分散式面源生活污水生态处理技术研究进展

绝大 数 流 域 ，如 太 湖 、滇 池 等 ，面 源 中 的 城 郊 与 农 村 地 区 分 散 性 生 活 污 水 排 放 、农 田 径 流 等 是 造 成 水 体 污 染 的主要原因 ，其 贡 献 率 总 计 超 过 ７０％ ，远 高 于 来 自 工 业生产和城市生活排污造成的点源污染 。 ［５］ 近年来，城市地区环保资金投入巨大，管网 不断 完善、污水处理 厂 大 批 兴 建 以 及 相 关 法 律 法 规 逐 步 完 善 与 落 实 ，城 市 水 体 污 染 控 制 取 得 了 一 定 成 果 ，但 是黑臭河道整 治、景 观 水 复 原 等 仍 是 较 发 达 东 部 城 市急需解决的 问 题，而 分 散 式 面 源 生 活 污 水 是 其 重 要污染来源。相 比 于 集 中 式 点 源 污 染 治 理，面 源 污 染治理是一个更加复杂与 困 难 的 问 题 。 ［６］ 城 市 面 源 生活污水主要是城郊地区与上游农村地带无序排放 的 生 活 污 水 ，考 虑 到 这 些 地 区 人 口 居 住 相 对 分 散 ，管 网建设投资大，采 用 集 中 式 污 水 处 理 厂 处 理 效 益 不
开 。 美 国 于 ２０ 世 纪 ７０ 年 代 初 期 开 始 研 究 并 在 公 共 卫生和环保界 达 成 共 识，认 为 分 散 式 的 处 理 系 统 将 作为一种永久性的处理方法用于分散式面源污染治 理 ，而 且 近 年 来 也 一 直 致 力 于 提 高 其 处 理 效 率 ，尤 其 重视开发 和 应 用 就 地 处 理 系 统 。 ［７］ 美 国 约 ２５％ 的 废水采用分散 式 的 处 理 系 统，其 中 最 普 遍 的 分 散 式 处理系统是在 化 粪 池 后 加 一 个 亚 土 层 过 滤 系 统 。 ［８］ 挪威鉴于居民房屋分布比较分散且很多是建立在岩 石 上 ，无 法 采 用 土 地 渗 滤 进 行 污 水 的 就 地 处 理 ，因 而 发展了以 ＳＢＲ、生物转盘、移动床生物膜反应器等技 术为主，并结合 化 学 絮 凝 除 磷 的 集 成 式 小 型 污 水 净 化装置 。 ［９］ 日 本 净 化 槽 技 术 到 目 前 已 经 发 展 了 ５０ 多年，至 ２００５ 年 净 化 槽 的 服 务 人 口 数 约１ ０９３万 人 。 ［１０－１１］ 澳大利亚开发了一种过滤和 灌 溉 作 物 的 污 水土地处理系统，称 为 “ＦＩＬＴＥＲ”，污 水 通 过 灌 溉 土 地处理后得到 净 化，再 利 用 地 下 暗 管 将 其 汇 集 和 排 出［１２］。ＢＤＯＵＲ 等 对 ［１３］ 地 中 海 化 塘、湿 地、上 流式厌氧污泥反应器和土壤含水层处理技术是最合 适的技术。ＨＵＧ 等［１４］认 为，分 散 式 处 理 方 式 在 很 多地区能有效替代集中式污水管网和污水处理厂， 并且建立了相关模型用于集中监控分散式离线处理 方式获得的处理效果。 １．２ 国 内 面 源 生 活 污 水 治 理
我国面源污染 研 究 早 期 主 要 对 滇 池、太 湖 等 进 行探索性研究 。 ［１５］ 近 年 来，众 多 专 家 学 者 也 对 从 外 国引进的净化槽技术、ＦＩＬＴＥＲ 工艺、人工湿地等 技 术进行了多方 探 讨 和 尝 试。 但 是，目 前 我 国 大 部 分 城郊及农村地区还没有较完善的分散式污水处理设 施 ，即 使 是 沿 海 经 济 较 发 达 的 城 郊 及 农 村 地 区 ，家 庭 排放的生活污 水 一 般 只 经 过 化 粪 池 简 单 处 理，而 化 粪池无法有效 去 除 污 染 物，加 之 下 垫 面 越 来 越 多 地 被水泥、柏油等 覆 盖，污 染 物 下 渗 受 到 限 制，更 多 的 污染物通过汇流进入附近流域的河流或水库。 在分散式 面 源 生 活 污 水 处 理 方 面，江 苏 省 江 阴 市走在国内前 列，于 ２００９ 年 １１ 月 确 立 对 无 法 接 管 且规划保留的 居 民 点 的 生 活 污 水，采 用 高 效、低 耗、 经济和维护简 单 的 污 水 处 理 技 术。 我 国 城 镇、农 村
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｎｏｎ－ｐｏｉｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｗａｔｅｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｎｏｎ－ｐｏｉｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｏｎ ｔｈｒｅｅ ｏｆ ｅｃｏ－ ｌｏｇｉｃａｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｗｅｔｌａｎｄｓ，ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｏｎｄｓ ａｎｄ ｌａｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｙｓ－ ｔｅｍ，ａｎｄ ｅｌａｂｏｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｄｖａｎｃｅ ｏｆ ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔ ｗａｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｗｅｔｌａｎｄｓ ａｎｄ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｏｎｄｓ ｗｅｒｅ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｂｙ ｌａｎｄ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｌａｎｄ ａｒｅａ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｓｅｗａｇｅ ｗｅｒｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｓｅａｓｏｎａｌ ｃｈａｎｇｅｓ；Ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔ ｉｎ ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｉｎｆｉｌｔｒａ－ ｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｃｌｏｇｇｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｒｅｍｏｖａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．
第一作者：董文杰，男，１９８６年生，博士研究生，主要从事水污染控制与生物资源化研究。＃ 通讯作者。 ＊ 国 家 重 大 科 技 专 项 （Ｎｏ．２０１３ＺＸ０７３１２－００１－０１）；温 州 市 科 技 计 划 项 目 （Ｎｏ．Ｓ２０１０００３５）。
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董文杰等 分散式面源生活污水生态处理技术研究进展
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｎｏｎ－ｐｏｉｎｔ ｓｅｗａｇｅ ＤＯＮＧ Ｗｅｎｊｉｅ１，ＬＵ Ｇｕａｎｇ２， ＹＡＮ Ｌｉ３，ＬＩ Ｓｈｅｎｇ４，ＺＨＥＮＧ Ｘｉａｎｇｙｏｎｇ５，ＹＥ Ｈａｉｒｅｎ５．（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２；２．Ｗｅｎｚｈｏｕ Ｈｏｕｓｉｎｇ ａｎｄ Ｕｒｂａｎ－Ｒｕｒａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ，Ｗｅｎｚｈｏｕ Ｚｈｅ－ ｊｉａｎｇ ３２５０００；３．Ｗｅｎｚｈｏｕ Ｐｕｂｌｉｃ Ｕｔｉｌｉｔｉｅｓ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｅｎｚｈｏｕ Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３２５０００；４．Ｕｒｂａｎ Ｃｏｎ－ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０４１００；５．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉ－ ｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｗｅｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｅｎｚｈｏｕ Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３２５０００）
高 。 因 此 ，探 求 经 济 、实 效 的 分 散 式 生 活 污 水 处 理 法 成为恢复和维护城市水环境的关键之一。
１ 国 内 外 分 散 式 面 源 生 活 污 水 处 理 概 况
１．１ 国 外 面 源 生 活 污 水 治 理 针对面源 生 活 污 水 处 理 的 研 究 在 国 外 早 已 展
经济水平不及 西 方 发 达 国 家，生 活 习 惯 的 差 异 造 成 污水成分差异 较 大，同 时 国 外 对 技 术 产 权 的 保 护 与 限制，使得国内 无 法 直 接 利 用 国 外 现 有 技 术 来 解 决 国内面源生活 污 水 处 理 的 难 题。 目 前 而 言，因 地 制 宜的分散式生态污水处理方法具有处理效果稳定、 投资少、管 理 简 单 等 优 点，不 仅 适 合 我 国 当 前 的 国 情，而且符合生 态 化、可 持 续 发 展 的 趋 势，得 到 了 越 来越多专家学 者 的 认 可，被 认 为 是 一 种 极 具 潜 力 的 处 理 方 法 。 ［１６－１９］
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｎｏｎ－ｐｏｉｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｄｖａｎｃｅ
快速城市 化 在 带 动 经 济、社 会 迅 猛 发 展 的 同 时 带来了城市水 环 境 严 重 破 坏 的 问 题，日 益 激 化 了 水 资源供需矛盾。 水 体 污 染 可 分 为 两 大 类：点 源 污 染 与非点源污染。 非 点 源 污 染 主 要 是 面 源 污 染，是 指 污染物在降水径流淋洗与冲刷大气的作用下以广域 分散 的 形 式 进 入 受 纳 水 体 引 发 的 水 体 污 染 。 ［１－２］ ＰＲＡＫＡＳＨ 等［３］采用遥感和 ＧＩＳ 技 术 建 立 模 型，发 现城郊结合部住宅区是硝酸盐污染的最强来源。我 国晋江流域非 点 源 氮 磷 负 荷 研 究 发 现：非 点 源 氮 负 荷 为１２ ２９８．９５ｔ／ａ，主 要 来 自 畜 禽 养 殖 、农 田 径 流 和 农村生活污 水，其 贡 献 率 分 别 为 ３１．７２％、２６．３８％ 和１７．４４％；非点源磷负荷为 ６６７．０４ｔ／ａ，主要来自土 壤侵蚀、农田径流和农村生活污水，其贡献率 分 别 为 ４３．２７％、２１．１０％ 和 １２．２５％［４］。另 有 研 究 证 实 中 国