农村生活污水分散式治理技术的应用
蒋克彬
(宿迁市清源环境科学研究有限公司)
摘要: 根据农村地区分散和资源丰富的特点，用于农村地区居家户生活污水的分散式处理措施一般有厌氧发酵、人工湿地、稳定塘、生物膜法以及它们之间的各种组合工艺等。文章收集了近年来用于农村生活污水分散式处理的措施工艺、设计参数、运行效果，并对这些处理措施加以总结，供同行参考。
关键词：农村；生活污水；分散；厌氧发酵；人工湿地；设计
1污水厌氧发酵/人工湿地处理技术
1.1污水厌氧发酵技术
1.1.1结构与组成
从上世纪80 年代开始，作为中小城镇住宅和公厕的配套设施，生活污水净化沼气池在借鉴农村沼气池和传统化粪池技术的基础上首先在四川发展起来。这种简易的生活污水处理技术以其投资分散、不耗能源、运行费用低以及节约用地等优点逐渐发展成为东南地区生活污水分散处理的主要技术，图1、2、3分别是四川、浙江、江苏生活污水净化沼气池示意图。
图1四川地区使用的生活污水净化沼气池
图1为条型A100 型净化沼气池（四川地区），总有效容积为100m3，为隧道式分隔池，采用分流型工艺。前处理区包括沉淀区和厌氧消化区。厌氧消化区又分为厌氧I 区和II区两个单元，厌氧II区内设有软填料。
图2浙江地区使用的生活污水净化沼气池
图2是有效容积为50 m3 的装置示意图（浙江地区），为圆拱池与矩形池相联接的串联池，沉砂池底部有10%的坡度，厌氧II区预留有其他污水进水孔。厌氧II区内装有DTL－150 软填料。值得一提的是，在后处理区侧墙上设有拔风管，能够与出水区上部盖板的小孔形成空气对流。
图3江苏地区使用的生活污水净化沼气池
图3为有效容积为17 m3的装置示意图（江苏）。厌氧区为两个圆柱形池，在厌氧II区设有一折墙。后处理区为矩形兼氧生物滤池，分成四格，池中填料选用不同级配的石灰石碎石，粒径为5～40 mm，填料层厚度约为500 mm。结构上两个厌氧池以及矩形兼氧生物滤池都独立，通过PVC 管连接，这样有助于避免地基不均匀沉降。
对于填料：生活污水净化沼气池中的填料应能截留更多的污泥，有效发挥生物膜降解有机物的作用。从使用的填料上看，近十几年来没有太大变化。软填料多数采用维尼纶（聚乙烯醇缩甲醛）、绦纶（聚对苯二甲酸乙二醇）等材料，这些填料具有耐腐蚀、耐生物降解及价格低廉等优点，但是，使用一段时间后容易起球结团从而使得处理效率大为降低。而效果较好的半软性填料、YDT 弹性波纹立体填料却因价格高而在应用上受到限制。硬填料主要使用粹石、卵石、粗砂、焦碳及陶瓷，部分池还仍然在使用聚氨酯泡沫滤板。在实际应用中，聚氨酯泡沫滤板使用一段时间后会出现断裂，影响处理效果。
1.1.2排放标准
浙江执行国家《粪便无害化卫生标准》（GB7959－1997）和《污水综合排放标准》（GB8978－1996）二级（含）以上，即在主要指标中，COD 值低于150 mg/L。江苏一般执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准和《污水综合排放标准》（GB8978－1996）二级（含）以上。四川省制定了地方标准《城镇净化沼气池生活污水排放卫生标准》（DB51/136-1992），COD 值低于或等于200 mg/L 即达一级标准。
1.1.3处理效果与存在的问题
①对于处理效果，有关的数据表明：生活污水净化沼气池各处理单元对去除COD的贡献，发现90%的COD 去除是在沉淀区和厌氧区中完成，而占总体积48%的兼氧过滤区仅仅去除了10%的COD。
②在这些净化池的推广中，对于生活污水净化沼气池是否能够按设计要求达标排放的问题，也历来有争议，各种调研和实验报告结论也有差别。这种生活污水处理装置是否能够达标排放影响因素很多，与设计、施工、管理和使用年限等因素都有关系。在应用中，一些技术问题也比较
突出，比如污水停留时间长，处理负荷低，出水不稳定、运行效果易受季节气候影响，出水水质尚难达标，N、P 去除效果差等。如果不解决生活污水净化沼气池的技术瓶颈，提升其处理能力，这项技术的发展和推广应用必然受到限制。
1.2厌氧发酵（沼气）—人工湿地技术
1.2.1工艺介绍
针对存在的问题，江苏在净化沼气池的基础上，开发出污水厌氧发酵/人工湿地处理技术，并进行了试点。该技术是在《生活污水净化沼气池》（苏S03-2004）标准图集的基础上，保留前处理区一、二级厌氧池部分，将后处理区生物滤池部分设计为人工湿地。
①一级厌氧部分作为前处理，截留大部分颗粒较大的有机物，并在厌氧发酵的作用下，被分解成稳定的沉渣，同时避免后续人工湿地填料的堵塞。
②在二级厌氧部分，溶解性有机物继续被附着于弹性填料上的生物膜吸附降解。
③根据不同出水水质要求，氧化渠部分可灵活设置，其底部铺设填料，利用自然复氧，跌水充氧和藻类光合输氧等，提高厌氧池出水中的溶解氧。溶解氧环境的改善有利于提高后续人工湿地有机物和氮磷的去除率。
④人工湿地则通过模拟和强化自然湿地功能，将污水有控制地投配到湿地填料中，湿地表面种植水生植物，污水沿一定方向流动的过程中，在填料、植物及微生物的物理、化学和生物的三重协同作用下，污水中的污染物质通过填料过滤、植物吸收、微生物吸附降解来实现对污水的高效净化。
1.2.2技术特点
①厌氧发酵池/人工湿地，可以分建或合建，可利用河塘边坡、绿化地，不占或少占良地。
②在污水净化过程中能回收沼气，各地实践结果，12户产生的沼气可供一户用。厌氧发酵后的残留物——沼渣每年清掏一次，它是一种优质的有机肥，可作农肥和集中居住小区绿化的肥料，不存在剩余污泥处理问题。
③人工湿地可与小区绿化有机结合，栽种观赏植物，成为小区的一个景观，可谓一举多得。
④人工湿地净化出水水质一般能达到《城镇污水处理厂污染物排放控制标准》的二级标准。也可作微小区景观水体的补充水，或用来浇花草。在水资源缺泛地区是一种水资源循环利用的有效措施。
但厌氧发酵（沼气）/人工湿地处理技术，也有一定的缺陷，如一次性投资较高，每户达700～900元；占地多，每吨水占地约1.7～2 m2，冬季净化效果有一定影响等，但综合多种因素分析，它还是新农村建设中污水治理较佳的方案之一。
1.3厌氧发酵/人工湿地处理工艺设计
1.3.１生活污水排放量确定
生活污水的排放量是随着居住环境、生活水平、生活习惯以及水资源情况的不同，其差异较大。以江苏地区为例，根据江苏省人民政府批准的《苏锡常地区区域供水规划》，到2010年苏、锡、常地区每人每天的供水量要达到城市300L、县城250L、乡镇180L、农村100L。而国家1989
年制定农村生活饮用水量卫生标准（GB11730－89）中，对有洗涤池或有洗涤池及淋浴设备的三类地区人均日最高用水量为60～100L，江苏省除沛县和丰县外其他地区均为三类地区。考虑到江苏省经济发展状况、农村生活水平以及苏南、苏中、苏北生活水平差异，在进行农村生活污水排放量计算时，人均日用水量为：苏北80L/（人·d），苏中100 L/（人·d），苏南120 L/（人·d），污水排放量按用水量的0.7～0.9计算。
各地的实际情况差异大，用水量与排水量可以参照上述水量来确定，也可根据各地的实际情况进行确定。
1.3.2厌氧发酵池有效容积计算
①处理单元水力停留时间与容积
为确保厌氧发酵充分，一级厌氧发酵池设计的水力停留时间一般按26ｈ设计，容积大小将根据实际水量确定；二级厌氧发酵池（生物挂膜）设计的水力停留时间一般按24ｈ设计。容积大小将根据实际水量确定。一、二级厌氧发酵池容积大小的计算按照公式（1）计算。
（1）V——发酵池体积，m3
n ——服务人口数
a ——污水产生系数，取0.8
q ——人均用水量，L/d
T ——水力停留时间，d
24、1000——转换系数
②剩余污泥容积
剩余污泥的容积按照公式（2）计算。
（2）式中V——污泥体积，m3
n ——服务人口数
a ——污泥产生系数，0.4～0.5L/（人·d）
T ——污水滞留时间，d
δ——污泥消化率，取0.7～0.9
b——污泥含水率，取95%
K——设计系数，取1.2
C——消化污泥含水率，取90%
③二级厌氧发酵池挂膜填料计算
V填= V2×50% (3) 式中V填—— 填料体积，m3
V2 —— 二级厌氧发酵池有效容积，m3
1.3.3人工湿地设计
①有效面积
S = Q/0.6(或0.5) (4) 式中 S—— 湿地床有效面积，m2
Q —— 污水排放量，m3/d
0.6(或0.5)——潜流湿地床面积负荷，m3/(m2·d)
②停留时间
人工湿地床内污水停留时间不小于30 h。
③人工湿地床形式
一般采用垂直流湿地床多级串联。地形有利于垂直流湿地床与水平流湿地床组合的，也可采用垂直流湿地床与水平流湿地床组合形式。垂直流湿地床串联一般为4～5级。为使湿地床水流均匀，减少死角，可视湿地床总面积分多组并排或多级分床串联。
④人工湿地床布水方式
人工湿地床与二级厌氧发酵池串联，进第一级湿地床底部的水系由隔墙的花格孔5cm×5cm方孔引入水，上行流至第一级湿地床与第二级湿地床之间隔墙顶部经汇水堰（亦为布水堰）进入第二级湿地床，水下行流至第二级湿地床与第三级湿地床隔墙花格孔进入第三级湿地床，水上行流至第三级湿地床与第四级湿地床之间隔墙顶部经汇水堰（布水堰）进入第四级湿地床，水再下行流至第四级湿地床与第五级湿地床之间隔墙花格孔进入第五级湿地床，然后水上行流至第五级湿地床顶部经汇水堰渠或齿形汇水槽，由Ф200UPVC管排放出去。布水、出水堰顶应水平。可由二级厌氧发酵池出水排入一级湿地床前沿齿形槽布水，水下行流至床底部隔墙花格孔或隔墙顶部堰向下级床布水，若五级床串联则由末级床底板穿孔汇水管引水到集水井排放；若四级床串联，由末级床填料表层池壁处设齿形出水槽排放。在布水墙花格孔或布水堰的布水面10cm断面内，配置粒径30～40mm砾石或碎石，使水流均匀流过湿地床断面。
⑤人工湿地床填料（粒径、级配、厚度、材质）
一级湿地床填料的粒径为φ10～40mm，厚度为0.83m；二级湿地床填料的粒径为φ10～30mm，厚度为0.81m；三级湿地床填料的粒径为φ7～20mm，厚度为0.79m；四级湿地床填料的粒径为φ5～15mm，厚度为0.77m；五级湿地床填料的粒径为φ1～3mm，厚度为0.75m。一至四级填料为碎石、石灰石，碎砖等，五级为砂，砂粒径级配要达到滤清出水，使悬浮物达标。若四级床串联，二级湿地床填料粒径为φ10～25mm，三、四级床采用四、五级床填料粒径。污水在填料表层3cm以下流动，防止蚊蝇孳生，水面以上称之为保护层，保护层材质可用石屑、煤屑、砂或复土等。一般潜流过程设计停留时间为30h左右，径流速度为10～12cm/h左右。因此一级至五级人工湿地潜流总长度为3～3.6m。
⑥人工湿地植物的选择
人工湿地植物应因地制宜选择，总体要求要耐水、根系发达、多年生、耐寒，具有吸收氮、
磷量大，兼顾观赏性、经济性。目前常用的有芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、风车草、水竹、水葱、大米草、鸢尾、蕨草、灯芯草、水竹芋等。水芹、空心菜也已试用于湿地，效果较好。栽种方法视植物而定，一般每平方米8～10穴，每穴栽2～3株。亦可用行距为10cm、蔟距为15cm控制。
1.4设计需要注意的问题
1.4.1.设施选址及组合形式选择
①与灌溉相结合
在缺水少雨和蔬菜生产地区，建在居住区绿化地下，净化出水由管道排送至灌溉渠或调蓄塘，供农灌、浇菜用。
②与生物氧化塘相结合
居住区附近有一定面积水塘，建在居住区绿化地下，净化出水由管道排送至水塘，水塘再选栽沉底和浮水植物，并放养适当的鱼、河蚌、螺蛳。
③人工湿地与生物氧化塘一体化
将一级厌氧发酵池（二级厌氧发酵池）建在居住区绿化地下，二级厌氧发酵池/人工湿地（或仅人工湿地）建在水塘边，将水塘边坡改造为人工湿地床，形成人工湿地与生物氧化塘系统，既节约用地，又充分利用地形，有利于污水净化流程布置。
④厌氧发酵池与人工湿地床合建或分建
在居住区绿化面积大，又适宜布置人工湿地，则将一、二级厌氧发酵池与人工湿地床合建，选用观赏植物，使人工湿地成为居住区一景；如居住区绿化地小，不宜布置人工湿地，可将一级厌氧发酵池建在住户宅旁，二级厌氧发酵池与人工湿地建在居住区附近洼地、荒地上。可在人工湿地床上选栽经济性水生植物。
⑤因地制宜改造
旧村庄扩建中，原有化粪池尽可能利用，可直接建二级厌氧发酵池与人工湿地床；相对集中几户合建一组厌氧发酵池/人工湿地床，或者分建一级厌氧发酵池，二级厌氧发酵池与人工湿地床集中异地建；附近有养殖场，建净化沼气池，亦可将生活污水引入合并处理。
1.4.
2.污水排放管网的布置
①排水管线布置原则
生活污水排放管道应根据新农村建设总体规划，道路和建筑物的布置、地形标高、污水、雨水去向等按管线短、埋深小、自流排出的原则布置。宜沿道路和建筑物周边平行布置；主排水管道应布置在接支管较多一侧。
②室内卫生器具布置
新建住宅或公共建筑，室内卫生器具应相对集中布置，集中成1～2根管道排入一级厌氧发酵池（或化粪池）或居住小区排水管网内，然后汇集送至污水处理设施。
③排水管道管材选择
目前市场销售的埋地排水管管材有：传统的混凝土管、钢筋混凝土管和预应力钢筋混凝土管；新型管材的硬质聚氯乙烯管（UPVC），聚乙烯管（PE）、玻璃钢夹砂管。从结构形式分有实壁管和
结构管。例如以UPVC为主材的径向加筋塑料管、双壁波纹管、螺旋缠绕管和以PE为主材的双壁波纹管、缠绕结构管、钢筋复合螺旋管。
混凝土管环刚度高、施工回填土要求不高，但运输及施工不便，易渗漏和腐蚀，粗糙系数大（0.014），易淤堵，不提倡用作污水排放管道。
塑料管和玻璃钢夹砂管属柔性管道，质量轻，运输与施工安装方便，开挖土方工程量少，耐腐蚀，不易渗漏，粗糙系数小（0.009），不易淤堵，比同口径混凝土管输水量大，但回填夯实要求高。
居住小区排水管口径一般为φ150～250mm，采用塑料管较就地生产销售的混凝土管价格稍高，但仍建议使用塑料管。
④建筑物内生活污水排水管道设计秒流量
假设每户均安装厨房双格洗涤池、洗脸盆、淋浴器、低水箱大便卫生器、洗衣机等设施，经计算100家住户总排水流量为7.25L/s。不同管径塑料管道排水流量的计算结果如表1所示。根据计算流量结果，住宅内生活污水秒排放量较小，只能按给排水设计手册规定选用排水管径和坡度。
表1几种不同管径（UPVC）管道充满度、坡度、流速、流量及检查井间距
⑤室内污水排放管管径及坡度
室内污水排放至一级厌氧发酵池的管径不小于φ150mm，埋深：管底可在冰冻线以上0.15m，但复土厚度不小于0.3m，管道坡度为7‰～10‰。
⑥各组团之间排放管管径及坡度
居住小区各组团之间支管道，由一级厌氧发酵池接出的（或化粪池）排放管道，可采用φ150mm 或φ200mm塑料管，坡度为4‰；由室内直接排放至集中处理设施时，采用的塑料管直径应不小于φ200mm，坡度为4‰。
⑦生活污水排放管道流速及埋深
生活污水排放管道为重力非满流，流速不宜小于0.65m/s。其埋深由厌氧发酵池（或化粪池）排出口标高和管道设计坡度计算确定。若管道埋在小区行车道下方，则管顶埋深不宜小于0.7m。
⑧窨井及检查井设置
生活污水排放管道在支管接入处，需设窨井；排水管道线上隔一段要设检查井，以方便维护疏通。
⑨ 旧村庄排水管改建
旧村庄改扩建中，原有住户内部用水设施要相对集中，以便由1～2根管道排入户外一级厌氧发酵池（或化粪池）或居住区主排水管道。若水龙头设在户外，主要排水亦在水龙头处，可埋管道或用砖砌明沟，尺寸为20×30cm 、暗沟尺寸为30×30cm ，将污水排至小区内主排水管道窨井内。
1.4.3污水排放管道、厌氧发酵池与人工湿地处理系统流程高度的控制
① 室内排水管理深原则
室内排水管尽可能降低埋深，管底可控制在冰冻线以上0.15m ，但复土厚不小于0.3m 。这样有利于净化沼气池和人工湿地床流程布置，亦降低室外排水管道埋深和减少土方工程。
② 配水井及一、二级厌氧发酵池标高控制
室内排出管的埋深标高，决定一级厌氧发酵池配水井进水与出水管底标高、落差及一、二级厌氧发酵池水位标高，可参照有关的标准图集规定设计。
③ 人工湿地床流程标高控制
人工湿地床第一级床潜流水水位较二级厌氧发酵池水位（二者串联建）低20mm ，距离湿地填料表层30mm 。第二、三、四、五级湿地床水位均较前一级湿地床水位低20mm 。
④ 人工湿地床排空管设置
排空管设在各级湿地床底板上，若无排空井集水，则应设抽水设施，用于调试期间调控湿地床内水位，促进植物根系伸向湿地床底部。
1.4.4污泥（沼渣）清掏设施的设置
厌氧发酵/人工湿地生活污水处理设施，运行一段时间要进行污泥的清掏，污泥的清掏周期为一年。为了方便在厌氧发酵池内污泥的清掏，在厌氧发酵池内要建集泥斗，集泥斗上方预留清掏口，清掏时将专用清渣器由清掏口放入。
1.5计算实例
1.5.1基本情况与处理工艺
一农村居住区有25户居民，平均每户按照3.5人，人数为88人，每天用水量100L/（人·d ），生活污水排放量按照用水量的80％计算。处理设施设置在住宅旁的绿化地。 采用的工艺流程为：居住户生活污水 格栅池 一级厌氧发酵池 二级厌氧发酵池 人工湿地床 排放
1.5.2设计计算
① 格栅池
格栅池的停留时间按照1h 计算，则格栅池的有效容积V 1为：
3130.888100/0.30241000/L d V m h L m
××?=≈×人人 （5） 格栅间隙取1～3cm 为宜。
② 一级厌氧发酵池容积
一级厌氧发酵池的停留时间按照26h 设计，则一级厌氧发酵池容积V 2为：
3
230.888100/267.63241000241000/anqt L d h V m h L m
××?×===××人人 （6） ③ 二级厌氧发酵池容积
二级厌氧发酵池的停留时间按照24h 设计，则一级厌氧发酵池容积V 3为：
3
330.888100/247.04241000241000/anqt L d h V m h L m
××?×===××人人 （7） ④ 浓缩污泥容积
厌氧消化中有剩余污泥产生，需要设置浓缩污泥收集设施，厌氧发酵池容积V4为：
3
4(1)880.50.83600.05 1.27.6(1)10000.11000
n a T b K V m c δ×××?×××××===?×× （8） 浓缩污泥池的容积按65％和35％分配给一、二级厌氧发酵池，则一、二级厌氧发酵池实际容积为： 一级厌氧发酵池 V 3＝7.63＋7.6×65％＝12.6m 3，二级厌氧发酵池 V 4＝7.04+7.6×35％＝
9.7m 3。厌氧发酵池清渣设施：一、二级厌氧发酵池进水一侧底板留集泥斗，上盖预埋φ150mm ，作为清渣器进出口，平时UPVC 管上端用堵（或盖）头拧紧。二级厌氧发酵池内挂膜填料体积按照分配污泥浓缩池容积后的体积计算，则二级厌氧发酵池内挂膜填料体积为：
V 挂＝V 3×50％＝9.7m 3×50％＝4.8m 3 （9）
池中的填料一般选择市场上的软性填料。
⑤ 人工湿地的设计
a. 人工湿地床有效面积（S ）的确定
设计计算负荷采用L ＝0.6 m 3 /（m 2·d ），根据计算公式，则面积为：
322327.04/11.7120.6/Q m d S m m l m m d
===≈? （10） b. 人工湿地的形式与结构
人工湿地采用垂直流湿地床，为五级串联式，其平面尺寸为2 m×6 m ＝（2×1.2）×5＝12 m 2。 湿地床四周壁厚为24cm ，分隔墙厚为12cm ，第一级湿地床由二级厌氧发酵池送至底部布水的引水渠24cm ，则人工湿地床实际占地尺寸与面积为7.32×2.48＝18.16 m 2。
人工湿地一级床填料的有效高度为80 cm 表层铺设3 cm 厚的 土壤或者煤渣等。
一级湿地床的填料粒径为φ10～40mm ，厚度为（80＋3）cm ；二级湿地床的填料粒径为φ10～30mm ，厚度为（78＋3）cm ；三级湿地床的填料粒径为φ7～20mm ，厚度为（76＋3）cm ；四级湿地床的填料粒径为φ5～15mm ，厚度为（74＋3）cm ；五级湿地床的填料粒径为φ1～3mm ，厚度为（72＋3）cm ；第一、二、三、四级湿地床填料材质为石灰石或建筑碎石、碎砖、砾石，第五级湿地床填料材质为砂。每一级湿地床潜流水水位较前一级湿地床低2cm ，则湿地床的有效容积：V=12m 2×[（0.8＋0.76＋0.74＋0.72）÷5]＝12m 2×0.76m=9.12m 3。净化水在人工湿地床停留总时间t ＝9.12m 3/7.04 m 3/d ＝1.32×24h=31.2h 。
c. 人工湿地床的布水方法
如第一级由床底部上向流，则采用隔墙花格孔布水。如第一级湿地床采用下向流，则采用布水堰方法。不管采用何种方法，在花格孔与布水堰布水面的10cm断面铺设φ30-40mm砾石或碎石使水均匀流向湿地床断面。最后一级湿地床出水由齿槽（塑料板制）汇水，经DN200mm塑料管排放。
d. 人工湿地床占地面积
人工湿地床的总占地面积S总=（0.12×5+6+0.24）×2＝6.84×2＝14m2 ，湿地床无须护栏，若选栽香根草，则填料表层面上可填满煤渣或土，香根草栽在煤渣或土层上。
e. 人工湿地床排空措施
在一级床、三级床、五级床底安装φ25mm塑料管，排至集水井，在集水井内要装闸阀控制（或堵头）。
f. 人工湿地床植物栽种
如果设在居住区的绿化地上，可以选栽美人蕉、水竹、蕨草，每平方米栽种8～10穴，每穴栽水竹、蕨草2～3株，美人蕉1～2株。若选栽香根草，则前述草不采用，香根草棵距30～40cm，每棵8～10株。
1.6厌氧/人工湿地工艺工程实例
南京一夫建材厂利用原有化粪池作为一级厌氧池，二级厌氧池与湿地池分建。处理水量为5.1m3/d，一级厌氧池，二级厌氧池的停留时间为36～48h，湿地设计负荷为0.60m3/（m2.d），实际运行时处理水量达到8.1m3/d，负荷为0.84m3/（m2.d），湿地表面栽种去污能力强、耐水、多年生草本植物，如香根草、芦苇、美人蕉、香蒲、凤车草等。前四种植物于当年7月份生长成熟，但灯芯草成活率较低。湿地由一至五级床组成，填料主要由鹅卵石、碎石、砂、土等组成，污水中污染物通过填料过滤、微生物降解、植物吸收等作用被去除。排放水质可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级标准。
2多工艺组合处理技术的应用与示范工程
多工艺组合分散式技术一般由三种及三种以上的工艺组合而成，多组合工艺有利于提高系统的抗负荷能力和处理效果。
2.1多工艺组合处理技术
根据农村分散、资源丰富的特点及处理水质的要求，常用的分散式污水处理技术有以下几种。
2.1.1厌氧滤池－氧化塘－植物生态渠
①适用范围
适用于拥有自然池塘或闲置沟渠且规模适中的村庄，处理规模不宜超过200t/d。
②工艺流程
图4 厌氧滤池－氧化塘－植物生态渠工艺流程
③ 工艺介绍
生活污水进入厌氧滤池，截流大部分有机物，并在厌氧发酵作用下，被分解成稳定的沉渣；厌氧滤池出水进入氧化塘，通过自然充氧补充溶解氧，氧化分解水中有机物；生态渠利用水生植物的生长，吸收氮、磷，进一步降低有机物含量。该工艺采用生物、生态结合技术，可根据村庄自身情况，因势而建，无动力消耗。厌氧滤池可利用现有净化沼气池改建，氧化塘、生态渠可利用河塘、沟渠改建。生态渠通过种植经济类的水生植物（如水芹、空心菜等），可产生一定的经济效益。
④ 技术指标
工艺参数：厌氧滤池停留时间≥24h ，污泥清掏周期360 d ；氧化塘停留时间≥18 h ，生态渠水力负荷为0.3～0.6m 3/（m 2·d ）。
处理效果：COD 、氨氮和总磷的平均去除率分别达到70%、85%和55%，SS ＜20 mg/L ，出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）的一级B 标准。
⑤ 投资估算
户均建设成本约为1200～1500 元，无设备运行费用。
⑥ 建设与运行管理
日常安排一人不定期维护，厌氧滤池每年清掏一次，水生植物生长旺季及时收割，冬季清理水生植物残体。
2.1.2厌氧池－跌水充氧－人工湿地
① 适用范围
适用于居住相对集中且有闲置荒地、废弃河塘的村庄，尤其适合于有地势差、有乡村旅游产业基础或对氮磷去除要求较高的村庄，处理规模不宜超过150 t/d 。
② 工艺流程
图5 厌氧-跌水充氧-人工湿地组合工艺流程 ③ 工艺介绍
由厌氧池、跌水充氧接触池和人工湿地三个处理单元串联组成，具有较强的抗冲击负荷能力。跌水充氧设施利用微型污水提升泵剩余扬程，一次提升污水将势能转化为动能，分级跌落，形成水幕及水滴自然充氧，无需曝气装置，有地势差的村庄可利用自然地形落差进行跌水，无需水泵提升。厌氧池可利用现有三格式化粪池、净化沼气池改建，人工湿地可利用河塘、沟渠改建。
④ 技术指标
工艺参数：厌氧池水力停留时间为12～30 h ，污泥清掏周期为360d ；跌水充氧设施一般由5个单池串联而成，每级跌水高度为0.5～1.2m ；人工湿地水力负荷为0.24～0.30m 3/（m 2.d ）。
⑤ 投资估算
户均建设成本为1800～2000 元，设备运行成本仅为水泵提升消耗的电费，约为0.1～0.2 元/t。
⑥建设与运行管理
日常安排一人不定期维护；厌氧池每年清掏一次；高温季节，及时清理跌水板上形成的较厚生物膜，防止其堵塞跌水孔隙；秋冬季，需清理跌水氧化池和人工湿地的树叶杂物，防止堵塞。
2.1.3厌氧池－滴滤池－人工湿地
①适用范围
适用于土地资源紧张或拥有自然池塘、居住集聚程度较高、经济条件相对较好和有乡村旅游产业基础的村庄，尤其适合于有地势差或对氮磷去除要求较高的村庄，处理规模不宜小于20 t/d。
②工艺流程
图6 厌氧池－滴滤池－人工湿地工艺流程
③工艺介绍
由厌氧池、滴滤池和潜流人工湿地三个处理单元串联组成。污水经过厌氧池处理降低部分有机物后，由泵提升至滴滤池，滴滤池可以采用脉冲布水形式，也可以采用布水管。污水在池内与滤料上的微生物充分接触，进一步降解有机物，处理水引入人工湿地，进一步深度处理，去除氮磷。本工艺中泵的启闭及生物滤池布水均可实现自动控制，维护工作量小，系统产泥量少；适应性好，占地面积小，工程建设周期短，见效快，施工方便。厌氧池可利用现有三格式化粪池、净化沼气池改建。有地势差的村庄可利用落差滴滤，无需水泵提升。
④技术指标
工艺参数：厌氧池水力停留时间为24～48h，污泥清掏周期为360 d；滴滤池水力负荷取3～7m3/（m2·d），回流比取1~3；布水方式有穿孔管布水、旋转布水器布水、脉冲布水等方式，如果采用脉冲布水，其布水周期一般为15～20min,人工湿地部分设计水力负荷0.3～0.7m3/（m2·d）。
⑤投资估算
户均建设成本为2000～2500 元，设备运行成本仅为水泵提升消耗的电费，约为0.1～0.2元/t。
⑥建设与运行管理
定期对厌氧池和人工湿地进水口的杂物进行清理，注意防治人工湿地的杂草、病虫害，及时
收割换茬；定期对水泵、控制系统等进行检查与维护；厌氧池每年清掏一次。
2.1.4厌氧池－接触氧化－人工湿地
① 适用范围
适用于经济条件有限和对氮磷去除要求不高的村庄。
② 工艺流程
图7 厌氧池－接触氧化－人工湿地工艺流程 ③ 工艺介绍
厌氧池－人工湿地技术利用原住户的化粪池作为厌氧池，通过厌氧池对污水中的有机污染物进行消化后进入接触氧化工艺；接触氧化渠采用人工修造渠道或利用自然渠道改造而成，水流采用自流形式，渠内设置填料，污水在接触氧化渠内停留一段时间后，有了一定的溶解氧，然后进入人工湿地处理。污染物在人工湿地内经过滤、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除。厌氧池－接触氧化渠－人工湿地技术是在厌氧池－人工湿地技术上进行的改进，通过在厌氧池后增加接触氧化工艺段，能提高氮磷的去除率。该技术工艺简单，无动力损耗，维护管理方便。
④ 技术指标
工艺参数：一级厌氧池（厌氧活性污泥）处理，水力停留时间约30 h ，二级厌氧（厌氧挂膜）水力停留时间约20h ，污泥清掏周期为360d ；接触氧化工艺采用人工渠，水力停留时间≥24h ；人工湿地水力停留时间≥24h ，水力负荷0.2～0.6m 3/（m 2·d ）。
⑤ 投资估算
厌氧池－接触氧化渠－人工湿地技术户均建设成本为800～1100元，无设备运行费用。
⑥ 建设与运行管理
运行维护：定期（每季度一次）对格栅井、接触氧化渠、人工湿地等进行清理与维护；并定期对人工湿地内杂草、病虫害以及植物残体进行清理，对人工湿地内的植物进行收割和换茬。
2.1.5地埋微动力式
① 适用范围
适用于土地资源紧张、集聚程度较高、经济条件相对较好和有乡村旅游产业基础的村庄。 ② 工艺流程
图8 地埋式微动力氧化沟工艺流程
③ 技术简介
该污水处理装置利用水解、接触氧化、稳定塘等处理方法进行组合。污水进入水解池经过水解酸化后，有机物浓度有所降低，利用提升泵将水解池中的污水提升到曝气滤池，曝气滤池采用射流充氧方式，经过曝气处理后，污水再进入氧化塘。稳定塘内空气由沿沟道内分布的拔风管自然吸风提供，稳定塘内也可以栽种合适的水生植物，如浮叶植物等，对污染物进行吸收处理。已
建有三格式化粪池的村庄可根据化粪池的使用情况适当减小厌氧消化池的容积。
④技术指标
工艺参数：厌氧硝化池的水力停留时间≥10h；厌氧滤池的水力停留时间≥16h；好氧滤池的水力停留时间≥5h。对氨氮的去除效果受充氧和氧化沟自然拔风效果的影响，变化较大。
⑤投资估算
户均建设成本为1800～2200 元，设备运行成本为水泵提升消耗的电费，为0.2～0.3元/吨水。
⑥建设与运行管理
该装置结构简单，施工管理方便，能耗低，全部埋入地下，不影响环境和景观。需定期对水泵、控制系统等进行检查与维护
2.2工程建设与维护管理维护要求
2.2.1总体要求
①管网与处理设施建设宜由同一家单位设计、施工。
②标高控制必须贯穿于整个工程建设的全过程。
③系统所涉及到的管网（包括检查井等）以及构筑物（各类池体、人工湿地等）内部及其接口部分，须采取防渗措施，防止污水经管道及构筑物下渗进入地下水体。
④建设污水处理设施时，无需另建户用三格式化粪池，可将生活污水直接接入处理系统。已建有户用三格式化粪池和净化沼气池的村庄，可将化粪池和净化沼气池作为预处理单位加以利用，但要全面检查池体的防渗状况，存在渗漏现象的必须加以改造，以免影响系统的处理效果。
2.2.2管网建设
①管材宜采用塑料管。
②沟槽底部必须平整，管道周围宜填充砂或石粉等，不得使用建筑渣土和块石回填。
③管道坡度应符合设计要求，严防出现倒坡。接口必须严实，无渗漏。承插口管安装时应将插口顺水流方向、承口逆水流方向由下游向上游依次安装。
2.2.3人工湿地
人工湿地系统通过填料和植物的共同作用来实现对污水的高效净化，因水流方式的差异可分为表面流湿地、潜流湿地和垂直流湿地。人工湿地系统对污水的处理效率主要取决于湿地的面积，填料和水生植物的选择直接影响人工湿地的处理效果。
人工湿地常用的填料有矿渣、粉煤灰、蛭石、沸石、砂子、石灰石、高炉渣、页岩等，碎砖瓦、混凝土块经过筛选也可作为填料使用。填料应预先清洗干净，按照级配要求充填。
植物的选择与搭配应根据当地气候特点和进、出水水质等因素确定，使植物在不同季节交替生长，保证湿地系统的常年正常运行。常用作人工湿地系统的植物有水葫芦、水芹菜、空心菜、睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、菱角、芦苇、茭草、美人蕉、香蒲、灯心草、菖蒲、水葱、茭白等。湿地植物对污染物的吸收、吸附及其根际效应是实现污水处理的重要途径，应在植物生长旺季及时收割，在春、秋两季进行换茬，以确保处理效果，冬季要及时清理枯萎植物。动植物油类、悬浮物等的积累是影响人工湿地系统正常运行的主要威胁之一，为了防止湿地堵塞，
生活废水进入湿地系统前应采取除油措施，在季节更替时和突发性天气（如暴雨）后，应对湿地进水口及其表面的杂质进行清理。
2.3工程应用实例
2.3.1厌氧滤池－稳定塘－植物生态渠工程
① 工程概况
该项目在南京市江宁区禄口街道石埝村实施，工程按照150 户规模，人均污水排放量为100 L/d 设计，设计处理水量为52.5t/d 。
② 工艺流程
图9 厌氧滤池－氧化塘－植物生态渠工艺流程
厌氧滤池利用原有的净化沼气池，稳定塘内设置一台鱼塘用增氧机，增氧机间歇运行。水培植物净化渠和生态渠利用原有灌渠进行改造，水培植物净化渠内种植水芹，出水利用自然地势进行跌水，生态渠采用生态混凝土护坡，并种植挺水植物。
③ 相关指标
工程处理设施（稳定塘/植物生态渠）土建费用约为12万元，每月曝气机的运行电费约为30元，指定一名环卫工人不定期兼职维护。
工程于2007年11月开始运行，2008年3月对其进、出水和净化沼气池出水进行监测，主要污染物指标数据如表2所示。
表2 厌氧滤池－氧化塘－植物生态渠示范工程监测数据
项目
pH COD/(mg/L) SS/(mg/L) NH 3-N/(mg/L) TP/(mg/L) 进水
7.8 314 28 65.1 5.23 厌氧滤池出水
7.8 177 26 50.3 3.54 出水 8.5 68.5 ＜20 27.6 1.82
稳定塘 水生植物净化渠 生态渠
图10 厌氧滤池－氧化塘－植物生态渠示范工程
2.3.2厌氧池－跌水充氧接触氧化－人工湿地工程
① 工程概况
该工程建设在无锡市惠山区洛社镇铁路桥村，铁路桥村地处无锡市惠山区洛社镇，紧邻沪宁铁路。工程按照600人规模、处理能力为90 t/h 设计。
② 工艺流程
图11 厌氧池－跌水充氧接触氧化－人工湿地工程工艺流程
跌水接触氧化池 人工湿地
图12 厌氧池－跌水充氧接触氧化－人工湿地工程
③ 相关指标
厌氧净化池的 HRT 为 5.3h ；接触氧化池五级跌水，总停留时间为60min ；容积负荷为
2.7kgCOD/（m
3.d ）。装置建设费用为20万元，其中厌氧池/跌水充氧接触氧化池的建设费用为12万元，人工湿地建设费用为8万元，折合单位建设成本为2200元/t （不包括管网建设的费用），设备运行费用约为0.06元/t 。
2.3.3厌氧/自流充氧接触氧化渠/人工湿地工艺
该工艺应用于南京市六合区钱仓村等。钱仓村设计住户为200户，每户按照3.5人计算，日用水量为100L/（人.d ），排水量为80 L/（人.d ），自流充氧接触氧化渠负荷为1.15m 3/(m 2.d)。人工湿地负荷为0.37m 3/（m 2.d ）。
自流充氧接触氧化渠内填充一定粒径的鹅卵石，利用自然跌水水位差改善厌氧池出水中的溶氧环境，同时去除一部分的有机物及氮、磷。溶氧环境的改善可以提高后续人工湿地的有机物和对氮、磷的去除率。整套工艺的出水水质可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B 标准。其中一级厌氧池可以利用住户原有化粪池。
该工艺也可以将自流充氧接触氧化渠改成泵提升跌水槽，跌水槽与人工湿地合建，污水采用自流形式或者抽取形式经一段跌水槽跌水充氧后进入一段人工湿地，该段湿地出水进入二段跌水槽跌水后，进入第二段人工湿地，如此循环往复。污水中有机物及氮、磷在不断的好氧、厌氧交替过程中被去除。循环次数根据处理规模及出水水质标准而定。
2.3.4.厌氧池－接触氧化渠－人工湿地
① 工程概况
该工程建设在南京市六合区横梁镇石庙村，工程为江苏省建设厅科技示范项目，设计人口为530 人，设计处理水量为42.5t/d 。
② 工艺流程
工艺处理流程见图13。
图13厌氧池－接触氧化－人工湿地工程工艺流程
接触氧化渠工艺的实景如图14所示。
接触氧化渠 接触氧化渠内部情况
图14 接触氧化渠工艺实景
污水利用原有雨污合流制管道收集，厌氧池利用原有三格式化粪池。接触氧化沟渠利用自然沟渠建设而成，平面尺寸约为96m×60cm ，深约为0.78m ，实际水流深度为8～10cm ，接触氧化沟渠上面加盖板。
人工湿地占地面积约为100m 2，平面尺寸约为20m×5m ，湿地填料分为五级，粒径由粗到细，分别为（Φ20～40）mm 、（Φ10～30）mm 、（Φ7～20）mm 、（Φ5～10）mm 、（Φ1～3）mm ，床体顶部铺设厚为20cm 的粗砂。
③ 相关指标
项目总投资为6 万元（接触氧化渠和人工湿地的土建费用），无设备运行费用。系统的进、出水水质如表3所示。
表3 厌氧池－接触氧化－人工湿地示范工程监测数据 项目 COD/（mg/L ） NH 3-N/（mg/L ）
TN/（mg/L ） TP/（mg/L ） 进水
58.1 20.9 24.0 2.25 出水
＜10.0 9.12 9.67 1.02 进水
99.8 40.7 45.5 3.80 出水 58.3 35.2 35.8 3.30
2.3.5水解池－滴滤池－人工湿地工程
① 水解池－滴滤池－人工湿地中试工程
a.设计处理规模
项目建设在宜兴大浦镇湖滨新村，中试工程的设计处理能力为5m 3/d 。
b.工艺与工艺设计参数
水解调节池：水力停留时间为10h ，容积为2m 3，有效水深为1.0 m ，平面尺寸为2 m×1 m 。 滴滤池：设计容积负荷为0.2kgBOD 5/(m 3·d)，滤料体积为3.75m 3，滤料层高度为2.5 m ，滤池平面尺寸为1.25 m×1.2 m 。
人工湿地的设计水力负荷为0.5m 3/(m 2·d)，平面面积为10m 2，平面尺寸为1.5 m×6.8 m 。
②水解池－脉冲布水滴滤池－人工湿地中试工程
a.设计处理规模
该处理设施的设计处理能力为5m3/d。
b.工艺与工艺设计参数
水解池：设计水力停留时间为12 h，水解池尺寸为2.5 m×1.0 m×2.0 m，池体为砖砌结构，分为2格，第1格为2 m×1 m×2 m，第2格为0.5 m×1 m×2 m，有效水深为1 m，第1格中填有球形填料，填料体积为2m3。用一台自吸式水泵将水从水解池提升至脉冲滴滤池的高位水箱中。
脉冲滴滤池：砖砌结构，平面尺寸为1 m×10 m，高度为3.5 m，填料总高度为2.5 m，填料总体积为2.5m3。底层填料为珍珠岩矿渣，粒径为Φ30～80 mm，体积为1.8m3，高为1.8m；中层为陶粒，粒径为Φl0～20 mm，体积为0.2 m3，高为0.2 m；上层为珍珠岩矿渣，粒径为Φ30～80 mm，体积为0.5m3，高为0.5 m。采用此种填料布置型式，可实现二次布水；池顶设有配水箱，利用虹吸装置将污水通过穿孔管均匀喷洒至滤池表面，顶端的布水装置尺寸为0.6 m×0.5 m×0.5 m．出水的一部分在重力作用下自回流至水解池，进行反硝化。
人工湿地：人工湿地为折板复合流型人工湿地。出水在湿地中作下向—上向交替流，与湿地内的介质充分接触并不断净化．水力负荷为0.5m3/（m2.d），平面尺寸为1.5 m×7 m，池底坡度为0.5％，有效水深为0.75m。沿程共分4格，中间用隔墙隔开。池内从底部向上依次填充40cm的碎砖、30cm的碎石、5cm的细砂，上面种植芦苇。在第1格内填充废石膏以增强除磷效果。
处理效果：该组合工艺对COD、TN、TP的平均去除率分别达91％，95％和95％。运行费用为0.09元/t。
③滴滤池示范工程
a.工程概况
该工程建设在无锡市惠山区阳山镇阳山村，工程结合村庄整治和农家乐休闲区建设，设计规模为70户，设计处理水量为20t/d。
b.工艺流程
该工艺的处理流程见图15。
图15 厌氧池－滴滤池－人工湿地工程工艺流程生物滤池实景图如图16所示。
图16 生物滤池实景
c.相关指标
工程建设费用约为41.9万元，其中调节池为1.52万元、生物滴滤池为7.01万元、人工湿地系统为9.05万元、管网建设为25.84万元；设备运行成本约为0.1元/吨水。设计出水标准为《污水综合排放标准》（GB8978－1996）中的一级标准。
④ 地埋式微动力工程
a.工程概况
该工程建设在苏州市吴中区淞南村，淞南村工程共收集淞南村所辖大厍老村、袁家浜、富丽新村三个农民居住区209户居民和农业观光园的生活污水，设计处理水量为200t/d 。
b.工艺流程
图17 地埋式微动力氧化沟工程的 工艺流程 c.相关指标
由于地表水的水位较高，故采用二级提升，工程建设费用约为35万元，设备运行成本约为0.2元/吨水。系统的进、出水水质如表5所示。
表5 地埋式微动力氧化沟监测数据 指标 COD/（mg/L ）
SS/(mg/L) NH 3-N/（mg/L ）TP/（mg/L ） 进水
158 32 49.1 2.73 出水 44.1 ＜20 49.7 0.71
3其他分散式处理技术
3.1塔式蚯蚓生态滤池技术
南京大学在太湖流域农村建立了适用于50～300户集中型农户的污水处理系统；江苏金坛市朱林镇徐家圩的生活污水也采用了塔式蚯蚓生态滤池工艺。示范工程一般将农户现有的化粪池改造后或直接加以利用，同时用强化沟替代农户的沟渠或排污管，然后出水进蚯蚓生态滤池，能得到很好的效果。
① 设计参数
工程设计采取以系统透过水量为限制的水力负荷设计法，同时参考以污染物去除能力为限制的污染物负荷设计法。塔式蚯蚓生态滤池的单级设计表面水力负荷为1m 3/(m 2·d)、配水周期为1～2 d 、湿干投配比为1∶3。系统通过定时器来控制潜水泵的电源开关，可实现蚯蚓生态功能的最大化及填料中好氧—缺氧环境的交替。蚯蚓床中的蚯蚓密度为8～12g/L 填料。蚓种分为表层种和深层种，表层种为大平2号蚯蚓，投放在3～7 cm 深度内；深层种为威廉环毛蚯蚓，投放在蚯蚓床15～20cm 深度处。蚯蚓能加速构建高效的污水—土地生态系统，实现污染物的有效转化。
② 处理效果
2007年的运行数据表明，在江苏宜兴建设的16个示范工程，处理效果都良好，对COD 、氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别为86.7
％、91.3％、72.4％、96.2％。出水各项指标可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B 标准。该系统基建及运行费用低，处理规模为10m 3/d 的滤池系统建设成本(不合管网建设费)为1656.1元/m 3，设备运行成本为0.225元/m 3。
3.2地下湿地与高负荷地下渗滤技术
南京大学地球科学与工程学院采用地下湿地与高负荷地下渗滤污水处理技术作为示范工程，处理太湖流域的农村生活污水。每吨污水的建设投资为1500～1800元，运行成本为0.05～0.15元/吨水。地下湿地与高负荷地下渗滤污水处理技术小型试验系统能实现稳定运行，被江苏省建设厅和环保厅、广东佛山市环保局和深圳市环保局选为分散点源污水处理示范技术。其构造见图18。
图18 高负荷地下渗滤结构
4各种示范工程工艺设计参数汇总
对于厌氧处理部分，工程设计参数采用水力停留时间；对于人工湿地以及其他工艺措施，除采用水力停留时间外，有的采用水力负荷作为设计参数，也有采用有机物负荷的。各种示范工程工艺设计参数的汇总如表6所示。
表6各种示范工程工艺设计参数汇总
处理工艺名称水力停留时
间/h 水力负荷/m3/（m2.d）有机物容积负荷/
kgBOD5/(m3·d)
备注
厌氧工艺 12～50 作为水解酸化工艺时停留
时间为12h；已有化粪池设
施的，新配置的厌氧池可适
当减少停留时间人工湿地≥30 0.2～0.7 多级配置
氧化塘≥18 人工构造物
滴滤池3～7 0.2 脉冲布水与旋转布水方式自流接触氧化渠≥24 1～2 设置填料或栽种植物曝气滤池≥5 设曝气装置跌水充氧设施≥1 2.7 设置多级跌板塔式蚯蚓生态滤池≤1
配水周期为1～2 d；湿干投
配比为1∶3；脉冲布水与
旋转布水方式、穿孔管布水高负荷地下渗滤池0.04～0.4 多级配置
以上提到的农村污水分散式技术有的已经在实际运行中，有的还处于中试、小试阶段，相关设计参数的选取，以及选取的设计参数与处理效果之间的关系还需要在实验和工程的运行中进一步加以总结，以便使技术更加完善和成熟，更加有利于推广；同时，各级职能部门还需要加强农村地区分散式污水处理措施的监督管理，必要时应给予立法，制定适合于农村生活污水分散式治理设施的排放标准。针对各种行之有效的分散性污水处理技术，制定和实施国家级或部门的技术