陳凱倫

（息烽縣水務(wù)管理局，貴州 貴陽 551100）

前言

在對(duì)農(nóng)村生活污水進(jìn)行處理的過程中，源分離技術(shù)是當(dāng)今最為常用且有效的一種處理技術(shù)。因此，在具體的處理過程中，相關(guān)單位一定要明確農(nóng)村生活污水的主要分類及其特征，然后根據(jù)其實(shí)際情況，對(duì)其源分離過程中的方案及技術(shù)進(jìn)行深入分析。然后再將源分離處理技術(shù)作為基礎(chǔ)，對(duì)農(nóng)村分散式的生活污水進(jìn)行處理。這樣才可以有效確保農(nóng)村生活污水的處理質(zhì)量，進(jìn)一步提升其回收與再利用率，促進(jìn)農(nóng)村水資源的良好節(jié)約。

1.農(nóng)村生活污水的主要分類及其特征分析

在農(nóng)村的生活污水中，主要包括尿液、糞便污水以及灰水，其中，灰水主要包括生活中洗滌和洗浴等產(chǎn)生的污水。由于農(nóng)村生活污水的種類不同，其具體的特征也有所不同。以下是幾種主要農(nóng)村生活污水的特征分析：

1.1 尿液

尿液中的鉀、磷和氮等的營(yíng)養(yǎng)元素濃度較高，其中，鉀主要以離子的形式存在；磷主要以磷酸鹽的形式存在；氮主要以氨氮的形式存在。這些都屬于營(yíng)養(yǎng)元素，其回收和再利用都具有較高的可行性。同時(shí)，健康人的尿液里幾乎不會(huì)有致病菌和重金屬元素存在，即使存在，其含量也會(huì)比糞便污水和灰水等這些生活污水含量低很多。但是因?yàn)槟蛞褐写嬖谥蟛糠炙幬锎x物，這些物質(zhì)會(huì)加大尿液的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，如果這些物質(zhì)大量積累在土壤或者水體中，便會(huì)對(duì)自然環(huán)境以及人體健康造成不良影響。另外，由于尿液中具有較高的含鹽量，氯離子、鈉離子、硫酸根離子、鎂離子以及鈣離子等，這些都會(huì)對(duì)生活污水的再生利用造成不利影響，因此，如果將其和其他污水分離出來，便可實(shí)現(xiàn)灌溉用水質(zhì)量的進(jìn)一步提升。

1.2 糞便污水

在糞便中，有將近50%的氮具有水溶性，在這些水溶性的氮中，有20%左右是氨氮，這些氨氮主要是從氨基酸、肽和尿素等物質(zhì)中生化降解所產(chǎn)生的氨氮。同時(shí)，糞便中也含有磷、鉀等元素，其中，磷的主要成分是沒有消化的礦物質(zhì)磷酸鈣，鉀主要為離子形式。另外，糞便中也含有各種類型的病毒、細(xì)菌以及寄生蟲等病原體，和人體內(nèi)排出的激素、藥物等。具體分離處理中，相關(guān)單位一定要對(duì)這些特征加以綜合分析，然后采取合理的措施來進(jìn)行處理。

1.3 灰水

灰水是農(nóng)村居民洗滌和洗浴等方面產(chǎn)生的生活污水，其中的氮、磷和尿素等含量會(huì)比尿液和糞便污水低很多，但是此類污水中卻有較高的重金屬含量。經(jīng)研究與分析可知，農(nóng)村灰水中的重金屬主要來自廚房中應(yīng)用的化學(xué)品等，其中的磷和鉀主要來源于洗滌劑。因此，在對(duì)此類污水進(jìn)行處理的過程中，相關(guān)單位一定要對(duì)其中的重金屬加以高度重視，并采取有效的措施來做好其中的重金屬處理。

2.農(nóng)村生活污水源分離方案與技術(shù)分析

2.1 分離方案

根據(jù)農(nóng)村生活污水的主要特征，結(jié)合目前我國農(nóng)村居民的實(shí)際生活習(xí)慣，在通過源分離技術(shù)進(jìn)行農(nóng)村生活污水分散處理過程中，其主要分離方案包括以下兩種：

第一是按照黑水以及灰水這兩種類別對(duì)農(nóng)村生活污水進(jìn)行劃分，其中的黑水主要為尿液、糞便污水以及農(nóng)村居民生活中的各種沖洗水，這種生活污水具有較高的污染程度；灰水主要為廚房廢水以及洗浴廢水的混合水，其中污染物主要為有機(jī)污染物以及無機(jī)污染物，這種生活污水具有較低的污染程度。通過這種分離方案，便可將廁所中的尿液、糞便和其他形式的洗滌污水進(jìn)行有效分離。該方案屬于一種簡(jiǎn)單易行的分離方法。用一套單獨(dú)的管道系統(tǒng)對(duì)廁所中的尿液和糞便污水等進(jìn)行收集，這樣便可使其與其他生活污水之間達(dá)到良好的源分離效果。在北京市郊區(qū)某農(nóng)村通過源分離技術(shù)進(jìn)行生活污水的分散式處理過程中，便應(yīng)用了這種分離方案。以下是該農(nóng)村黑水主要的分離處理情況：

表1 某農(nóng)村生活污水處理中黑水的主要分離處理情況

第二是將尿液和糞便作為基礎(chǔ)的源分離技術(shù)，也就是進(jìn)一步進(jìn)行黑水細(xì)分，將尿液和糞便分開收集。在這樣的情況下，農(nóng)村的家庭生活污水就需要按照三類來進(jìn)行劃分，其一是尿液，其二是糞便污水，其三是灰水。通過北京市郊區(qū)某農(nóng)村的實(shí)際分離處理情況來看，雖然糞便具有很低的排放量，它在整體生活污水中的占比不足1%，但是其中的有機(jī)物含量卻達(dá)到污水中有機(jī)物總含量的54%左右；而在生活污水中，有大約50%左右的磷和80%左右的氮都來自尿液。因此，從污水中將糞便和尿液分離出來，可實(shí)現(xiàn)其污染負(fù)荷與處理難度的顯著降低。而將尿液與糞便污水進(jìn)行分離，則可以讓尿液中所含有的磷和氮等資源得到良好的回收再利用。

2.2 分離技術(shù)

在對(duì)農(nóng)村生活污水進(jìn)行源分離處理的過程中，對(duì)于黑水與灰水，將獨(dú)立的管道系統(tǒng)安裝在居民住宅中進(jìn)行黑水收集，便可達(dá)到良好的源分離效果。而在尿液、糞便污水以及灰水形式的源分離處理中，糞尿分離形式的坐便器是一個(gè)至關(guān)重要的組成部分，這種坐便器可以將尿液與糞便直接進(jìn)行分離。在這種坐便器中，主要進(jìn)行了前后兩個(gè)排放口設(shè)置，前排放口為尿液排放口，后排放口為糞便排放口，中間是一個(gè)隔板，這樣便可達(dá)到良好的黃水褐水分離效果，然后再借助于重力收集或者是負(fù)壓輸送等方式對(duì)尿液以及糞便進(jìn)行分類收集。以下是目前常用的幾種糞尿分離便器及其主要應(yīng)用特征：

表2 目前常用的幾種糞尿分離便器及其主要應(yīng)用特征

源分離形式的便器在節(jié)水方面具有很大優(yōu)勢(shì)，其中，負(fù)壓分離形式的便器具有最好的節(jié)水效果，經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用與分析發(fā)現(xiàn)，相比較傳統(tǒng)形式的便器而言，此類便器用水量?jī)H僅可以達(dá)到其3%。同時(shí)，通過源分離技術(shù)的應(yīng)用，也可以實(shí)現(xiàn)管道系統(tǒng)以及污水處理系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的有效節(jié)約，通過北方某農(nóng)村生活污水源分離項(xiàng)目的運(yùn)行費(fèi)用來看，在應(yīng)用源分離污水處理技術(shù)之后，其平均每年的管道系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用較之前降低了67.51%，污水處理系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用較之前降低了50.53%。

3.以源分離為基礎(chǔ)的農(nóng)村分散式生活污水處理技術(shù)分析

3.1 屎尿營(yíng)養(yǎng)鹽回收技術(shù)

3.1.1 磷酸銨鎂結(jié)晶技術(shù)

磷酸銨鎂又叫作鳥糞石，其結(jié)晶技術(shù)的主要原理是將尿液中所含有的磷和氮以硫酸銨鎂晶體（MgNH4PO4·6H2O）的形式析出，這樣就可以讓尿液中含有的部分氨氮以及大部分磷得到回收利用。通過相關(guān)的研究與分析發(fā)現(xiàn)，很多方面的因素都會(huì)對(duì)硫酸銨鎂的結(jié)晶效率產(chǎn)生影響，比如沉降時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間、攪拌速率、物料比以及PH 值等。而經(jīng)相關(guān)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，在所有條件得到優(yōu)化的情況下，借助于該技術(shù)，可將尿液中95%以上的磷和氮回收。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、能量消耗低，只需要將適量的鎂鹽加入即可；主要缺點(diǎn)是氮的回收率比磷的回收率低。

3.1.2 離子交換吸附技術(shù)

在通過離子交換吸附技術(shù)進(jìn)行尿液營(yíng)養(yǎng)鹽回收的過程中，主要是對(duì)其中的鉀離子以及銨根離子等進(jìn)行性能交換。該技術(shù)主要應(yīng)用原理是將不可溶的離子化合物中可以用來交換的離子和溶液中所含有的同性離子進(jìn)行交換，石灰石、活性炭以及沸石等在離子交換中屬于最常用的交換劑。通過該技術(shù)的應(yīng)用，不僅可對(duì)尿液中含有的氨氮進(jìn)行吸附回收，同時(shí)也可以將其中的正磷酸鹽進(jìn)行回收利用。經(jīng)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，在該技術(shù)的具體應(yīng)用中，可對(duì)尿液中超過90%的正磷酸鹽進(jìn)行回收。該技術(shù)的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是具有較為簡(jiǎn)單的工藝和較低的能耗，且離子交換劑具有可再生使用的特點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)處理成本的進(jìn)一步節(jié)約；主要缺點(diǎn)是需要通過添加酸的方式來提升氮的吸附率，處理中會(huì)伴隨著一些有機(jī)污染物的釋放，且依然需要通過相應(yīng)的方法來去除磷。

3.1.3 氨氮吹脫再吸收技術(shù)

在尿液中，氨氮大多會(huì)以游離氨或者是銨根離子的形式存在，其中，游離氨很容易以氨氣的形式在尿液中逸出，因此，在具體的處理中，可借助空氣吹脫氨氮與酸液吸收相結(jié)合的方式對(duì)其進(jìn)行回收。但是在通過該方法進(jìn)行氨氮回收過程中，因?yàn)闅庖罕?、布水?fù)荷、水溫以及PH 值等都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生直接影響，所以需根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行相應(yīng)因素的合理控制，以此來確保氨氮的回收效果。該技術(shù)主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是具有很高的氨回收率和十分穩(wěn)定的處理效果，且操作也十分簡(jiǎn)單，控制起來十分容易；主要缺點(diǎn)是需要應(yīng)用到泵、需通過添加堿的方式來實(shí)現(xiàn)PH 值控制，且處理之前需要對(duì)沉淀進(jìn)行預(yù)處理。

3.2 黑水處理和資源化利用技術(shù)

在黑水中，磷、氮以及有機(jī)物都具有較高的含量，而在對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行處理過程中，最佳的一種處理技術(shù)就是厭氧消化技術(shù)。相比較好氧技術(shù)而言，該技術(shù)并不需要進(jìn)行曝氣通氧處理，這樣便可實(shí)現(xiàn)能耗的進(jìn)一步節(jié)約；同時(shí)，厭氧消化處理中不僅會(huì)有含甲烷沼氣所產(chǎn)生的能量，同時(shí)也會(huì)有氮磷含量很高的有機(jī)肥產(chǎn)生。因此，如果站在可持續(xù)發(fā)展這一角度來看，厭氧處理技術(shù)在未來具有非常好的發(fā)展前景。

經(jīng)相關(guān)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，在通過源分離技術(shù)進(jìn)行黑水處理過程中，如果將黑水和固體廚余垃圾結(jié)合起來，并通過厭氧消化技術(shù)來進(jìn)行處理，廚房中的垃圾將很容易得到良好的生物降解效果，且具有和黑水相似的有機(jī)負(fù)荷。近年來，糞便和廚余垃圾形式的真空管道源頭收集和現(xiàn)場(chǎng)生物處理技術(shù)已經(jīng)得到了合理開發(fā)，經(jīng)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，真空便器每一次的抽水量大約是1L，而在對(duì)1kg 的垃圾進(jìn)行破碎時(shí)，其用水量在0.4-0.6L 之間，總體停留時(shí)間是28d；對(duì)于混合形式的上清液，厭氧折流板反應(yīng)器可將其中91%左右的COD 去除。將馴化所獲得的解鉀、解磷菌株和消化污泥相混合，便可進(jìn)行菌肥制取。經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用與研究發(fā)現(xiàn)，解鉀菌可使土壤中的有效鉀提升33.4%，解磷菌可使土壤中的有效磷提升67.5%。

如果將厭氧消化處理之后的產(chǎn)物排放到環(huán)境中，或者是將其應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通常都需要做進(jìn)一步處理，以此來將其中所含有的病原菌以及剩余激素、藥物和有機(jī)物等去除，并將其再利用情況作為依據(jù)，對(duì)其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行回收或者是去除處理。具體處理中，可借助于蘆葦床系統(tǒng)、土壤吸附場(chǎng)、折流塘系統(tǒng)柜、活性污泥、滴濾池、生物轉(zhuǎn)盤以及穩(wěn)定塘等來進(jìn)行處理。

除了和廚余垃圾混合來進(jìn)行資源化處理之外，黑水也可以和其他形式的有機(jī)液體、固體等共同進(jìn)行資源化處理。比如，可將糞便和鋸末混合在一起，借助于反應(yīng)箱來進(jìn)行堆肥處理，通過合理的溫濕度控制，便可為微生物的繁殖提供良好環(huán)境，使其在其中快速繁殖，以此來加速尿液、糞便以及其他垃圾的分解，并將其產(chǎn)物用作土壤改良劑或者是有機(jī)肥料。

3.3 灰水處理技術(shù)

灰水處理技術(shù)在我國發(fā)展十分迅速，就目前來看，其處理方法主要包括生態(tài)處理、生物處理以及人工強(qiáng)化物化處理等。就其處理工藝而言，主要的工藝包括生物流化床、生物接觸氧化法、膜生物反應(yīng)器、凈化槽、生物轉(zhuǎn)盤、曝氣生物濾池、生物濾池等，在這些處理工藝中，除了生物轉(zhuǎn)盤之外，其他的所有處理工藝都需要曝氣，所以具有較高的運(yùn)行成本，且管理維護(hù)也較為復(fù)雜。

因?yàn)檗r(nóng)村地區(qū)具有較為豐富的土地資源，所以在具體灰水處理中，可借助于人工濕地來進(jìn)行處理，這種處理方法不僅在設(shè)計(jì)和操作方面都十分簡(jiǎn)單，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)農(nóng)村景觀環(huán)境進(jìn)一步優(yōu)化，是農(nóng)村灰水處理中最為適用的一種處理工藝。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與源分離技術(shù)的應(yīng)用，越來越多的專家學(xué)者開始重視人工濕地處理技術(shù)的應(yīng)用研究，且該技術(shù)在我國很多農(nóng)村分散式生活污水源分離處理中都已經(jīng)開始投入應(yīng)用，實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，相比較傳統(tǒng)的灰水處理工藝項(xiàng)目建設(shè)而言，人工濕地處理系統(tǒng)的建設(shè)成本僅僅可以達(dá)到其三分之一，其主要的運(yùn)行成本是水泵電費(fèi)。在水泵運(yùn)行中，每噸水消耗的電費(fèi)大約在0.05-0.1 元之間。由此可見，人工濕地處理技術(shù)的運(yùn)行成本也十分低廉。加之該技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)農(nóng)村景觀環(huán)境的良好改善，所以在農(nóng)村灰水處理中，該技術(shù)具有良好的適用性和推廣價(jià)值。

結(jié)束語

綜上所述，在通過源分離技術(shù)進(jìn)行農(nóng)村生活污水的分散式處理過程中，相關(guān)單位一定要根據(jù)農(nóng)村生活污水的實(shí)際特征，對(duì)其分離方案以及分離技術(shù)加以合理的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。然后以此為基礎(chǔ)，通過合理的技術(shù)措施來進(jìn)行農(nóng)村生活污水的回收及其再利用。這樣不僅可以有效確保農(nóng)村生活污水的處理效果，盡最大限度防止自然與生態(tài)環(huán)境受到污染，同時(shí)也可以讓農(nóng)村生活污水中所含有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)成分得以充分利用，從而為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)村生活質(zhì)量提升奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。