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2010 年农村生活污水处理实用技术高级研讨会论文集 - 208 - 北京农村污水处理模式研究北京农村污水处理模式研究 李颖，季帅，蔡妍 （北京建筑工程学院，北京 100044） 近年来北京市经济的增长也带动了其郊区的发展，乡镇企业的兴起以及民俗度假村的大 量涌现，使各类污染物的排放量急剧增加，郊区的环境受到了严重的威胁，其中水环境污染 是环境污染严重问题之一。 1 北京水环境现状 1 北京水环境现状 北京人均水资源不足 300 立方米，仅为全国人均的 1/8，世界人均的 1/32。若世界人均一 杯水， 我国人均只有这杯水的 1/4,北京人均只有这杯水的 1/32。 北京市区自来水供应量为 245 万立方米/日，其中 40来自地下水，60来自地表水（地表水主要是密云水库的水）1。 虽然近年来， 北京市河流， 湖泊， 水库的水质污染情况逐渐改善， 但是， 到 08 年还有 40.7% 的河流，8.6%的湖泊属于劣五类，虽然与 06 年相比降低了 0.5%和 10.7%，可污染程度还是较 为严重。06 到 08 年的河流，湖泊，水库的水质状况如表 1 2。 表 1 20062008 年河流、湖泊、水库的水质状况 表 1 20062008 年河流、湖泊、水库的水质状况 年份 项目 类别 2 3 4 5 劣 5 河流水质比例 39.5 9 10.3 41.2 湖泊水质比例 5 32.7 41.5 1.5 19.3 2006 水库水质比例 86 2 11.9 0.1 河流水质比例 44.9 5.8 6.4 1.6 41.3 湖泊水质比例 4.2 72.6 6 8.2 9 2007 水库水质比例 86.2 2.6 11.2 河流水质比例 48.8 7.1 1.7 1.7 40.7 湖泊水质比例 4 70.1 9.4 7.9 8.6 2008 水库水质比例 85.3 3.7 11 据全市郊区水井监测结果显示， 全年各项指标符合饮用水标准的仅占监测井数的一半。 规 模化畜禽养殖场、 乡镇农村污水处理设施非正常运转的情况比较普遍， 原因在于没有稳定的资 金来源渠道、运行费用得不到保障等。此外，污水配套管网建设滞后，成为影响远郊区县污水 处理率提高的重要因素之一。 另外农村饮用水中大肠杆菌超标， 部分饮用水受到有机污染， 许多地方的地下水已经不适 于饮用，严重影响了人们的身体健康和农村经济的健康发展。 2 北京农村水污染的原因2 北京农村水污染的原因 2010 年农村生活污水处理实用技术高级研讨会论文集 - 209 - 2.1 日常生活带来的污染日常生活带来的污染 人们日常生活是最普遍也是最难控制的水污染渠道之一。主要包括生活污水和生活垃圾 的污染。截至 2006 年底，村镇污水排放总量约 2.1 亿立方米/年，其中乡镇污水排放总量约 1.2 亿立方米/年，农村污水排放总量约 0.9 亿立方米/年。总处理能力 11.83 万立方米/天，处理率 达 213。由此可见，在北京还有大部分地区没有污水处理设施，大量污水被直接或间接地 排放到环境中，对环境造成严重污染。虽然有些地区建有污水处理站，但由于经济和维护管 理不到位等因素导致排水水质不达标。同样会对周围的环境造成污染。 生活垃圾是日常生活中最重要的固体废物，北京市的垃圾处理主要以填埋为主。现已建 有 17 个垃圾卫生填埋场，设计处理能力 10350 吨/日，实际处理量已经达到 12455 吨/日，超 过设计负荷 20.34%。随着人口的增加和生活水平的逐步提升，生活垃圾的产量会越来越高， 可处理设施的发展却跟不上，尤其是农村基本没有任何处理设施。使得越来越多的垃圾得不 到有效的处理，随意露天堆放将会污染大气，土壤，地表水和地下水4。 2.2 工业废水污染工业废水污染 由于对城市环境污染的严厉制裁，许多污染严重的企业转移至郊区小城镇和农村地区。 经过调查显示，目前北京市郊区地下水中已有酚、汞、砷、硝酸盐等有害物质,且含量已超出 国家饮水标准几十倍，甚至几百倍。例如，海淀区的清河，由于工业废水的大量排放，使得 清河成为一条臭河，河面上长年漂浮着白花花的泡沫堆。再如，顺义西部的小中河，因乡镇 企业的污水排入，使水质的多项指标超标，不能用于灌溉，而且对沿岸地下水造成污染。 虽然国家水污染防治法明确禁止将含有汞、镉、砷、铬、铅、氰化物、黄磷等的可 溶性剧毒废渣向水体排放、倾倒或者直接埋入地下。但企业为节省成本仍将废水中含有的各 种有毒物质直接排到河里。工业废水不仅量大、面广、成分复杂、毒性大，而且不易净化、 难处理，不仅造成鱼虾的大量减少，更给人们生活用水安全埋下隐患。 2.3 农业污染农业污染 北京农业污染主要来自化肥和农药的使用。化肥的使用所带来的问题主要表现在使用量 大且结构不合理。近 20 年来北京市在农业生产上偏重使用氮磷肥料，导致土壤普遍缺钾，而 大量使用氮磷肥料也对京郊土壤环境造成了一定的污染。针对这一现状，北京政府也出台了 相应的措施，如：大力推广有机肥，并给予农民相应的补贴。希望能够减小化肥对土壤，环 境造成的危害。 农药的使用也为北京的农村环境带来了不小的问题。2002 年的一项调查显示，北京郊区 菜地农药用量每 667 平方米 9kg 以上，是长江流域的 3-5 倍。使用量大并不意味着利用率高， 农药的有效利用率仅仅为 20%-30%。且北京西部农药的污染比东部要严重。大量农药不仅污 染水环境，若留存在蔬菜或农作物中，对人类的健康也有严重的危害5。 2.4 养殖污染养殖污染 各类牲畜家禽的粪便含有很高的 COD、NH3-N、TN、TP，各种养殖场废水中的污染物浓 度如表 2。若这些水直接排到环境中，会带来严重的污染。另外，养殖过程中冲舍废水中也含 2010 年农村生活污水处理实用技术高级研讨会论文集 - 210 - 有很多污染物。水产养殖也是环境污染的因素之一，大量有机饲料投放到环境中，增加水体 自净负荷。北京有些地区，如顺义区的榆林村，平谷区的西柏店村都有相应的养殖污水处理 设施，但大多数还是没有采取任何措施。所以加强这一方面的管理也是很有必要的6。 表表 2 各类养殖场废水中污染物浓度各类养殖场废水中污染物浓度 种类 清粪方式 COD (mg/L) NH3-N (mg/L) TN (mg/L) TP (mg/L) pH 水冲粪 1560468001271780 1411970 32.1293 猪 干捡粪 25102770 234288 317423 34.752.4 6.37.5 肉牛 干捡粪 887 22.1 41.1 5.33 奶牛 干捡粪 9181050 41.660.4 57.478.2 16.320.4 7.17.51 蛋鸡 水冲粪 27410500 70601 97.5748 13.259.4 6.538.50 鸭 干捡粪 27 1.85 4.7 0.139 7.39 2.5 民俗旅游度假村造成的污染民俗旅游度假村造成的污染 城市快节奏的生活催生了人们对郊外的向往，这就使得北京郊区很多民俗度假村，农家 乐等迅速崛起，由此对环境造成的污染就迅速呈现出来。餐饮污水未经处理排放到河流中或 渗入地下，此种污水比普通生活污水的含油量高出 10 倍左右，需要经过特殊的处理才可达到 排放的要求。在北京的一些远郊分景区，如密云，怀柔，平谷，房山，门头沟等地均是此类 问题较突出的地方 3 北京农村污水处理模式探讨 3 北京农村污水处理模式探讨 农村生活污水的特点取决于村落的分布密度、地形地势、气候、农村的产业结构，经济 发展以及居民收入和生活习惯等多种因素。由此也就决定了污水处理的模式和方法。北京农 村生活污水的特点主要体现在三个方面： 水质特点水质特点 将农村污水分为黑水（即从马桶过来的水，包括粪便和尿液）和灰水（即除了厕所之外家 庭中用过的水。如洗碗，洗菜，洗澡，冲洗水池等排水） ， 黑水以粪尿为主，含有较多有机 物，灰水主要指冲洗水，农村生活方式相对简单，灰水中含有的成分比较单一，以氮磷等物 质为主。各地污水水质都相差不大。另外，污水水质也会随季节的变化而变化，一般夏季的 浓度较低，而冬季相对较高。 水量特点水量特点 与城市相比农村人口聚集密集度小， 所以单位面积用水量小， 且污水排放系数也比城市低， 所以污水排放量也就少了很多。因为村民生活规律相近，其用水量都集中在早，中，晚三个 时段，导致用水量与排水量的变化系数很大。另外水量也会随季节的变化而变化，夏季水量 需求较大，而冬季较小。 排放体制特点排放体制特点 在北京，农村生活污水的排放形式主要分为三种，粗放型排放，合流制和分流制。粗放型 2010 年农村生活污水处理实用技术高级研讨会论文集 - 211 - 排放指没有任何污水收集系统，污水沿道路边沟或路面排放至就近的水体；合流制指的是雨 污合流，但大部分农村地区并没有采取此种方式；分流制是指雨水不与污水混合，而是单独 排放。敷设管网。农村一般都采用此种排放体制。 以下根据地形来探讨关于北京农村污水的处理模式及方法。北京有平原和山地两种地形。 3. 1 平原地区平原地区 北京的东部、南部多为平原地区，人口密度相对较大，农村居民居住一般以镇为中心。 在一定范围内，与镇中心的距离越大，居住密度越小。根据这种居住分布的特点，将平原地 区的污水处理分为三种模式，即接入市政管网模式、集中处理模式和分散处理模式。 3.1.1 接入市政管网模式 接入市政管网模式主要是指村庄邻近市政污水管网的情况，利用城镇污水处理厂处理村 庄污水。由于只需敷设管网，所以具有投资省、施工周期短，见效快等特点。此种污水处理 模式分为黑水，灰水单独收集处理和混合收集处理两种形式。黑水，灰水单独收集处理是将 黑水用化粪池收集处理后可以资源化利用，灰水直接随敷设的排水管进入市政管网;混合收集 处理是黑水和灰水同时进入排水管网，随城市污水进行处理。然而能将污水接入市政管网的 村庄比例并不高，因为需要该村市政污水管网较近，且符合高程要求。 3.1.2.平原地区集中处理模式 集中处理模式一般以镇为单位，即镇中心和镇中心的一定区域范围内。其特点是：抗冲 击能力强、运行安全可靠、出水水质好。但是此种处理模式的污水量要比城市污水厂的污水 量小很多，但其运行维护管理的标准却和城市污水厂是一样的，所以更适用于规模大、经济 条件好、村镇企业或旅游业发达、处于水源保护区内的单村或联村污水处理。同时，此种处 理模式要照顾到多个村镇，所以选址是此种模式的一个困难所在。 黑水和灰水单独收集处理 该种方式适合于多个村落相邻较近的情况。一般黑水被收集到化粪池，经过一定的处理 后可作为肥料使用，并施于农田或林地。而灰水则经过管网收集后进入污水处理站进行处理。 由于污水污染较轻，污水处理工艺简单，可采用改良后的活性污泥法（如氧化沟，序批式活 性污泥法等）或生物膜法（生物转盘，生物滤池，MBR 等）。出水一般用作农林灌溉，水体景 观或直接排入河道。黑水和灰水单独收集处理系统如图 1。 图 1 黑水和灰水单独收集处理系统图 图 1 黑水和灰水单独收集处理系统图 2010 年农村生活污水处理实用技术高级研讨会论文集 - 212 - 黑水和灰水混合收集处理 该种方式适合于镇中心以及一定区域范围内的污水处理。一将般黑水和灰水收集至污水 处理系统前的化粪池中，再经污水处理系统处理，污水处理工艺多为改良后的活性污泥法， 如氧化沟，序批式活性污泥法，A/O 等。经过一系列的处理后出水可用作灌溉，或水体景观。 若有河流经过，则可直接排入水体。由于镇中心有较好的经济基础，所以也可以将生化处理 后的污水进行深度处理，作为中水回用。黑水和灰水混合收集处理系统如图 2。 图 2 黑水、灰水混合收集处理系统图 图 2 黑水、灰水混合收集处理系统图 黑水经过预处理后再与灰水混合处理 黑水经过预处理后再与灰水混合处理，如图 3，黑水经过化粪池的预处理后，上清液进入 污水收集管网与灰水相混合，并进行后续处理。化粪池中的沉积物可用有机作肥料施于田间。 不过在农村，采用此种方式的并不多。 图 3 黑水经预处理后与灰水混合收集处理系统图 图 3 黑水经预处理后与灰水混合收集处理系统图 3.1.3 平原地区分散处理模式 分散处理模式一般以村为单位，即单村收集和单村处理生活污水。具有布局灵活、施工 简单、管理方便等特点。主要适用于规模小、布局分散、地形条件复杂、污水不易集中收集 的村庄。较多应用在村落布局分散的地区。但是由于此种处理模式都应用在单村中，所以有 时经济或管理达不到要求。采用此种模式的一般均为黑水与灰水分开收集，处理。 污水分散处理模式的处理工艺与集中处理模式不同。要体现出污水处理站的规模小，运 行稳定，管理方便以及经济投入少等特点。另外还可以充分利用农村的土地优势。所以，采 用的污水处理方法有土地法（包括人工湿地，快速渗滤，慢速渗滤等）、稳定塘、厌氧消化 2010 年农村生活污水处理实用技术高级研讨会论文集 - 213 - （包括厌氧生物滤池，UASB 等）、MBR 等。处理后的污水以灌溉农林为主，也可排入水体。 平原地区农村污水分散处理模式如图 4。 图 4 平原地区农村污水分散处理模式图 图 4 平原地区农村污水分散处理模式图 3.2 山区山区 门头沟，房山，延庆，怀柔，密云，平谷等北京的远郊区县均属于山地地形。这些地区 的人口密度相对于平原地区较少，对其农村污水处理同样是污水集中处理模式与分散处理模 式相结合。一般很少采用接入市政管网的形式。 3.2.1 山区集中处理模式 山区的集中处理模式与平原地区类似。若几个村落相邻较近，则可在最低高程处设一污 水处理站来处理居民的生活污水。并且在不同情况下对黑水和灰水实施不同的收集和处理措 施，即黑水和灰水的单独收集处理，黑水和灰水的混合收集处理。在山区，处理后的水主要 用于灌溉，或者出于镇中心用于景观水体。也可将处理后的污水进行深度处理，作为中水供 处于低高程村民使用。 3.2.2 山区分散处理模式 在山区，村落比较分散，且不容易满足集中处理的高程要求，所以很多情况都需采取分 散处理模式。而且都是黑水与灰水分开收集处理，既可以保证资源的有效利用，又可以将处 理后的污水用作灌溉农林。处理方法一般采用土地法，厌氧消化，MBR。 3.3 北京农村生活污水处理方法北京农村生活污水处理方法 北京属于北方地区，并不适合一些对温度有特殊要求的处理方法。同时，不同区县之间也 有一定的差异。如怀柔，密云，房山等在发展农业的同时还在发展旅游业，而通州，大兴等 就有些偏向工业。污水处理方法的选择要与当地的土地，电能，人工等资源相结合，采取最 适宜的工艺以达到最好的效果。根据不同地区适合采取的工艺，如表 3。 表表 3 农村生活污水处理技术分类农村生活污水处理技术分类 指标 属性 可行技术 地形 平原 延时曝气，氧化沟，SBR，接触氧化，曝气生物滤池，MBR， 稳定塘，人工湿地，慢速砂滤，净化槽，沼气净化池 2010 年农村生活污水处理实用技术高级研讨会论文集 - 214 - 山地 氧化沟，SBR，接触氧化