西南地區(qū)農(nóng)村生活污水處理工藝的應用現(xiàn)狀及研究

鄭如彬，劉少武

（重慶水務集團股份有限公司，重慶 400000）

0 引言

“十四五”時期，隨著黨中央出對于鄉(xiāng)村振興、鄉(xiāng)村發(fā)展的愈發(fā)重視，農(nóng)村的生物污水治理也得到更多的關注。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國村鎮(zhèn)數(shù)量龐大，自然村共計251.3萬個，每年產(chǎn)生約80億t生活污水[1]，大部分污水未通過系統(tǒng)處理直接排放到自然水體，因此，農(nóng)村生活污水處理顯得尤為重要。

農(nóng)村生活污水主要呈現(xiàn)以下4個特點：①農(nóng)村生活污水量小且較為分散，產(chǎn)污量不集中。②污水變化系數(shù)大，受居民生活習慣及季節(jié)性影響，早晚排污量大、夏季排污量大、夜間排污量小甚至斷流。③農(nóng)村污水多為化糞池出水、餐廚廢水，污水碳氮比高，可生化性強[2]。④污水管網(wǎng)建設極不完善，多排至雨水溝渠，合流現(xiàn)象極為嚴重。

受經(jīng)濟發(fā)展的制約，上述現(xiàn)象在西南地區(qū)農(nóng)村生活污水處理中尤為明顯，本文通過對重慶市主城區(qū)15座農(nóng)村污水處理設施的現(xiàn)狀運行情況進行調(diào)查分析，了解農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀處理工藝應用現(xiàn)狀及實際處理效果，分析可能存在的原因，為更好地推動農(nóng)村生活污水治理提供有效的措施及建議。

1 工藝應用現(xiàn)狀——以重慶市村鎮(zhèn)為例

1.1 調(diào)研過程

筆者于2022年3月實地調(diào)研了重慶地區(qū)的15座污水處理站，調(diào)研過程中實測了部分污水站進、出水水質(zhì)，詢問了管理人員污水站運行狀態(tài)（服務范圍內(nèi)人口、污水站進出水水量、設計規(guī)模、設計工藝、處理效果、排放標準）。

本文統(tǒng)計了15個污水處理站的調(diào)研資料，列出了廠站的名稱、主體工藝、設計規(guī)模、排放標準，其中重慶農(nóng)村污水排放標準是指重慶市《農(nóng)村生活污水集中處理設施水污染物排放標準》（DB 50/848—2021）一級標準，相關基礎情況如表1所示。

表1 重慶市主城區(qū)15座污水處理站基礎情況

1.2 進出水水量、水質(zhì)分析

1.2.1 水量分析

為了解農(nóng)村污水站進水水量是否存在超負荷運行狀況，對3月7日當日15個污水處理站的進水量進行了分析，具體結(jié)果如圖1所示。

圖1 15個污水處理站3月7日單日進水量

從圖1可知，各污水處理站的實際進水量均低于設計規(guī)模，但均高于設計規(guī)模70%的水量，考慮農(nóng)村地區(qū)排污量隨季節(jié)波動量比較大，綜合對比分析，原污水站設計規(guī)模合理，無須進行擴建。

1.2.2 水質(zhì)分析

對E村、L村1#、H村3個村級污水處理站的出水進行采樣檢測，并對主要指標進行分析；采集水樣取9:00、12:00和16:00這3個不同時間點的混合樣，分析得到COD、TN、NH3-N、TP 4項指標結(jié)果。

從水質(zhì)分析結(jié)果可知，E村污水站出水水質(zhì)較好，出水各項水質(zhì)指標均高于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B標準，證明該污水處理站運行正常；L村1#污水處理站除COD指標未超標外，NH3-N、TP均超出設計出水考核指標，推測可能是人工濕地沒有有效發(fā)揮功能；H村污水處理站采用平板陶瓷膜工藝，但實測出水水質(zhì)各項指標均超出設計出水標準，可見該工藝并未正常運行，亟須改造。

1.3 污水處理工藝分析

針對本次調(diào)研的15個污水處理站應用的厭氧+人工濕地、MBBR、平板陶瓷膜、MBR這4種工藝，從工藝原理、運行現(xiàn)狀、占地情況、出水水質(zhì)達標率進行多方面的對比分析。

1.3.1 厭氧+人工濕地

厭氧預處理+人工濕地工藝作為此批調(diào)研廠站的主流工藝，具有施工方便、運行費用低、運維方便等優(yōu)點[3]，對污染物去除尤其是TN的去除率非常明顯，前端的厭氧預處理池不僅能夠截流大部分固體懸浮物，而且能利用厭氧菌，充分進行水解酸化反應，提高污水的可生化性，為下一步的處理提供有利條件。人工濕地是農(nóng)村生活污水處理的必備工藝，也是一種生態(tài)化的污水處理方式[4]。厭氧+人工濕地工藝流程如圖2所示。

圖2 厭氧+人工濕地工藝流程

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，A、B、C、D、F、L、N、P、X、Y村等12個污水處理站應用了厭氧+人工濕地工藝，實際運行效果并不理想，出水水質(zhì)達標率差，并且敞開式的厭氧池滋生蚊蠅、味道重。

1.3.2 MBBR一體化處理設備

MBBR一體化處理設備是近些年在農(nóng)村污水處理應用較為廣泛的新興處理工藝，通過向反應器內(nèi)投加懸浮載體，豐富反應器中的生物種類及生物量，從而提高反應器的處理效率。一體化設備與傳統(tǒng)工藝相比，具有處理負荷高、占地面積小、自動化程度高等優(yōu)點，且僅為傳統(tǒng)處理方法占地面積的1/4～1/5[5]，可實現(xiàn)無人值守。

E村污水站設計規(guī)模300 m3/d，采用了“格柵、調(diào)節(jié)池+MBBR一體化設備+消毒池”工藝，設備地上式安裝，根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果可得，目前該污水站運行效果較好，出水水質(zhì)甚至可達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準。

1.3.3 平板陶瓷膜

依據(jù)“物理篩分”動力，使不同粒徑的物質(zhì)實現(xiàn)分離，實驗表明，平板陶瓷膜對城鎮(zhèn)生活污水的去除率高，COD、NH3-N去除率甚至達到95%以上[6]，出水水質(zhì)可達到城市雜用水水質(zhì)標準。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，H村污水處理站應用該工藝作為核心處理工藝，但基本無法正常運行，陶瓷膜長期處于堵塞狀態(tài)，污水站無法正常運行。

1.3.4 MBR一體化設備

MBR一體化設備是將高效膜分離技術與傳統(tǒng)生物活性污泥法相結(jié)合的高效污水處理工藝，具備對污染物去除效率極高、設備緊湊（僅為傳統(tǒng)工藝的1/3～1/2）、操作簡單等優(yōu)點[7]。但本次調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，M村污水站用該類型設備進行污水處理，實際該設備已無法正常運行，這主要是因為污水處理站管理人員并未定期更換MBR設備，造成該設備閑置，M村污水長期未經(jīng)處理直接排放入水體。

2 存在問題分析

調(diào)研過程中記錄了農(nóng)村污水站現(xiàn)場情況，主要存在構筑物滲漏、進水口堵塞、濕地雜草叢生、出水水質(zhì)差等問題，針對存在的問題進行如下原因分析。

（1）設計不合理?！掇r(nóng)村生活污水處理工程技術標準》（GB/T 51347—2019）明確農(nóng)村生活污水處理應設置除渣設施和調(diào)節(jié)設施，除渣設置可選用機械格柵或人工格柵。但是實際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)污水廠站進水端未設置格柵，且未配備清淤措施，導致預處理單元淤積嚴重，可調(diào)節(jié)容積驟減。同時人工濕地設計規(guī)模過大，針對來水不足、缺水現(xiàn)象也并沒有設置相應工程措施加以應對，濕地長期處于缺水狀態(tài)，植物大量枯死。

（2）村莊技術落后，管理水平不足。西南片區(qū)多山地地形，農(nóng)村一般距離城區(qū)較遠，經(jīng)濟條件差。根據(jù)了解，農(nóng)村污水站建設多為中央農(nóng)村環(huán)保資金，建設單位多為當?shù)劓?zhèn)政府，污水處理站建成后即交由各個村鎮(zhèn)負責運維，運維人員整體水平低、多為兼職管理。重建設輕運營的問題在農(nóng)村污水處理站上尤為明顯。

（3）施工過程監(jiān)管不嚴。污水設施的建設對于管道的開孔、預埋，人工濕地填料的分級，植物的選擇均有較高要求[8]，但實際施工過程中并未落實嚴格的監(jiān)管，多數(shù)污水站建成后存在池體滲水、管材破損等質(zhì)量問題。

（4）缺乏有效的考核機制。盡管農(nóng)村污水散排、直排問題比較突出，但由于其較為分散的特性，目前尚未對農(nóng)村污水站出水達標率進行量化考核，隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的不斷深入，相信農(nóng)村治污量化考核即將實現(xiàn)。

3 結(jié)語

（1）受限于西南片區(qū)農(nóng)村污水處理站整體管理水平比較低的影響，厭氧+人工濕地工藝對于COD、TN、SS、TP的去除能力有限，建議該工藝結(jié)合其他工藝進行組合使用。

（2）MBBR工藝可用于農(nóng)村生活污水的處理，具有占地面積小、自動化程度高、處理負荷高等優(yōu)點。

（3）實際在農(nóng)村污水處理站設計階段，應充分考慮農(nóng)村的經(jīng)濟條件、村莊的污水排放特點，結(jié)合周邊環(huán)境，應用有針對性的污水處理工藝，保證污水能有效得到解決。

（4）針對農(nóng)村污水處理站運營差的現(xiàn)狀，新建農(nóng)村污水處理設施可推行“設計—施工—運營”模式，以片區(qū)化的經(jīng)營來統(tǒng)籌多個污水處理設施，既保證了設計方案能充分考慮運營公司的訴求，又能保證后期運維的有效性。

（5）農(nóng)村污水處理設施推廣無人值守模式，同時通過智能化遠程控制來實現(xiàn)精準化預警與操作，這能有效降低運行成本，保證運營公司合理的利潤空間，有效推動農(nóng)村污水“長治久清”。