農(nóng)村污染水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)

　　農(nóng)村水環(huán)境指分布在廣大農(nóng)村的河流、湖泊、溪流、池塘、水庫(kù)等地表水、土壤水和地下水的總稱叭隨著當(dāng)前農(nóng)村水環(huán)境的不斷惡化，農(nóng)村生活污水不經(jīng)處理隨意排放的問題也日益凸顯。目前，我國(guó)農(nóng)村生活污水年均排放量估計(jì)在80億~90億噸左右，且還在增加，與此相反的是全國(guó)大約96%的村莊沒有排水渠道和污水處理系統(tǒng)，生活污水肆意排放。

　　大量富含N、P的農(nóng)村生活污水未經(jīng)處理直接排放到水體中，造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，使水體中藻類過度繁殖，形成嚴(yán)重“水華”，水質(zhì)惡化，嚴(yán)重影響廣大農(nóng)村地區(qū)居民身體健康;因此控制并且修復(fù)農(nóng)村水環(huán)境的污染問題已經(jīng)成為一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)。

　　一、農(nóng)村生活污水水質(zhì)特征

　　我國(guó)農(nóng)村地區(qū)人口分布廣而且分散，生活污水水質(zhì)水量波動(dòng)性大，排水管網(wǎng)很不健全，村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)力量薄弱，缺乏污水處理專業(yè)人員。農(nóng)村生活污水的主要來源是廁所沖洗水、廚余水、洗衣排水、淋浴排水等，其水質(zhì)水量隨各地的自然條件、生活水平和生活習(xí)慣差異很大。生活污水所含的主要污染物質(zhì)是纖維素、糖類、脂類和蛋白質(zhì)以及N、P，可生化性好。

　　二、農(nóng)村生活污水的收集

　　由于農(nóng)村地區(qū)所具有的人口密度低且分布分散的特點(diǎn)，客觀造成生活污水排放面廣，城市生活污水單一的集中收集模式并不適合農(nóng)村，農(nóng)村生活污水收集系統(tǒng)的建設(shè)必須要根據(jù)各地農(nóng)村的實(shí)際情況合理選擇。我國(guó)南北方地理地形差異明顯，北方總體來說地勢(shì)平坦，而南方多屬丘陵地帶。在北方平坦且人口較集中的農(nóng)村地區(qū)，可將農(nóng)村生活污水集中收集。而在南方山區(qū)人口密度小時(shí)，由于地勢(shì)高低不平，采用重力流集中收集生活污水在動(dòng)力學(xué)方面有很大局限性，可以考慮每戶或鄰近幾戶單獨(dú)配備小型一體化污水處理設(shè)施，進(jìn)行生活污水的收集處理。郊區(qū)農(nóng)村，在周邊有市政污水管道通過時(shí)也可以使用市政污水管道統(tǒng)一收集。考慮到氣候方面的影響，在北方雨量稀少的地區(qū)可實(shí)行雨污合流制，南方降雨量較大的地方可采用分流制。在生態(tài)敏感區(qū)，為了保證生態(tài)敏感區(qū)發(fā)揮正常的功能，重點(diǎn)收集敏感地域產(chǎn)生的全部污水。

　　目前我國(guó)大部分的污水收集系統(tǒng)均采用重力流排水，由于重力流排水系統(tǒng)需要鋪設(shè)呈一定的坡度，如果距離太長(zhǎng)，在地勢(shì)平坦的地區(qū)勢(shì)必會(huì)造成管道埋深過大，使工程量加大。在南方水系發(fā)達(dá)地區(qū)更是需要頻繁的增設(shè)倒虹管，增大施工難度，且容易導(dǎo)致管道污泥淤積，管理困難。使得這一系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行在人口密度小、地勢(shì)平坦或者南方水系發(fā)達(dá)的地區(qū)存在著諸多困難。針對(duì)這一問題，國(guó)內(nèi)已有一些新的收集技術(shù)投入使用，主要包括無需管道形成坡度且不會(huì)導(dǎo)致淤積的真空排水系統(tǒng)、壓力排水系統(tǒng)。

　　三、農(nóng)村生活污水的處理技術(shù)

　　目前，我國(guó)農(nóng)村生活污水處理工藝比較多，歸納起來可以分為兩大類：生物處理技術(shù)、生態(tài)處理技術(shù)。

　　3.1 生物處理技術(shù)

　　生物處理技術(shù)根據(jù)污泥的生長(zhǎng)狀態(tài)可以分為活性污泥法和生物膜法。其中活性污泥法一般適用于大型污水處理，雖然工藝成熟，但存在運(yùn)行成本高、耐沖擊負(fù)荷能力不強(qiáng)、管理復(fù)雜以及污泥膨脹的問題，因此不適合用于農(nóng)村生活污水的處理，但水解酸化池可用來對(duì)農(nóng)村生活污水進(jìn)行預(yù)處理，提高生活污水的可生化性，并減小后續(xù)處理工藝的處理負(fù)荷。相比而言，生物膜法運(yùn)行費(fèi)用低、管理簡(jiǎn)單、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，具有很高的處理效率。表1歸納了生物處理工藝的概況。

　　目前，我國(guó)對(duì)上述這幾種工藝在生活污水處理方面都有研究，且處理效果良好。黃學(xué)平利用生物接觸氧化工藝處理生活污水，出水可達(dá)、污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978―1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。曝氣生物濾池用于生活污水處理時(shí)，不僅能取得較好的BOD去除效果，在進(jìn)行適當(dāng)工藝改進(jìn)后還能取得良好的脫氮效果，目前已有的前置反硝化BAF就是此類改進(jìn)后的工藝。塔式生物濾池作為一種超高負(fù)荷的膜生物處理工藝，其具有的良好特性使其在國(guó)外被廣泛地用于城市污水的處理，當(dāng)前一種生物濾池的改進(jìn)型即蚯蚓生物濾池受到越來越多研究者的重視。從生態(tài)學(xué)角度來看，食物鏈越長(zhǎng)，能量在食物鏈上傳遞時(shí)消耗得就更多。在厭氧膜生物處理工藝方面，沈東升等采用內(nèi)充空心球狀填料的折流式反應(yīng)器處理農(nóng)村生活污水時(shí)，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.2 生態(tài)處理技術(shù)

　　污水生態(tài)處理技術(shù)主要包括三類工藝：人工濕地、土地處理、穩(wěn)定塘。人工濕地是對(duì)天然濕地的模擬，利用系統(tǒng)中植物、基質(zhì)、微生物間的協(xié)同作用降解污染物。污水土地處理是指利用農(nóng)田、林地等土壤-微生物-植物構(gòu)成的陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)污染物進(jìn)行綜合凈化處理生態(tài)工藝，包括慢速滲濾系統(tǒng)、快速滲濾系統(tǒng)、地表漫流系統(tǒng)、地下滲濾系統(tǒng)。穩(wěn)定塘又稱氧化塘，是經(jīng)過人工適當(dāng)修整后設(shè)圍堤和防滲層的污水池塘。表2歸納了以上三種工藝的技術(shù)概況。

　　裴亮等采用潛流人工濕地對(duì)農(nóng)村生活污水進(jìn)行處理，結(jié)果顯示COD、BOD5、NH3-N、TN和TP的平均去除率分別達(dá)到87.4%、83.5%、63.8%、57.9%和90.1%在開發(fā)適宜農(nóng)村一農(nóng)戶區(qū)域生活污水的處理技術(shù)方面，俞建軍等開發(fā)了植物濾器，這種相當(dāng)于人工濕地技術(shù)的變形，也是利用水生植物和微生物的聯(lián)合作用達(dá)到降解污染物的目的，已有的研究結(jié)果表明植物濾器的處理效果顯著。土地處理以及穩(wěn)定塘處理方式處理效率不高，效果不穩(wěn)定，而人工濕地不僅處理效果較好，適應(yīng)性強(qiáng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，并且具有一定的美學(xué)價(jià)值，因此人工濕地是我國(guó)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的主要發(fā)展方向。

　　3.3 組合工藝

　　目前國(guó)內(nèi)采用的處理工藝多是生物和生態(tài)組合處理工藝，因?yàn)橐延械难芯亢瓦\(yùn)用經(jīng)驗(yàn)表明，組合工藝的運(yùn)行穩(wěn)定性更高，更易獲得持續(xù)高效的處理效率。劉婧[等將生物接觸氧化與人工濕地工藝相結(jié)合對(duì)農(nóng)村生活污水進(jìn)行處理，對(duì)COD、BOD5、NH4+-N、TP和SS的平均去除率分別為85.9%、92.8%、80.1%、83.6%和91.0%。王鑫等采用生物接觸氧化/地下滲濾工藝處理校園生活污水，使出水水質(zhì)滿足景觀環(huán)境用水標(biāo)準(zhǔn)。趙大傳等采用升流式厭氧生物濾池與溫室型人工濕地組合處理農(nóng)村生活污水，結(jié)果表明升流式厭氧濾池的最佳水力停留時(shí)間(HRT)為12h，COD的平均去除率為56%，在冬春季節(jié)時(shí)，溫室型人工濕地的最佳HRT為3d，組合工藝對(duì)COD、BOD5、NH3-N、TP、SS的去除率分別達(dá)到了75%、84%、63%、46%、93%，除TP外其余指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。由于組合工藝運(yùn)行穩(wěn)定和高效，組合工藝應(yīng)用應(yīng)是農(nóng)村生活污水處理的趨勢(shì)。

　　四、污染水體的生態(tài)修復(fù)

　　由于大量富含氮磷的生活污水直接排入農(nóng)村周邊水體造成水體嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化，池塘或河道淤塞，魚類難以存活，造成水體生態(tài)平衡被嚴(yán)重破壞。修復(fù)受污染水環(huán)境應(yīng)包括截?cái)嗍芗{水體外源性污染物的進(jìn)入，同時(shí)對(duì)已污染的水體進(jìn)行內(nèi)源性污染物質(zhì)的去除。對(duì)受污染水體的生態(tài)修復(fù)主要是從水體疏浚清淤和水體調(diào)活兩個(gè)方面進(jìn)行。水體的疏浚清淤目前使用較多的是水力沖挖清淤工藝和抓斗式挖泥船清淤疏浚工藝。但是水體疏浚總體來說成本較高，并且疏浚主要是針對(duì)水體底泥的治理措施，這一方法對(duì)水體中懸浮性的污染物質(zhì)并不能取得較好的處理效果。

　　水體的調(diào)活方法主要有兩大類，一是使用物化技術(shù)，比如使用藥劑去除水體中的氮、磷，并且殺死水體中的有害藻類。由于這種方法容易造成二次污染，已很少使用。另一種方法是生態(tài)修復(fù)技術(shù)，比如生物柵、人工浮島等。生態(tài)修復(fù)技術(shù)因其低成本、高效益，且不會(huì)造成二次污染的特點(diǎn)，受到了環(huán)保業(yè)內(nèi)工作者越來越多的重視。楊清海購(gòu)等使用生物柵在不進(jìn)行人工曝氣時(shí)，處理受污景觀水體，使水體中有機(jī)污染物和N、P都取得了較好的處理效果。李秀艷等研究泥?在生物柵中的作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)由于泥?的上下游動(dòng)使得生物柵復(fù)氧速率增大，大大提高了生物柵的處理效率。待水體調(diào)活完成后，再向水體中投放魚類和水生生物，完成生物鏈的重建和生態(tài)修復(fù)。與生物柵一樣，人工浮島技術(shù)也是采用水生植物和植物根際微生物的協(xié)同作用吸收去除水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，達(dá)到治理水體富營(yíng)養(yǎng)化的目的。目前人工浮島技術(shù)已應(yīng)用于北京永定河引渠羅道莊河道、杭州南應(yīng)加河道、上海華漕楊樹灣河道、無錫五里湖工程、上海七寶寶華小區(qū)河道、上海青浦區(qū)府前河道、巢湖湖水、合肥環(huán)城河水、蘇州重污染河道、太湖五里湖示范區(qū)等，效果顯著國(guó)內(nèi)已有的研究顯示，金魚藻、黑藻等沉水植物是治理水體富營(yíng)養(yǎng)化的可行選擇。沉水植物是水體復(fù)氧的重要來源，在富營(yíng)養(yǎng)化水體中接種適合的沉水植物對(duì)水體中的藻類形成競(jìng)爭(zhēng)，吸收水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)同時(shí)釋放氧氣，能夠有效平衡水體生態(tài)環(huán)境。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　農(nóng)村水污染治理作為當(dāng)前我國(guó)環(huán)境整治的新熱點(diǎn)，獲得了一大批處理技術(shù)研究成果，但農(nóng)村水環(huán)境的治理是一個(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)從各個(gè)方面來統(tǒng)籌考慮。通過對(duì)農(nóng)村污水處理問題的長(zhǎng)期跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)：農(nóng)村污水處理工作必須與村民的思想方法和文化素質(zhì)相結(jié)合，在加強(qiáng)宣傳節(jié)約用水的同時(shí)，各地相關(guān)部門應(yīng)該盡快制定出適合各地農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或指導(dǎo)。既要認(rèn)識(shí)到當(dāng)前農(nóng)村水環(huán)境污染的嚴(yán)峻事實(shí)，也要考慮各地農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)以及地理氣候等實(shí)際情況，選擇適合的農(nóng)村生活污水收集、處理工藝。當(dāng)前我國(guó)農(nóng)村水環(huán)境修復(fù)工藝選擇的原則就是：高效、低耗、低投資、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定。(來源：浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司)