鎮江農村分散式污水處理設施 精益求精

一方面，我國是農業大國，全國化肥的施用量從1990年的2590萬t增加到2007年的5108萬t，平均用量已接近400kg/(h˙m2)，遠遠超過國際上為防止水體污染而設置的化肥安全使用上限225kg/(h˙m2);在近10多年來農藥的年使用量基本穩定在23萬t左右(有效成分)，各種制劑(實物量，包括有效成分和各種輔劑)約162萬t。然而化肥的平均利用率僅為35%左右，農藥的利用率低于30%[1]，剩余化肥、農藥中的大量營養元素進入土壤，通過各種途徑流失到水體中，N、P等營養成分在水體中的聚集造成水體的富營養化。

另一方面，由于農民居住較分散且人口數量較多，其生活污水基本未經任何處理直接排放;另外，隨著城市需求量的增大，農村的水產養殖與畜禽養殖發展迅速，其產生的大量糞尿超過土地處理能力而隨意堆放，或經沼氣池發酵后沼液直接排放，這些又成為水體的一大污染源。因此，對農村生活污水和養殖廢水進行有效處理，從源頭上控制面源污染是從根本上解決水體水質富營養化的重要措施之一。

基于我國農村分布較廣、農戶居住分散的特點，我國農村水體污染呈現出污水排放量小、排放分散、N、P等營養成分含量高、污水排放流量和有機負荷波動性大等特點。由于農村的基礎設施建設嚴重不足，幾乎沒有系統的收集和輸送生活污水的管道，同時知識文化水平普遍不高，操作管理能力較弱。因此，適宜于農村的分散式污水處理技術應該是一種低投資、能耗少、操作管理要求低且具有穩定高效的污染物去除效率的污水處理技術。

農村生活污水的水質狀況如下:5日生物需氧量(BOD5)為180～320mg/L，化學需氧量(COD)為265～510mg/L，固體懸浮物量(SS)90～255mg/L，氨態氮(NH4+-N)含量為20～60mg/L，總氮含量為25～80mg/L，總磷含量為1.5～5.0mg/L。

正常成年人每人每年產生的污水量為25000～100000L，排尿量為400～500L，排便量為50L，其中含N4～5kg，P0.75kg，K1.8kg，這些營養物質在尿中的含量分別為87%、50%、54%，即平均每人每年所排尿液中含N3.48～4.35kg，P0.38kg，K0.97kg。

由此可見，在生活污水中，尿液所貢獻的N、P值非常大。如果采用源頭分離技術，如糞尿分集式生態衛生廁所(新型旱廁)、沼氣池衛生廁所等，將尿液單獨分離并輸送以用于農業生產，這將是向營養物質回用和高效水體保護邁出的一步。

同樣，現階段我國農村養殖業快速發展，其產生的畜禽糞尿及沖洗水構成了高濃度有機廢水，處理較為困難，不達標排放造成周邊水體富營養化。例如，在養豬場的3種清糞工藝中，采用干清糞分離不僅節約用水，其水質負荷也較水沖糞、水泡糞低得多。

同時，由于沖洗是在短時間內完成的，即與尿液相比，沖洗水量集中且水量大，可考慮采用源頭分離技術，進一步分離尿液和沖洗水。最終沖洗水中的污染物濃度較低，易于處理。分離后的豬糞比較干燥、肥效高，易于堆肥，尿液中N、P濃度高，有利于P的回收，適宜于在農村推廣應用。一旦大部分尿液不進入水環境中，農村養殖廢水所帶來的面源污染如氨氮超標問題就變得容易解決。

蚯蚓生態濾池是一種利用微生物、蚯蚓和基質等組成的人工生態系統處理生活污水的新技術。目前，其填料主要采用陶粒、土壤、鋸末、稻殼、谷殼、泥炭、鋼渣、煤渣、石英砂、細砂等。蚯蚓對污水及污泥具有分解、吸收的作用，其來回蠕動，不僅清掃濾床，防止其堵塞，而且增加了濾床層的通氣性，增大了氧的供給量，促進濾層中C、N的轉化;另外，蚯蚓可以清除蚊蠅滋生，改善濾池的衛生條件，同時在濾池中增殖的蚯蚓又可作為家禽飼料。

蚯蚓糞便中的微生物能促使有機N的氨化和NH4+-N的硝化作用，其內部的厭氧層和生物膜內的厭氧層會發生反硝化作用而楊健等在曲陽污水廠的中型試驗表明，蚯蚓生態濾池對城鎮污水的產生N2和N2O氣體，降低出水的TN值。CODCr去除率達83%～88%，BOD5去除率達91%～96%，SS去除率達85%～92%，氨氮去除率達55%～65%。

由于蚯蚓生態濾池具有池容小、節能、易操作、維護管理方便等特點，適宜于我國南方農村生活污水處理，但由于蚯蚓有冬眠和夏眠的習性，會造成階段性出水不穩定，使用時應考慮其應對措施，在濾池出水加后續強化處理工藝。

與自然濕地相比

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人工濕地主要是利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，對污水、污泥進行處理的一種綜合生態系統。它應用生態系統中物種共生、物質循環再生原理以及結構與功能協調原則，在促進廢水中污染物質良性循環的前提下，充分發揮資源的生產潛力，防止環境的再污染，獲得污水處理與資源化的效益。

人工濕地系統可分為表面流濕地(SFW)、潛流濕地(SS-FW)、立式流濕地(VFW)。表面流濕地和立式流濕地因環境條件差(易孳生蚊蟲)，處理效果受氣溫影響較大以及對基建要求較高，現多不再采用。故人工濕地大部分采用潛流式濕地系統。在人工濕地系統中，可利用植物吸收和基質的吸附去除污染物。目前常用的挺水植物有:蘆葦、蒲草、荸薺、蓮水芹、水蔥、茭白、香蒲、千屈菜、菖蒲、水麥冬、風車草、燈芯草等。李瑋峰等研究表明蘆葦和香蒲植物吸收TN和TP的量在濕地去除量中的比例分別為13.5%、41.2%和17.3%、24.4%。

不同濕地植物對N、P的吸附去除率不同，其與進水水質、濕地基質、溫度等多種因素有關，對比分析后可以看出，蘆葦、香蒲以及茭白對N、P的去除率均較高。人工濕地基質主要采用土壤、沙、石、煤渣、鋼渣等?；|一方面為微生物的生長提供穩定的依附表面，同時也為水生植物提供了載體和營養物質。當污水流經人工濕地時，基質通過沉淀、過濾、吸附和離子交換等一些物理和化學的途徑來凈化除去污水中的污染物。濕地基質氧化還原能力的大小決定了系統去除N的效果。

紅壤廣泛分布于我國低山丘陵地區，價格低廉，易于取用，是一種較好的人工濕地基質。黃中子等研究發現，紅壤是一種優良的磷素吸附材料，當溫度為30℃時，紅壤對P的飽和吸附量高達1.61mg/g。紅壤中P的含量非常低，但是含有大量的無定型氧化鐵、氧化鋁及高嶺石等成分，有利于P的吸附和固定。因此，當溶液中P的濃度較低時，對P的吸附去除效果較好。當紅壤除磷吸附飽和時，可作為農田肥料使用。

在進水污染物濃度較低的條件下，人工濕地對COD的去除率可達80%以上，對BOD5的去除率可達80%～95%，對TN、TP的去除率均可達85%以上。國外利用人工濕地處理生活污水及各種廢水，均取得很好的處理效果。人工濕地具有結構簡單、投資少、易于維護和運行費用低等特點，易于在我國農村推廣使用。