我国农村生活污水处理的技术特点及应用现状

一、人工湿地技术

人工湿地技术已广泛应用于我国农村的污水处理，该技术基于自然湿地的天然净化过程，同时将特定的基质滤料、微生物群落和植物等驯化、养护在适合的地形和土壤条件下，从而构建一个以处理污水为主要功能的人工生态系统。在人工湿地处理过程中，污水通过吸附、过滤、养分截留和沉淀等多种生化过程得到综合处理，进而流入生态系统。我国农村具有自然生态程度高的优势，但也存在经济及基础设施相对薄弱等劣势。人工湿地技术由于具有技术简单、无需特定动力设备等特点，在农村生活污水处理中有着巨大优势，适用于缺水国家和地区的一种可持续技术。有研究采用人工生态系统基质、植物和微生物构成的生态系统处理农村生活污水时发现，冬季气温降低导致人工湿地系统生物活性降低，处理效能也急剧降低。当采用人工湿地处理农村生活污水时发现，春、夏、秋、冬季节的TP平均去除率分别为78.5%、85.6%、80.7% 和 55.2%，其中湿地在夏季的处理效率最优。

二、生物膜技术

膜生物反应器（MBR）将传统活性污泥处理技术与膜分离技术相结合，该技术的主要特点是利用膜组件代替传统活性污泥技术末端的二沉池。微滤、超滤等膜技术的高效分离性能使得生物反应单元的水力和污泥停留时间完全分离，进而使得生长缓慢的硝化细菌有足够的生长周期，强化了脱氮效果。MBR技术具有占地面积小、自动化程度高、出水水质好以及耐冲击负荷等多种优势，该技术通过膜将污泥与水分离，进一步提升了容积利用率。在农村生活污水处理中，MBR最为广泛的应用为厌氧/缺氧/好氧-膜生物反应器。针对不同区域的水质特征及排放政策，MBR也与其他技术工艺相结合（如人工湿地、高级氧化等），以达成更灵活的应用与更高效的水质净化。有研究通过水解酸化-接触氧化和MBR相结合的方式对某区域农村污水进行长期处理，结果证明该装置经过90天稳定运行，出水水质均达到一级A标准。由此可见，尽管农村生活污水存在水量和水质波动大的问题，MBR及其相应的组合工艺仍能发挥稳定、高效的水质净化作用。膜分离技术可有效将净化后的水和微生物分离，使得生长周期较长的硝化和反硝化细菌最大限度生长。与此同时，MBR的选择分离性使得系统对SS也有良好的去除效能，这使得MBR技术在农村污水处理领域有着极大优势。但由于MBR存在膜污染和运行能耗高等问题，该技术在经济欠发达地区的应用受到限制，今后关于MBR的研究也需要更多关注上述不足。

三、生物滤池技术

生物滤池处理技术是利用生长在生物膜反应器中的微生物群落进行污水处理，微生物在填料表面形成致密生物膜，降解生活污水中的污染物。生物滤池具有装置简单、占地较小及易于运行等诸多优势，只需要生物滤池和曝气机等设施，即可有效去除污水中的悬浮颗粒和微生物，改善水质，并由此降低处理成本。有研究采用塔式生物滤池对农村生活污水进行处理，结果表明，连续进水方式下滤池出水COD、NH4+-N、TN和TP含量也均符合一级A标准。由此可见，该生态处理技术具有运行维护简单、建设运行成本低以及处理效果好等诸多优点，因此生物滤池技术在农村具有良好的应用推广前景。

四、无动力-蒸发式处理技术

针对我国干旱寒冷地区（内蒙古大部、宁夏、甘肃、新疆等地）干燥少雨、温差大、太阳辐射强以及蒸发强度大等气候特征，有研究提出采用无动力-蒸发式新技术（如下图所示），以实现农村生活污水处理。     该工艺主要由消化槽、过滤单元和蒸发单元构成，其中蒸发单元为主处理单元。大气蒸腾作用使得土壤内部产生的负压（最大为-0.01MPa）由上而下传递，当土壤中的液相经受的吸附力、毛细力、真空力等大于水分蒸发所承受的重力时，水分会不断上移，最终蒸发。此外，水分在上移过程中，给土壤间隙和土壤微生物提供氧气，污染物再次通过土壤微生物进行有氧性分解，可使出水水质达到更高标准。植被层可以是绿草、经济作物或灌木等，能够实现土壤水分的再次吸收，同时具有景观作用。综上，无动力-蒸发式污水处理系统适用于干旱、寒冷、日照及蒸发量大、农户居住偏远分散地区的污水处理需求。

五、颗粒污泥（AGS）技术

近年来，好氧颗粒污泥（AGS）技术在污水处理领域展现出良好的应用前景，相比于传统活性污泥，AGS具有沉降性能好、生物量高、抗冲击能力强、占地面积小等诸多优点。由于颗粒污泥在结构上由内到外兼具厌氧、缺氧和好氧层，该技术可在反应器内实现COD和氮、磷的同步去除。相关中试研究表明，AGS技术在工程应用中可节约占地面积约70%，减少基建投资20%-30%，降低运行能耗30%以上，而且脱氮除磷性能优异，COD、TN、TP去除率分别达到90%、80%、85%，出水水质稳定。由此可见，AGS 技术在处理农村生活污水中具有很大潜能。然而，上述研究是以人工配水作为实验原水，AGS针对实际农村污水的处理项目目前还较为缺乏，此问题需在今后研究中重点关注。尽管AGS技术相比传统活性污泥法具有诸多优点，但AGS成粒-稳定-解体的过程受到反应器内环境因子（水温、pH值、DO、C/N和SGV等参数）和微生物构成与代谢之间复杂因素的影响。由此导致AGS技术存在启动时间长、长期运行稳定性差以及实现连续运行困难等不足，这使得其规模化应用案例较少。