农村生活污水分散式处理的技术开发应用

3 农村生活污水分散处理的必要性

以上 4 种常见的农村生活污水处理工艺，它们都有各自的优点和缺点，而这些工艺的组合往往能弥补各自技术的不足，提高处理效果，降低能耗.张增胜等 [36] 采用生物净化槽/强化生态浮床组合工艺处理崇明岛的农村生活污水，平均出水 COD 小于45,mg/L，氨氮小于 5,mg/L，总磷小于 0.75,mg/L，固体悬浮物(SS)小于 20,mg/L，已经达到一级 B 标准.

值得强调的是，无论采用哪种技术，要想以较小的投入实现污水处理系统的长期稳定，分散式的处理方式是首选，并且这一观点已经被国内大多数学者所认同 [7,,37–39] .因为分散处理农村生活污水模式适合于居住分散、地势复杂、难以建立下水道管网的广大农村，在这一点上，学术界和各地政府的管理层面已形成共识.

2015 年 10 月在江西南昌举办的第五届中国农村和小城镇水环境治理论坛上，本研究团队提出了适合中国国情的农村生活污水分散处理模式，引发了积极讨论.2016 年 9 月在北京举办的第六届中国农村和小城镇水环境治理论坛上，基本都是围绕分散处理农村生活污水的专题发言和讨论，分散式处理农村生活污水模式得到了社会的认可.

日本尝试农村生活污水集中式处理的结果是负担过重，处理成本很高，例如日本政府在静冈县芝川町上长贯农村建设集中污水处理设施，该村庄一共只有 42 户，198 名村民，设施设计的处理能力为每天 240 人排放的家庭生活污水，污水流出农户家庭后通过重力流和提升泵进入地下排水管道和集水井，最终通过沉淀分离以及接触曝气的方式净化水质.42 户集中处理投资费用为5.26 亿日元，每年每户平均费用为 6.45 万日元，折合人民币为 3,870 元.可见集中式的处理方式因地下管网建设费用过高，污水处理成本也会因水量过小造成吨水处理费用高.很多集中处理设施都因管网建设问题很难收集到污水，导致示范工程难以运行，因此未来中国农村生活污水处理模式基本为分散处理模式.

4 农村生活污水归一模块化处理模式

4.1 多户联用归一模块处理模式

本研究团队针对农村农户居住分散，地势复杂的特点，再结合我国农村管理模式，认为多户联用处理模式更适合我国农村生活污水的处理 [40] ，虽然单户型净化槽的技术和装备成熟，处理效果也较好，但在节能减排方面还有待完善，特别是设备的投资较大，尽管单户净化槽减少了部分管网的建设费用，但一户一台净化槽的建设成本还是不能适应国情，需要进一步的研究开发，实行多户联用.经过近 4 年的研究，本团队开发出了一种新型净化槽，通过增加净化槽中的曝气区域和调控气泵功率，优化组合形成了一种多个农户联用处理的模式.具体措施是在原来单户净化槽的基础上，增加了气提装置，减少启动时间，让微生物在整个净化槽的内部进行循环;净化槽中各区域都加装曝气装置，充分利用气泵与好氧区域的优化组合，增加处理能力，实现多户联用处理;对生物滤床材料进行表面拉毛处理，增加生物着床的几率，快速挂膜.

除了净化槽的改进外，还开发出与此相匹配的水解槽，充分利用低氧下的微生物和后生动物，使任何家庭生活污水进入水解槽后，都将以可溶性的污水流出，大大降低了后续的处理负荷和后续管网的建设费用，这一过程被称为归一模块化处理模式.图 4 是多户联用净化槽处理农村生活污水的流程图，家庭生活污水进入各自的水解槽，酸化降解后经过管道流入新型净化槽，在厌氧或好氧的条件下进行生化处理.这种处理模式将复杂的农村生活污水处理系统简单化，尽可能采用自流式，形成由水解槽、管网、新型净化槽和气泵构建成的模块化系统，适合于广大农村的不同区域.

一级厌氧加二级好氧小型净化槽在不同进水流量下处理生活污水的能力 [32] 如图 5 所示.实验装置只有实际大型净化槽装置体积的 1/133.考虑到净化槽前端有水解槽的作用，原水污水 BOD 5 的浓度较低，结果显示即使处理相当于七户农家产生的生活污水(进水流量为 70,L/d)，出水 BOD 5 仍然低于一级标准，因此这种净化槽完全可以满足处理五户农家污水的需要，该研究为新型净化槽的实际应用提供了重要的基础数据.

4.2 应用案例

针对农村各种不同的生活方式，研究团队以归一模块化模式为指导，在天津市科委和农委的项目资金的支持下，利用水解槽与净化槽的不同组合来处理单户、多户、别墅、楼宇甚至小型企业产生的生活污水，建立并且成功运行了许多示范工程.

4.2.1 天津市西青区辛口镇第六埠村

2006 年在天津市农委的支持下，启动了净化槽示范工程项目，在西青区辛口镇第六埠村选择了三家农户分别安装了单户型的净化槽装置.在前期小型化净化槽基础研究的支撑下，大型净化槽的运行稳定，抗冲击性强，不受环境温度的影响，实现了无人值守.之后，2009 年开展了多户联用的示范工程，为了验证不同生活方式农户的联用效果，专门选择了两套两户联用，一套十五户联用和一套楼宇十户联用的归一模块化处理系统进行示范工程.

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