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农村生活污水处理工艺优选研究

发表时间：2020/8/20 来源：《基层建设》2020年第10期作者：吕文豪

[导读] 摘要：在全国总面积近90%的广大农村，分布着270多万个自然村，居住着6.1亿人口，每年产生的污水量达100亿吨左右。农村生活污水的随意排放，不仅严重破坏了当地生态环境，更威胁着广大居民的人居环境和身体健康。

        北京鑫大禹水利建筑工程有限公司北京 101300
        摘要：在全国总面积近90%的广大农村，分布着270多万个自然村，居住着6.1亿人口，每年产生的污水量达100亿吨左右。农村生活污水的随意排放，不仅严重破坏了当地生态环境，更威胁着广大居民的人居环境和身体健康。目前，全国农村生活污水处理率不足10%，污水收集与处理系统严重匮乏。因此，农村生活污水处理问题亟待解决。本文结合农村生活污水处理工艺优选原则，致力于寻找与区域环境相匹配的农村生活污水处理工艺。
        关键词：农村生活污水；适用性；工艺优选
        引言：
        基于农村生活污水处理工艺优选原则，从经济和技术两个方面分别评价处理工艺的适用性，并构建了矩阵优选模型，选择与区域概况最佳匹配的农村生活污水处理工艺，为决策者提供了直观形象有效的工艺优选工具。
        1农村生活污水处理工艺优选原则
        在农村生活污水处理过程中，以建设成本低、运维费用少、处理效果好及环境影响小等指标为优选原则。然而，在处理工艺优选过程中，一种处理工艺很难满足全部优选指标要求。由此，生活污水处理工艺的优选，往往并不是以最优为条件，而是基于区域环境，选择匹配度最高的处理工艺。基于此，本文对影响区域农村生活污水处理工艺选择的关键因素进行分析与归整，绘制了农村生活污水处理工艺与区域条件对应逻辑关系图，并以“技术适用性”与“经济适用性”为决策目标，挑选与区域最佳匹配的污水处理工艺。如图1所示。

        图1 农村生活污水处理工艺与区域条件对应逻辑关系图
        2农村生活污水处理的现状和来源
        根据相关调查，我国农村每年排放生活污水约为160亿m3，且呈上升趋势。而农村污水的治理率却仅为22%。近几年来，国家对农村生活污水排放问题非常关注。《水污染防治行动计划》明确表示，到十三五末，在原有基础上要增加13万个村庄完成环境综合整治。
        近几年，许多地区开展了农村生活污水处理工程的建设工作，但是从目前的情况来看效果并不是很理想。主要原因是村民居住较分散，环保理念不强，再加上污水处理设施的处理效果不能得到有力保障。
        厨房、卫生间以及洗衣机排水和禽畜污水是农村生活污水的主要来源。洗浴和厨房污水经沼气处理或化粪池处理后的上清液一般被称为灰水，冲厕水和禽畜污水则被称为黑水。
        3农村生活污水排放特点和技术选择要求
        我国农村生活污水主要呈现以下几个特点。第一，污水排放系统不完善。现阶段我国绝大多数的农村并没有建立完善的排水系统。污水或雨水产生时，便会肆意流入河流、低洼处或渗入地下水。第二，污水排放不集中且水量波动很大。我国农民居住不集中、地理环境相对比较多变复杂，生活污水比较分散，水量波动很大，因此给治理带来了一定的难度。第三，水质波动相对较小。总体而言，我国很大一部分农村生活污水的水质基本稳定，没有太大的波动，重金属含量较低。但如果村庄附近存有煤矿或金属矿藏等，则污水中重金属含量会有所上升。针对上述特点，农村生活污水处理工艺的选择一般要满足一下几点。第一，工艺多样化。我国地域辽阔，南北气候差异显著，居住条件和生活习惯有着很大差别。因此，在农村生活污水处理上要因地制宜选择相适应的处理技术。第二，基建投资少，运行费用低。城镇集中污水处理厂的模式显然不能移植到农村生活污水的处理中来。农村污水处理应尽量减少管网建设，尽量减少提升泵和风机等动力设备，尽量降低人工维护的频次等。第三，运行操作简单、稳定。农村居民的知识和技术能力相对落后，在污水处理设施的管理上不易得到技术保障，因此农村污水处理应尽量选用操作简单、运行稳定的处理工艺。
        4农村生活污水处理技术
        4.1土地处理系统
        土地处理系统的主要是利用土壤、植物和微生物复合系统的物理和生化作用下将污水中的污染物进行过滤和分解，使污水水质得到改善。该处理技术的优点是费用低、过程简单并便于维护，主要适用于居住相对较集中且地势平坦的村庄。人工湿地、稳定塘和氧化塘等都属于常见的土地处理系统。
        4.2生物滤池
        生物滤池主要是依靠土壤的自净能力，将间歇砂滤池和接触滤池进行有效的结合，促使污染物和在填料表面上生长的微生物膜充分接触，最终达到污水净化的目的。该处理技术的主要优点是占地面积较小、出水水质较好、抗冲击力强，并便于管理。主要适用于偏远的农村。
        4.3生物转盘技术
        生物转盘技术是一种利用生物膜法对生活污水进行处理的技术。其工作原理是，将转盘下半部分没入污水中，上半部分暴露在空气中，当启动驱动设备时，转盘会随着转轴转动，转盘在转动过程中不断与空气和污水交替接触，从而交替完成好氧和厌氧的生物反应过程。转盘运转一定时间后会附着一层生物膜，生物膜吸附污染物并将其氧化和分解。此技术的优点是处理效率高、运行成本低、维护简单。在未来发展历程中应朝着新膜法和生物技术的有效结合进行研究，从而创造出适应能力更强的生物转盘反应器。
        4.4净化槽技术
        净化槽技术源于日本，并在日本有十分广泛的应用。净化槽主要是通过生物技术和物理技术的有效结合对生活污水进行净化处理。净化槽一般包括沉淀分离槽、预过滤槽、曝气槽和沉淀槽。污水首先进入沉淀分离槽进行预处理，去除浮渣等悬浮物。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。曝气槽通过好氧生化反应消化分解染污物。沉淀槽可设置消毒装置，对出水进行消毒处理。
        净化槽的优点主要是，占地面积较小，工艺成熟、操作方便，适应性广，尤其是适合于居住分散、管网收集难度高的村庄。
        5案例研究
        本研究以某村为例，以“出水水质可达标”作为初筛原则，筛选当前应用较为广泛的潜流式人工湿地、生物接触氧化、MBR工艺以及厌氧者流生物滤池—复合流人工湿地组合系统作为污水处理备选工艺。
        5.1处理工艺技术适用性评价
        通过计算得出各处理工艺技术适用性的模糊评价综合得分：潜流人工湿地技术64.44分、生物接触氧化工艺79.83分、MBR工艺84.82分、生物滤池+人工湿地组合工艺83.72分。
        5.2处理工艺经济适用性评价
        以《农村生活污水处理项目建设与投资指南》为指导，根据实际应用项目投资费用，依据公式1对各处理工艺经济适用性进行评分，结果为：潜流人工湿地工艺100分、生物接触氧化法79.87分、MBR工艺63.82分、生物滤池+人工湿地组合工艺95.04分。
        5.3优选结果
        按照评价结果，将工艺的技术适用性和经济适用性的分值投影到矩阵优选模型中。
        结语
        农村生活污水处理工艺优选就是一个多目标决策的过程，本文基于各目标之间的矛盾，提出了从经济和技术两个方面对农村生活污水处理工艺与区域环境的实用性进行评价，从而更好地解决各目标之间的矛盾，降低主观性在优选过程中的主导影响，提高优选过程的透明性。
        参考文献：
        [1]中华人民共和国住房和城乡建设部.中国城乡建设统计年鉴2014[M].北京：中国统计出版社，2014.
        [2]严岩，孙宇飞.美国农村污水管理经验及对我国的启示[J].环境保护，2008，（15）：65-67.