按行政村计算，2016年我国农村生活污水处理率仅为22%[1]，2017年则提升至25%；若按自然村计算，2019年统计数据显示，我国有250万个自然村、6.7亿农村人口，但污水处理率不足10%[2]。2018年9月，生态环境部、住房城乡建设部联合发布《关于加快制定地方农村生活污水处理排放标准的通知》。此后，我国许多省、自治区、直辖市都制定了适合本省（区、市）的农村生活污水处理排放标准。其中，北京市制定发布的DB 11/1612-2019《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》最为严格。 其一级A排放标准为COD浓度50mg/L、NH3-N浓度5mg/L、TP浓度0.5mg/L，还增加了动植物油等指标。可以看出，无论是国家还是地方政府都对农村生活污水治理十分重视，各地都在积极有效地采取预防措施和技术升级手段，提高农村生活污水的处理能力和处理水平。

农村生活污水若得不到有效处理，将影响乡镇饮用水安全，造成土壤肥力下降，粮食减产，也会影响地下水、湖泊、河流流域的水质[3⇓-5]。因此，深入探讨研究、选择和应用农村分散污水处理技术和模式，使之因地制宜、有效运行，是解决农村生活污水污染问题的有效途径。作者从分析农村生活污水集成技术特点出发，总结集成技术的适用范围和优缺点，分析适合分散污水处理的技术模式，旨在为技术模式的选择、推广和应用提供理论支撑，从而促进农村水资源与环境健康可持续发展。

1 农村生活污水来源及特点

农村生活污水主要来源于厨房污水、生活洗涤污水和厕所冲厕水[6]。另外，我国大部分农村地区一般在家中饲养牲畜(猪、羊和家禽等)。含有大量污染物的牲畜洗涤水和粪便也常常被纳入农村生活污水进行统一收集处理。农村生活污水具有排放点分散、水量小、时间周期性和季节性强、污水中氮、磷浓度高、含有大量营养物质、细菌和病毒等特点[6-7]。以上特点给农村生活污水处理带来挑战。

农村生活污水在处理排放方面具有以下特点[8-9]：1）污水产生量少、分散、成分各异。农村用水总量较少且污染物成分单一，有毒有害成分极少。2）污水排放量时空分布差异较大。由于农村居民生活习惯特点，用水集中在高峰时段，夜间基本不排水。另外，用水量与季节和气候变化相关性强，冬季生活用水量少，夏季多。3）可生化处理。农村生活污水中氮、磷和有机物浓度较高，且不含有毒有害物质，易于生化处理。4）污水分散，不易浓缩。目前，农村生活污水大多直接排放或经化粪池简单处理后排放。 污水处理程度低，对附近流域的水质和土壤质量影响较大[10-11]。总体来看，我国不同地区、不同经济水平农村生活污水的组成特征及排放模式可概括为：中部地区污水中污染物浓度较高，处理方式以设施处理和农田排放为主；南部沿海地区人均生活污水排放量较大，由于经济发达，污水处理率较高；北部地区污水排放量较少，污染物浓度较低，但污水处理率也较低[12]。

因此，在选择农村生活污水处理技术和处理设施时，应首先考虑当地的生活污水收集、处理和排放条件，确保出水水质稳定达标，能耗成本低，易于管理维护；同时，农村生活污水处理要遵循生态、节能、景观化的原则，实现污水回用和氮磷资源化利用，提高农业经济效益。

2 农村生活污水一体化处理技术

农村分散式生活污水可采用自然净化技术处理，如人工湿地污水处理、污水土地处理、稳定塘处理等技术，其特点是利用自然水体或土壤中植物、微生物的自净作用吸收降解污染物，但存在受环境条件制约、出水水质不稳定等缺点。集成处理技术是指对传统污水处理工艺各功能模块进行优化设计和组合，降低工艺复杂度，满足不同规模、成本、进水水质要求的污水处理工艺，其优点包括运输方便、现场安装简单、占地面积小等。集成处理技术是当前农村生活污水处理技术研究的热点，结合我国农村生活污水处理技术的主要进展，集成处理技术按技术原理主要可分为集成活性污泥衍生工艺、集成生物膜处理工艺、集成膜生物反应器（MBR）工艺、集成组合工艺等。

2.1 一体化活性污泥衍生工艺

2.1.1 一体化AAO工艺

AAO工艺为厌氧-缺氧-好氧污水处理工艺，污水经过厌氧区释磷、缺氧区脱氮、好氧区硝化除磷三个阶段，能达到较好的脱氮除磷效果，总水力停留时间（HRT）较其他工艺较少，该工艺设备结构简单，在污水处理工作中运行费用低，适合在大部分农村地区推广使用。在AAO工艺中，缺氧池的容积对污水处理效率有显著影响，在缺氧池容积变化时，化学需氧量（COD）去除率随缺氧池容积的增加而增大，氨氮（NH3-N）去除率随缺氧池容积的增加而降低，总氮（TN）和总磷（TP）去除率随缺氧池容积的增加先升高后降低[13]。

整合工艺流程、减少占地面积是一体化AAO工艺亟待解决的问题。肖新启等[14]设计了一种垂直流一体化反应器(图1)来处理农村生活污水。该反应器将常规AAO工艺中分开设置的厌氧区、缺氧区、好氧区和沉淀区整合为一体，并考察了好氧区HRT和溶解氧(DO)浓度对处理效果的影响。结果表明，当HRT为8h、DO浓度为2.5mg/L时，出水COD、NH3-N、TN、TP浓度均可达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。为解决一体化工艺中的污泥处理处置问题，任洪洋等[15]设计了一种垂直流一体化反应器(图1)。 [15] 对AAO系统中剩余污泥进行臭氧化，研究了处理后的污泥减量效果和污水处理效率。研究了污泥全部回流至厌氧区、等比例回流至厌氧区和缺氧区、全部回流至缺氧区3种回流模式下的累计污泥排放量，发现耦合AAO系统污泥排放量分别减少了51.3%、49.8%和47.6%。此外，研究发现臭氧化污泥的回流改善了污泥的沉降性能和系统的反硝化能力，污泥回流面积对TP去除率有很大影响。确定臭氧化污泥等比例回流至厌氧区和缺氧区是最佳回流模式。

2.1.2一体化SBR工艺

序批式活性污泥法（SBR）工艺是废水按时间顺序反复曝气、反应、沉淀、排水的工艺过程。该工艺的优点是占地面积小、运行方式灵活、脱氮除磷效率高，适用于经济条件较好但水资源和土地匮乏的地区[16]。该工艺也存在很多缺点，如间歇排水时需要专门的排水设备（滗水器），且易产生浮渣[17]。由于该工艺要求较高，需要专业人员定期维护，运行维护成本较高，因此不适合在经济落后的农村地区推广使用，常用于度假村、高速公路休息区等分散式污水处理。

为了降低工艺设备的复杂性，张兵等[18]设计了一种无需复杂出水设备的一体化气升式SBR反应器，用于处理低碳氮比（C/N）农村生活污水，在DO浓度为3mg/L、曝气3h、沉淀1.5h时，出水水质指标COD、NH3-N、TN、TP均达到GB 18918-2002的二级标准。该装置能耗低，剩余污泥产量低，维护管理方便，抗冲击负荷能力强。针对传统SBR工艺中污泥絮体结构松散、沉淀速率低的问题，薛晨南等[19]研究了磁粉（微米级Fe3O4）对系统活性污泥及污水处理效果的影响，结果表明，磁化污​​泥SBR系统具有较高的处理速率。 综合考虑经济性和处理效率因素，确定最佳磁粉投加量为0.5 g/L，此时出水COD、NH3-N、TN、TP去除率分别为95.30%、91.48%、70.83%、92.80%，满足GB 18918-2002一级标准。

2.2 一体化生物膜处理工艺

2.2.1一体化生物接触氧化工艺

生物接触氧化工艺由厌氧、好氧两个反应器组成，内装填料附着生物膜，通过生物膜的代谢分解去除水中污染物。该工艺在农村应用广泛，其主要特点是出水水质稳定可靠、占地面积小、安装方便，通过地下埋置等简单保温措施，可适用于北方寒冷地区农村生活污水处理。日本化粪池是以水解+接触氧化为基础的分散式生活污水处理集成工艺，主要通过絮凝沉淀、物理沉淀和微生物降解作用去除水体中的污染物。根据用途不同，可分为单处理化粪池、组合处理化粪池、深度处理化粪池三类[20-21]。日本化粪池是我国许多集成装置设计和借鉴的原型，对国内集成技术的发展起到了一定的推动作用[22-23]。

填料是生物接触氧化工艺的核心部件，由于填料在运行过程中容易发生老化、硬化，影响系统的处理效果，增加运行维护难度，因此选用挂膜能力好、可操作性强的填料至关重要。谢志军等[24]用铁、活性炭和沸石制成复合滤料（Fe/C-ZACID），将材料按不同比例混合后，分别在好氧和厌氧反应区放置两个不同大小的滤料。结果表明，该装置生物脱氮过程复杂，脱氮效果强，抗冲击性强，在HRT为6 h、DO浓度约3 mg/L、进水C/N为3、硝酸盐循环比100%的条件下，NH3-N和TN的去除率分别可达95%和85%。沈波等[24]采用生物滤料制备NH3-N和TN的去除率分别可达95%和85%。 [25]采用一体化生物活性炭中试装置，以柱状活性炭作为载体进行人工挂膜，研究发现4.0 mm柱状炭成功挂膜后，气水体积比为2∶1时装置污染物去除率最高，但活性炭对硝化细菌生长有抑制作用，氨氮去除率较低。从成本控制角度看，微生物可以提高活性炭的吸附能力，延长其使用寿命，降低装置运行成本[26]。合旭环保科技研发的CHtank污水净化池[27]采用分户/联户处理、自由组合的设计理念，采用固液分离+多级厌氧好氧（A/O）和固液分离+同步硝化反硝化（SND）两种工艺，采用软性固定填料作为滤料模块，满足不同水量的处理要求。该系列产品具有工艺简单、运行稳定、运行成本低、安装灵活等特点。

2.2.2 一体化生物转盘工艺

生物转盘工艺是让转盘与空气和污水交替接触，使转盘上附着一层生物膜，利用水的自然落差使生物膜不断吸氧、吸附和氧化分解，达到净化水质的目的。生物转盘工艺是生物膜处理技术的一种[28]。该工艺具有污染物处理能力强、微生物浓度高、无需泥水分离设备，出水悬浮物（SS）浓度低等优点[13]。它的缺点是转盘的材质、形状、质量和有效面积直接影响转盘的处理效率，但如果转盘面积过大或材料过重，会增加设备占地面积和运行成本。

转盘结构优化是当前生物转盘工艺的研究热点之一。韩等[29]研制了一种可自动回流旋转的新型一体化生物转盘装置（NISRRBC）。试验发现，硝化液和污泥的自动回流可提高污染物的去除率。在转速5 r/min、HRT为8 h、浸没直径40%、回流比200%的条件下，出水COD、SS、NH3-N和TN浓度可达（37.41±9.40）、（6.27±1.28）、（4.99±0.95）和（18.67±1.46）mg/L。 此外，碟片优化升级的新型生物转碟技术，如采用三维结构化碟片的“3D-RBC三维结构生物转碟技术”[30]、采用添加炭黑防止老化的碟片的“KEE一体化低碳生物转碟”[31]等也值得关注[10]。

2.2.3 一体化生物滤池工艺

曝气生物滤池（BAF）是一种废水固定床生物膜处理技术[32]。该工艺集生物氧化和SS截留于一体。通过压缩曝气向成膜颗粒悬浮填料供给空气，通过反冲洗再生实现循环运行[33]。BAF工艺具有占地面积小、有机负荷高、不产生污泥膨胀等优点[34-35]。但当进水SS浓度较高时，工艺运行周期缩短，导致反冲洗不彻底、易堵塞，同步生物除磷效果不佳。

生物滤池的滤速决定了BAF的处理能力，也决定了设备运行参数和成本。王明远等[36]调研了滤速对一体化复合三级生物滤池污水处理效果的影响，结果表明：一体化复合生物滤池对COD、NH3-N和TN的去除效果随着滤速的提高而降低，其中TN对滤速的变化最为敏感。吴亚辉等[37]调研了硝化液回流比例对一体化生物滤池中污染物的去除效果，发现随着回流比例的增加，系统对COD、NH3-N和TN的去除率均呈现先升高后降低的趋势；当回流体积比例控制在100%时，一体化生物滤池对COD和NH3-N的去除率较高，分别可达86.08%和90.01%。

2.3 一体化MBR工艺

一体化MBR工艺是指将膜分离与生物膜处理有机结合起来的一种新型污水处理技术[38]。它通过膜分离原理提高活性污泥浓度，从而强化生物反应器的功能，取消二沉池，即使在污泥膨胀的情况下也能保证稳定运行。但该工艺容易发生膜污染，导致膜通量下降、膜分离阻力增大、膜分离特性改变等问题，另外膜组件及建设成本较高，运行维护困难。适用于对污水处理水质要求高、对水环境敏感的农村污水处理工程[39]。根据膜组件和生物反应器的组合不同，MBR可分为分体式、一体化和复合式，其中分体式MBR较为常见[40]。

为了减少膜污染、增加膜寿命，王阳等[41]发明了一种旋转膜沼气提升循环反应器，其中的膜过滤装置包括旋转接头和曝气管，通过旋转接头可带动膜组件旋转，降低了设备能耗，减少了维护成本。为验证该工艺在北方寒冷地区的适用性，晁蕾等[42]在辽宁某村采用了好氧MBR分散式污水处理回用一体化工艺（图2）。项目试运行发现，地下埋地保温方式在北方低温冬季能正常运行，兼性厌氧菌能适应含氧量的变化，适用于进水量波动较大的农村生活污水处理，出水能稳定达到GB 18918-2002一级B标准。

2.4 集成组合工艺

污水处理工艺往往不是由单一处理工艺组成，而经常采用多个工艺组合或多级工艺，以提高污水处理能力，使生活污水达到排放标准。例如，我国南方大部分地区，分散性生活污水常采用简易一体化处理工艺结合氧化塘、人工湿地，利用天然微生物、植物的净化作用，高效达标污水处理并降低成本。例如，付丽霞等[43]设计了一种水解酸化-接触氧化-MBR生物反应器，MBR膜采用中空纤维膜。系统运行90天，出水COD为35mg/L、NH3-N为3.7mg/L、TP为0.3mg/L，去除率高，设备运行稳定可靠；陈永志等[44]研究了AAO-曝气生物滤池生化系统的脱氮除磷特性。 以低C/N生活污水为研究对象，通过缩短AAO污泥龄来分离硝化过程，在曝气生物滤池中进行硝化反应，实现硝化细菌与聚磷酸菌的分离，解决了硝化细菌和聚磷酸菌污泥龄之间的矛盾。马来西亚某填海人工岛污水处理厂采用在流化床反应器中结合固定化好氧生物膜（BioAX）和嵌入式固定化硝化细菌（MBS）载体（图3）的新工艺[45]。BioAX是一种改进的生物膜活性污泥混合工艺（IFAS）[46]，MBS是指用嵌入式固定化菌载体填料替代传统的塑料多孔圆形填料[47]。这种新的污水处理工艺处理效率高，节省空间，在节能减排、污泥减量和维护管理方面具有明显的优势，出水可满足GB 18918-2002一级A标准。

3 农村生活污水一体化处理技术发展趋势

农村分散生活污水处理技术的发展趋势是在保证出水水质的前提下，最大限度地缩短和简化流程[48]。随着农村生活污水处理标准和技术标准的不断出台和全国各地要求的不断提高，农村生活污水处理技术应采用分散处理与集中收集相结合的模式。不同农村地区采用的处理技术应具有经济性和环境适应性。

3.1 农村生活污水一体化处理技术发展要求

目前部分农村地区采用的污水处理技术设施建设和运行成本较高，运行能力不足，还存在排放不能达标或与农村经济发展水平不相适应的现象。因此建议农村生活污水集成技术发展应满足以下要求：1）创新不同规模、不同型号、模块化的一体化污水处理设备。分户处理需考虑设施所需处理量，合理确定设计处理规模；集中式污水处理站处理需考虑管网铺设难易程度，根据不同的处理需求，可采用模块化处理设备。2）根据地理特征和气候差异、受纳水体环境污染负荷，因地制宜选择、优化处理技术。如北方地区应选择适合冬季寒冷气候的污水处理技术，采用埋地方式和保温措施，考虑生物生长、生活条件和活动对处理效率和出水水质的影响。 在南方地区，可考虑采用一体化设备与人工湿地或氧化塘相结合等组合技术，提高工艺适应性。3）采用智能化污水处理操作系统，以可编程控制器（PLC）为控制核心，实现自动控制[49]。农村生活污水一体化处理缺乏专业人员的维护管理，可利用互联网与在线设备配合，实现远程控制、无人值守、精准加药曝气、问题诊断等，确保水质稳定、达标排放。4）降低生产安装和运行维护成本。根据当地的排放标准，选择经济适用的污水处理技术，降低工艺的复杂性，减少管道和阀门数量，在水质达标的前提下，降低设备投资和运行维护成本，使一体化处理技术在经济落后的农村地区也能得到应用。

3.2 农村生活污水一体化处理技术发展趋势

以处理能力5t/d的小型一体化污水处理设备为基本指标，综合考虑农村生活污水排放量小的特点，以9～10户3口人日污水排放量为例，生活污水日均排放量为COD100～400mg/L、NH3-N20～80mg/L、TP1.5～6mg/L。对几种一体化技术的污染物去除性能及经济性指标进行比较，结果如表1所示。由表1可知，一体化AAO工艺和一体化SBR工艺结构简单，设备建设和运行费用低，适用于大多数对出水要求不高的农村地区；一体化生物接触氧化工艺、一体化生物转盘工艺、一体化生物滤池工艺三种生物膜工艺设备规模小、抗冲击能力强，可用于水质、水量、气候环境变化较大且不稳定的农村地区； 一体化MBR工艺出水水质稳定，污染物去除率高，但工艺设备复杂、成本高，运行维护要求高，建议在我国东部经济条件较好的农村地区推广使用。各地区可以此为借鉴，根据当地经济水平、环境特点选择最合适的处理技术进行应用推广。

1）GB 18918-2002中的排放标准。

4。结论

结合我国家农村地区分散的污水排放的现状，建议采用一个综合设备处理和集中式收集和处理的技术模型。能力和强大的可操作性，并适合我国家农村地区的现有经济状况。

参考

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[1]

中国水网。

2016年，全国农村污水处理率仅为22％。