黃子雍 ，張文波，唐小娟，趙慶博

(1.甘肅省水利科學(xué)研究院，蘭州 730000；2.甘肅省科學(xué)院， 蘭州 730000；3. 甘肅省慶陽(yáng)市慶城縣白馬鋪鎮(zhèn)政府，甘肅 慶城 745110)

1 黃土地區(qū)農(nóng)村生活污水特征

根據(jù)黃土溝壑區(qū)域人口分布特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平[1]，我國(guó)黃土溝壑區(qū)域農(nóng)村生活污水源可以分為三大類[2]：鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地、自然村和農(nóng)村生活小區(qū)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地人口集中，一般都在2 000 人以上，且交通暢利，經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象繁榮，居戶、餐飲、商鋪、學(xué)校及工業(yè)企業(yè)集中，是農(nóng)村生活污水的主要污水源[3]。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地區(qū)域都設(shè)有排污管溝體系，依據(jù)地形和歷史遺留，一般一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地的生活污水排污口在2～5個(gè)之間，各排污口控制人口數(shù)量相差很大，排污量相差也很大。于自然村，農(nóng)村居民居住一般是連片的[4]，少則十幾戶，多則上百戶。這類地區(qū)的生活污水基本就是居民生活用水所產(chǎn)生的。在自然村類，根據(jù)人口集中程度，一般人口達(dá)到200人以上的連片生活區(qū)域，就專設(shè)雨污排水管溝，而連片生活區(qū)域人口較少的區(qū)域，基本沒(méi)有專門的生活污水排污管溝，居民生活污水的排放一般以地形自然形成的小溝道形成自然排污道，經(jīng)入滲及溝壑排放。農(nóng)村生活小區(qū)是社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的產(chǎn)物，小區(qū)一般都在50戶以上，其整個(gè)供水與排水體系與城市小區(qū)基本一致，即有專門的排污管。

在黃土溝壑地區(qū)的農(nóng)村生活污水中，由于經(jīng)濟(jì)條件受限，鄉(xiāng)鎮(zhèn)僅有衛(wèi)生站級(jí)別的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，不構(gòu)成醫(yī)療廢水的產(chǎn)生條件。賓館也均系小型旅館，不構(gòu)成賓館級(jí)別的廢水。對(duì)于用水大戶且產(chǎn)生大量污水的企業(yè)，要求其具備完整且獨(dú)立的排污及處理體系，不包含在本文所述的農(nóng)村生活污水處理之中。所以，黃土溝壑地區(qū)農(nóng)村生活污水的污染源主要是居民生活污水、餐飲污水、學(xué)校和企事業(yè)機(jī)關(guān)單位廢水以及養(yǎng)殖戶排污，污染源相對(duì)簡(jiǎn)單[5]。

由于黃土溝壑區(qū)域大都屬于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，降雨偏少，黃土溝壑地區(qū)的排污體系基本是雨污合流，包括農(nóng)村生活小區(qū)內(nèi)的排污體系。在雨污合排體系中，雨水的排放量要占整個(gè)污水排放量的50%～60%，因此，污水排放量是隨降雨變化而變化的，在每年的雨季，排污量與降雨量呈正相關(guān)關(guān)系，排污量是生活污水排放量與雨水地面徑流排放量的疊加。而非雨季節(jié)，農(nóng)村生活污水的排放量年內(nèi)基本穩(wěn)定[排污量在30～60 L/(人·d)]，年際間的變化呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)。

由于黃土溝壑地區(qū)的農(nóng)村生活污水的污染源、成污特征、排污方式等特性，排污口污水排放量為10～300 m3/d，且多集中在50～200 m3/d之間。黃土地區(qū)溝壑發(fā)育，無(wú)論是自然村落的排污還是鄉(xiāng)鎮(zhèn)修建的排污，包括農(nóng)村生活小區(qū)的排污，溝壑基本上成為農(nóng)村生活污水的去處。

經(jīng)濟(jì)收入是導(dǎo)致飲食結(jié)構(gòu)和生活習(xí)慣不同的主要原因。黃土溝壑地區(qū)在我國(guó)屬于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，雖然黃土溝壑區(qū)域面積廣大，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相差不大，生活習(xí)慣也基本一致，因此，黃土溝壑地區(qū)的農(nóng)村生活污水具有較高的相似性。經(jīng)對(duì)黃土地區(qū)的農(nóng)村生活污水水質(zhì)調(diào)查，農(nóng)村生活污水的水質(zhì)差異，主要與飲食結(jié)構(gòu)、生活習(xí)慣和季節(jié)有關(guān)。經(jīng)濟(jì)收入高的地區(qū)，飲食結(jié)構(gòu)寬廣，生活污水中動(dòng)植物油含量高，生活用水量大，COD、BOD5以及氨氮和磷的含量都較高。春、夏、秋季物產(chǎn)豐富，生活用水量也大，生活污水污染相對(duì)嚴(yán)重。春節(jié)前后，返鄉(xiāng)人員增加，飲食結(jié)構(gòu)與平常相比較為寬廣，生活用水量也略有增加。國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部給出的西北地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)參考標(biāo)準(zhǔn)[6]見(jiàn)表1。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，對(duì)甘肅省慶陽(yáng)市慶城縣白馬鋪鎮(zhèn)的鴨溝和馬渠兩個(gè)農(nóng)村生活污水排污口的水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 西北地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)參考值 mg/LTab.1 Reference value of rural domestic sewage quality in northwest China

表2 甘肅省慶陽(yáng)市慶城縣白馬鋪鎮(zhèn)農(nóng)村生活污水水質(zhì) mg/LTab.2 The rural sewage water quality in Baimapu town，Qingyang city, Gansu province，China

2 黃土地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)及模式

黃土溝壑地區(qū)的農(nóng)村生活污水具有分散、污染源相對(duì)簡(jiǎn)單一致、雨污合流、排污口污水量大小不一等特征[7]。我國(guó)農(nóng)村生活污水處理的模式有三種[8]，即分散處理模式、村落集中處理模式、入城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)模式。城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)模式一般適用于污水處理量大且污水水質(zhì)復(fù)雜的城鎮(zhèn)污水，以污水處理廠的方式進(jìn)行處理。分散式處理模式由于是以“點(diǎn)”的形式面對(duì)農(nóng)村生活污水，不適應(yīng)規(guī)模處理。所以，村落集中處理模式是黃土溝壑地區(qū)農(nóng)村生活污水處理的主要模式[9]。

黃土溝壑地區(qū)農(nóng)村生活污水的排放分散、排污量相對(duì)小(一般不超過(guò)200 m3/d)的特點(diǎn)，使得單獨(dú)使用人工濕地處理系統(tǒng)或地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)進(jìn)行黃土地區(qū)農(nóng)村生活污水處理時(shí)難以與凈化技術(shù)系統(tǒng)相匹配[10]，也因其造價(jià)高、黃土的強(qiáng)滲透性和易濕陷性，不適于在黃土溝壑地區(qū)推廣使用。而采用小型A/O工藝處理技術(shù)[11]，即缺氧、好氧生化處理系統(tǒng)，由于其技術(shù)成熟，技術(shù)方案的確定、設(shè)備的選擇、運(yùn)行維護(hù)以及污水處理效果均能滿足對(duì)不同農(nóng)村生活污水處理量的要求，且不受地形、場(chǎng)地、排污量大小的影響而靈活運(yùn)用，因此特別適合于黃土溝壑地區(qū)農(nóng)村生活污水的處理。

傳統(tǒng)的A/O工藝處理技術(shù)的一般工藝流程為：污水經(jīng)調(diào)節(jié)池、沉淀池預(yù)處理后，進(jìn)行缺氧、好氧的硝化反硝化以及生物降解和吸附污水處理，附加消毒措施，達(dá)標(biāo)排放。隨著科技的進(jìn)步，對(duì)傳統(tǒng)的A/O工藝處理技術(shù)不斷進(jìn)行技術(shù)的集成與創(chuàng)新，主要表現(xiàn)在將傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)池、沉淀池改變?yōu)槿毖醭?，缺氧池中以提高污水的生化條件為主要目的；更新生物降解填料以針對(duì)不同污水水質(zhì)并提高生物降解效率；添加和更新生化過(guò)濾膜，有效去除污水中的有機(jī)物、有害微生物、顆粒雜質(zhì)、懸浮物等；附加微小型人工濕地以過(guò)濾污水中難降解的磷等物質(zhì)。對(duì)傳統(tǒng)的A/O工藝處理技術(shù)進(jìn)行集成與創(chuàng)新后的農(nóng)村生活污水生化處理技術(shù)，其工藝流程簡(jiǎn)述為：污水在一級(jí)缺氧池生化條件下預(yù)處理后，經(jīng)過(guò)二級(jí)缺氧池以及好氧池的硝化與反硝化、生物降解與吸附，生物膜過(guò)濾，中水排放，再經(jīng)微小型人工濕地或地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)的處理，達(dá)到農(nóng)村生活污水處理的目的。

在實(shí)踐過(guò)程中，農(nóng)村生活污水中的磷降解和去除困難，為此，多采用添加除磷劑等化學(xué)藥品以達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，但此時(shí)的污水處理成本較高。為降低設(shè)備運(yùn)行成本，并利用人工濕地以及地下土壤滲濾凈化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)經(jīng)過(guò)A/O工藝處理過(guò)的中水進(jìn)行再次深度處理，不僅可以有效地降低污水處理成本，并可保證污水的處理達(dá)標(biāo)排放。

實(shí)踐證明，采用集成與創(chuàng)新的A/O工藝技術(shù)，不僅投資成本低(一般每噸污水設(shè)備成本一萬(wàn)元左右)，設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)成本低，建設(shè)周期短，污水處理后可達(dá)到國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)的一級(jí)A要求。表3為甘肅省慶陽(yáng)市慶城縣2019年建成的一體化A/O生活污水處理站(樣本)的投資和運(yùn)行成本情況。表中運(yùn)行成本僅為設(shè)備運(yùn)行的成本，未計(jì)入人員工資等管理性成本，建設(shè)周期包括土建工程。

表3 慶城縣一體化生活污水處理站(樣本)投資和運(yùn)行成本表Tab.3 The integrated domestic sewage treatment station (sample) investment and operation cost in Qingcheng county, Gansu province, China

在筆者參與的甘肅省慶陽(yáng)市慶城縣農(nóng)村生活污水處理項(xiàng)目中，對(duì)現(xiàn)有A/O工藝處理技術(shù)進(jìn)行集成創(chuàng)新后的系統(tǒng)，較好地完成了慶城縣農(nóng)村生活污水處理示范任務(wù)，實(shí)踐了黃土溝壑地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)模式的集成與創(chuàng)新。表4為其中兩個(gè)小型排污口污水處理后的水質(zhì)情況(取樣時(shí)間為2019年9月06日，監(jiān)測(cè)單位為慶陽(yáng)市生態(tài)環(huán)境局慶城分局)。需要指出的是，指標(biāo)中，總磷略有超標(biāo)(水樣為人工濕地前的)，說(shuō)明磷的去除僅依靠A/0工藝處理技術(shù)是有風(fēng)險(xiǎn)的，采用“A/O+微小型人工濕地”的模式，就完全可以解決磷的去除問(wèn)題。

表4 慶城縣白馬鋪鎮(zhèn)污水處理水質(zhì) mg/LTab.4 The quality of rural sewage treated in Qingcheng county, Gansu province, China

3 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)A/O工藝處理技術(shù)進(jìn)行集成與創(chuàng)新，采用“A/O+微小型人工濕地/地下土壤滲濾凈化”的農(nóng)村生活污水處理模式，具有建設(shè)周期短、投資低、運(yùn)行和維護(hù)成本低、污水處理效果好的特點(diǎn)，適合于黃土溝壑地區(qū)廣泛采用。