复合污染型村镇水污染控制生态工程

本书围绕复合污染型村镇水污染控制技术针对性不强、处理效果不稳定、投资和运行费用高、管理技术复杂等问题，根据作者及其团队多年的科研成果和具体工程应用实践，系统总结与农村各类污水特征相适应的技术需求和工艺解决方案，构建适应农村特点和需求的村镇复合污染处理的成套组合技术体系，为有效推动村镇环境保护、建设美丽宜居乡村、实现均衡性发展提供技术支撑和案例借鉴。
本书结构严谨，阐述清晰，理论分析、工艺技术与工程实践有效结合，具有较强的针对性和应用性，可供从事水环境工程、水生态工程、水体生态修复等的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也供高等学校环境科学与工程、环境生态工程、农业工程及相关专业师生参阅。

杨扬，国务院政府津贴专家。毕业于中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室。自1982年开始从事环境保护工作，曾就职于武汉市环境保护科学研究所、国家环境保护总局华南环境科学研究所，2007年调至暨南大学工作，先任暨南大学热带-亚热带水生态工程教育部工程中心主任。多年来从事受损水体生态修复技术及理论；人工湿地构建、天然湿地恢复技术及理论；面源污染控制、雨水回用生态工程技术与理论；河流水环境修复技术与理论研究，特别在人工湿地植物碎石床生态系统净化机理和技术创新、人工生态系统类群配置和原理、自然湿地生态系统恢复与构建技术、面源污染控制生态工程应用技术的开创性研究工作，形成了系统的技术体系和知识体系。负责承担国家重大专项——水专项东江项目等多项国家、省及地方重大项目。曾获国家科技进步三等奖1项、省部级科技进步奖6项；获国家发明专利2项（CN 1974936A、CN 2012643A），近年来发表论文30余篇。

1.本书具有很强的实用价值和参考性，结合我国村镇实际情况，将复合污染型村镇水污染拆分成工业聚集型、养殖型、商旅服务型几类，分别介绍了针对性的污水处理技术，包括技术原理、流程、效果和设计参数。针对共性的村镇生活污水、面源污染，介绍了多种污水处理和污染控制技术。 2.本书内容全面，参考性强，对我国村镇水环境污染的来源和调查进行了介绍，梳理了村镇污水治理研究的新成果；结合主体部分污染技术的介绍，还收录全过程管理技术及平台，以及7个实际应用案例。 3.本书内容有助于提升农村生态环境质量，符合我国美丽乡村建设的规划，也是对村镇水污染治理的系统梳理，具有较高的学术价值和较强的环保效益。

自改革开放以来，我国农村经济得到了迅速的发展，在建设社会主义新农村的过程中，农村综合开发规模和乡镇企业发展规模日益扩大，农民生活水平得到普遍提升，乡村发展日益繁荣。但受到经济及技术的限制，农村实际发展与城市之间存在明显差距，尤其是农村普遍存在基础设施落后和不足，导致农村生态环境问题突出，对农业生产、农民生活构成了极大的环境隐患。农村环境不仅受到乡镇工业企业的影响，还与农村自身的生产、商旅、畜禽养殖、生活方式等有很大关联，呈现出农业活动和非农业活动高度混合的特殊形态，造成农村污水来源分散、成分复杂、污染叠加等现象。农村地区的污水未经处理就直接排放，是造成农村水体黑臭或水质恶化、土壤和地下水污染、江河湖泊水体水质下降的主要原因。农村环境污染问题不仅严重影响了农村生态环境和人们身体健康，更是阻碍了农村经济的可持续发展和建设美丽新农村的战略任务实施。因此，改善农村人居环境，加快推进农村污水治理，既是实施乡村振兴战略的重点任务也是事关广大农民群众的根本福祉。
然而，由于我国农村人口大部分呈分散分布，集中居住区人口规模较小，不利于采用大规模管网收集系统与集中式污水处理工艺，且投资、运行费用高，即使是在沿海经济高度发达地区也基本没有能力为村镇排水设施建设与长期运营提供稳定可靠的资金来源。随着全面推进乡村振兴，加快农业农村现代化建设，农村人居环境五年提升计划的实施，如何对症下药制定目标和正确选择技术路径提高农村污水治理效率和降低污水处理成本，从根本上解决我国农村污水处理面临的农业、生活和乡村工业多污染源混合污染严重，分散式污水处理及资源化利用技术及配套设施、激励和保障机制不健全，农村面源控制技术的适应性和应用推广有限，相关技术工程规范和标准不完备，建设与长效运行管理薄弱等难题，成为国内外生态环境工程的重点课题。
发达国家很早就重视农村环境保护，因地制宜研发农村生活污水生态处理技术。目前，美国主要应用化粪池、沉淀池、稳定塘等技术作为主要的预处理技术，并根据实际情况和土地处理、人工湿地和地下渗滤系统等技术进行灵活组合，更好地实现村镇污水现场处理。德国进入21世纪以来采用了多种分流式污水处理技术，常用前端化粪池搭配填料介质滤池或植物湿地系统，污水通过管道汇集流入沉淀池，再经湿地净化处理，达标后排放或用于农田灌溉。在巴西，大多数传统的和分散的农村污水处理过程包括使用化粪池和排水管场，最近还使用了化粪池和厌氧过滤器的结合。我国的农村污水处理起步较晚，近年来诸多尝试和应用已经涉及了多类污水处理技术和水环境生态修复技术，如厌氧生物处理技术、好氧生物处理技术、人工湿地处理技术、稳定塘处理技术和土地渗滤技术等，涵盖了城镇生活污水、农村生活污水、多种工业废水、畜禽养殖废水、水产养殖废水、农家乐含油废水处理、污染河水净化及农村面源污染控制等。然而，对于混合有工业、餐饮、养殖等高浓度或密集大量的污染物排放，则有其应用上的限制。
本书基于水系、流域治理理念下的农村污水治理，针对农村污水成分的复杂性，实际用地的紧缺性和地形地势的特殊性，以及单一类型处理技术的局限性和处理效果的不稳定、投资和运行费用高、管理技术复杂等问题，围绕农村生活污水、村镇工业、农家乐餐饮等混合污水、农业面源污染、畜禽养殖污染和水产养殖污染治理生态工程技术展开，通过系统总结“十二五”国家支撑计划“珠三角复合污染型村镇环境整治和修复技术集成及工程示范”、广东省应用型科技研发专项资金项目“村镇综合废水生态处理集成工艺与再生水农业利用技术研发及示范”、中国与中东欧国家政府间例会交流项目“农业径流营养盐污染控制的湿地修复技术”、广东省国际合作领域项目“农村农业污染控制修复与再生利用生态工程国际科技合作示范基地”等多个应用示范项目的研发成果，提出与农村各类污水污染特征相适应的技术需求和工艺解决方案，构建可持续发展的农村生活污水与混合污水生物-物化-生态组合处理技术以“生物单元重点处理有机污染物，物化单元控制毒害污染物，生态单元资源化利用氮磷”的功能定位，将单元技术创新技术与工艺系统集成相结合，形成多种具有节能、节地、高效、易维护特征的可选工艺组合流程，构建适应农村特点和需求的分散型农村生活污水处理的成套组合技术体系。
本书共分11章，阐述了生态工程的基本理论和方法，介绍了农村污水的特点、产生原因和处理的必要性与难点，以及利用生态工程技术对农村污水进行处理的技术与设计方法；论述了有关工业聚集型、粗放种养型、商旅服务型、村镇面源、农村生活污水等村镇复合污染综合处理的生态工程组合技术、概念和原理，对适用范围、技术流程、工程设计、工艺参数、结构建造、成本分析、运行与维护管理等进行了系统介绍，并介绍了该类技术在村镇复合污染控制方面的应用实例和处理效率等。本书具有较强的系统性、知识性、工程性和实践性，理论和实际工程应用有效结合，有助于读者了解、掌握生态恢复与生态工程技术并加以灵活应用，对于推动我国农村污水分散式处理设施的设计、建设与管理，提升农村污水处理设施工程建设和运行维护管理，提供了有效的科学指导，不仅可为农村污水处理工程应用与管理提供实用性技术，也可供从事生态工程技术与生态修复系统工作的管理者、设计者、研究人员和高等学校相关师生参考。
本书由暨南大学、中国科学院城市环境研究所、中国环境科学研究院、生态环境部华南环境科学研究所和广州市污水治理工程管理办公室联合编著，具体编著分工如下：第1章由杨扬、唐小燕、陶然编著；第2章由付晶淼、杨扬、满滢、嵇斌编著；第3章由唐小燕、张晓萌、戴玉女编著；第4章由唐小燕、杨扬、张晓萌编著；第5章由陶然、庞志华、鞠勇民编著；第6章由张晓萌、张成武、高保燕、张龙真、李翔和杨天学编著；第7章由陈少华、林向宇、吴杰、潘松青和徐颖编著；第8章由戴玉女、杨扬、唐小燕、成水平和熊春晖编著；第9章由邰义萍、王瑞、杨扬、阮伟峰编著；第10章由张晓湘、唐小燕、罗伟宏和南燕编著；第11章由林伟国、唐小燕、张龙真、高洪梅、尹和桂、尹椅光和吴颖辉编著，工程案例由广州市污水治理工程管理办公室、广州和源生态科技发展股份有限公司和同济大学成水平教授提供。全书最后由杨扬统稿并定稿，杨扬、陈少华、唐小燕、邰义萍、陶然、戴玉女和张晓萌校阅。本书在编著过程中，广东工业大学杨志峰院士、南京大学任洪强院士、华南理工大学党志教授和中国环境科学研究院席北斗研究员给予了悉心指导，同时在本书的写作中参考了一些国内外同行的技术资料，并得到了国内外专家、学者和同行的支持、帮助和指导，在此一并致谢！
限于编著者水平和经验，且编著时间较紧、编著人员较多，难免有疏漏和不足之处，敬请各位同仁和广大读者批评指正。

编著者
2023年6月

第1章 村镇水环境污染调查与分析 001
1.1 水环境污染来源 002
1.1.1 点源污染 002
1.1.2 农业面源污染 003
1.1.3 生活源及农家乐餐饮源污染 003
1.2 水环境质量参数 004
1.3 水环境调查 006
1.3.1 采样设备 006
1.3.2 采样材料 006
1.3.3 采样方法 006
1.3.4 水样保存 007
1.3.5 水样运输 008
1.3.6 水样分析测试 009
1.3.7 数据记录 011
1.4 水量和水质特征 011
1.4.1 水量特征 011
1.4.2 水质现状 012
1.4.3 主要污染物 013
1.5 治理的必要性及需求 021
参考文献 022

第2章 村镇污水治理研究进展 023
2.1 研究进展分析 024
2.1.1 国内外发文概况 024
2.1.2 发文期刊分析 027
2.1.3 研究学者分析 029
2.2 村镇污水治理工艺发展及应用 030
2.2.1 发展历程 030
2.2.2 应用现状 032
2.3 村镇污水处理系统管理 036
2.3.1 治理政策 036
2.3.2 处理标准 039
2.3.3 财政支持及运维 040
2.4 未来发展对策建议 042
参考文献 043

第3章 村镇生活污水治理方案与要求 045
3.1 总体目标、要求与原则 046
3.1.1 总体目标 046
3.1.2 总体要求 047
3.1.3 基本原则 047
3.1.4 治理理念 048
3.2 村镇生活污水治理 049
3.2.1 生活污水收集 049
3.2.2 生活污水处理模式 050
3.2.3 设计水质与水量 051
3.2.4 生活污水处理设施建设要求 052
3.3 村镇生活污水治理排放标准 052
3.3.1 分类分级 052
3.3.2 控制指标确定 053
3.3.3 污染物排放控制要求 053
3.3.4 尾水再生利用要求 058
3.4 生态处理技术指南规范 059
3.5 污泥处理 060
参考文献 060

第4章 村镇污水处理技术概述 061
4.1 预处理技术 062
4.1.1 化粪池 062
4.1.2 格栅池 063
4.1.3 调节池 064
4.1.4 沉淀池 064
4.1.5 沼气池 065
4.1.6 隔油池 066
4.2 生物处理技术 066
4.2.1 活性污泥处理技术 067
4.2.2 生物膜处理技术 072
4.2.3 膜生物反应器 075
4.3 生态处理技术 076
4.3.1 人工湿地技术 076
4.3.2 稳定塘技术 086
4.3.3 土壤渗滤技术 088
4.3.4 植物修复技术 089
参考文献 093

第5章 工业聚集型村镇废水强化预处理-生态处理技术 094
5.1 乡镇工业废水概况 094
5.1.1 来源 094
5.1.2 特点 095
5.2 乡镇工业废水治理 095
5.2.1 必要性 095
5.2.2 一般原则 096
5.3 臭氧催化氧化法 097
5.3.1 技术原理 097
5.3.2 技术流程 097
5.3.3 技术参数 098
5.3.4 应用效果 099
5.4 芬顿氧化法 101
5.4.1 技术原理 101
5.4.2 技术流程 102
5.4.3 技术参数 102
5.4.4 应用效果 103
5.5 零价铁强化吸附法 106
5.5.1 技术原理 106
5.5.2 技术流程 106
5.5.3 应用效果 107
5.6 强化生物降解法 121
5.6.1 技术原理 121
5.6.2 技术流程 122
5.6.3 应用效果 122
参考文献 136

第6章 养殖型村镇混合废水处理生态工程技术 138
6.1 高浓度畜禽养殖废水曝气生物滤池处理技术 140
6.1.1 技术原理 140
6.1.2 技术流程 140
6.1.3 技术效果 141
6.1.4 设计参数 145
6.2 高浓度畜禽养殖废水人工湿地处理技术 147
6.2.1 技术原理 147
6.2.2 技术流程 147
6.2.3 技术效果 148
6.2.4 设计参数 150
6.3 畜禽养殖废水菌藻共生生态净化技术 151
6.3.1 技术原理 151
6.3.2 技术流程 151
6.3.3 技术效果 152
6.3.4 设计参数 156
6.4 水产养殖尾水生态处理技术 156
6.4.1 多级过滤槽处理技术 157
6.4.2 植草沟池技术 158
6.4.3 植物坝技术 159
6.4.4 平流式植物坝多塘处理技术 160
6.4.5 折流式植物坝多塘处理技术 161
6.4.6 三池两坝 162
6.5 微藻资源化利用技术 163
6.5.1 技术原理 163
6.5.2 技术流程 163
6.5.3 技术效果 163
6.6 养殖废水组合处理技术 173
参考文献 174

第7章 商旅服务型村镇复合污染处理技术 175
7.1 餐饮废水电絮凝油水分离预处理技术 176
7.1.1 技术原理 176
7.1.2 技术流程 176
7.1.3 技术效果 178
7.1.4 设计参数 182
7.2 新型分段进水多段A/O低碳脱氮技术 183
7.2.1 技术原理 183
7.2.2 技术流程 183
7.2.3 技术效果 185
7.2.4 设计参数 190
7.3 给水污泥生态滤床除磷技术 191
7.3.1 技术原理 191
7.3.2 技术流程 191
7.3.3 技术效果 192
7.3.4 设计参数 196
7.4 餐厨垃圾高效好氧发酵技术 197
7.4.1 技术原理 197
7.4.2 技术流程 198
7.4.3 技术效果 198
7.4.4 设计参数 206
参考文献 207

第8章 村镇生活污水生物生态处理技术 208
8.1 概述 209
8.1.1 人工湿地设计与运维思路 209
8.1.2 设计基本原则 209
8.1.3 设计总体要求 209
8.2 单级湿地 215
8.2.1 适用范围 215
8.2.2 技术原理 215
8.2.3 技术流程 216
8.2.4 技术效果 217
8.2.5 设计参数 220
8.3 多级组合湿地 221
8.3.1 适用范围 222
8.3.2 技术原理 222
8.3.3 技术流程 222
8.3.4 技术效果 224
8.3.5 设计参数 232
8.4 复合垂直流湿地 232
8.4.1 适用范围 232
8.4.2 技术原理 233
8.4.3 技术流程 233
8.4.4 技术效果 234
8.4.5 设计参数 236
8.5 回流立式湿地 236
8.5.1 适用范围 236
8.5.2 技术原理 237
8.5.3 技术流程 238
8.5.4 技术效果 238
8.5.5 设计参数 243
8.6 潮汐流湿地 244
8.6.1 适用范围 245
8.6.2 技术原理 245
8.6.3 技术流程 245
8.6.4 技术效果 245
8.6.5 设计参数 248
8.7 微生物燃料电池耦合湿地 248
8.7.1 适用范围 249
8.7.2 技术原理 249
8.7.3 技术流程 249
8.7.4 技术效果 250
8.7.5 设计参数 256
8.8 加碳强化湿地 256
8.8.1 适用范围 257
8.8.2 技术原理 257
8.8.3 技术流程 257
8.8.4 技术效果 257
8.8.5 设计参数 269
8.9 污水资源化利用模式 272
参考文献 273

第9章 村镇面源污染控制与生态修复 275
9.1 源头污染控制技术 276
9.1.1 技术原理 277
9.1.2 技术流程 277
9.1.3 技术效果 278
9.1.4 设计参数 280
9.2 植物缓冲带技术 281
9.2.1 技术原理 281
9.2.2 植物类型 282
9.2.3 技术效果 289
9.2.4 设计参数 294
9.3 农排水生态沟渠拦截技术 297
9.3.1 技术原理 298
9.3.2 技术流程 298
9.3.3 技术效果 299
9.3.4 设计参数 301
9.4 生态软隔离带渗滤技术 303
9.4.1 技术原理 303
9.4.2 技术流程 304
9.4.3 技术效果 304
9.4.4 设计参数 308
9.5 农村生态塘修复技术 309
9.5.1 技术原理 310
9.5.2 技术流程 311
9.5.3 技术效果 311
9.5.4 设计参数 315
9.6 面源污染监测与评估 316
9.6.1 面源污染监测 317
9.6.2 面源污染评估 318
9.6.3 面源污染模型预测评估 320
参考文献 321

第10章 村镇污水治理设施全过程管理技术及平台 323
10.1 农村污水处理方案优选及设计流程 324
10.1.1 农村污水处理目标 324
10.1.2 信息调查收集 324
10.1.3 方案比选 325
10.1.4 主要处理技术 326
10.2 农村污水处理设施运行维护技术 326
10.2.1 一般规定 326
10.2.2 污水收集管网 327
10.2.3 污水处理设施 327
10.3 农村生活污水处理设施运行管护模式 330
10.3.1 属地（村镇）自行运行管护模式 330
10.3.2 第三方运行管护模式 330
10.3.3 建设运营一体化模式 331
10.4 农村生活污水治理管理与信息化平台 331
10.4.1 农村生活污水治理长效管理模式构建 331
10.4.2 农村生活污水信息化管理平台 334
10.4.3 系统优势特点 341
参考文献 341

第11章 复合污染型村镇水污染控制生态工程应用案例 342
11.1 工业聚集型村镇混合污水处理工程案例 342
11.1.1 工程背景 342
11.1.2 工艺流程 342
11.1.3 设计参数 343
11.1.4 工程效果 344
11.2 种养型村镇混合污水强化净化案例 347
11.2.1 工程背景 347
11.2.2 工艺流程 347
11.2.3 设计参数 348
11.2.4 工程效果 348
11.3 商旅餐饮混合污水处理生态工程案例 351
11.3.1 工程背景 351
11.3.2 工艺流程 351
11.3.3 设计参数 351
11.3.4 工程效果 352
11.4 河网村镇复合污染控制与生态修复案例 354
11.4.1 工程背景 354
11.4.2 工艺流程 354
11.4.3 设计参数 355
11.4.4 工程效果 355
11.5 生活污水生物/生态处理工程案例 357
11.5.1 厌氧池应用案例 357
11.5.2 A2O工艺应用案例 358
11.5.3 MBR应用案例 360
11.5.4 水平流人工湿地应用案例 361
11.6 农村坑塘生态修复工程案例 362
11.6.1 衡阳利民村水塘生态修复应用案例 362
11.6.2 广州棠东村复合污染水塘生态修复应用案例 364
11.6.3 珠海横琴新区向阳村农村面源污染修复应用案例 367
11.6.4 东溪河赤坑片水生态综合治理应用案例 369
11.7 二级污水厂尾水处理人工湿地工程案例 373
11.7.1 太仓市港城组团污水处理厂生态湿地净化工程 373
11.7.2 许昌青泥河人工湿地深度净化工程 375