中國農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀及發(fā)展方向探討

葛會超，唐 晶，任 亮

(1.中車山東機(jī)車車輛有限公司，山東 濟(jì)南 250022；2.江蘇中車環(huán)保設(shè)備有限公司，江蘇 蘇州 215500)

1 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國廣大農(nóng)村地區(qū)的生活方式發(fā)生巨大變化，生活條件得到明顯改善。十九大報(bào)告中提出實(shí)施“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。農(nóng)村生活污水防治問題是實(shí)現(xiàn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)過程中不可避免的問題。

近年來農(nóng)村地區(qū)生活污水排放量日益增大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國目前有244.9萬個(gè)自然村，污水處理率低于10%[1]。未經(jīng)處理的生活污水隨意排放直接導(dǎo)致了農(nóng)村“臟、亂、差”的環(huán)境狀況，影響村容村貌，對村民的健康形成了潛在威脅；另一方面農(nóng)村污水也導(dǎo)致了水體富營養(yǎng)化等水體污染，給農(nóng)村人居生活環(huán)境造成了不小的壓力。為了促進(jìn)農(nóng)村生活污水問題的解決，筆者對目前農(nóng)村生活污水處理的現(xiàn)狀、問題進(jìn)行了總結(jié)，并提出了農(nóng)村污水處理的發(fā)展方向。

2 中國農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀與問題

我國農(nóng)村生活污水可分為灰水和黑水兩類[2]，其中灰水包括餐廚污水、衛(wèi)生間淋浴水以及洗滌污水，污染較輕；黑水由衛(wèi)生間尿液和糞便及其沖洗水構(gòu)成，污染較重。一般農(nóng)村生活污水來源分散、不易收集、成分復(fù)雜，水量變化大，水質(zhì)不穩(wěn)定，含較多氮磷元素和懸浮物，有毒物質(zhì)較少。我國地域廣闊地理差異大導(dǎo)致農(nóng)村生活污水存在明顯差異[3]，農(nóng)村生活污水處理不能一概而論。根據(jù)城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒[4]，2016年全國城市污水處理率為93.44%，而對生活污水進(jìn)行處理的鄉(xiāng)村僅為全部鄉(xiāng)9.04% ，農(nóng)村生活污水處理率不到城市污水處理率的十分之一。全國有4.03億城區(qū)人口，而村莊戶籍人口為7.63億。對比這2組數(shù)據(jù)，有大量農(nóng)村生活污水未得到有效處理，全國將近一半的人口生活用水安全可能受到威脅。因而，完善農(nóng)村生活污水處理體系迫在眉睫，找到合適的農(nóng)村生活污水處理模式顯得尤為重要。

整體來說，農(nóng)村生活污水處理率低。我國農(nóng)村生活污水處理起步較晚，大多數(shù)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平依然偏低，無力安裝污水處理設(shè)施。相對城市而言，農(nóng)村日常生活單一，用水量遠(yuǎn)低于城市，所需處理的污水量偏少。同時(shí)，農(nóng)村人口密度小，多是自建房，缺乏完整健全的污水管網(wǎng)系統(tǒng)，效仿城市修建污水處理廠不僅資金壓力大，而且設(shè)備利用率不高，造成資源的浪費(fèi)?，F(xiàn)行的生活污水管理體系主要針對城市，不適于農(nóng)村。相關(guān)污水治理設(shè)施沒有統(tǒng)一規(guī)范，導(dǎo)致農(nóng)村污水處理市場混亂，治理效果層次不齊。此外，目前仍然缺乏農(nóng)村生活污水處理設(shè)施監(jiān)管體系。這些問題都導(dǎo)致農(nóng)村生活污水處理研究較多但實(shí)際效果仍不理想。

農(nóng)村生活污水處理效果不穩(wěn)定。一般生活污水主要指標(biāo)包括COD、BOD5、總氮、氨氮、總磷和SS，幾乎不含有毒有害物質(zhì)。農(nóng)村居住環(huán)境和民俗習(xí)慣直接影響著生活污水的產(chǎn)生和排放。而一般農(nóng)村生活污水在早晚、周末、節(jié)假日產(chǎn)生較多，其他時(shí)段水量呈低谷狀態(tài)，水質(zhì)水量經(jīng)常出現(xiàn)波動，會給污水處理帶來一定沖擊。污水處理效果通常受環(huán)境影響較大，尤其夏、冬兩季的溫差導(dǎo)致污水處理效果也存在明顯差別。調(diào)節(jié)進(jìn)水流量、水質(zhì)，穩(wěn)定處理溫度是出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的必要條件。因此農(nóng)村生活污水的水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)與控制成了處理污水的重要環(huán)節(jié)。

農(nóng)村生活污水處理過程產(chǎn)生的污泥等廢物難以處理。污水處理過程中大量有機(jī)物被分解、消耗，而氮磷等元素也從水體中轉(zhuǎn)移到污泥或植物中，富含氮磷的污泥作為廢物的處理方法尚不清晰?，F(xiàn)期望通過恰當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)氮磷的資源化利用，以解決農(nóng)村生活污水處理過程中的二次污染。

同時(shí)，為了控制預(yù)算節(jié)約成本，農(nóng)村生活污水的處理往往沒有因地制宜，簡單的照搬成功案例導(dǎo)致農(nóng)村生活污水處理事倍功半。各區(qū)域農(nóng)村生活污水的處理方式和處理標(biāo)準(zhǔn)單一與農(nóng)村生活污水不穩(wěn)定性形成鮮明對比，生活習(xí)俗、文化的差距導(dǎo)致水量、水質(zhì)的明顯差異。因此，在處理農(nóng)村生活污水時(shí)，必須考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際情況確定處理技術(shù)并擬定處理方案。

3 農(nóng)村生活污水處理模式與技術(shù)

3.1 農(nóng)村生活污水處理模式

我國農(nóng)村生活污水主要處理模式可分為城鄉(xiāng)一體化處理模式、就地集中處理模式以及分散式家庭處理模式[5]。與城市生活污水集中納管的處理模式不同，農(nóng)村生活污水適合更多元的處理模式。具體處理模式的選擇需要考慮不同地域農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、水資源條件、村莊規(guī)模、常駐人口、聚集程度、風(fēng)俗文化等條件。

生活污水城鄉(xiāng)一體化處理模式，即農(nóng)村生活污水通過已有管網(wǎng)統(tǒng)一收集于城鄉(xiāng)污水管網(wǎng)系統(tǒng)，最終通過城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行處理[5-6]。新疆作為全國農(nóng)村環(huán)境連片整治示范省區(qū)，近郊村及距離市政污水管網(wǎng)較近的連片村莊接入市政污水管網(wǎng)，經(jīng)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌將收集的生活污水接入市政管網(wǎng)系統(tǒng)，通過城鎮(zhèn)污水處理廠統(tǒng)一處理農(nóng)村生活污水，工程最終受益農(nóng)戶428戶，受益人口達(dá)2033人[7]。該處理模式適用于距城鎮(zhèn)較近、交通發(fā)達(dá)、有較完整污水收集管網(wǎng)系統(tǒng)的村莊，能夠節(jié)省施工時(shí)間和總投資，見效快效果好，充分利用城鎮(zhèn)原有大型污水處理設(shè)施，減少了設(shè)備、專業(yè)技術(shù)人員的投入，方便管理。但大多數(shù)村莊距城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，不具備相應(yīng)的污水收集系統(tǒng)，無法通過城鄉(xiāng)一體化模式處理產(chǎn)生的生活污水。

對于一些距城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)、位置分散而人口較多的村莊，城鄉(xiāng)一體化處理模式不再適宜，生活污水通過各村戶的污水收集管道集中于當(dāng)?shù)亟⒌闹行⌒臀鬯幚碓O(shè)施，最終得到處理。2008年上海南匯區(qū)啟動的農(nóng)村生活污水治理工程，建成一批農(nóng)村污水就地處理設(shè)施[8]。

目前國內(nèi)主要村莊一般常駐人口較少，水量變化大，更適用于分散式家庭處理模式。即針對單戶或多戶住宅，采用家庭式一體化處理設(shè)施等分散型處理裝置處理生活污水。美國分散式污水處理源于19世紀(jì)中葉的現(xiàn)場污水處理系統(tǒng)(OWTSs)，流行于20世紀(jì)90年代后期，主要服務(wù)于遠(yuǎn)離市政集中處理設(shè)施地域?qū)ξ鬯幚淼男枨骩9]。這種方式投資成本低，管理維護(hù)簡單，運(yùn)行維護(hù)較簡單，動力消耗小，技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定[10]，適合村戶分散、污水不易集中、管網(wǎng)不完善且資金不充足而管理水平落后的村莊。2013年常熟地區(qū)開始的農(nóng)村生活污水治理工程中86%的行政村采用分散污水處理設(shè)施或小型污水處理設(shè)施處理污水[11]，部分處理設(shè)施引進(jìn)日本凈化槽設(shè)施，有效解決的村莊一家一戶生活污水的處理問題。

3.2 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)

根據(jù)農(nóng)村生活污水處理模式，可將處理技術(shù)分為集中式和分散式兩大類。集中式是針對規(guī)模較大的村莊通過排污管道收集至當(dāng)?shù)匚鬯幚碓O(shè)施統(tǒng)一處理。分散式處理模式是指以戶為單位，通過小型一體化處理裝置處理家庭生活污水。目前國內(nèi)外常見中小型污水集中處理技術(shù)包括好氧/厭氧生物處理技術(shù)、高效藻類塘處理技術(shù)、蚯蚓生態(tài)濾池技術(shù)及土壤滲濾技術(shù)等，分散式污水處理技術(shù)包括人工濕地、沼氣池、小型膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝及凈化槽等技術(shù)[5]。

早在2006年就有人將高效藻類塘技術(shù)應(yīng)用于江蘇宜興市[12]，出水溶解性COD去除率達(dá)70%以上，但處理效果受溫度影響較大；而蚯蚓生態(tài)濾池屬于生態(tài)型污水處理技術(shù)，得到眾多研究者青睞[13]。20世紀(jì)90年代以后，德國農(nóng)村污水的處理辦法逐步由集中式向分散式處理轉(zhuǎn)化。對于四面環(huán)海淡水資源緊缺的日本，適用于分散式污水處理的凈化槽應(yīng)運(yùn)而生[14]。

綜合我國實(shí)際情況來看，小型凈化槽更適于我國分散式農(nóng)村污水的處理。日本小型凈化槽處理量可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)控，能與其他處理設(shè)施靈活組合，這使得該技術(shù)在我國更具應(yīng)用前景。凈化槽是一種組合處理技術(shù)，其內(nèi)部處理工藝流程如圖1[15]，污水進(jìn)入凈化槽后，先進(jìn)行預(yù)處理，雜物去除槽去除比重較大的顆粒及懸浮物，提改善污水的可生化性能，厭氧濾床槽中填料上的厭氧生物膜可去除可溶性有機(jī)物并為生物脫氮提供場所，載體流動槽集曝氣、截留懸浮物為一體，沉淀槽部分污水回流至雜物去除槽緩沖進(jìn)水負(fù)荷在一定程度上調(diào)節(jié)水質(zhì)，其后設(shè)置消毒裝置，對出水進(jìn)行消毒處理。通常經(jīng)過凈化槽處理，出水BOD 、TN和SS含量均不高于20mg/L。

圖1 凈化槽處理工藝流程

我國自1994年開始研究凈化槽技術(shù)，對該技術(shù)在中國的應(yīng)用進(jìn)行了初步的探究[16]。在我國特別是東部較發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)村得到成功應(yīng)用[17]，但在運(yùn)行過程中也遇到了一些問題：(1)采購原裝日本進(jìn)口凈化槽的成本較高，主要在東部沿海發(fā)達(dá)農(nóng)村地區(qū)使用，難以在我國其他經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)農(nóng)村地區(qū)普及；(2)維持凈化槽的高效性能需要定期對其進(jìn)行維護(hù)，而我國缺少相關(guān)技術(shù)條例和專業(yè)人員，凈化槽實(shí)際效能可能受到制約；(3)就效果而言，凈化槽自身除磷性能較弱。

凈化槽技術(shù)在我國的進(jìn)一步推廣還需因地制宜，根據(jù)不同的地域特點(diǎn)設(shè)計(jì)改造凈化槽以充分發(fā)揮其處理性能，提高出水水質(zhì)。目前全國產(chǎn)凈化槽產(chǎn)品已用于常熟農(nóng)村生活污水的處理并取得了良好的效果，作為住建部村鎮(zhèn)分散污水區(qū)域整治的成功典范向全國推廣，進(jìn)一步推動了國產(chǎn)凈化槽技術(shù)在我國農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用。

4 中國農(nóng)村污水處理前景展望

日本凈化槽技術(shù)為我國提供了農(nóng)村生活污水處理的解決思路，為了加快國產(chǎn)凈化槽在我國的推廣應(yīng)用，同時(shí)根據(jù)我國農(nóng)村的特點(diǎn)，需解決以下幾個(gè)方向性問題：

(1)通過黑灰分離或設(shè)置穩(wěn)定槽保證水質(zhì)基本穩(wěn)定，減緩來水水質(zhì)水量變化給凈化槽帶來的沖擊。

(2針對凈化槽除磷效果較弱，可在出水處增設(shè)除磷設(shè)施，可選化學(xué)除磷、電解除磷或吸附除磷等工藝。

(3)我國地域遼闊，南北、四季溫度差異大，凈化槽填埋位置需根據(jù)實(shí)際情況有所調(diào)整。

(4)完善農(nóng)村污水處理制度，培養(yǎng)專業(yè)人員，明確責(zé)任與義務(wù)，提高村民污水處理意識，實(shí)現(xiàn)政府、企業(yè)與村戶聯(lián)動，共同維護(hù)管理污水處理設(shè)施。