1        农村污水处理概况

1.1 美丽新农村的政策概述

“十一五”规划提出了建设社会主义新农村的重大历史任务，并明确了“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的建设目标。加强农村生活污水的处理，是村容整治的组成部分，也是社会主义新农村建设的重要内容。农村生活污水造成的环境污染不仅是农村水源地潜在的安全隐患，还会加剧淡水资源的危机，使耕地灌溉得不到有效保障，危害农民的生存发展。因此，加强农村生活污水收集、处理与资源化设施建设，避免因生活污水直接排放而引起的农村水体、土壤和农产品污染，确保农村水源的安全和农民身心健康，是新农村建设中加强基础设施建设、推进村庄整治工作的重要内容，也是农村人居环境改善需要解决的迫切问题。

《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》规定到2015年，全国所有设市城市和县城具有污水集中处理能力；城镇污水处理设施再生水利用率达到15%以上；城镇污水处理厂投入运行一年以上的，实际处理负荷不低于设计能力的60%，三年以上的不低于75%。但我国仍存在污水配套管网建设相对滞后、设施建设不平衡、部分处理设施不能完全满足环保新要求、多数污泥尚未得到无害化处理处置、污水再生利用程度低、设施建设和运营资金不足、运营监管不到位等问题。

随着“十三五”“水十条”等对生态文明、环境等政策的颁布实施，农村污水治理作为新农村建设的一项重要内容越来越急迫。2015年8月由住房城乡建设部会同环境保护部、水利部、农业部组织编制的《城市黑臭水体整治工作指南》正式发布，农村污水作为黑臭水体的污染源之一，治理刻不容缓。

1.2 农村污水排水系统

农村排水系统包括农村污水、雨水排放系统。村落排水体制是指污水（生活污水、工业废水、雨水等）的收集、输送和处置的系统方式，一般分为分流制和合流制两种。分流制是指用管道分别收集雨水和污水，各自单独成为一个系统，污水管道系统专门收集和输送生活污水和生产污水（畜禽污水）；雨水管渠专门收集和输送未经处理的雨水。合流制是指同一管渠同时收集和输送各种类型的废水，包括生活污水、雨水、工业废水等。

1.2.1   农户庭院排水

不同地区的农村经济发展水平、农民生活水平有显著差异，导致农户庭院排水系统在不同区域存在差异。农户庭院排水系统一般分为两类：户厕建在室外的农户院落排水系统（图1.1）与户厕建在室内的农户院落排水系统（图1.2）。

图1.1 户厕建在室外的农户院落典型排水系统示意图

图1.2 户厕建在室内的农户院落典型排水系统示意图

1.2.2   村落排水

村落排水系统在农户收集的基础上，可将多户污水集中收集至村污水处理站集中处理。农户冲厕排水经化粪池后可与厨余污水混和收集。村落排水管渠的布置，根据村落的格局、地形情况等因素，对便于统一收集的村落，污水收集宜采用分流制，通过管道或暗渠收集处理后排放；并应尽量考虑自流排水。

排污管道管材可根据地方实际选择混凝土、塑料管等多种材料。污水管道依据地形坡度铺设，坡度不应小于0.3%，以满足污水重力自流的要求；同时应防止因地形坡度过大，冲刷管道或管道露出地面。污水管道铺设应尽量避免穿越场地，公路和河流，并应设置检查井。村落生活污水排水管径在150mm以上。严禁采用渗水井、渗水坑等排水方式，防止地下水受到污染。农户污水可由单户修建化粪池处理后再收集；也可先收集后再经过化粪池处理。

1.3 农村污水特点及收集整治模式

1.3.1   农村污水特点

农村生活污水是农村环境污染的重要因素之一，污水收集处理等基础设施严重缺乏，污染物随意排放现象非常普遍，对周围的地表水和地下水体造成严重污染，同时也直接威胁着广大农民的生存环境与身体健康，制约着农村经济的健康发展。

我国农村地区相对居住人口较少，污水排放分散、无序、面广、来源多、浓度高；基础设施落后，雨污不分离，管网不健全；卫生条件较差，用水途经多；污水无处理随意排放，或只经化粪池处理就直排；管理水平差，缺少专业人员与队伍；支付能力弱，无法确保长期有效的运行管理；有大量的可用肥与用水区域；相对城镇生活污水，农村生活污水具有分布散、污染物浓度相对较高、水量差异大等特点。

农村生活污水处理选择的处理工艺应满足抗冲击负荷能力强、宜就近单独处理、建设费用低、运行费用低、操作管理简单等要求。目前应用较多的技术有：膜生物反应器（MBR）、生物接触氧化、生物转盘、氧化塘、土地处理、人工湿地生态处理等。

1.3.2   农村污水收集模式

目前，我国农村生活污水的收集、处理模式多种多样。

（1）污水收集系统：人口密集、经济发达、建有污水排放基础设施的连片村庄，可采取合流制收集污水；对于人口分散、干旱半干旱地区、经济欠发达的连片村庄，可采用边沟和自然沟渠输送，也可采用合流制。

（2）污水处理系统：技术模式主要包括：

①分散处理模式：治理区域范围内村庄布局分散、人口规模较小、地形条件复杂、污水不易集中收集的连片村庄，采用设备化的小型污水处理装置分散处理。

②集中处理模式：村庄布局相对密集、人口规模较大、经济条件好、村镇企业或旅游业发达的连片村庄，可采用膜生物反应器（MBR）、生物接触氧化法、人工湿地等集中处理技术。位于饮用水水源地保护区、自然保护区、风景名胜区等环境敏感区域的村庄，则须按照功能区水体相关要求及排放标准处理达标后方可排放；

③距离市政污水管网较近、符合高程等接入要求的村庄污水可采用城乡统一处理技术模式。

1.3.3   农村污水连片整治模式

连片整治是指以解决区域性突出环境问题为目的，对地域空间上相对聚集在一起的多个村庄（受益人口原则上不低于2万人）实施同步、集中整治，使环境问题得到有效解决的治理方式。主要包括以下三类方式：一是对地域空间相连的多个村庄通过采取措施实施综合治理，使这些村庄的区域环境质量获得改善；二是围绕同类环境问题或相同环境敏感目标，对地域上互不相连的多个村庄进行同步治理，使同类环境问题得到解决或相同的环境敏感目标得到保护；三是通过建设集中的大型污染防治设施，利用其辐射作用，解决周边村庄的环境问题。农村连片整治生活污水治理应当因地制宜，统筹规划。连片村庄人口分布较密集，且管线布设条件较好、经济技术可行，可建设集中治污设施；村庄分布不集中、地形条件限制、不具备建设集中治污设施条件的连片村庄，可采用集中和分散相结合的治理方式。

1.4 农村污水治理技术现状

综合考虑不同地区农村经济、地理和环境现状，对农村污水治理技术中的预处理、生物处理、生态处理等进行如下介绍。

1.4.1   预处理

传统的农村污水预处理技术主要有化粪池、隔油池等。随着新农村建设政策的实施，建议将村户旱厕改为化粪池，以去除粪便污水或其他生活污水中悬浮物、有机物和病原微生物。对于含油量较高的污水则要设置隔油池等针对性设施。

（1）化粪池

化粪池是一种利用沉淀和厌氧微生物发酵的原理，以去除粪便污水或其他生活污水中悬浮物、有机物和病原微生物为主要目的的小型污水初级处理构筑物。根据建筑材料和结构的不同，主要可分为砖砌化粪池、现浇钢筋混凝土化粪池、预制钢筋混凝土化粪池、玻璃钢化粪池等。

通过化粪池的预处理可有效防止污水管道被堵塞，亦可有效降低后续处理单元的有机污染负荷。但化粪池处理效果有限，出水水质差，一般不能直接排放水体，需经后续好氧生物处理单元或生态技术单元进一步处理。化粪池应进行防水、防渗和防腐处理，以防止污染地下水并保证后续污水处理单元处理水量。化粪池应定期清淘，保持进出水畅通，清掏物作为固废进一步处理或用于农田施肥。

化粪池的优点：结构简单、易施工、造价低、维护管理简便、无能耗、运行费用省、卫生效果好。

化粪池的不足：沉积污泥多，需定期进行清理；沼气回收率低，综合效益不高；化粪池处理效果有限，出水水质差，一般不能直接排放水体，需经后续好氧生物处理单元或生态技术单元进一步处理。

化粪池适用范围：可广泛应用于农村生活污水的初级处理，特别适用于生态卫生厕所的粪便与尿液的预处理。

1.4.2   生物处理技术

生物处理技术是农村污水治理的主体，主要有生物接触氧化池、生物转盘、膜生物反应器（MBR）等。

（1）生物接触氧化池

生物接触氧化池是生物膜法的一种。其特征是池中填充填料，污水浸没全部填料，通过曝气使氧气、污水和填料三相接触充分接触，填料上附着生长的微生物可有效地去除污水中的悬浮物、有机物、氨氮、总氮等污染物。

接触氧化技术根据污水处理流程，可分为一级接触氧化、二级接触氧化和多级接触氧化。根据曝气装置位置的不同，接触氧化池在形式上可分为分流式和直流式，分流式接触氧化池污水先在单独的隔间内充氧后，再缓缓流入装有填料的反应区，直流式接触氧化池是直接在填料底部曝气。

内循环直流式接触氧化池的基本结构如图1.3所示。

图1.3 内循环直流式接触氧化池结构示意图

生物接触氧化技术优点：结构简单，占地面积小；污泥产量少，无污泥回流，无污泥膨胀；生物膜内微生物量稳定，生物相丰富，对水质、水量波动的适应性强；操作简便、较活性污泥法的动力消耗少，对污染物去除效果好。

生物接触氧化技术不足：加入生物填料导致建设费用增高；可调控性差；对磷的处理效果较差，对总磷指标要求较高的农村地区应配套建设深度除磷单元。

适用范围：适用于有一定经济承受能力的农村，处理规模为单户、多户污水处理设施或村落的污水处理站。冬季寒冷的东北地区，生物接触氧化池应建在室内或地下，并采取一定的保温措施以保证冬季运行效果。

（2）生物转盘

生物转盘由水槽和部分浸没于污水中的旋转盘体组成的生物处理构筑物。盘体表面上生长的微生物膜反复地接触槽中污水和空气中的氧，使污水获得净化。

生物转盘是利用微生物分解污水中的有机物来降低污水的COD和BOD，其原理是利用转盘的转动，使附着在转盘上的微生物在水和空气来回循环。在水中的过程微生物的氧化作用分解水中的有机物，而在空气过程中微生物获取空气中的氧气，用于氧化作用。通过不断循环达到净水目的

生物转盘技术优点：结构紧凑、能耗低、处理效率高、管理方便、操作容易；

生物转盘技术不足：占地面积较大，有气味产生，对环境有一定的影响；在寒冷的地区需做保温处理。

适用范围：可应用于各村庄生活污水经化粪池或沼气池处理后，人工湿地、生态滤池或土地渗滤等生态净水技术前的处理单元。

（3）膜生物反应器

膜生物反应器MBR（MembraneBio-reactor）是上二十世纪末发展起来的高新技术，它是膜分离技术和活性污泥生物技术的结合。其高效的固液分离使出水水质良好，悬浮物和浊度接近于零，生活污水处理后可直接回用。

膜生物反应器一般包括预处理系统、生化处理系统、辅助系统。预处理系统由预处理池、调节池与格栅组成；生化处理系统由缺氧池、膜生物反应池组成；辅助系统是指加药化学除磷及消毒系统。

在膜生物反应器中，由中空纤维膜组成的膜组件浸放于好氧曝气区中，由于中空纤维膜0.1~0.2微米的孔径可完全阻止细菌的通过，所以将菌胶团和游离细菌全部保留在曝气池中，只将过滤过的水汇入集水管中排出，从而达到泥水分离，免除了二沉池，各种悬浮颗粒、细菌、藻类、浊度和COD及有机物均得到有效的去除，保证了出水悬浮物接近零的优良出水水质。

它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用中空纤维膜替代沉淀池，因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000~12000 mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，生活污水处理后可直接回用。

膜生物反应器技术优点：出水水质标准高，一步到位地实现由污水到高品质出水；出水水质非常稳定，抗冲击负荷高，保证使用的安全可靠性；除磷脱氮效果好，处理效率高；构筑物少，可省去二沉池和深度处理工艺，占地面积小；

膜生物反应器技术不足：设备一次性投资相对较高；对运行管理人员素质要求较高。

适用范围：适用于处理污染物浓度相对较高的污水；处理规模灵活，适合村户、村落污水处理。可广泛应用于农村污水的二级处理。

1.4.3   生态处理技术

农村污水的生态处理技术主要有稳定塘、土地渗透、人工湿地生态处理技术等。

（1）稳定塘

稳定塘又名氧化塘或生物塘，是一种利用水体自然净化能力处理污水的生物处理设施，主要借助了水体的自净过程来进行污水的净化。

稳定塘有多种类型，按照塘的使用功能、塘内生物种类、供氧途径进行划分，一般可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘和生态塘。

好氧塘的深度较浅，一般在0.5m左右，阳光能直接照射到塘底。塘内有许多藻类生长，释放出大量氧气，再加上大气的自然充氧作用，好氧塘的全部塘水都含有溶解氧。

兼性塘同时具有好氧区、缺氧区和厌氧区。它的深度比好氧塘大，通常在1.2~1.5 m之间。

厌氧塘的深度相比于兼性塘更大，一般在2.0m以上。塘内一般不种植植物，也不存在供氧的藻类，全部塘水都处于厌氧状态，主要由厌氧微生物起净化作用。多用于高浓度污水的厌氧分解。

曝气塘的设计深度多在2.0m以上，但与厌氧塘不同，曝气塘采用了机械装置曝气，使塘水有充足的氧气，主要由好氧微生物起净化作用。

生态塘一般用于污水的深度处理，进水污染物浓度低，也被称为深度处理塘。塘中可种植芦苇、茭白等水生植物，以提高污水处理能力。

稳定塘的优点：结构简单，出水水质好，投资成本低，无能耗或低能耗，运行费用省，维护管理简便。

稳定塘的不足：负荷低、污水进入前需进行预处理、占地面积大，处理效果随季节波动大，塘中水体污染物浓度过高时会产生臭气和滋生蚊虫。

稳定塘的适用范围：适于中低污染物浓度的生活污水处理；适用于有山沟、水沟、低洼地或池塘，土地面积相对丰富的农村地区。

（2）土地渗透

土地渗滤处理系统是一种人工强化的污水生态工程处理技术，它充分利用在地表下面的土壤中栖息的土壤微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化学特性将污水净化，属于小型的污水土地处理系统。

土地渗滤根据污水的投配方式及处理过程的不同，可以分为慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流和地下渗滤系统四种类型。慢速渗滤系统适用于投放的污水量较少地区，通过蒸发、作物吸收、入渗过程后，流出慢速渗滤场的水量通常为零，即污水完全被系统所净化吸纳；快速渗滤适用于具有良好渗滤性能的土壤，如砂土、砾石性砂土等。可处理较大量污水。快速渗滤可用于两类目的：地下水补给和污水再生利用；地表漫流适用于土质渗透性的黏土或亚黏土的地区，地面最佳坡度为2%~8%。废水以喷灌法和漫灌（淹灌）法有控制地分布在地面上均匀地漫流，流向坡脚的集水渠，地面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。地下渗滤系统将污水投配到距地表一定距离，有良好渗透性的土层中，利用土毛细管浸润和渗透作用，使污水向四周扩散中经过沉淀、过滤、吸附和生物降解达到处理要求。地下渗滤的处理水量较少，停留时间较长，水质净化效果比较好，且出水的水量和水质都比较稳定，适于污水的深度处理。由于东北地区冬天冻层较深，因此地下渗滤系统不太适合。

土地渗滤的优点：处理效果较好，投资费用省，无能耗，运行费用很低，维护管理简便。

土地渗滤的不足：污染负荷低，占地面积大，设计不当容易堵塞，易污染地下水。

土地渗滤的适用范围：适合资金短缺、土地面积相对丰富的农村地区，与农业或生态用水相结合，不仅可以治理农村水污染、美化环境，而且可以节约水资源。

（3）人工湿地

人工湿地是一种通过人工设计、改造而成的半生态型污水处理系统，主要由土壤基质、水生植物和微生物三部分组成。此外，人工湿地对改善环境和提高环境质量有明显的作用，它增加了植被覆盖率，保持了生物多样性，改善了生态环境。

人工湿地按水流特征，可分为表面流人工湿地（图1.4）、潜流人工湿地（图1.5）、垂直流人工湿地（图1.6）。表流人工湿地建造费用较省，但占地面积大于潜流和垂直流人工湿地，且冬季表面易结冰，夏季易繁殖蚊虫，并有臭味。潜流型湿地的优点在于其充分利用了湿地的空间，发挥了系统间的协同作用，且卫生条件好，但建设费用较高。

图1.4 表流人工湿地示意图

图1.5 潜流人工湿地示意图

图1.6 垂直流人工湿地示意图

人工湿地的优点：投资费用省，运行费用低，维护管理简便，水生植物可以美化环境，增加生物多样性。

人工湿地的不足：污染负荷低，占地面积大，设计不当容易堵塞，处理效果受季节影响，随着运行时间延长除磷能力逐渐下降。

人工湿地的适用范围：尤其适用对于资金短缺、土地面积相对丰富的农村地区，不仅可以治理农村水污染、保护水环境，而且可以美化环境，节约水资源。在东南地区，人工湿地主要适用于单户或几户规模的分散型农村生活污水处理。