2.1.2　日本农村生活污水处理技术模式

自日本从1977年实行农村污水处理计划以来，至1996年底已建成约2000座小型污水处理厂，20世纪90年代，在循环经济理念的指导下，日本政府重新调整了污水处理政策，加大了对小城镇和没有排水系统的农村地区的污水处理力度并加快中小型污水处理设施的研究开发和应用^［5］。日本农村污水处理协会设计、推广的污水处理装置体积小、成本低、操作运行简单，十分适用于农村。处理后的污水水质稳定，大多用于灌溉水稻或果园，或排入灌排渠道，稀释后再灌溉农作物，污水中分离出来的污泥经脱水、浓缩和改良后，运至农田作肥料。

依据所处理的废水种类、设备大小和管理部门不同，日本将生活污水处理分为若干系统——集中处理系统、johkasous系统和粪便处理设备。在日本有66%的用户使用gappei-shori净化槽或者集中处理系统处理生活污水，但是仍有34%的用户使用vault厕所或tandokou-shori净化槽处理粪便，杂排水未经任何处理而直接排放。因此，增加gappei-shori净化槽或集中处理系统的比例来促进杂排水处理以防止水体污染对日本政府来说是一个极其紧迫的问题。日本的生活污水处理流程如图2-4所示。

图2-4　日本的生活污水处理流程

净化槽通常应用于没有排水系统的边远乡村。在日本安装有800万个净化槽（包括doku-shori和gappei-shori），服务人口约3600万人。在已安装的净化槽中大约13.5%（约100万套）是gappei-shori净化槽，服务人口约1000万人。近年来，净化槽的研究与发展十分迅速。在技术上主要有两个研究方面：一方面是研究去除N和P，同时获得高质量出水的净化槽；另一方面是研究具有特殊功能的净化槽（图2-5）^［6，7］。

图2-5　小型净化槽的发展方向

小流量的污水地下渗滤系统工艺种类很多，归纳起来可分为3种基本类型。

1）地下土壤渗滤沟（槽）　有的是封闭型的，有的是敞开型的；一般均间歇运行，有投配期和休灌期；有的无回流，有的将净化出水部分循环回流；有单管型的和多管型的。

2）地下毛细管浸润渗滤沟（槽）　也称尼米（Niimi）系统，这是日本开发的利用毛细管浸润扩散原理研制成功的一种浅型土壤处理系统。

3）土壤天然净化与人工净化相结合的复合工艺　通常是将浸没生物滤池与毛细管浸润渗滤相结合的复合工艺。

为控制氮、磷污染，防止水体富营养化，国外还有将上述土壤渗滤法应用于脱氮除磷的情况。

日本的土壤毛细管渗滤系统，也称尼米（Niimi）系统，是日本人Niimi于20世纪80年代初期开发成功的^［8］。系统的下部为不透水层，防止污水直接下渗，避免污染地下水。污水通过沟内土壤的毛细管作用，缓慢向上并向四周浸润、扩散入周围土壤，在地表下30～50cm深度的土壤层发生非饱和渗透。在此层土壤内聚集着大量微生物及微型动物。在需氧微生物和厌氧微生物的作用下，污水中的有机污染物被吸附、降解，土壤中大量的原生动物和后生动物又以微生物为食料；伸入土层中的植物根系则吸收由于污水矿化而产生的氮、磷等无机养分，作为其生长所需的营养。因此，Niimi系统基本上是一个生态系统，通过植物-土壤-微生物的复杂而又互相联系和制约的作用，最终使污水得到净化。土壤毛细管渗滤系统的水力负荷一般取30～40L/（m·d）。