隨著(zhù)農村污水治理工作的推進(jìn)和污水資源化理念的推廣，農村生活污水的分質(zhì)收集與資源化成為重要的研究和應用方向。農村灰水的收集-處理-回用模式逐漸受到重視。

農村灰水是指除廁所污水以外的農村生活污水，具體包括農戶(hù)日常生活產(chǎn)生的洗浴污水、洗漱污水、洗滌污水及餐廚污水等?；宜空忌钗鬯偭康?0%左右，開(kāi)展灰水收集、處理與回用不僅可降低污水收集和處理系統的水量負荷，還可減少水資源消耗。

灰水基本不含糞污，污染物濃度較低且致病菌較少，適宜在收集處理后進(jìn)行資源化利用。與農村生活污水的收集處理模式不同，為便于回用，農村灰水的收集-處理-回用模式以村落集中收集處理和分散收集處理為主，很少采用納入城鎮污水管網(wǎng)的模式。常用的回用方式包括農業(yè)灌溉、室外沖洗、景觀(guān)用水及室內沖廁等。

我國農村灰水資源化工作仍處于起步階段，灰水收集-處理-回用系統技術(shù)及運行方面仍存在許多問(wèn)題。

為推進(jìn)農村灰水的高效收集處理和安全回用，提升灰水收集-處理-回用系統的集成科學(xué)性和可靠性，筆者對農村灰水收集-處理-回用系統的研究及應用現狀進(jìn)行分析，剖析農村灰水系統存在的問(wèn)題，提出針對性的優(yōu)化建議并對未來(lái)農村灰水系統的發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。

1 農村灰水系統現狀

根據子系統功能的不同，農村灰水系統可分為收集系統、處理系統及回用系統3部分，如圖1所示。

1.1 收集系統

灰水收集是灰水處理與回用的前提，也是整個(gè)農村灰水系統建設成本最高、運維問(wèn)題最多的環(huán)節。常用的收集系統分為管道系統和溝渠系統兩大類(lèi)。

（1）管道系統。管道系統由多級灰水管道、檢查井、隔油池、沉泥井等設施組成，以重力流管道為主。與溝渠系統相比，灰水管道系統在收集效率、污染控制、防止致病菌擴散及提升村容村貌等方面具有明顯優(yōu)勢，但其建設和運行過(guò)程存在成本較高、堵塞頻發(fā)、亂接錯接的問(wèn)題。排水管道的建設成本一般占排水系統總投資的70%以上，目前農村灰水管道設計過(guò)程中往往套用城鎮排水系統的經(jīng)驗數據，導致設計管徑過(guò)大，增加了管道建設成本。同時(shí)過(guò)大的管徑致使開(kāi)挖道路面積增大，給農村狹窄街道的施工造成困難，也嚴重影響居民正常生活。在灰水管道運行過(guò)程中，有的農戶(hù)自行拆除下水道濾網(wǎng)，將菜葉、濕巾、包裝袋等雜物沖入下水道，易造成管道堵塞。個(gè)別農戶(hù)自行改造接戶(hù)管道，將化糞池黑水接入灰水管道，影響末端處理與回用。

（2）溝渠系統。溝渠系統是低收入農村地區普遍采用的灰水收集系統。排水溝渠建設成本低廉，具有一定污染物去除效果，且對水力條件、異物的適應能力高于管道系統。但溝渠內的灰水直接暴露在空氣中，夏季易散發(fā)異味，且流速較低易滋生蚊蟲(chóng)，冬季易結冰?；宜疁锨谟昙緟R入大量泥沙和雨水，一方面泥沙會(huì )堵塞灰水處理設施，另一方面雨水稀釋了污染物，造成進(jìn)水濃度過(guò)低，影響處理設施的正常運行。

1.2 處理系統

灰水處理工藝復雜多樣，生物、生態(tài)及物化等工藝均有廣泛研究和應用。常用的灰水處理系統如表1所示。

（1）生物處理系統。生物處理系統是農村污水的主流處理系統，在灰水處理中也有廣泛應用，主要分為厭氧系統和好氧系統兩大類(lèi)。常用的厭氧系統包括厭氧沉淀池、厭氧濾池等，由于對有機物去除能力有限且異味明顯，通常作為好氧生物處理或生態(tài)處理的預處理系統，不單獨使用。好氧系統對有機物去除率高、出水水質(zhì)好，根據處理原理不同分為生物膜法和活性污泥法。

生物膜法的有機物處理效果好、運維便利且一般無(wú)需二沉池，占地面積和建設成本均較低，以生物轉盤(pán)（RBC）、曝氣生物濾池（BAF）和移動(dòng)床生物膜反應器（MBBR）應用較多。上述3種工藝正常運行時(shí)的出水水質(zhì)基本可達到或優(yōu)于當地農村污水處理設施的排放標準要求，可滿(mǎn)足農田灌溉、室外沖洗及景觀(guān)用水等回用需求。但RBC因直接暴露在空氣中不易采用地埋等方式有效保溫，冬季其生物膜活性降低，處理效果下降，在北方冬季甚至因結冰而無(wú)法正常運行。BAF及MBBR可以地埋，對低溫承受力相對較好，但BAF需定期反沖洗避免堵塞，而MBBR好氧段的曝氣機需長(cháng)期運行，運維成本較高。

農村灰水系統采用的活性污泥法基本為無(wú)需建設二沉池的系統，如膜生物反應器（MBR）和序批式活性污泥反應器（SBR）。

其中MBR處理效果好、出水水質(zhì)優(yōu)良且對病原微生物的去除效果顯著(zhù)，適合在以室內回用為主要資源化利用方式的地區應用。MBR成本較高且運維復雜，不適合經(jīng)濟條件較差的地區。SBR工藝運行時(shí)為間歇進(jìn)水，適于處理農村灰水等排水量有明顯時(shí)間變化特征的污水。SBR工藝對灰水的處理效果穩定，但常需要配套自控裝置以適應農村灰水排放特征，建設和運維成本相對較高?；宜緵](méi)有高效脫氮除磷的需求，混合生活污水處理中常用的A/A/O、氧化溝等工藝在農村灰水處理中應用較少。

（2）生態(tài)處理系統。生態(tài)處理系統具有造價(jià)低廉、運維便利、能耗低的優(yōu)勢，逐漸成為農村灰水處理的主流工藝。當灰水回用方式為農田灌溉時(shí)，處理設施出水水質(zhì)僅需滿(mǎn)足《農田灌溉水質(zhì)標準》（GB 5084—2021）的要求，無(wú)需深度處理，適合采用生態(tài)處理系統。人工濕地（CW）、生態(tài)濾池和土地滲濾是常用的灰水生態(tài)處理系統，其中以CW應用最為廣泛。

CW可通過(guò)土壤和濾料的吸附過(guò)濾、微生物的代謝以及濕地植物的吸收作用去除灰水中的懸浮物、有機物、氮、磷等污染物，分為表面流CW、水平潛流CW及垂直流CW，其中垂直流CW對污染物的綜合去除效果較好。因大部分CW為露天運行，其在北方地區的冬季容易凍結，導致處理效果下降，因此冬季嚴寒地區不適合采用CW等生態(tài)工藝作為核心灰水處理工藝。

（3）物化處理系統。農村灰水物化處理系統可分為物理過(guò)濾系統、混凝過(guò)濾系統、電絮凝系統、膜分離系統及高級氧化系統等。物理過(guò)濾系統在實(shí)際工程中應用較多，其他物化處理系統因建設成本和運維費用高，實(shí)際應用少。

物理過(guò)濾系統主要以石英砂、碎石、活性炭等作為過(guò)濾介質(zhì)，通過(guò)濾料的物理過(guò)濾作用及活性炭等多孔材料的吸附作用攔截灰水中的污染物。物理過(guò)濾系統對懸浮物的去除效果良好，但濾料需反沖洗，活性炭需定期更新，一般在單戶(hù)或聯(lián)戶(hù)灰水處理裝置中應用較多，在村集中灰水處理工藝中一般不作為主體工藝，而是設置在生物或生態(tài)處理設施之后，作為深度處理設施進(jìn)一步去除懸浮物，保障消毒工藝的可靠運行。

1.3 回用系統

農村灰水回用系統主要分為消毒系統、儲水系統和輸配系統，其中以消毒系統最為關(guān)鍵。

灰水中含有大量致病微生物，因此回用時(shí)應關(guān)注致病風(fēng)險。相關(guān)研究證實(shí)，CW等常用灰水處理工藝對致病菌的去除效果有限，為實(shí)現灰水回用安全應消毒處理。消毒系統分為加氯消毒系統、紫外消毒系統和臭氧消毒系統等，其中加氯消毒系統和紫外消毒系統應用較多。

加氯消毒系統主要采用次氯酸鹽消毒劑，成本低廉且余氯可持續保持消毒效果，缺點(diǎn)在于會(huì )產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物以及氯元素在農業(yè)灌溉時(shí)可能對土壤和植物造成不利影響。

紫外消毒不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物且不會(huì )增加灰水鹽分，但不具有持續消毒效果，易造成消毒不徹底。加氯消毒和紫外消毒對進(jìn)水的懸浮物濃度和濁度要求較高，需在消毒前降低進(jìn)水的懸浮物濃度和濁度，才能實(shí)現穩定可靠的消毒效果。

2 優(yōu)化建議

農村灰水收集-處理-回用系統的技術(shù)類(lèi)型多樣，應結合當地特點(diǎn)與需求，科學(xué)設計、規范建設并保障運維效果，從技術(shù)、管理和制度層面科學(xué)推進(jìn)農村灰水的資源化利用，如圖2所示。

2.1 技術(shù)層面

在有條件的地區優(yōu)先推行管道排水，條件尚不充分的地區推行管渠結合的排水系統，利用管道衛生條件較好和溝渠成本低廉的優(yōu)勢，提高灰水收集系統的經(jīng)濟可行性。

合理優(yōu)化灰水管徑，優(yōu)先采用小管徑排水系統（干管管徑<200 mm的重力流排水管道系統），其成本低廉、開(kāi)挖道路面積小，適合現行條件下的農村灰水收集，且在優(yōu)化管道運維和削減處理設施污染負荷方面有積極意義。

因地制宜，合理集成生物、生態(tài)和物化處理工藝，避免盲目追求MBR等先進(jìn)處理工藝，造成資金浪費。避免在冬季嚴寒地區使用生態(tài)處理工藝為主的處理系統，集成生物處理和物化處理系統保障冬季的灰水處理效果。

在條件允許的地區利用風(fēng)能和太陽(yáng)能等清潔能源為灰水處理設施供能，降低運行能耗和費用?；宜赜霉喔葧r(shí)進(jìn)行低劑量加氯或紫外消毒處理，隨后采用滴灌等非噴灑型輸配系統，避免形成微生物氣溶膠。再生水灌溉可能造成土壤鹽分的累積，消毒時(shí)應控制含氯消毒劑的用量?；宜赜糜跊_洗和景觀(guān)時(shí)，在生物/生態(tài)處理后采用砂濾+加氯消毒方式進(jìn)行消毒，保證儲水和輸配水系統中含有適宜濃度的余氯。

2.2 管理層面

關(guān)注灰水收集和回用系統的維護，定期巡視灰水管道和溝渠，及時(shí)排查檢修淤積和堵塞問(wèn)題，強化消毒系統和儲水系統的運行維護，以保證灰水回用安全。建立考核機制、健全考核體系、明確責任到人，應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將灰水集中處理及回用系統的運行和水質(zhì)數據聯(lián)網(wǎng)公示，建立公眾監督與投訴平臺，鼓勵農村居民參與灰水收集-處理-回用系統的運行監督。

加強宣傳教育，號召農村居民養成良好的排水習慣，避免大塊異物進(jìn)入灰水管道，杜絕將黑水接入灰水管道的行為，并引導居民積極采取相應防護措施，接觸灰水后勤洗手，降低室外灰水回用的風(fēng)險。

2.3 制度層面

拓展融資渠道，創(chuàng )新收益模式，采用多種方式鼓勵社會(huì )資本參與農村灰水系統的建設和運維。在經(jīng)濟條件允許的地區對農村灰水系統的建設運維提供專(zhuān)項資金支持。在有條件開(kāi)展灰水回用的地區建立灰水回用經(jīng)濟補償機制，對優(yōu)先開(kāi)展灰水回用的農村在財政支持上予以?xún)A斜，定期組織灰水回用優(yōu)秀案例評選并進(jìn)行推廣。

在推進(jìn)鄉村振興的過(guò)程中，逐步在地方規劃和各項行動(dòng)計劃中對灰水回用率提出要求。目前我國尚無(wú)針對農村灰水收集-處理-回用的技術(shù)標準，各地在灰水系統設計時(shí)缺乏有效參考，應推進(jìn)相關(guān)標準的制定工作。市場(chǎng)上灰水設備類(lèi)型多樣，選型困難，應推進(jìn)標準化認證工作，保障設施質(zhì)量與運行效果，形成規范化的灰水技術(shù)系統和設備體系。

3 發(fā)展趨勢

農村灰水系統的科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)和工藝應用發(fā)展趨勢可總結為4個(gè)方面：

（1）在物質(zhì)遷移轉化及調控方面，研究灰水系統中持久性有機污染物等新興污染物的遷移轉化規律，以保障回用安全，同時(shí)研究鹽分及氮、磷元素的遷移轉化規律以提升農業(yè)灌溉回用效益。

（2）在微生物特征解析及風(fēng)險控制方面，探明灰水系統是否具有致病微生物的傳播和富集風(fēng)險，并開(kāi)發(fā)相應的微生物風(fēng)險控制技術(shù)。

（3）在低溫處理可靠性提升及配套技術(shù)研發(fā)方面，研發(fā)能夠適應低溫的灰水處理技術(shù)及設備，并提出系統低溫運行解決方案。

（4）在管道和溝渠收集系統決策方面，基于我國農村復雜多樣的地理環(huán)境和社會(huì )經(jīng)濟現狀，通過(guò)全生命周期的效益評估實(shí)現灰水收集系統選型的科學(xué)決策。

4 結 論

（1）農村灰水收集系統分為管道系統和溝渠系統，處理系統以RBC、BAF、MBR等生物處理工藝、CW等生態(tài)處理工藝、物理過(guò)濾等物化處理工藝為主，回用系統的消毒方式以加氯消毒和紫外消毒應用較多。

（2）灰水管道造價(jià)過(guò)高和處理設施冬季運行效果差是常見(jiàn)問(wèn)題。技術(shù)上應因地制宜，優(yōu)化灰水收集管道管徑，強化處理與回用技術(shù)集成并推進(jìn)科學(xué)消毒；管理上應強化運維、量化考核并加強宣傳；制度上應保障資金、鼓勵回用并制定標準，統籌推進(jìn)農村灰水的資源化利用。

（3）應開(kāi)展新興污染物、鹽分、致病微生物等在灰水系統中的遷移轉化規律和環(huán)境影響研究，研發(fā)能夠適應低溫環(huán)境的農村灰水處理技術(shù)和設備，并科學(xué)評估管道系統和溝渠系統的綜合效益。