镇江农村分散式污水处理设施 精益求精

一方面，我国是农业大国，全国化肥的施用量从1990年的2590万t增加到2007年的5108万t，平均用量已接近400kg/(h˙m2)，远远超过国际上为防止水体污染而设置的化肥安全使用上限225kg/(h˙m2);在近10多年来农药的年使用量基本稳定在23万t左右(有效成分)，各种制剂(实物量，包括有效成分和各种辅剂)约162万t。然而化肥的平均利用率仅为35%左右，农药的利用率低于30%[1]，剩余化肥、农药中的大量营养元素进入土壤，通过各种途径流失到水体中，N、P等营养成分在水体中的聚集造成水体的富营养化。

另一方面，由于农民居住较分散且人口数量较多，其生活污水基本未经任何处理直接排放;另外，随着城市需求量的增大，农村的水产养殖与畜禽养殖发展迅速，其产生的大量粪尿超过土地处理能力而随意堆放，或经沼气池发酵后沼液直接排放，这些又成为水体的一大污染源。因此，对农村生活污水和养殖废水进行有效处理，从源头上控制面源污染是从根本上解决水体水质富营养化的重要措施之一。

基于我国农村分布较广、农户居住分散的特点，我国农村水体污染呈现出污水排放量小、排放分散、N、P等营养成分含量高、污水排放流量和有机负荷波动性大等特点。由于农村的基础设施建设严重不足，几乎没有系统的收集和输送生活污水的管道，同时知识文化水平普遍不高，操作管理能力较弱。因此，适宜于农村的分散式污水处理技术应该是一种低投资、能耗少、操作管理要求低且具有稳定高效的污染物去除效率的污水处理技术。

农村生活污水的水质状况如下:5日生物需氧量(BOD5)为180～320mg/L，化学需氧量(COD)为265～510mg/L，固体悬浮物量(SS)90～255mg/L，氨态氮(NH4+-N)含量为20～60mg/L，总氮含量为25～80mg/L，总磷含量为1.5～5.0mg/L。

正常成年人每人每年产生的污水量为25000～100000L，排尿量为400～500L，排便量为50L，其中含N4～5kg，P0.75kg，K1.8kg，这些营养物质在尿中的含量分别为87%、50%、54%，即平均每人每年所排尿液中含N3.48～4.35kg，P0.38kg，K0.97kg。

由此可见，在生活污水中，尿液所贡献的N、P值非常大。如果采用源头分离技术，如粪尿分集式生态卫生厕所(新型旱厕)、沼气池卫生厕所等，将尿液单独分离并输送以用于农业生产，这将是向营养物质回用和高效水体保护迈出的一步。

同样，现阶段我国农村养殖业快速发展，其产生的畜禽粪尿及冲洗水构成了高浓度有机废水，处理较为困难，不达标排放造成周边水体富营养化。例如，在养猪场的3种清粪工艺中，采用干清粪分离不仅节约用水，其水质负荷也较水冲粪、水泡粪低得多。

同时，由于冲洗是在短时间内完成的，即与尿液相比，冲洗水量集中且水量大，可考虑采用源头分离技术，进一步分离尿液和冲洗水。最终冲洗水中的污染物浓度较低，易于处理。分离后的猪粪比较干燥、肥效高，易于堆肥，尿液中N、P浓度高，有利于P的回收，适宜于在农村推广应用。一旦大部分尿液不进入水环境中，农村养殖废水所带来的面源污染如氨氮超标问题就变得容易解决。

蚯蚓生态滤池是一种利用微生物、蚯蚓和基质等组成的人工生态系统处理生活污水的新技术。目前，其填料主要采用陶粒、土壤、锯末、稻壳、谷壳、泥炭、钢渣、煤渣、石英砂、细砂等。蚯蚓对污水及污泥具有分解、吸收的作用，其来回蠕动，不仅清扫滤床，防止其堵塞，而且增加了滤床层的通气性，增大了氧的供给量，促进滤层中C、N的转化;另外，蚯蚓可以清除蚊蝇滋生，改善滤池的卫生条件，同时在滤池中增殖的蚯蚓又可作为家禽饲料。

蚯蚓粪便中的微生物能促使有机N的氨化和NH4+-N的硝化作用，其内部的厌氧层和生物膜内的厌氧层会发生反硝化作用而杨健等在曲阳污水厂的中型试验表明，蚯蚓生态滤池对城镇污水的产生N2和N2O气体，降低出水的TN值。CODCr去除率达83%～88%，BOD5去除率达91%～96%，SS去除率达85%～92%，氨氮去除率达55%～65%。

由于蚯蚓生态滤池具有池容小、节能、易操作、维护管理方便等特点，适宜于我国南方农村生活污水处理，但由于蚯蚓有冬眠和夏眠的习性，会造成阶段性出水不稳定，使用时应考虑其应对措施，在滤池出水加后续强化处理工艺。

与自然湿地相比

镇江农村分散式污水处理设施 精益求精

人工湿地主要是利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种综合生态系统。它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理以及结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的效益。

人工湿地系统可分为表面流湿地(SFW)、潜流湿地(SS-FW)、立式流湿地(VFW)。表面流湿地和立式流湿地因环境条件差(易孳生蚊虫)，处理效果受气温影响较大以及对基建要求较高，现多不再采用。故人工湿地大部分采用潜流式湿地系统。在人工湿地系统中，可利用植物吸收和基质的吸附去除污染物。目前常用的挺水植物有:芦苇、蒲草、荸荠、莲水芹、水葱、茭白、香蒲、千屈菜、菖蒲、水麦冬、风车草、灯芯草等。李玮峰等研究表明芦苇和香蒲植物吸收TN和TP的量在湿地去除量中的比例分别为13.5%、41.2%和17.3%、24.4%。

不同湿地植物对N、P的吸附去除率不同，其与进水水质、湿地基质、温度等多种因素有关，对比分析后可以看出，芦苇、香蒲以及茭白对N、P的去除率均较高。人工湿地基质主要采用土壤、沙、石、煤渣、钢渣等。基质一方面为微生物的生长提供稳定的依附表面，同时也为水生植物提供了载体和营养物质。当污水流经人工湿地时，基质通过沉淀、过滤、吸附和离子交换等一些物理和化学的途径来净化除去污水中的污染物。湿地基质氧化还原能力的大小决定了系统去除N的效果。

红壤广泛分布于我国低山丘陵地区，价格低廉，易于取用，是一种较好的人工湿地基质。黄中子等研究发现，红壤是一种优良的磷素吸附材料，当温度为30℃时，红壤对P的饱和吸附量高达1.61mg/g。红壤中P的含量非常低，但是含有大量的无定型氧化铁、氧化铝及高岭石等成分，有利于P的吸附和固定。因此，当溶液中P的浓度较低时，对P的吸附去除效果较好。当红壤除磷吸附饱和时，可作为农田肥料使用。

在进水污染物浓度较低的条件下，人工湿地对COD的去除率可达80%以上，对BOD5的去除率可达80%～95%，对TN、TP的去除率均可达85%以上。国外利用人工湿地处理生活污水及各种废水，均取得很好的处理效果。人工湿地具有结构简单、投资少、易于维护和运行费用低等特点，易于在我国农村推广使用。