無(wú)能耗、運行費用省、衛生效果好。

化糞池的不足：沉積污泥多，需定期進(jìn)行清理；沼氣回收率低，綜合效益不高；化糞池處理效果有限，出水水質(zhì)差，一般不能直接排放水體，需經(jīng)后續好氧生物處理單元或生態(tài)技術(shù)單元進(jìn)一步處理。

化糞池適用范圍：可廣泛應用于農村生活污水的初級處理，特別適用于生態(tài)衛生廁所的糞便與尿液的預處理。

1.4.2   生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)是農村污水治理的主體，主要有生物接觸氧化池、生物轉盤(pán)、膜生物反應器（MBR）等。

（1）生物接觸氧化池

生物接觸氧化池是生物膜法的一種。其特征是池中填充填料，污水浸沒(méi)全部填料，通過(guò)曝氣使氧氣、污水和填料三相接觸充分接觸，填料上附著(zhù)生長(cháng)的微生物可有效地去除污水中的懸浮物、有機物、氨氮、總氮等污染物。

接觸氧化技術(shù)根據污水處理流程，可分為一級接觸氧化、二級接觸氧化和多級接觸氧化。根據曝氣裝置位置的不同，接觸氧化池在形式上可分為分流式和直流式，分流式接觸氧化池污水先在單獨的隔間內充氧后，再緩緩流入裝有填料的反應區，直流式接觸氧化池是直接在填料底部曝氣。

內循環(huán)直流式接觸氧化池的基本結構如圖1.3所示。

圖1.3 內循環(huán)直流式接觸氧化池結構示意圖

生物接觸氧化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：結構簡(jiǎn)單，占地面積小；污泥產(chǎn)量少，無(wú)污泥回流，無(wú)污泥膨脹；生物膜內微生物量穩定，生物相豐富，對水質(zhì)、水量波動(dòng)的適應性強；操作簡(jiǎn)便、較活性污泥法的動(dòng)力消耗少，對污染物去除效果好。

生物接觸氧化技術(shù)不足：加入生物填料導致建設費用增高；可調控性差；對磷的處理效果較差，對總磷指標要求較高的農村地區應配套建設深度除磷單元。

適用范圍：適用于有一定經(jīng)濟承受能力的農村，處理規模為單戶(hù)、多戶(hù)污水處理設施或村落的污水處理站。冬季寒冷的東北地區，生物接觸氧化池應建在室內或地下，并采取一定的保溫措施以保證冬季運行效果。

（2）生物轉盤(pán)

生物轉盤(pán)由水槽和部分浸沒(méi)于污水中的旋轉盤(pán)體組成的生物處理構筑物。盤(pán)體表面上生長(cháng)的微生物膜反復地接觸槽中污水和空氣中的氧，使污水獲得凈化。

生物轉盤(pán)是利用微生物分解污水中的有機物來(lái)降低污水的COD和BOD，其原理是利用轉盤(pán)的轉動(dòng)，使附著(zhù)在轉盤(pán)上的微生物在水和空氣來(lái)回循環(huán)。在水中的過(guò)程微生物的氧化作用分解水中的有機物，而在空氣過(guò)程中微生物獲取空氣中的氧氣，用于氧化作用。通過(guò)不斷循環(huán)達到凈水目的

生物轉盤(pán)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：結構緊湊、能耗低、處理效率高、管理方便、操作容易；

生物轉盤(pán)技術(shù)不足：占地面積較大，有氣味產(chǎn)生，對環(huán)境有一定的影響；在寒冷的地區需做保溫處理。

適用范圍：可應用于各村莊生活污水經(jīng)化糞池或沼氣池處理后，人工濕地、生態(tài)濾池或土地滲濾等生態(tài)凈水技術(shù)前的處理單元。

（3）膜生物反應器

膜生物反應器MBR（MembraneBio-reactor）是上二十世紀末發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)，它是膜分離技術(shù)和活性污泥生物技術(shù)的結合。其高效的固液分離使出水水質(zhì)良好，懸浮物和濁度接近于零，生活污水處理后可直接回用。

膜生物反應器一般包括預處理系統、生化處理系統、輔助系統。預處理系統由預處理池、調節池與格柵組成；生化處理系統由缺氧池、膜生物反應池組成；輔助系統是指加藥化學(xué)除磷及消毒系統。

在膜生物反應器中，由中空纖維膜組成的膜組件浸放于好氧曝氣區中，由于中空纖維膜0.1~0.2微米的孔徑可完全阻止細菌的通過(guò)，所以將菌膠團和游離細菌全部保留在曝氣池中，只將過(guò)濾過(guò)的水匯入集水管中排出，從而達到泥水分離，免除了二沉池，各種懸浮顆粒、細菌、藻類(lèi)、濁度和COD及有機物均得到有效的去除，保證了出水懸浮物接近零的優(yōu)良出水水質(zhì)。

它不同于活性污泥法，不使用沉淀池進(jìn)行固液分離，而是使用中空纖維膜替代沉淀池，因此具有高效固液分離性能，同時(shí)利用膜的特性，使活性污泥不隨出水流失，在生化池中形成8000~12000 mg/L超高濃度的活性污泥濃度，使污染物分解徹底，因此出水水質(zhì)良好、穩定，出水細菌、懸浮物和濁度接近于零，生活污水處理后可直接回用。

膜生物反應器技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：出水水質(zhì)標準高，一步到位地實(shí)現由污水到高品質(zhì)出水；出水水質(zhì)非常穩定，抗沖擊負荷高，保證使用的安全可靠性；除磷脫氮效果好，處理效率高；構筑物少，可省去二沉池和深度處理工藝，占地面積小；

膜生物反應器技術(shù)不足：設備一次性投資相對較高；對運行管理人員素質(zhì)要求較高。

適用范圍：適用于處理污染物濃度相對較高的污水；處理規模靈活，適合村戶(hù)、村落污水處理。可廣泛應用于農村污水的二級處理。

1.4.3   生態(tài)處理技術(shù)

農村污水的生態(tài)處理技術(shù)主要有穩定塘、土地滲透、人工濕地生態(tài)處理技術(shù)等。

（1）穩定塘

穩定塘又名氧化塘或生物塘，是一種利用水體自然凈化能力處理污水的生物處理設施，主要借助了水體的自?xún)暨^(guò)程來(lái)進(jìn)行污水的凈化。

穩定塘有多種類(lèi)型，按照塘的使用功能、塘內生物種類(lèi)、供氧途徑進(jìn)行劃分，一般可分為好氧塘、兼性塘、厭氧塘、曝氣塘和生態(tài)塘。

好氧塘的深度較淺，一般在0.5m左右，陽(yáng)光能直接照射到塘底。塘內有許多藻類(lèi)生長(cháng)，釋放出大量氧氣，再加上大氣的自然充氧作用，好氧塘的全部塘水都含有溶解氧。

兼性塘同時(shí)具有好氧區、缺氧區和厭氧區。它的深度比好氧塘大，通常在1.2~1.5 m之間。

厭氧塘的深度相比于兼性塘更大，一般在2.0m以上。塘內一般不種植植物，也不存在供氧的藻類(lèi)，全部塘水都處于厭氧狀態(tài)，主要由厭氧微生物起凈化作用。多用于高濃度污水的厭氧分解。

曝氣塘的設計深度多在2.0m以上，但與厭氧塘不同，曝氣塘采用了機械裝置曝氣，使塘水有充足的氧氣，主要由好氧微生物起凈化作用。

生態(tài)塘一般用于污水的深度處理，進(jìn)水污染物濃度低，也被稱(chēng)為深度處理塘。塘中可種植蘆葦、茭白等水生植物，以提高污水處理能力。

穩定塘的優(yōu)點(diǎn)：結構簡(jiǎn)單，出水水質(zhì)好，投資成本低，無(wú)能耗或低能耗，運行費用省，維護管理簡(jiǎn)便。

穩定塘的不足：負荷低、污水進(jìn)入前需進(jìn)行預處理、占地面積大，處理效果隨季節波動(dòng)大，塘中水體污染物濃度過(guò)高時(shí)會(huì )產(chǎn)生臭氣和滋生蚊蟲(chóng)。

穩定塘的適用范圍：適于中低污染物濃度的生活污水處理；適用于有山溝、水溝、低洼地或池塘，土地面積相對豐富的農村地區。

（2）土地滲透

土地滲濾處理系統是一種人工強化的污水生態(tài)工程處理技術(shù)，它充分利用在地表下面的土壤中棲息的土壤微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化學(xué)特性將污水凈化，屬于小型的污水土地處理系統。

土地滲濾根據污水的投配方式及處理過(guò)程的不同，可以分為慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流和地下滲濾系統四種類(lèi)型。慢速滲濾系統適用于投放的污水量較少地區，通過(guò)蒸發(fā)、作物吸收、入滲過(guò)程后，流出慢速滲濾場(chǎng)的水量通常為零，即污水完全被系統所凈化吸納；快速滲濾適用于具有良好滲濾性能的土壤，如砂土、礫石性砂土等。可處理較大量污水。快速滲濾可用于兩類(lèi)目的：地下水補給和污水再生利用；地表漫流適用于土質(zhì)滲透性的黏土或亞黏土的地區，地面最佳坡度為2%~8%。廢水以噴灌法和漫灌（淹灌）法有控制地分布在地面上均勻地漫流，流向坡腳的集水渠，地面上種牧草或其他作物供微生物棲息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水體。地下滲濾系統將污水投配到距地表一定距離，有良好滲透性的土層中，利用土毛細管浸潤和滲透作用，使污水向四周擴散中經(jīng)過(guò)沉淀、過(guò)濾、吸附和生物降解達到處理要求。地下滲濾的處理水量較少，停留時(shí)間較長(cháng)，水質(zhì)凈化效果比較好，且出水的水量和水質(zhì)都比較穩定，適于污水的深度處理。由于東北地區冬天凍層較深，因此地下滲濾系統不太適合。

土地滲濾的優(yōu)點(diǎn)：處理效果較好，投資費用省，無(wú)能耗，運行費用很低，維護管理簡(jiǎn)便。

土地滲濾的不足：污染負荷低，占地面積大，設計不當容易堵塞，易污染地下水。

土地滲濾的適用范圍：適合資金短缺、土地面積相對豐富的農村地區，與農業(yè)或生態(tài)用水相結合，不僅可以治理農村水污染、美化環(huán)境，而且可以節約水資源。

（3）人工濕地

人工濕地是一種通過(guò)人工設計、改造而成的半生態(tài)型污水處理系統，主要由土壤基質(zhì)、水生植物和微生物三部分組成。此外，人工濕地對改善環(huán)境和提高環(huán)境質(zhì)量有明顯的作用，它增加了植被覆蓋率，保持了生物多樣性，改善了生態(tài)環(huán)境。

人工濕地按水流特征，可分為表面流人工濕地（圖1.4）、潛流人工濕地（圖1.5）、垂直流人工濕地（圖1.6）。表流人工濕地建造費用較省，但占地面積大于潛流和垂直流人工濕地，且冬季表面易結冰，夏季易繁殖蚊蟲(chóng)，并有臭味。潛流型濕地的優(yōu)點(diǎn)在于其充分利用了濕地的空間，發(fā)揮了系統間的協(xié)同作用，且衛生條件好，但建設費用較高。

圖1.4 表流人工濕地示意圖

圖1.5 潛流人工濕地示意圖

圖1.6 垂直流人工濕地示意圖

人工濕地的優(yōu)點(diǎn)：投資費用省，運行費用低，維護管理簡(jiǎn)便，水生植物可以美化環(huán)境，增加生物多樣性。

人工濕地的不足：污染負荷低，占地面積大，設計不當容易堵塞，處理效果受季節影響，隨著(zhù)運行時(shí)間延長(cháng)除磷能力逐漸下降。

人工濕地的適用范圍：尤其適用對于資金短缺、土地面積相對豐富的農村地區，不僅可以治理農村水污染、保護水環(huán)境，而且可以美化環(huán)境，節約水資源。在東南地區，人工濕地主要適用于單戶(hù)或幾戶(hù)規模的分散型農村生活污水處理。