杜本志

(四川省天晟源环保股份有限公司，四川 成都 610037)

1 引言

目前，我国农村生活污水处理多采用生物接触氧化、A2O、净化槽稳定塘、人工湿地、膜生物反应器等较成熟的技术，但单纯采用此类传统污水处理技术对于青藏高原地区的农村生活污水处理存在着出水不稳定、设备故障较多等问题；此外，由于对青藏高原农村地区生活污水处理技术的基础研究较为薄弱，高海拔地区恶劣的气候条件也为传统的污水处理工艺的推广应用带来了技术上的挑战。本文列举了国内外农村污水处理技术和常见的几种用于高寒地区的组合工艺，分析了其中存在的主要问题，提出了相应的建议。

2 国内外农村污水处理技术研究进展

2.1 土壤毛管渗滤系统

土壤毛管渗滤系统也称为尼米槽系统[1]，是日木人NiMi在21世纪80年代开发的。该系统首先将污水引入渗滤沟中，然后污水在流动状态下其中的污染物经化学作用、物理作用、微生物的降解和植物吸收利用得到净化。日本、美国、法国、德国、以色列等国家非常重视该系统的研究，经过多年研究，该系统的许多问题目前己经得到了解决，系列化和定型化己经在净化方法、工艺流程和构筑物方面得到实现。美国采用土壤毛管渗滤系统处理生活污水的住户占全美的23%。芬兰、丹麦、瑞典和挪威等国家，利用该技术来处理农村生活污水的用户约有150万户；法国、以色列、德国等国家目前也在大力推广该处理技术，并将土壤毛管渗滤技术应用到部分市政污水的深度处理。土壤毛管渗滤技术对污水中的有机物、氨氮、总磷、悬浮物和大肠杆菌均有较好的去除率均，并且具有维护简便、基建费用少、不会散发出臭味(系统埋于地下) 、运行费用低等优点，该技术在冬季能够保证较稳定的运行，具有明显的经济优势和技术优势，十分适合在农村推广。

2.2 澳大利亚“FILTER”污水处理再利用系统

“FILTER”污水处理再利用系统[2～4]本质上是将土地处理系统和污水灌溉技术相结合，目的是将生活污水进行作物灌溉，通过该系统处理后的污水，再经过地下布置的暗管汇集和排出，能有效实现污水减量和污染物去除的双重目标。“FILTER”污水处理再利用系统对生活污水具有较好的处理效果好，其中，对化学耗氧量(CODcr)、总氮(TN)、总磷(TP)、生物耗氧量(BOD5)的去除率分别达到75%～86%、，82%～86% 、97%～99%93%，该系统的运行费用较低，适合建在以种植牧草为主或可轮作休耕、土地资源丰富的地区。

2.3 法国和智利的蚯蚓生态滤池

法国和智利的蚯蚓生态滤池是利用蚯蚓的生命活动提高土壤的通气性并促进污水站的有机物分解，法国和智利的相关科研人员通过对蚯蚓的研究，开发出了蚯蚓生态滤池系统。该系统主要由一级沉淀池、二级沉淀池、曝气室、污泥回流系统、供氧系统等组成，本系统不需要建设污泥处理装置，从而大大简化了系统处理生活污水的工艺流程，但本系统的处理效果对蚯蚓的依赖较大，当温度过低或者过高时蚯蚓会进行冬眠或者夏眠都会影响本系统的正常运行，导致系统的年处理效果受到影响。

2.4 稳定塘处理技术

我国在汉朝时就已经开始应用氧化塘技术处理生活污水，但之后的发展较缓慢，直到20世纪50年代我国才开始重视氧化塘处理技术的研究和应用，并在实践中不断完善；此后，我国有关专家、学者和工程技术人员充分吸取国外经验，结合国内实际，研究和发展了具有我国特色的农村生活污水生物处理技术[5]。

2004年7月李旭东等[6]采用高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水，结果表明氨氮(NH3-N)平均去除率为93%，COD的去除率高于70%，总磷(TP)的去除率在50%左右。

2.5 人工湿地处理技术

我国首例人工湿地污水处理工程在1987年由天津市环保所建成，该湿地占地6 hm2，处理规模为1400 m3/d；我国首例自由表面流人工湿地于1990年在北京昌平建成。1990年建成的深圳的白坭坑人工湿地工程具有较好的处理效果，COD、BOD、SS的去除率分别达到80.47%、90%、93%；2003年10月建成的云南澄江县马料河湿地工程CODcr、总氮、总磷、BOD5的平均去除率分别为55%、60%、50%、50%，在经过20多年的研究和推广后，人工湿地处理系统在我国已得到了较广泛应用，涉及到工业废水处理、河道湖泊富营养化控制、生活污水处理、面源污水、农业点源处理等多个方面[7]。

3 高原地区生活污水处理工艺研究

3.1 地下渗滤系统

为解决高寒地区农村生活污水处理存在的问题，张金旭等[8]采用土地渗滤系统对高寒地区农牧民定居点的污水进行了实验研究，研究结果表明采用鹅卵石、砾石、土壤和煤渣作为地下渗滤系统的滤料，该系统对高寒地区农村生活污水中的污染物具有较好的去除效果，同时该系统具有运行成本低、出水水质稳定、受季节影响小等优点，适合污水分散地区特别像青藏高原这样的高寒农牧区。

3.2 生物接触氧化槽

为研究高寒地区生活污水处理，李颖[9]采用生物接触氧化槽对高寒地区的生活污水处理进行了研究，该系统采用北京桑德环保公司的专利产品桑德球作为填料，结果表明该处理工艺具有管理方便、操作简单和处理效果较好等优点，CODcr去除率可达87%，处理后出水达标排放。

3.3 高原湿地

杨红梅等[10]采用高原湿地不同植物配置模式处理生活污水进行了研究，结果表明采用茭草+金鱼藻+金鱼藻群落配置的组合净化污水效果最好，其中COD、总氮、氨氮和总磷净化效率分别为75.0%、97.3%、90.0%和84.2%。

3.4 生物接触氧化/温室结构潜流人工湿地

3.5 混凝沉淀膜过滤加催化电氧化

侯世全等[12]采用混凝沉淀膜过滤加催化电氧化的工艺流程对青藏铁路沱沱河站的生活污水处理进行了研究，试验结果表明该设备运行稳定可靠，可以满足在高原地区缺氧、高寒、恶劣的自然条件下使用的要求。

4 存在的主要问题

目前青藏高原农村地区未做到雨污分流，导致污水的水质、水量变化较大，对污水处理系统的冲击负荷较大，易导致出水不达标。

青藏高原地区多为山区，地形条件较恶劣，存在昼夜温差大、冬季气温较低、气压低、空气相对稀薄、含氧量少、微生物活性弱等特点。相关研究表明，当污水的水温低于10 ℃时，污泥的活性大大降低，处理效果较差；当水温低于4 ℃时，传统的生活污水处理则几乎无处理效果；此外，青藏高原农村生活污水存在小规模、低浓度、高海拔、低水温、水质波动大的特点，生活污水浓度低影响生物脱氮除磷效率、高海拔影响氧转移效率、低水温影响生物反应速率和反硝化作用，从而高原农村污水处理效果不理想。

同时，经统计分析目前适合在青藏高原等寒冷地区运行的生活污水处理技术有：化粪池、地下渗滤、人工湿地、曝气生物滤池、净化槽、膜-生物反应器(MBR)、接触氧化、序批式活性污泥法(SBR)、 氧化沟等工艺。然而，高原地区农村生活污水采用传统的化粪池及沼气净化系统难以达到农村生活污水的排放标准；而套用城市污水生化处理技术，如上流式厌氧污泥床(UASB)、序批式生物反应器(SBR)、地埋式接触氧化池、膜生物反应器等又存在运行费用高、投资大能耗高、管理难度大等问题，这些传统工艺同样不适合农村特别像青藏高原这些高寒区；此外，目前研究较多的农村生活污水处理技术人工湿地以及土地渗滤系统也存在着有机负荷较低、占地面积大、处理效果受季节影响较大、容易堵塞和日常维护难等缺点。

5 建议

(1)对农村地区生活污水做好雨污分流措施，以使后端的污水处理设施能不受到过大的负荷冲击。

(2)青藏高原大部分地区在-5～0 ℃之间，因此，应做好污水处理设施的保温、防冻措施，其中常采用地埋式、保温材料(发泡保温板)、阳光棚的集成保温措施确保出水水质稳定达标。

(3)对污水处理设施进行合理的工艺设计，充分利用水的重力自流，整个污水处理系统尽量做到无动力运行。

(4)可充分利用青藏高原较好的风能、太阳能，可起到一定的节能作用。