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浅谈农村污水处理技术研究进展

吴伯斐
摘要：随着我国农村经济的发展和生活水平的提高，农村生活污水排放量也在逐年增长，水体污染问题也逐渐恶化，农村生活环境急需得到治理。本文对农村污水处理技术的研究进行了总结，分析了生物处理技术、生态处理技术、物化处理技术、耦合工艺和一体化污水处理设备，为农村生活分散式处理技术的发展提供方向。
关键词：农村；污水处理技术；研究进展
0.引言
随着农村经济水平的不断提高，农民的生活水平也得到了很大的提高，但是农村生活污水排放量也跟着增长，我国目前的农村生活污水量已经超过了100亿吨。于是国家开始分析原因，结果发现我国有96%的村庄都没有安装污水处理设备，生活污水都是随意排放，从而导致水体富营养化，地下水也因此被污染，从而引发严重的水环境污染，影响到农民的正常生活和农业生产。相关部门根据农村污水特征和农村经济情况，对农村分散式生活污水处理技术进行了研究，希望能够尽快改善农村生态环境。
1.生物处理技术
1.1厌氧处理技术
厌氧生物处理是指在厌氧条件下，多种厌氧微生物共同作用分解有机物，从而产生甲烷和二氧化碳的过程。在厌氧技术中污水净化沼气技术拥有施工方便、投资少和能耗低等优点，但是这种处理技术容易受到温度的影响，而且应用效果不稳定，很难实现脱氮除磷的要求，所以这种技术也很难被推广。为了解决该技术的缺陷，研究人员对该技术的脱氮能力、污泥留滞和处理效率进行了长期研究，改进后污水净化沼气技术的出水的水质得到了显著提高。另外，随着填料生产技术的发展，厌氧生物膜技术的应用也逐渐成为热点，这是厌氧技术未来的发展方向，譬如ABR技术的污水处理效果非常显著，而且该技术的脱氮除磷能力也非常强。
1.2好氧处理技术
根据污泥的生活状态，好氧处理技术可以分成生物膜法和活性污泥法这两种类型，其中活性污泥法所需费用较高，而且污泥容易膨胀；生物膜法维护比较方便，而且污泥产量少，所需占地面积也比较小，所以生物膜法在农村地区的研究比较多。首先是生物接触氧化法，这是农村地区应用比较广泛的处理技术，近年来在降低能耗方面又取得了进展。有研究人员利用丘陵和山地的地理高差建造了跌水接触氧化池，在五个单池内装入填料，池中设置隔板，水流就会从隔板的一侧流入，穿过隔板后从另一侧流出，这种跌水方式可以减少充氧能耗，降低处理成本。其次是好氧生物滤池，该技术一般是将池水喷洒到滤床表面，这样就可以在滤料表面形成生物膜，污水流在生物膜上就会被污染物吸附。一般来说，好氧生物滤池需要安装充氧装置，但是充氧能耗较大，会导致运行成本增加，不适用于农村地区。而东南大学研发的溅水充氧生物滤池利用拔风管进行自然通风，再加上两级溅水盘就可以强化充氧效果，解决生物滤池能耗高的问题[1]。
2.生态处理技术
2.1土地渗滤处理技术
该技术是通过人工控制污水，利用植物、土壤和微生物复合系统、土壤吸附能力、植物吸收能力和土壤微生物降解能力净化污水的一种处理技术。这种技术操作简单能耗少，目前已经得到国内的重点关注，该技术的难点主要集中在占地面积和堵塞方面。近年来，我国有很多学者利用日本的多介质土壤层系统对该技术进行改进，希望利用土壤的净化功能对污水进行处理，并在土壤周围设置通水层，防止出现系统堵塞的情况。经研究证实，在土壤中添加有机材料可以提高其净化能力，而且占地面积较小。还有学者发现，在土壤渗滤系统中添加蚯蚓可以解决堵塞问题，这样在冬季都可以为系统运行提供保障。
2.2人工湿地处理技术
人工湿地处理技术就是利用自然生态系统中的生物、化学和物力手段对污水进行净化，人工湿地主要分为潜流湿地、潮汐流湿地、垂直流湿地和表面流湿地这四种类型，这几种类型各有优劣，如何掩盖他们的缺点是人工湿地的主要研究方向，复合人工湿地由此而生。有研究人员针对北方农村生活污水以灰水为主的现状，采用复合垂直流人工湿地来模拟农村污水，结果表明垂直流湿地去除COD的几率为70%，去除总氮的几率高达99%。从技术上来说，人工湿度研究难点在于优化湿地基质填料、防止湿地堵塞、减小湿地面积、增强湿地脱氮能力等，有学者在控制湿地基质方面取得了重大突破，通过实验研究得出，深度为30或40厘米的装置的污水净化能力较优。还有人开发出了一种能够解决填料堵塞问题的新型填料，这种填料主要由水泥、粉煤灰、化学添加剂和碎石制成，污水处理效果较好。
2.3稳定塘处理技术
稳定塘就是人工修整后的污水池塘，在其周围设围堤和防渗层。这种污水处理技术主要是倚靠生物自身的净化能力来净化污水，其难点在于有机负荷太低，积泥散发恶臭和占地面积大等。美国的一位教授提出高效藻类塘技术，向稳定塘中引入藻类从而提高池塘的溶解度，提升进水的有机负荷，达到缓解积泥和恶臭等问题的目的。我国同济大学对高效藻类塘处理农村污水的效果进行了系统研究，结果证明该技术的净污效果较强。
3.物化处理技术
污水物化处理技术主要包括吸附、电渗析、超滤、混凝、离子交换和气浮等，目前有关物化处理技术处理农村生活污水的研究还比较少。有学者利用吸附原理，采用改性沸石处理生活污水，并对有机物的去污能力进行了研究。还有学者利用强化混凝技术处理生活污水，结果表明对TN、TP、COD的去除率较高。由于物化处理技术对技术、材料和操作等要求较高，所以很难运用到农村生活污水当中。
4.耦合工艺
使用单种技术处理农村生活污水，其出水量很难达到排放要求，所以当前的农村污水处理技术难点集中在技术耦合方面。耦合工艺可以将单个工艺的优势进行互补，提升降解能力和脱氮除磷效果，这也是农村生活污水技术发展的主要方向。目前，我国农村地区大多是研究生物和生态的组合模式，前段主要是去除有机物和部分营养物质，从而解决工艺堵塞问题，减小生态工艺的占地面积；后端生态可以解决生物工艺脱氮除磷工艺建造费用高的问题。有人利用ABR+复合人工湿地处理农村污水，结果发现前段ABR能够提高复合人工湿地的水力负荷，后段复合人工湿地能够去除大部分有机物以及磷和氮[2]。另外，还有人对厌氧池+跌水充氧接触氧化池以及蔬菜型人工湿地耦合技术进行了研究，探讨了生物处理单元的主要去除对象和效率，结果发现该技术能够强化有机物的降解能力。
5.一体化污水处理设备
一体化污水处理设备可以对污水与处理、三级处理、二级处理、一级处理设备融合在一起，这种中小型污水处理技术具有处理效率高、管理方便和利用空间少等优点，也是农村生活污水分散式处理技术的一种发展趋势。目前，地埋式无动力污水设备和地埋式微動力污水设备应用比较广泛，降低设备能耗与提升脱氮除磷效果也成为农村污水处理技术方面的研究热点。有学者针对农村污水处理技术需求，设计了二级厌氧生物滤床和氧化处理工艺的污水净化槽，并考察了曝气量对处理效果的影响，最终确定了最佳曝气量，也实现了降低能耗的目的。还有人开发了一种脱氮除磷能力很强的生物膜反应器，该工艺通过设置缺氧池进行反硝化脱氮，利用拔风和溅水实现充氧效果。实验结果证明该工艺的反硝化率提高了40%左右，而且能够降低污泥排放成本。
6.结语
从当前的情况来看，单一的生活污水处理技术都有各自的优点和缺点，无法在我国农村地区普遍推行。将这些单个技术进行耦合，安装便利的低能耗设备，这将是未来的农村生活污水处理技术研究方向。
参考文献：
[1]刘云国，江卢华，曾光明，等.我国农村生活污水分散式处理技术的研究进展[J].世界科技研究与发展，2014，18（03）：343-345.
[2]张涛，刘长娥，陈桂发，等.人工湿地处理农村地区污水研究进展[J].上海农业学报，2015，21（03）：141-143.endprint

-全文完-