西南地区农村生活污水处理工艺的应用现状及研究

郑如彬，刘少武

（重庆水务集团股份有限公司，重庆 400000）

0 引言

“十四五”时期，随着党中央出对于乡村振兴、乡村发展的愈发重视，农村的生物污水治理也得到更多的关注。据不完全统计，我国村镇数量庞大，自然村共计251.3万个，每年产生约80亿t生活污水[1]，大部分污水未通过系统处理直接排放到自然水体，因此，农村生活污水处理显得尤为重要。

农村生活污水主要呈现以下4个特点：①农村生活污水量小且较为分散，产污量不集中。②污水变化系数大，受居民生活习惯及季节性影响，早晚排污量大、夏季排污量大、夜间排污量小甚至断流。③农村污水多为化粪池出水、餐厨废水，污水碳氮比高，可生化性强[2]。④污水管网建设极不完善，多排至雨水沟渠，合流现象极为严重。

受经济发展的制约，上述现象在西南地区农村生活污水处理中尤为明显，本文通过对重庆市主城区15座农村污水处理设施的现状运行情况进行调查分析，了解农村生活污水现状处理工艺应用现状及实际处理效果，分析可能存在的原因，为更好地推动农村生活污水治理提供有效的措施及建议。

1 工艺应用现状——以重庆市村镇为例

1.1 调研过程

笔者于2022年3月实地调研了重庆地区的15座污水处理站，调研过程中实测了部分污水站进、出水水质，询问了管理人员污水站运行状态（服务范围内人口、污水站进出水水量、设计规模、设计工艺、处理效果、排放标准）。

本文统计了15个污水处理站的调研资料，列出了厂站的名称、主体工艺、设计规模、排放标准，其中重庆农村污水排放标准是指重庆市《农村生活污水集中处理设施水污染物排放标准》（DB 50/848—2021）一级标准，相关基础情况如表1所示。

表1 重庆市主城区15座污水处理站基础情况

1.2 进出水水量、水质分析

1.2.1 水量分析

为了解农村污水站进水水量是否存在超负荷运行状况，对3月7日当日15个污水处理站的进水量进行了分析，具体结果如图1所示。

图1 15个污水处理站3月7日单日进水量

从图1可知，各污水处理站的实际进水量均低于设计规模，但均高于设计规模70%的水量，考虑农村地区排污量随季节波动量比较大，综合对比分析，原污水站设计规模合理，无须进行扩建。

1.2.2 水质分析

对E村、L村1#、H村3个村级污水处理站的出水进行采样检测，并对主要指标进行分析；采集水样取9:00、12:00和16:00这3个不同时间点的混合样，分析得到COD、TN、NH3-N、TP 4项指标结果。

从水质分析结果可知，E村污水站出水水质较好，出水各项水质指标均高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准，证明该污水处理站运行正常；L村1#污水处理站除COD指标未超标外，NH3-N、TP均超出设计出水考核指标，推测可能是人工湿地没有有效发挥功能；H村污水处理站采用平板陶瓷膜工艺，但实测出水水质各项指标均超出设计出水标准，可见该工艺并未正常运行，亟须改造。

1.3 污水处理工艺分析

针对本次调研的15个污水处理站应用的厌氧+人工湿地、MBBR、平板陶瓷膜、MBR这4种工艺，从工艺原理、运行现状、占地情况、出水水质达标率进行多方面的对比分析。

1.3.1 厌氧+人工湿地

厌氧预处理+人工湿地工艺作为此批调研厂站的主流工艺，具有施工方便、运行费用低、运维方便等优点[3]，对污染物去除尤其是TN的去除率非常明显，前端的厌氧预处理池不仅能够截流大部分固体悬浮物，而且能利用厌氧菌，充分进行水解酸化反应，提高污水的可生化性，为下一步的处理提供有利条件。人工湿地是农村生活污水处理的必备工艺，也是一种生态化的污水处理方式[4]。厌氧+人工湿地工艺流程如图2所示。

图2 厌氧+人工湿地工艺流程

调研中发现，A、B、C、D、F、L、N、P、X、Y村等12个污水处理站应用了厌氧+人工湿地工艺，实际运行效果并不理想，出水水质达标率差，并且敞开式的厌氧池滋生蚊蝇、味道重。

1.3.2 MBBR一体化处理设备

MBBR一体化处理设备是近些年在农村污水处理应用较为广泛的新兴处理工艺，通过向反应器内投加悬浮载体，丰富反应器中的生物种类及生物量，从而提高反应器的处理效率。一体化设备与传统工艺相比，具有处理负荷高、占地面积小、自动化程度高等优点，且仅为传统处理方法占地面积的1/4～1/5[5]，可实现无人值守。

E村污水站设计规模300 m3/d，采用了“格栅、调节池+MBBR一体化设备+消毒池”工艺，设备地上式安装，根据水质分析结果可得，目前该污水站运行效果较好，出水水质甚至可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准。

1.3.3 平板陶瓷膜

依据“物理筛分”动力，使不同粒径的物质实现分离，实验表明，平板陶瓷膜对城镇生活污水的去除率高，COD、NH3-N去除率甚至达到95%以上[6]，出水水质可达到城市杂用水水质标准。在调研中发现，H村污水处理站应用该工艺作为核心处理工艺，但基本无法正常运行，陶瓷膜长期处于堵塞状态，污水站无法正常运行。

1.3.4 MBR一体化设备

MBR一体化设备是将高效膜分离技术与传统生物活性污泥法相结合的高效污水处理工艺，具备对污染物去除效率极高、设备紧凑（仅为传统工艺的1/3～1/2）、操作简单等优点[7]。但本次调研中发现，M村污水站用该类型设备进行污水处理，实际该设备已无法正常运行，这主要是因为污水处理站管理人员并未定期更换MBR设备，造成该设备闲置，M村污水长期未经处理直接排放入水体。

2 存在问题分析

调研过程中记录了农村污水站现场情况，主要存在构筑物渗漏、进水口堵塞、湿地杂草丛生、出水水质差等问题，针对存在的问题进行如下原因分析。

（1）设计不合理。《农村生活污水处理工程技术标准》（GB/T 51347—2019）明确农村生活污水处理应设置除渣设施和调节设施，除渣设置可选用机械格栅或人工格栅。但是实际调研中发现，多数污水厂站进水端未设置格栅，且未配备清淤措施，导致预处理单元淤积严重，可调节容积骤减。同时人工湿地设计规模过大，针对来水不足、缺水现象也并没有设置相应工程措施加以应对，湿地长期处于缺水状态，植物大量枯死。

（2）村庄技术落后，管理水平不足。西南片区多山地地形，农村一般距离城区较远，经济条件差。根据了解，农村污水站建设多为中央农村环保资金，建设单位多为当地镇政府，污水处理站建成后即交由各个村镇负责运维，运维人员整体水平低、多为兼职管理。重建设轻运营的问题在农村污水处理站上尤为明显。

（3）施工过程监管不严。污水设施的建设对于管道的开孔、预埋，人工湿地填料的分级，植物的选择均有较高要求[8]，但实际施工过程中并未落实严格的监管，多数污水站建成后存在池体渗水、管材破损等质量问题。

（4）缺乏有效的考核机制。尽管农村污水散排、直排问题比较突出，但由于其较为分散的特性，目前尚未对农村污水站出水达标率进行量化考核，随着乡村振兴战略的不断深入，相信农村治污量化考核即将实现。

3 结语

（1）受限于西南片区农村污水处理站整体管理水平比较低的影响，厌氧+人工湿地工艺对于COD、TN、SS、TP的去除能力有限，建议该工艺结合其他工艺进行组合使用。

（2）MBBR工艺可用于农村生活污水的处理，具有占地面积小、自动化程度高、处理负荷高等优点。

（3）实际在农村污水处理站设计阶段，应充分考虑农村的经济条件、村庄的污水排放特点，结合周边环境，应用有针对性的污水处理工艺，保证污水能有效得到解决。

（4）针对农村污水处理站运营差的现状，新建农村污水处理设施可推行“设计—施工—运营”模式，以片区化的经营来统筹多个污水处理设施，既保证了设计方案能充分考虑运营公司的诉求，又能保证后期运维的有效性。

（5）农村污水处理设施推广无人值守模式，同时通过智能化远程控制来实现精准化预警与操作，这能有效降低运行成本，保证运营公司合理的利润空间，有效推动农村污水“长治久清”。