我國(guó)農(nóng)村生活污水處理：技術(shù)策略路徑

沈耀良

（1.蘇州科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州215009；2.蘇州科技大學(xué) 城市生活污水資源化利用技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，江蘇 蘇州215009；3.蘇州科技大學(xué) 江蘇水處理技術(shù)與材料協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 蘇州215009；4.江蘇省環(huán)境科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 蘇州215009；5.蘇州市勞模創(chuàng)新工作室,江蘇 蘇州215009；6.蘇州科技大學(xué) 水污染治理與資源化研究所，江蘇 蘇州215009）

黨的“十九大”提出了“產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風(fēng)文明、治理有效、生活富?！钡泥l(xiāng)村振興發(fā)展總體要求，農(nóng)村生活污水處理則是我國(guó)建設(shè)生態(tài)宜居的現(xiàn)代化美麗鄉(xiāng)村、實(shí)現(xiàn)“農(nóng)業(yè)強(qiáng)、農(nóng)村美、農(nóng)民富”鄉(xiāng)村振興的重要一環(huán)，更是實(shí)現(xiàn)第二個(gè)百年奮斗目標(biāo)的重要內(nèi)容?！笆糯蟆币詠?lái)，中央和相關(guān)部委針對(duì)農(nóng)村環(huán)境治理和生活污水處理先后制定出臺(tái)了《農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動(dòng)方案》（2018中央一號(hào)文件）、《關(guān)于加快制定地方農(nóng)村生活污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的通知》（住建部、生態(tài)環(huán)境部，環(huán)辦水體函[2018]1083號(hào)）、《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放控制規(guī)范編制工作指南（試行）》（生態(tài)環(huán)境部，環(huán)辦土壤函[2019]403號(hào)）、《農(nóng)村生活污水處理工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（住建部，2019年12月實(shí)施）等一系列政策文件，為根據(jù)各地區(qū)不同社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的發(fā)展現(xiàn)狀，加快推進(jìn)農(nóng)村人居環(huán)境整治，進(jìn)一步提升農(nóng)村人居環(huán)境水平，科學(xué)合理確定和分類制定農(nóng)村生活污水的排水方式、排放去向和相關(guān)污染物控制指標(biāo)等提出了明確的規(guī)定，并已有30個(gè)?。▍^(qū)、市）印發(fā)了地方標(biāo)準(zhǔn)[1]。

此外，2021年5月21日經(jīng)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合批準(zhǔn)發(fā)布了將于2021年12月1日起實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運(yùn)行效果評(píng)價(jià)技術(shù)要求》（GB/T 40201-2021）[2]。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了適用于農(nóng)村生活污水處理設(shè)施（規(guī)?！?00 m3/d）運(yùn)行效果評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系和計(jì)算評(píng)價(jià)方法，并明確將處理設(shè)施利用率、能耗物耗和群眾滿意度等作為基本評(píng)價(jià)原則。2021年7月2日，財(cái)政部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合發(fā)布了《2021年重點(diǎn)強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策》，規(guī)定“因地制宜推進(jìn)農(nóng)村改廁。支持實(shí)施農(nóng)村廁所革命整村推進(jìn)財(cái)政獎(jiǎng)補(bǔ)政策，分類有序推進(jìn)農(nóng)村廁所革命。充分發(fā)揮農(nóng)民群眾主體作用，加強(qiáng)農(nóng)村改廁和農(nóng)村生活污水治理統(tǒng)籌銜接，著力建立健全運(yùn)行管護(hù)機(jī)制，切實(shí)提高農(nóng)村改廁質(zhì)量，務(wù)求長(zhǎng)效管用”[3]。2021年6月22日，住建部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和國(guó)家鄉(xiāng)村振興局三部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快農(nóng)房和村莊建設(shè)現(xiàn)代化的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出，“因地制宜推進(jìn)農(nóng)村生活污水處理。鄉(xiāng)村宜采用小型化、生態(tài)化、分散化的污水處理模式和處理工藝，合理確定排放標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)農(nóng)村生活污水就近就地資源化利用。根據(jù)村莊規(guī)模和聚集程度等，因地制宜選擇生活污水處理方式。合理組織村莊雨水排放形式和排放路徑。”同時(shí)，“要推動(dòng)農(nóng)村用能革新。引導(dǎo)農(nóng)村不斷減少低質(zhì)燃煤、秸稈、薪柴直接燃燒等傳統(tǒng)能源使用，鼓勵(lì)使用適合當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)和農(nóng)民需求的清潔能源。推廣應(yīng)用太陽(yáng)能光熱、光伏等技術(shù)和產(chǎn)品，推動(dòng)村民日常照明、炊事、采暖制冷等用能綠色低碳轉(zhuǎn)型”[4]。這些政策文件、規(guī)范指南和評(píng)價(jià)技術(shù)要求，不僅為我國(guó)農(nóng)村環(huán)境治理和生態(tài)建設(shè)走向循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳綠色指出了明確的方向，也為我國(guó)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施建設(shè)的基本策略和技術(shù)路徑選擇做出了明確的規(guī)定。

“十四五”期間，接續(xù)推進(jìn)我國(guó)農(nóng)村人居環(huán)境整治提升工作，應(yīng)因地制宜地積極推行“政府引導(dǎo)、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)、農(nóng)民參與”模式，以全面推進(jìn)農(nóng)村生活污水和廁所糞污綜合治理等為重要抓手，高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)目標(biāo)[5]。本文以綠色低碳為理念、因地制宜為原則，循環(huán)利用為目標(biāo)，結(jié)合我國(guó)生態(tài)宜居美麗鄉(xiāng)村建設(shè)和發(fā)展的要求，在全面深度分析我國(guó)農(nóng)村污水處理（利用）現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了針對(duì)我國(guó)鄉(xiāng)村生活污水處理以集群式分散性污水處理（CDWT）為主要模式、資源化充分利用為核心目標(biāo)、規(guī)范化運(yùn)行管理為長(zhǎng)效機(jī)制的因地制宜“三位一體”的技術(shù)策略路徑選擇。

1 我國(guó)農(nóng)村生活污水處理的基本現(xiàn)狀

隨著我國(guó)城市化和新型城鎮(zhèn)化步伐的加快，農(nóng)村人口向城市和城鎮(zhèn)的轉(zhuǎn)移不可避免，但“十四五”時(shí)期，推進(jìn)美麗中國(guó)建設(shè)，全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家，實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興，最廣泛最深厚的基礎(chǔ)依然在農(nóng)村。

1.1 我國(guó)農(nóng)村人口和衛(wèi)生設(shè)施基本狀況

2021年5月11日公布的第七次全國(guó)人口普查結(jié)果表明，我國(guó)鄉(xiāng)村人口為5.097 9億，占全國(guó)總?cè)丝诘?6.11%[6]。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的第三次全國(guó)農(nóng)業(yè)普查主要數(shù)據(jù)公報(bào)（第三號(hào)、第四號(hào)，2017年12月）表明，（截止2016年底）我國(guó)有建制鎮(zhèn)31 925個(gè)，行政村596 450個(gè)，自然村261.7萬(wàn)個(gè)（2017年、2018年和2019年分別為244.9、245.2和251.3萬(wàn)個(gè)[7]）。其中，建有生活污水處理的鄉(xiāng)村僅占17.4%（2016年為11.38%），有82.4%的鄉(xiāng)村沒(méi)有生活污水設(shè)施（見(jiàn)表1）[8]。此外，全國(guó)平均仍有近一半的家庭使用普通旱廁甚或處于無(wú)廁狀態(tài)，而東北地區(qū)超過(guò)83%（見(jiàn)表2）[9]。這些數(shù)據(jù)充分說(shuō)明，大量的農(nóng)村（尤其是鄉(xiāng)村）生活污水未得到處理與農(nóng)村家庭衛(wèi)生設(shè)施的建設(shè)密切相關(guān)。

表1 我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村衛(wèi)生設(shè)施情況（2017年）%

表2 我國(guó)按家庭衛(wèi)生設(shè)施類型分的住戶構(gòu)成%

1.2 我國(guó)農(nóng)村生活污水處理的基本進(jìn)展

我國(guó)農(nóng)村污水處理的起步較晚，至今經(jīng)歷了三個(gè)階段。2005—2008年為萌芽階段，國(guó)家開(kāi)始重視農(nóng)村環(huán)境保護(hù)問(wèn)題并出臺(tái)相關(guān)政策；2008—2015年為初步發(fā)展階段，國(guó)家進(jìn)行政策探討、資金配套和示范建設(shè)；2015之后為快速發(fā)展階段，國(guó)家政策及機(jī)制不斷完善，并大力推進(jìn)農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)。尤其自2017年以來(lái)，每年的中央一號(hào)文件均就農(nóng)村環(huán)境綜合治理，與時(shí)俱進(jìn)地提出了以集中治理（2017年）、綜合治理（2018年）、污染治理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)（2019年）、農(nóng)村人居環(huán)境整治（2020年）、農(nóng)村人居環(huán)境整治提升五年行動(dòng)（2021年）為重要內(nèi)容的不斷推進(jìn)的明確要求（見(jiàn)表3）。其中，2020年明確要求扎實(shí)梯次推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理，優(yōu)先解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地和中心村生活污水問(wèn)題，2021年則明確要求統(tǒng)籌農(nóng)村改廁和污水、黑臭水體治理，因地制宜建設(shè)污水處理設(shè)施。

表3 2017—2021年中央一號(hào)文關(guān)于農(nóng)村綜合環(huán)境治理的表述（摘錄）

住建部《2019城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)顯示，2015—2019年中國(guó)污水排放量逐年增長(zhǎng)（見(jiàn)圖1）[10]。2019年中國(guó)城市污水排放量為555億噸，縣城污水排放量為102億噸，村鎮(zhèn)污水排放量為216億噸，合計(jì)873億噸。圖2和圖3所示為我國(guó)2.4農(nóng)村（建制鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村）的歷年污水排放量和鄉(xiāng)村人均生活用水量的變化。同時(shí)，初步測(cè)算，我國(guó)2020年城市、縣城和村鎮(zhèn)的污水排放量分別為588億噸、105億噸和233億噸，合計(jì)925億噸（這組數(shù)據(jù)，也在一定程度上反映了農(nóng)村人口生活和經(jīng)濟(jì)水平的提升）（見(jiàn)圖1）。與此同時(shí)，在國(guó)家政策的大力推動(dòng)和支持下，我國(guó)農(nóng)村污水處理設(shè)施的數(shù)量有了較快的增長(zhǎng)，處理能力也逐步提升。農(nóng)村建制鎮(zhèn)及鄉(xiāng)村污水處理設(shè)施（廠）的數(shù)量由2015年的3 437座增長(zhǎng)至2019年的12 480座，翻了兩番。但整體而言，我國(guó)農(nóng)村污水處理率仍然較低，建有污水處理設(shè)施的建制鎮(zhèn)的數(shù)量占比為59.67%（見(jiàn)圖4），鄉(xiāng)村的占比為33.22%（分別比2016年和2017年提高了21.84和16.03個(gè)百分點(diǎn)）[11]。

圖1 2015—2020年我國(guó)污水排放量

圖2 1990—2019年我國(guó)鄉(xiāng)村的歷年生活用水量

圖3 1990—2019年我國(guó)鄉(xiāng)村人均生活用水量

圖4 2019年我國(guó)各?。ㄖ陛犑校┙ㄖ奇?zhèn)和鄉(xiāng)村對(duì)生活污水進(jìn)行處理的鎮(zhèn)、村比例

截至2019年，全國(guó)城市排水管道建設(shè)長(zhǎng)度約74.3982萬(wàn)km，日處理污水量17863.17×104m3（當(dāng)年度城市污水年排放量為555億m3），處理率96.81%；縣城污水排水管道長(zhǎng)度為9.553 3萬(wàn)km，日處理污水量2603.1×104m3（當(dāng)年度污水年排放量為102億m3），處理率為92.87%；鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水排水管道長(zhǎng)度為21.32萬(wàn)km（其中建制鎮(zhèn)18.82萬(wàn)km、鄉(xiāng)村2.5萬(wàn)km），日處理污水能力為2585.91×104m3（其中：建制鎮(zhèn)為2477.34×104m3、鄉(xiāng)村為108.57×104m3（當(dāng)年度鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水排放量為216億m3），則鄉(xiāng)鎮(zhèn)的（理論）處理率為45.21%（除建制鎮(zhèn)外，實(shí)際鄉(xiāng)村生活污水處理率不足2%）。另?yè)?jù)報(bào)道，截止2020年底，我國(guó)農(nóng)村建設(shè)鎮(zhèn)及鄉(xiāng)污水處理廠數(shù)量分別達(dá)到了11 970座和1 952座，相應(yīng)的日處理能力分別達(dá)到了2 753萬(wàn)m3/日和115萬(wàn)m3/日[12]。這表明，我國(guó)農(nóng)村污水的處理，已在“梯次推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理，優(yōu)先解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地和中心村生活污水問(wèn)題”的思想指導(dǎo)下，取得了顯著的進(jìn)展，并提前一年完成了《全國(guó)農(nóng)村環(huán)境綜合整治“十三五”規(guī)劃》“到2020年，農(nóng)村污水處理率要達(dá)到30%以上”的重點(diǎn)任務(wù)要求。表4所列為2015—2020年我國(guó)建制鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村污水處理能力變化。由此可見(jiàn)，我國(guó)農(nóng)村鄉(xiāng)村生活污水的治理已經(jīng)有了良好的進(jìn)展，但總體處理率還較低（不足50%），且存在較大的區(qū)域不平衡，如上海、浙江、江蘇、重慶等地區(qū)整體顯著高于東北、西北地區(qū)（見(jiàn)圖4）。此外，我國(guó)農(nóng)村污水處理率的提升落后于同期農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率（65%）和農(nóng)村生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)處理率（90%）的提升（截至2019年）。因而，我國(guó)農(nóng)村生活污水的治理的建設(shè)與發(fā)展仍任重道遠(yuǎn)，若不急起直追大力推進(jìn)，將會(huì)成為生態(tài)宜居美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的瓶頸。

表4 2015—2020年我國(guó)建制鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村污水處理能力變化（注）取整數(shù)） （×104 m3/d）

2 我國(guó)農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)策略

自2017年以來(lái)，每年的中央一號(hào)文件，均從低碳綠色發(fā)展的高度，要求推進(jìn)投入品減量化、生產(chǎn)清潔化、廢棄物資源化、產(chǎn)業(yè)模式生態(tài)化、統(tǒng)籌推進(jìn)山水林田湖草沙系統(tǒng)治理的農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，以及加強(qiáng)水環(huán)境治理和農(nóng)村飲用水水源保護(hù)，分類推進(jìn)農(nóng)村廁所革命、生活垃圾分類，梯次推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理的美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。并就加強(qiáng)農(nóng)村污水處理，明確要求“根據(jù)農(nóng)村不同區(qū)位條件、村莊人口聚集程度、污水產(chǎn)生規(guī)模，因地制宜采用污染治理與資源利用相結(jié)合、工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合、集中與分散相結(jié)合的建設(shè)模式和處理工藝。推動(dòng)城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)向周邊村莊延伸覆蓋。積極推廣低成本、低能耗、易維護(hù)、高效率的污水處理技術(shù)，鼓勵(lì)采用生態(tài)處理工藝。加強(qiáng)生活污水源頭減量和尾水回收利用?！痹诖嘶A(chǔ)上，“十四五”期間將統(tǒng)籌農(nóng)村改廁和污水、黑臭水體治理，因地制宜建設(shè)污水處理設(shè)施，接續(xù)推進(jìn)實(shí)施《農(nóng)村人居環(huán)境整治提升五年行動(dòng)計(jì)劃》，以實(shí)現(xiàn)到2025年，全國(guó)農(nóng)村人居環(huán)境整治提升取得階段性進(jìn)展，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的階段成效提供生態(tài)支撐。由此表明，農(nóng)村生活污水的處理，經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，將進(jìn)入一個(gè)以綠色生態(tài)為主要特征的新階段。對(duì)此，構(gòu)建與農(nóng)村廁所革命和生活垃圾分類統(tǒng)籌推進(jìn)的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)策略路徑，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展、農(nóng)村生態(tài)宜居、農(nóng)民幸福生活具有十分重要的意義。

2.1 農(nóng)村生活污水處理的目標(biāo)定位

長(zhǎng)期以來(lái)，污水處理的傳統(tǒng)目標(biāo)是凈化污水、防治水體污染，以通過(guò)能源密集型“以能消能”的“礦化”或“轉(zhuǎn)移”的途徑將污水中的“污染物”轉(zhuǎn)化為釋放于大氣或轉(zhuǎn)移至土地為主要方式。但此方式不僅能耗物耗大，而且持續(xù)產(chǎn)生GHG等二次污染的轉(zhuǎn)嫁，更是導(dǎo)致了污水中大量的能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失[13-18]。產(chǎn)生于人們?nèi)粘Ｉ钸^(guò)程的生活污水，不僅其成分穩(wěn)定，而且其“營(yíng)養(yǎng)豐富”。研究表明，含有機(jī)物（COD）的濃度為500 mg/L的典型生活污水所含的化學(xué)能為17.8～28.7 kJ/gCOD（相當(dāng)于235 kWh/人/年）。按目前傳統(tǒng)工藝的實(shí)際處理能耗約為0.45 kWh/m3（相當(dāng)于處理能耗為3.20 kJ/gCOD）計(jì)，即其含能近5倍于其氧化處理所需能耗，加之生活污水含熱能（理論最大值）為7.0 kWh/m3（Δt=6℃）[19-21]，則若將60%～70%的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣能源加以利用，則可滿足污水處理廠的能量需求。雖然我國(guó)生活污水中有機(jī)物含量（COD為100～250 mg/L）普遍較國(guó)外低[22]，但基于農(nóng)村（鄉(xiāng)村）人均生活用水量尚普遍較低（90～100 L/cap.d，見(jiàn)圖3）以及完全脫貧、實(shí)現(xiàn)小康生活的基本實(shí)際，將其生活污水的處理與農(nóng)村廁所革命和推進(jìn)與廚余垃圾和農(nóng)村秸稈相結(jié)合的綠色能源沼氣生產(chǎn)[23-25]的統(tǒng)籌推進(jìn)，將其所含化學(xué)能得以充分利用，則不僅可補(bǔ)充一定量（5%～10%）的農(nóng)村居民沼氣的使用（圖5所示為基于農(nóng)村生活污水的產(chǎn)生的分散性和較大的水量波動(dòng)性，而提出的與沼氣生產(chǎn)相結(jié)合的改進(jìn)型集群式農(nóng)村衛(wèi)生間污水收集處理系統(tǒng)），更重要的是可減少大量的GHG的排放。此外，生活污水中含有豐富的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這一點(diǎn)，對(duì)于農(nóng)村生活污水而言，通過(guò)黑水、灰水的分流處理，更具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)意義[25-27]。雖然就總體而言，農(nóng)村生活污水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)成分的總量占全國(guó)生活污水中氮磷等營(yíng)養(yǎng)物的總量的比例較低（理論上大致為1∶3）。但若以目前我國(guó)農(nóng)村生活污水的年產(chǎn)生量（2020年為233×108m3）[12]、氮磷含量（以40～50 mgNH4+-N/L、4～6 mgPO43--P/L）計(jì)，則每年隨污水流失的氮、磷量分別為90～100萬(wàn)t、10～14萬(wàn)t。因而，若其通過(guò)合理的方式加以就地回收利用，所產(chǎn)生的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益將是巨大的。有研究報(bào)道，基于真空源分離的已用于處理常熟市農(nóng)村生活垃圾和廢水處理相結(jié)合的“衛(wèi)生2系統(tǒng)（S2S）”的實(shí)踐表明，與傳統(tǒng)的處理方式相比，該系統(tǒng)可有效提高人居健康和農(nóng)村生態(tài)質(zhì)量、降低GHG排放和資源損失方面具有明顯的效果[28]。

由此可知，我國(guó)農(nóng)村生活污水的處理，不僅應(yīng)根據(jù)各地農(nóng)村發(fā)展的實(shí)際，合理地確定其處理的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)應(yīng)與城市污水處理一樣，充分結(jié)合我國(guó)2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和的目標(biāo)，在處理和治理技術(shù)策略的選擇中，不僅應(yīng)因地制宜地制定處理出水排放和資源利用標(biāo)準(zhǔn)[29]，更應(yīng)充分利用農(nóng)村就近能源資源回收利用的特殊優(yōu)勢(shì)，將實(shí)現(xiàn)對(duì)“污染物”有效處理的目標(biāo)方式轉(zhuǎn)向治理和利用的目標(biāo)方式，向與綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展相結(jié)合、與美麗鄉(xiāng)村建設(shè)相協(xié)同的低耗低碳、能源資源回收利用的目標(biāo)方向，走向低碳綠色發(fā)展。

2.2 農(nóng)村生活污水收集與分散模式

農(nóng)村生活污水的處理方式，主要涉及兩個(gè)方面：一是生活污水的收集方式，二是污水處理系統(tǒng)的分散模式（即污水處理的服務(wù)范圍）。基于我國(guó)目前農(nóng)村和城市建設(shè)布局性質(zhì)的不同，以及將長(zhǎng)期存在的在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的差異，農(nóng)村污水的收集應(yīng)結(jié)合其統(tǒng)籌推進(jìn)的農(nóng)廁革命和農(nóng)村沼氣利用的實(shí)際，取消化糞池[30]，采用廁所污水和灰水（包括沐浴、盥洗、洗衣、廚房排水）分別收集的（源分離）方式。將廁所污水（黑水、黃水）直接與農(nóng)村秸稈、廚余沼氣生產(chǎn)相結(jié)合，進(jìn)入沼氣池作為消化微生物的源源不斷的補(bǔ)充，提高沼氣生產(chǎn)率，不僅可更好促進(jìn)實(shí)現(xiàn)綠色能源化利用，而且沼氣消化液富含的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物，可直接作為綠色農(nóng)肥利用。據(jù)2021年中國(guó)農(nóng)村沼氣建設(shè)市場(chǎng)分析報(bào)告—行業(yè)規(guī)?，F(xiàn)狀與發(fā)展?jié)摿υu(píng)估，目前我國(guó)農(nóng)村沼氣建設(shè)取得有效成果。截至2019年我國(guó)農(nóng)村戶用沼氣池?cái)?shù)量為3 380.27萬(wàn)個(gè)，沼氣工程數(shù)量為10.27萬(wàn)個(gè)[31]，通過(guò)以政府為主導(dǎo)沼氣標(biāo)準(zhǔn)化模式向市場(chǎng)導(dǎo)向的模式轉(zhuǎn)變，將無(wú)疑為農(nóng)村生活污水黑水的資源化綜合利用奠定基礎(chǔ)[32]。將雜排水與黑水分開(kāi)收集（雖然還存在管理、使用方面的挑戰(zhàn)[33-34]），進(jìn)入生態(tài)化的處理系統(tǒng)，并利于處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和處理出水的就地資源化利用。研究表明，分別收集后，不僅顯著減少進(jìn)入處理系統(tǒng)的水量負(fù)荷，也大大減輕氮磷等負(fù)荷，因而不僅利于降低處理設(shè)施的建設(shè)投資和用地，也有助于采用生態(tài)工藝處理后出水達(dá)標(biāo)排放并滿足作物灌溉要求的資源化就地利用[26，35]。但上述廁所污水和灰水分離收集的方式，也應(yīng)因地制宜，不宜一刀切。對(duì)于農(nóng)村建制鎮(zhèn)或集鎮(zhèn)，由于其地域分布和技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況與廣大分散而布的鄉(xiāng)村，已有或易于建設(shè)更具規(guī)模、類似于城市污水處理廠的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，且難以具備建設(shè)一定規(guī)模的沼氣生產(chǎn)利用設(shè)施，故而是否分離收集，應(yīng)在系統(tǒng)評(píng)估的基礎(chǔ)上確定。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)政策、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的規(guī)劃發(fā)展，關(guān)心農(nóng)民群眾的偏好，加以及時(shí)的有針對(duì)性的積極引導(dǎo)，并給予有效的政策支持和相關(guān)規(guī)定[36-37]。

農(nóng)村生活污水的分散處理，不僅是一種與規(guī)模效益有關(guān)的、適于促進(jìn)資源回收的技術(shù)策略，更是為農(nóng)村居民提供基本衛(wèi)生設(shè)施服務(wù)、并提高其覆蓋率、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村、共享發(fā)展成果的政策舉措。農(nóng)村生活污水的分散性處理模式，指其采用分散還是集中收集處理的模式。基于我國(guó)農(nóng)村地域分布所決定的其生活污水排放的特點(diǎn)，采用分散而不是集中的方式，無(wú)論從污水收集和處理系統(tǒng)的建設(shè)投資成本，還是運(yùn)行維護(hù)和管理的技術(shù)難度要求的實(shí)際，已是國(guó)內(nèi)外多年研究和實(shí)踐的熱點(diǎn)，也已有基本定論[38-43]。但對(duì)分散程度應(yīng)該如何？則至今尚無(wú)定量之說(shuō)，僅有定性描述。2018年對(duì)我國(guó)農(nóng)村生活污水（部分）分散處理工藝規(guī)模分布的調(diào)查顯示，國(guó)內(nèi)農(nóng)村生活污水處理規(guī)模在50 m3/d以下的占比為37.25%，在100 m3/d和200 m3/d以下的比例分別為57.26%和76.47%（見(jiàn)表5）[44]。

表5 2018年我國(guó)農(nóng)村生活污水分散性處理的不同規(guī)模比例

事實(shí)上，目前常見(jiàn)之于報(bào)刊新聞報(bào)道和專業(yè)期刊論文的“分散性農(nóng)村生活污水處理”之說(shuō)，具有一定的含糊性甚或誤導(dǎo)性。問(wèn)題出在，其“分散性”三個(gè)字作為定語(yǔ)，可理解為“農(nóng)村的分散性”，亦可理解為“污水處理的分散性”。正確的理解，應(yīng)該是“具有不同于城市的散布性特征的農(nóng)村村落的生活污水的處理”。因而，與集中化收集處理為主要方式的城市污水處理系統(tǒng)相比，農(nóng)村生活污水處理的也自然就打上了“分散”的烙印。而作為一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的復(fù)雜工程技術(shù)，必須對(duì)農(nóng)村生活污水處理的分散性程度（即其服務(wù)范圍的確定）應(yīng)按有利于能源和資源就近回收利用的目標(biāo)因地制宜地根據(jù)農(nóng)村村落的分布、地形地貌特征、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)狀況，同時(shí)應(yīng)考慮污水收集與處理系統(tǒng)的長(zhǎng)期規(guī)模效益、短期投資效益、操作運(yùn)行管理、在一定時(shí)期內(nèi)擴(kuò)容建設(shè)的可行性以及農(nóng)村土地和鄉(xiāng)村的發(fā)展建設(shè)規(guī)劃加以綜合評(píng)估[45]。因而，機(jī)械地為了分散而分散，甚或刻意地為了分利而分散，而一味采用一村制甚至一戶制的純分散方式，并非具有甚或破壞了完整意義上的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、生態(tài)和易行、穩(wěn)定、可靠的合理性（見(jiàn)圖6）[42]。一般而言，污水處理系統(tǒng)的規(guī)模越大，則污水收集輸送管道系統(tǒng)投資越大（并可占整個(gè)污水處理系統(tǒng)的60%～70%），污水處理廠的投資和運(yùn)行成本具有規(guī)模效益，且有利于提高其能源回收的潛力和效益（如采用熱電聯(lián)產(chǎn)CHP生產(chǎn)能量等），但同時(shí)其氮、磷營(yíng)養(yǎng)物等的資源化利用潛力將降低；反之亦然[46]。由此可知，農(nóng)村生活污水的分散性處理，亦須考慮規(guī)模效應(yīng)，其建設(shè)運(yùn)行的集中規(guī)劃和監(jiān)管是必不可少的[47]。因而，正確科學(xué)的選擇應(yīng)是，順應(yīng)我國(guó)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)和生態(tài)宜居美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的要求以及上述原則，近者優(yōu)先納管、遠(yuǎn)者合理分散、村莊適度集中（見(jiàn)圖7）[48]，以集群化的分散性鄉(xiāng)村生活污水處理（CDWT）和資源就近利用為基本模式。

圖6 分散性處理與就地處理和集中處理運(yùn)行的方便性與建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用比較

圖7 農(nóng)村生活污水集群分散處理規(guī)模概念模型

3 農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)路徑

農(nóng)村生活污水的處理技術(shù)及其治理路徑的選擇，不僅決定于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村建設(shè)和農(nóng)民生活的實(shí)際情況以及低碳綠色的發(fā)展要求，也決定于處理目標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)）以及所用工藝的技術(shù)管理要求，脫離開(kāi)這些實(shí)際和要求，難以有適宜技術(shù)的應(yīng)用和相應(yīng)成效。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的應(yīng)用和研究，從工藝單元的組成而言，無(wú)外乎已有的各種工藝技術(shù)的組合，但無(wú)疑地已開(kāi)始形成具有明確目標(biāo)和方向性的技術(shù)路徑選擇趨勢(shì)。這些趨勢(shì)，便是由傳統(tǒng)意義的以達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)要求為唯一目標(biāo)的耗能型凈化-排放的路徑向根據(jù)各地農(nóng)村實(shí)際制定適宜的標(biāo)準(zhǔn)與能源、資源綜合就近循環(huán)利用相結(jié)合的生態(tài)型凈化+利用路徑發(fā)展，因而基于與農(nóng)村沼氣利用、農(nóng)村廁所革命發(fā)展相結(jié)合的以生態(tài)自然和低碳低耗處理技術(shù)相結(jié)合的農(nóng)村生活污水技術(shù)，業(yè)已成為國(guó)內(nèi)外，尤其是發(fā)展中國(guó)家的理應(yīng)的技術(shù)路徑選擇[49-51]。

3.1 農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的農(nóng)村污水處理技術(shù)，按照主體工藝單元構(gòu)成分類，主要分為人工（生物+物化強(qiáng)化）處理、半生態(tài)（厭氧+人工濕地、氧化塘等）處理和生態(tài)（土壤滲濾等）組合處理三種。其中，常用的主要方法有厭氧-好氧（A/O或A2/O）+MBR工藝、序批式活性污泥（SBR）工藝、移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）、厭氧-人工濕地、土壤-植物-微生物滲濾系統(tǒng)以及生態(tài)塘、生態(tài)浮床等。對(duì)于基本照搬集中式城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理技術(shù)的前幾種工藝，多應(yīng)用于小規(guī)模、以集成或一體式的模塊加以實(shí)施。由于在農(nóng)村生活污水處理實(shí)施的起步階段，缺乏政府的導(dǎo)向性政策、而過(guò)于由“市場(chǎng)”決定，缺乏對(duì)農(nóng)村生活污水水量變化特點(diǎn)和地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)狀況、鄉(xiāng)村建設(shè)和維護(hù)管理要求等的充分考慮，而導(dǎo)致各種工藝的無(wú)序、不科學(xué)的采用，由此因運(yùn)行資金受限、管理技術(shù)薄弱、處理系統(tǒng)適調(diào)等造成的工藝“曬太陽(yáng)”、效果不穩(wěn)定乃至成為集中二次污染源等一系列績(jī)效低下問(wèn)題[52-54]。其中，處理系統(tǒng)的適應(yīng)性差是一個(gè)十分重要的原因。如對(duì)北京市10個(gè)區(qū)縣78個(gè)農(nóng)村污水處理站（其中對(duì)13個(gè)站進(jìn)行連續(xù)2年的進(jìn)水量變化跟蹤測(cè)定進(jìn)行水量變化、65個(gè)站進(jìn)行了夏季周末測(cè)定）監(jiān)測(cè)分析結(jié)果表明：村莊生活污水量日變化系數(shù)Kd、時(shí)變化系數(shù)Kh和總變化系數(shù)Kz分為1.3～2.4、2.0～2.6和2.5～6.2，且其監(jiān)測(cè)分析結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果基本相符（見(jiàn)表6）[52]。對(duì)太湖和巢湖典型村落的實(shí)際計(jì)算為2.4～6.1[55-56]。

表6 農(nóng)村生活污水量總變化系數(shù)理論計(jì)算值

美國(guó)自上世紀(jì)50年代因快速城市化和城市邊遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村的發(fā)展，而十分重視為農(nóng)村地區(qū)的污水收集和處理提供技術(shù)和服務(wù)支持[57]。目前，我國(guó)對(duì)農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和效能尚缺乏系統(tǒng)全面的分析評(píng)估。基于處理效果為目標(biāo)的對(duì)分布在洱海周邊大理市10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的146套農(nóng)村分散式污水處理設(shè)施進(jìn)行為期一年的分析和評(píng)估表明，處于年正常運(yùn)行狀態(tài)的64.4%的系統(tǒng)中，其有機(jī)物、總氮、氨氮和磷的平均達(dá)標(biāo)率分別為70%、44.68%和55.32%[58]。同樣，基于是否達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)廣東省四市（廣州市、珠海市、中山市和佛山市）典型村采用的典型工藝（厭氧+人工濕地、土地滲濾、MBR和A2/O）運(yùn)行的實(shí)地調(diào)研表明，大部分污染指標(biāo)的日均去除率低于60%，各種工藝的COD處理基本達(dá)標(biāo)，但是氮磷均未全面達(dá)到國(guó)家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，且超標(biāo)較多[59]。其原因是工藝選擇缺乏因地制宜（包括C/N比過(guò)低）、設(shè)施維護(hù)沒(méi)有規(guī)范到位。由此表明，對(duì)農(nóng)村生活污水處理工藝的選擇應(yīng)遵循因地制宜的原則；使用中應(yīng)加強(qiáng)處理設(shè)施維護(hù)管理，提高生活污水氮、磷處理效率和長(zhǎng)期持效性。采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型和聚類分析對(duì)超過(guò)全國(guó)40%的具有代表性的681個(gè)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的效率評(píng)估表明，平均效率得分為0.496，僅有27個(gè)處理系統(tǒng)得分為1，其余654個(gè)設(shè)施均存在不同程度的設(shè)計(jì)或運(yùn)行管理問(wèn)題，因而整體績(jī)效并不理想[60]?？梢?jiàn)，有超過(guò)33%的設(shè)施沒(méi)有正常運(yùn)行，績(jī)效之嚴(yán)重低下、不達(dá)標(biāo)率的驚人之高。產(chǎn)生這些問(wèn)題的根本原因，自然是工藝選用和設(shè)計(jì)的不合符實(shí)情、運(yùn)行維護(hù)和管理的缺位。此外，對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)267個(gè)包括MBR、A2/O、A/O和人工濕地（CW）的七種處理工藝的農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)的處理性能存在的問(wèn)題的調(diào)研表明，處理系統(tǒng)受化糞池性能、雨污的不分流以及污水管道損壞的嚴(yán)重影響是主要內(nèi)因，而管理技術(shù)水平和專業(yè)人員的缺乏則是其主要外因。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，MBR和A2/O分別對(duì)氮、磷和SS具有高的去除率，CW工藝（占所有工藝的66%）對(duì)有機(jī)物和氨氮具有最好的處理效益[61]。由此也表明，對(duì)不同處理工藝及數(shù)的績(jī)效評(píng)估，對(duì)于農(nóng)村生活污水處理技術(shù)路徑的選擇至關(guān)重要，因而迫在眉睫。

3.2 農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)路徑

基于前述分析，我國(guó)農(nóng)村生活污水的集群分散性處理技術(shù)，就具體處理工藝方法而言，不應(yīng)照搬發(fā)達(dá)國(guó)家（美國(guó)、日本和歐洲）的模式[39]，也不應(yīng)仿效其他發(fā)展中國(guó)家的路徑?？傮w發(fā)展思路應(yīng)是，以水質(zhì)凈化和能源、資源利用相結(jié)合，打破一統(tǒng)的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)農(nóng)村的實(shí)際，在分區(qū)分級(jí)制定處理出水標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，將推進(jìn)污水能源資源的生產(chǎn)和就近利用與處理工藝技術(shù)充分結(jié)合、協(xié)同考慮。結(jié)合我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國(guó)情，尤其是廣大農(nóng)村的實(shí)際，處理工藝技術(shù)的選擇應(yīng)實(shí)事求是、循序漸進(jìn)，不應(yīng)僅顧高的處理效率而忘了高的處理成本、僅推薦先進(jìn)的處理方法而忘了嚴(yán)苛的技術(shù)要求、僅考慮“污染物”的轉(zhuǎn)化消減而忘了能源資源的利用回收。因而，農(nóng)村生活污水處理的工藝技術(shù)，不應(yīng)以“有沒(méi)有、新不新”為追求，而是應(yīng)以“好不好、穩(wěn)不穩(wěn)”做判斷，應(yīng)因地制宜地向低耗節(jié)能、簡(jiǎn)單易行、生態(tài)綠色、治用結(jié)合的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)污水的凈化處理與資源利用相輔相成、相得益彰?；谵r(nóng)村廁所革命和沼氣技術(shù)的應(yīng)用，將農(nóng)村生活污水的黑水（在雨污分流的前提下）與灰水（或稱之為雜水）分而收集之[62-67]，將黑水納入沼氣生產(chǎn)，而將灰水收進(jìn)處理系統(tǒng)，同時(shí)將污水處理系統(tǒng)與沼氣生產(chǎn)（產(chǎn)能利用）系統(tǒng)相耦合，是未來(lái)農(nóng)村污水處理技術(shù)路徑選擇的重要依據(jù)。為此，提出圖8所示的農(nóng)村生活污水處理（以村落為單位的）集群式的綠色生態(tài)技術(shù)路徑選擇。

圖8 基于生態(tài)宜居新農(nóng)村建設(shè)的農(nóng)村生活污水處理的綠色生態(tài)技術(shù)路徑

根據(jù)圖8所示的上述技術(shù)路徑方案，在確定具體處理工藝單元及其組成的處理系統(tǒng)時(shí)，必須高度重視生活污水量日變化規(guī)律的特性以及黑水分離后水質(zhì)特性的變化。如，對(duì)長(zhǎng)江下游某村莊生活污水黑水分離后水質(zhì)變化的研究分析表明，灰水以各類洗滌水為主，其中洗浴水占46.19%。污水中的氮、磷濃度大幅度下降，平均分別為11.1 mg/L（TN）和0.6 mg/L（TP），而有機(jī)物（COD）則成為主要污染成分[26]。對(duì)太湖地區(qū)典型村莊生活污水的分析表明，廁所污水中氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素含量分別占相應(yīng)總負(fù)荷的84.42%和61.90%[55-56]。并可以推斷，黑水分離后，所排灰（雜）水中的致病微生物的數(shù)量將大大降低，由此不僅降低了處理難度，也提高了處理出水的衛(wèi)生健康安全性。

采用厭氧處理與半人工的生態(tài)處理系統(tǒng)相結(jié)合的處理技術(shù)，將成為集群式農(nóng)村生活污水低碳綠色處理與利用的適宜工藝。其厭氧處理和生態(tài)處理之功能分工明確。厭氧工藝作為碳轉(zhuǎn)化及固體截留（產(chǎn)沼氣）的前處理工藝，并使其具有相當(dāng)?shù)乃抠A存調(diào)節(jié)與保溫功能，可為后續(xù)處理系統(tǒng)提高有利的條件保障（水量、溫度的穩(wěn)定性、減緩或消除堵塞、減輕有機(jī)負(fù)荷、殺滅病原菌等）。其后續(xù)的半人工生態(tài)處理系統(tǒng)其功能則是有效捕集污水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物，并實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的精處理，以達(dá)到水質(zhì)凈化和資源利用雙重目標(biāo)。同時(shí)，厭氧處理（以有機(jī)底物的轉(zhuǎn)化為主）所產(chǎn)生的沼氣，可根據(jù)實(shí)際情況（處理規(guī)模大小等）并入村落沼氣利用；生態(tài)處理系統(tǒng)的植物收割，可以作為農(nóng)村沼氣生產(chǎn)的原料，進(jìn)行循環(huán)利用。

3.3 農(nóng)村生活污水處理的適宜工藝技術(shù)

筆者認(rèn)為，目前所謂的“無(wú)值守”、“無(wú)動(dòng)力”的處理工藝僅是不可付諸實(shí)施的概念，任何需要實(shí)現(xiàn)有特定目標(biāo)的系統(tǒng)，均須必要能量輸入和人為參與管理，程度不同而已，而這恰恰是迷信于此觀念而導(dǎo)致我國(guó)眾多農(nóng)村污水處理設(shè)施不能正常運(yùn)行的核心原因所在[58-61，68]。管理簡(jiǎn)單、功能穩(wěn)定、成本低廉、可資利用，是任何處理工藝的追求所在。厭氧-人工濕地工藝是一種實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的適宜于農(nóng)村生活污水處理的低耗低碳綠色工藝。但傳統(tǒng)的厭氧工藝作為能源利用的處理單元，由于其轉(zhuǎn)化速率低、死區(qū)容積高、無(wú)生物相分離以及截固能力差等問(wèn)題，而常受到非議。為此，許多研究均開(kāi)展了對(duì)化糞池和消化池的改造研究[69-71]。厭氧折流板反應(yīng)器作為一種高效的厭氧處理工藝，其有別于傳統(tǒng)厭氧工藝之處，在于其通過(guò)構(gòu)型、流態(tài)優(yōu)化、生境分離、水力停留時(shí)間與泥齡分離以及懸浮生長(zhǎng)與附著生長(zhǎng)相結(jié)合等技術(shù)的改進(jìn)，而有效強(qiáng)化其效能和穩(wěn)定運(yùn)行[72-82]。而在眾多厭氧工藝中，高效厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）是適宜于低濃度有機(jī)廢水處理的最佳選擇。

長(zhǎng)期以來(lái)，一般認(rèn)為人工濕地是不合適于大規(guī)模污水處理的，這對(duì)于土地資源十分有限且非常昂貴的集中式城市污水處理廠（CWTP）而言是基本正確的。而且當(dāng)基于人工濕地（CW）其低負(fù)荷運(yùn)行的基本特征，而把視角鎖定在處理噸水的占地上，則或許成為表面的事實(shí)。但當(dāng)考慮直接用于處理污水工藝的土地利用率，尤其是轉(zhuǎn)化單位數(shù)量的“污染物”的土地利用率時(shí)，將驚奇地發(fā)現(xiàn)，情況并不如此。研究表明，污水處理的生態(tài)技術(shù)整體上土地利用率與人工污水處理技術(shù)基本持平，而其對(duì)“污染物”轉(zhuǎn)化的土地利用率則明顯高于人工技術(shù)，而其中人工濕地基于此的土地利用率最高[83]。研究表明，以污水處理單元為基礎(chǔ)的我國(guó)典型人工濕地的所需占地低于集中式污水處理廠的50%，而基于有機(jī)物（BOD5，COD）、總懸浮固體（TSS）和氨氮（NH4+-N）單位去除量時(shí)，其所需占地僅分別為CWTP的61%～67%、73%和64%[84]。對(duì)MBR、MBBR和CW工藝的生命周期成本分析發(fā)現(xiàn)，雖MBBR和SBR工藝去除率高，但其建設(shè)投資、運(yùn)行維護(hù)成本高，而CW則能耗低，其運(yùn)行和維護(hù)只需要其他工藝的1%～2%，且對(duì)有機(jī)物和養(yǎng)分營(yíng)養(yǎng)物有較高的去除率[85]。基于此并根據(jù)農(nóng)村地區(qū)的地理?xiàng)l件以及經(jīng)濟(jì)合理地與新農(nóng)村景觀建設(shè)相結(jié)合的考慮，具有半人工特性的生態(tài)處理工藝—人工濕地，作為在實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)6方面具有希望的可持續(xù)農(nóng)村衛(wèi)生解決方案，利于發(fā)展中國(guó)家獲得充分和公平的衛(wèi)生設(shè)施以及安全的廢水回收和再利用，節(jié)約土地資源[86-87]。此外，結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)五種典型農(nóng)村生活污水處理技術(shù)分析亦表明，生物膜技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)最好，為3.566 9；其次是化糞池處理技術(shù)和土地處理技術(shù)，分別為2.882 9和2.842 2[88]。對(duì)處理酒廠廢水的人工濕地碳足跡（CFP-Carbon Footprint，包括能源物耗的間接碳排放和處理系統(tǒng)的直接碳排放）的研究表明，其CFP遠(yuǎn)低于活性污泥處理系統(tǒng)，分別為1.2 kgCO2e/m3和4.5 kgCO2e/m3，且其投資和運(yùn)行成本可分別節(jié)省50%和98%[89]。對(duì)通過(guò)科學(xué)（Science）網(wǎng)以“污水處理人工濕地”為索引查的2019年和2020年上半年發(fā)表的近700篇研究論文分析表明，有132篇涉及CW新填料、植被作用、微生物學(xué)、GHG排放以及可持續(xù)性等內(nèi)容，表明CW的研究得到了全方位的快速發(fā)展[90-95]。因而自然就成為符合廁所污水分離后的農(nóng)村生活污水處理和利用的最佳選擇。由此提出農(nóng)村生活污水集群分散性處理的適宜工藝技術(shù)（見(jiàn)圖9）。

圖9 農(nóng)村生活污水集群分散性處理（CDWT）的適宜工藝技術(shù)

目前，以改進(jìn)復(fù)合（固定生物膜載體）型厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）和垂直折流人工濕地（VBCW）為典型工藝單元組成的農(nóng)村生活污水CDWT技術(shù)的研究正得到加速增長(zhǎng)（圖10為筆者用“ABR+CW”在Elsevier查閱得到的ABR-CW處理農(nóng)村污水的英文論文年數(shù)量變化，截止2021年8月17日）。研究表明，該組合工藝，不僅低碳綠色，而且具有較高的抗沖擊負(fù)荷能力，COD和氮、磷等可分別在ABR和CW中通過(guò)不同的除污機(jī)理得到有效去除（或轉(zhuǎn)化），實(shí)現(xiàn)功能的互補(bǔ)和分工合作，技術(shù)可行、成本低廉、具有可持續(xù)性[96-103]。可持續(xù)性是基于處理過(guò)程中生物化學(xué)過(guò)程的生態(tài)約束為前提的，并據(jù)此在CW之前設(shè)置ABR，并與之串聯(lián)運(yùn)行是“最有意義的”[104]。

圖10 1994—2021年間發(fā)表的英文“ABR+CW”的研究論文數(shù)量變化

但凡事有理有節(jié)。筆者無(wú)意將此工藝絕對(duì)化，具體工藝的選擇應(yīng)始終堅(jiān)持低碳綠色的原則，強(qiáng)化總體規(guī)劃，做到“量村定制”[105-106]，通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)和生命周期評(píng)價(jià)而優(yōu)選[18，28，42，107-111]。 但對(duì)于以鄉(xiāng)村村落為單位的CDWT，此工藝是值得推薦研究和應(yīng)用實(shí)踐的。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，務(wù)須做到技術(shù)下鄉(xiāng)、責(zé)任落實(shí)、維護(hù)有方、操作規(guī)范、監(jiān)管到位。此外，因地制宜十分重要，工藝不可不論場(chǎng)合，標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)千篇一律[29，36，112-113]。如北方寒冷缺水地區(qū)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)人工濕地模塊[114-115]、充分考慮處理出水的資源農(nóng)業(yè)回用（因而無(wú)需機(jī)械地追求對(duì)氮、磷的達(dá)標(biāo)處理），并根據(jù)規(guī)模大小采用綠色能源（如光能、如光伏、暖棚等）以穩(wěn)定運(yùn)行效能[116]；南方溫濕豐水地區(qū)，則可應(yīng)強(qiáng)化CW對(duì)氮、磷等的吸收轉(zhuǎn)化（成植物，用于沼氣生產(chǎn)），并適當(dāng)將工藝延伸至具有景觀特色的沼澤型CW，以保證出水排放水質(zhì)[97]。同時(shí)，應(yīng)杜絕以落后的溝渠方式收集污水（嚴(yán)控污水溢流或雨水進(jìn)入），而以高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量的建設(shè)，既確保污水收集和處理系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠性，又防止“生態(tài)的不衛(wèi)生”造成對(duì)環(huán)境和人體健康的危害[117]。此外，在加強(qiáng)技術(shù)操作和管理人員能力提升的同時(shí)，推進(jìn)系統(tǒng)監(jiān)管的信息化和智能化和長(zhǎng)效管理機(jī)制，亦應(yīng)寫(xiě)入議事日程并加以穩(wěn)步推進(jìn)[118]，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，更是如此。

4 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)村生活污水的處理與利用，已受到世界各國(guó)的高度重視和廣泛推進(jìn)。作為我國(guó)生態(tài)宜居美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的一項(xiàng)十分重要的任務(wù)，我國(guó)的農(nóng)村生活污水處理，在政府的大力推動(dòng)下，經(jīng)多年的發(fā)展，已有良好的進(jìn)展、廣闊的基礎(chǔ)和明確的方向。應(yīng)該說(shuō)，農(nóng)村生活污水處理的工藝方法和技術(shù)已經(jīng)基本成熟，但廣大農(nóng)村鄉(xiāng)村（除建制鎮(zhèn)以外）的生活污水處理率尚有很大的差距，與生態(tài)宜居的美麗鄉(xiāng)村建設(shè)發(fā)展要求尚不相適應(yīng)，任務(wù)還很艱巨。更為重要的問(wèn)題還在于，是否基于低碳綠色的理念、按照因地制宜的原則、本著循環(huán)利用的目標(biāo)，采取正確的技術(shù)策略和技術(shù)路線。但目前，除需要進(jìn)一步加大規(guī)劃治理力度、提高污水的收集和處理率外，存在的主要問(wèn)題仍然是重設(shè)施建設(shè)輕運(yùn)行管理、重技術(shù)含量輕技術(shù)能力、重處理凈化輕資源利用。因而，從技術(shù)角度而言，必須合理地定位農(nóng)村生活污水處理利用的適度分散性，并根據(jù)農(nóng)村的基本特點(diǎn)、建設(shè)發(fā)展要求及其生活污水的特征，將農(nóng)村沼氣生產(chǎn)、農(nóng)村廁所革命、垃圾分類以及污水資源農(nóng)業(yè)利用等作為一個(gè)系統(tǒng)，加以整體規(guī)劃，優(yōu)選生態(tài)綠色的適宜工藝技術(shù)，并由此更快地推進(jìn)以集群式分散性處理（CDWT）為主要模式、資源化充分利用為核心目標(biāo)、規(guī)范化運(yùn)行管理為長(zhǎng)效機(jī)制的因地制宜“三位一體”的技術(shù)策略和技術(shù)路徑的有效實(shí)施。