農(nóng)村污水處理系統(tǒng)運營現(xiàn)狀分析及建議

張娜，孫玉童

（安徽省通源環(huán)境節(jié)能股份有限公司，安徽 合肥 230001）

農(nóng)村污水處理作為美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的重要環(huán)節(jié)[1]，在政策的推動下正在如火如荼地開展。目前，相當(dāng)部分的建制村已經(jīng)建成了村莊污水收集和處理系統(tǒng)。依據(jù)我國人口居住相對分散的特點，大部分村莊污水體量較小，無法照搬城市模式，故采用集成度較高的一體化污水處理設(shè)備進行終端處理后排放[2]。但從運營現(xiàn)狀來看，農(nóng)村污水處理設(shè)施普遍存在閑置、停運和損壞等情況[3]。眾所周知，農(nóng)村污水治理三分靠建設(shè)，七分靠運營[4]，運營過程中能否實現(xiàn)污水穩(wěn)定達標(biāo)排放、治理設(shè)施能否持續(xù)運行等等，已成為農(nóng)村污水治理亟待解決的重點和難點問題。

鳳陽縣政府積極響應(yīng)國家號召，為了實現(xiàn)“大美鳳陽”建設(shè)目標(biāo)，于2018 年開展各鄉(xiāng)鎮(zhèn)及鎮(zhèn)域內(nèi)生活污水的收集處理。項目實施范圍包含府城鎮(zhèn)、臨淮鎮(zhèn)、大廟鎮(zhèn)、總鋪鎮(zhèn)、劉府鎮(zhèn)、官塘鎮(zhèn)、西泉鎮(zhèn)、武店鎮(zhèn)、殷澗鎮(zhèn)、紅心鎮(zhèn)、板橋鎮(zhèn)、大溪河鎮(zhèn)、小溪河鎮(zhèn)、棗巷鎮(zhèn)、黃灣鄉(xiāng)等15 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水處理廠，配套污水收集管網(wǎng)設(shè)計、建設(shè)、改造，項目污水處理規(guī)模為10～1 250 t/d，設(shè)計出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）中一級A 標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)期為2 年。2021年5 月份我公司對鳳陽縣域內(nèi)58 個村鎮(zhèn)污水處理站點運營現(xiàn)狀進行摸排調(diào)查，分析了農(nóng)村污水處理系統(tǒng)運營中存在的問題，同時給出相應(yīng)的治理對策和建議，以期為其他農(nóng)村污水處理站點運營提供借鑒，從而切實改善農(nóng)村人居環(huán)境。

1 鳳陽縣村鎮(zhèn)污水處理站運營現(xiàn)狀及存在問題

1.1 鳳陽縣村鎮(zhèn)污水處理站運營現(xiàn)狀

根據(jù)實地調(diào)研，鳳陽縣縣域內(nèi)各農(nóng)村污水處理站點多采用一體化污水處理設(shè)備，工藝為格柵—調(diào)節(jié)池—A2O—二沉池—砂濾罐—消毒—排放，部分污水處理站利用人工濕地代替砂濾罐進行深度處理?？疾炱陂g，超過50%以上的站點處于非正常運行狀態(tài)，進水水量小，出水渾濁，部分站點甚至處于停運狀態(tài)，設(shè)施設(shè)備銹蝕嚴(yán)重，無法啟動。處理后未達標(biāo)的污水直接排入附近的坑塘，不僅污水沒有達標(biāo)排放，同時還造成了坑塘的污染。目前，這些污水處理站的運營維護并未安排專業(yè)人員，而是由村委會安排的村民偶爾去運轉(zhuǎn)設(shè)備，存在隱患。

1.2 鳳陽縣村鎮(zhèn)污水處理站運營存在的問題

（1）實際污水量與設(shè)計污水量不符

調(diào)查的站點基本上都存在實際收集到的污水量較設(shè)計的小，從而出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象。如果污水運行長期處于低負荷狀態(tài)，污水中的活性污泥得不到生長，其活性下降，污水處理效率也會隨之降低。依據(jù)調(diào)研可知原因如下：①管網(wǎng)收集系統(tǒng)不完善，大部分農(nóng)戶家無入戶管，洗菜、洗澡用水無法流入主管網(wǎng)，除此之外，由于農(nóng)村居住分散，加之財政資金有限，管網(wǎng)的覆蓋度和鋪設(shè)質(zhì)量得不到有效保證；②農(nóng)戶環(huán)保意識淡薄，他們習(xí)慣粗放型的生活方式，用過的生活廢水直接外排或者用來澆菜、澆花等；③前期設(shè)計不合理，污水處理規(guī)模完全參考技術(shù)規(guī)范取值，沒有實地考查當(dāng)?shù)氐男l(wèi)生器具配備和人員外出務(wù)工情況，人均日排水量和人口數(shù)選取過大，因此，設(shè)計污水規(guī)模多數(shù)偏大。

（2）出水水質(zhì)達不到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級A標(biāo)準(zhǔn)

本次調(diào)查范圍內(nèi)的農(nóng)村大多采用一體化設(shè)備處理農(nóng)村生活污水，該系統(tǒng)不能耐受沖擊，農(nóng)村污水水量波動較大，基本集中在早、中、晚三時段，同時，農(nóng)村的排水體制大多為雨污合流制，使得進水負荷較低，不利于污水的生化反應(yīng)。此外，污水處理設(shè)施由于缺乏運行維護，大部分設(shè)備已經(jīng)銹蝕損壞，無法正常啟動，失去了原有的作用，這些原因均導(dǎo)致污水處理設(shè)施處理效果降低，出水水質(zhì)難以穩(wěn)定達標(biāo)，未達標(biāo)的外排水污染附近的坑塘，形成連鎖效應(yīng)。

（3）運營資金和人員得不到保障

相比于城鎮(zhèn)，農(nóng)村污水處理起步較晚，關(guān)于農(nóng)村地區(qū)的污水處理運營機制并不完善，其運營費用的來源、建設(shè)投資的回收途徑、運營人員的確定等均缺乏成熟的規(guī)劃[5]。目前這些污水處理站點的運營全部依賴于地方政府，但從運營效果來看，此路徑并不理想。概括原因主要有：①農(nóng)村污水處理設(shè)施運營專業(yè)性較強，由于進水水質(zhì)水量不穩(wěn)定，其工藝不能一成不變，需要專業(yè)的技術(shù)人員根據(jù)變化做出一定的調(diào)整，如控制碳氮比、污泥體積指數(shù)、污泥回流比和氣水比等；②農(nóng)村污水處理運營費用得不到保障，現(xiàn)階段農(nóng)村污水處理站的運營主要是國家和地方財政撥款，而農(nóng)村污水處理站在前期建設(shè)上投入了過多的費用，忽略了運維的長期投入；并且農(nóng)村污水處理站分布零散，設(shè)備保護成本相對較高。

（4）污泥處置不當(dāng)，易造成二次污染

隨著農(nóng)村污水處理設(shè)施的不斷完善，農(nóng)村污泥的產(chǎn)生量將會逐年增加。但由于我國農(nóng)村居住點較為分散和經(jīng)濟等原因，污泥的日常管理和維護得不到保障。污水處理設(shè)施產(chǎn)生的剩余污泥通常不能及時進行清掏，導(dǎo)致污泥在池體中沉積固結(jié)，不僅降低了污水處理效率，而且一旦池容滿載，會使污水外溢，造成二次污染。除此之外，清掏出的污泥含水率高，如果直接泵吸出來后外運，不僅處理量大，且容易產(chǎn)生跑冒滴漏，造成沿途污染。

2 農(nóng)村污水處理站運營對策與建議

2.1 污水收集系統(tǒng)建議

我國農(nóng)村生活污水收集系統(tǒng)主要應(yīng)用管網(wǎng)收集，這一方法對于農(nóng)村來說資金投入較高，運營維護困難。大部分農(nóng)村居住點相對分散，管網(wǎng)鋪設(shè)工程量大。由于資金的限制，選用價格便宜的管材或降低管網(wǎng)覆蓋度，容易導(dǎo)致管網(wǎng)出現(xiàn)破損，污水產(chǎn)生滲漏，不具有可持續(xù)性和適用性。因此，本次收集系統(tǒng)可依據(jù)農(nóng)村現(xiàn)有的條件進行設(shè)計，將門前屋后的溝渠改造為明渠收集污水，既降低了造價，又便于后期運營維護。

排水明渠應(yīng)用較多的是混凝土硬質(zhì)型和自然生態(tài)型。自然生態(tài)溝渠在污染物去除方面有較好的應(yīng)用效果，其作用原理是通過水生植物根系的攔截、吸附以及微生物的降解作用降低污水中的污染物濃度。研究結(jié)果表明，生態(tài)溝渠不僅可降低污水中的氮磷含量，同時還能減緩水速，促進顆粒沉淀[6]。生態(tài)溝渠與其他工藝聯(lián)用可大大提高處理效率。有研究者模擬了生活污水的處理過程，結(jié)果表明，污水中COD、TN、NH4+-N處理后可達到一級A的標(biāo)準(zhǔn)，TP達到一級B標(biāo)準(zhǔn)[7]。生態(tài)溝渠的處理效果影響因素較多，包括溝渠斷面形式、水生植物種類和溝渠內(nèi)的填料品種。研究[8]發(fā)現(xiàn)，寬深比大的生態(tài)溝渠對污染物去除率高，這是因為寬深比越大，溝渠中越容易富集氧氣，從而有利于植物的生長，通過植物的吸收作用提高了污染物的去除率；不同的水生植物對營養(yǎng)物質(zhì)的利用存在差異，部分研究者研究發(fā)現(xiàn)美人蕉對氮的去除效果好，狐尾藻對磷的去除效果好，牛鞭草、狗牙根等具有發(fā)達的根狀莖和匍匐莖的植物，對不溶性懸浮物質(zhì)的過濾和沉淀效果最佳[9-10]；并且生態(tài)溝渠還可以通過鋪設(shè)填料以提高氮磷等污染物的去除率[11]。

農(nóng)村采用明渠代替管網(wǎng)具有一定的可行性和較好的應(yīng)用前景，但考慮到污水散發(fā)的氣味問題，建議在農(nóng)戶出水側(cè)的支渠采用混凝土明渠，加設(shè)蓋板；遠離農(nóng)戶的主溝渠可采用生態(tài)溝渠；對生活污水進行預(yù)處理，為后面的深度處理提供良好的進水條件，增強組合工藝的處理效果。

2.2 污水處理工藝建議

目前，農(nóng)村采用的一體化污水處理設(shè)備由于不耐沖擊和運營困難等特點造成了該工藝處理效果并不理想[12]，處理后未達標(biāo)的污水直排入坑塘，又造成了二次污染。大部分農(nóng)村的坑塘已經(jīng)嚴(yán)重富營養(yǎng)化，有的甚至變成黑臭水體，失去了原有的養(yǎng)殖和灌溉的價值。考慮到農(nóng)村生活污水水質(zhì)水量不穩(wěn)定，經(jīng)濟水平較低，運營人員匱乏等現(xiàn)實問題，對于農(nóng)村污水的處理建議采用低成本的生態(tài)處理工藝，可利用原有的廢棄坑塘改造成污水處理設(shè)施，實現(xiàn)坑塘整治和污水處理的有效結(jié)合，從而改善農(nóng)村的人居環(huán)境。

基于坑塘改造的污水處理系統(tǒng)包括以下幾個單元：①過濾凈化單元，該單元由兩道與坑塘兩岸固定連接的生態(tài)攔截吸附網(wǎng)膜組成，用于攔截入塘的漂浮物及生活污水中粒徑較大的顆粒物，并且污水流經(jīng)生態(tài)攔截吸附網(wǎng)膜后在其表面還能形成一層“生物膜”，包括好氧微生物、厭氧微生物、原生動物等群落，在群落的共同作用下可降解水體中的部分污染物；②生物接觸氧化單元，該單元由若干個均勻設(shè)置在坑塘水體中的彈性填料以及設(shè)置在彈性填料正下方的曝氣裝置組成，在有氧條件下，有機物被微生物氧化分解，使污水得到凈化；③沉淀單元，該單元由兩道連接坑塘兩岸的土壩組成，第一道壩的高度為1.0～1.2 m，第二道壩的高度比第一道低10 cm，形成高度差，防止污水回流，依靠重力沉降將污泥和污水進行泥水沉淀分離，上清液溢流到生物凈化塘單元；④生物凈化塘單元，該單元通過人工構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)，利用適宜坑塘內(nèi)生長的水生植物、水生動物和微生物共同作用去除污水中的污染物，進一步提高水質(zhì)，并且能夠打造良好的景觀效果。

坑塘改造既實現(xiàn)了坑塘水體治理和污水治理的有機結(jié)合，節(jié)約了環(huán)境治理成本，而且施工簡單，無其他占地問題，并通過恢復(fù)坑塘水體的自凈能力，實現(xiàn)了水質(zhì)的長效達標(biāo)。此外，該系統(tǒng)運營維護簡單，耐受沖擊負荷，景觀效果良好。

2.3 污泥處理處置建議

農(nóng)村污水處理設(shè)施的剩余污泥具有下列特點：①含水率高；②含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素；③重金屬含量少，但致病菌含量高。所以，對于農(nóng)村污泥處理首要的是減量化、穩(wěn)定化，考慮到農(nóng)村污水處理規(guī)模小，站點較分散，故建議每個鎮(zhèn)區(qū)至少配備一套污泥干化系統(tǒng)，對鎮(zhèn)區(qū)范圍內(nèi)的各小型污水處理站點產(chǎn)生的污泥進行及時干化，便于后續(xù)污泥處置。除此之外，農(nóng)村污泥的土地資源化前景廣闊，將污泥最終回歸到土地當(dāng)中，既解決了污泥的處置去向，又有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

污泥的土地應(yīng)用主要包括園林綠化、農(nóng)田施用和改良土壤等。研究表明，污泥中豐富的有機質(zhì)和氮磷鉀等營養(yǎng)元素可以促進植物的生長，并且污泥中的有機物還可以改良土壤孔隙率、團粒穩(wěn)定性等土壤結(jié)構(gòu)，從而提高土壤的水分穩(wěn)定性、吸附性和緩沖性等土壤化學(xué)性質(zhì)，增加土壤的肥力[13]。日本學(xué)者早在2012 年就研究了污泥的處理處置現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)農(nóng)村污水處理設(shè)施產(chǎn)生的剩余污泥有52%用于綠化和農(nóng)田回用[14]。我國關(guān)于農(nóng)村的污泥處理方式大部分也是用于農(nóng)用，占比約為48.28%，但多是未經(jīng)脫水的污泥直接施用，易帶來二次污染問題[15]。

3 結(jié)論

總的來看，目前常用的農(nóng)村污水處理工藝不具備長效性，污水處理的效率日漸降低，而生態(tài)組合處理工藝的低建設(shè)成本、運營簡單、景觀效應(yīng)以及良好的經(jīng)濟效益都剛好契合廣大農(nóng)村處理污水和人居環(huán)境整治的需求。因此，應(yīng)加強該技術(shù)的應(yīng)用和推廣；同時，隨著農(nóng)村剩余污泥產(chǎn)生量的逐年增加，應(yīng)完善污泥處理處置系統(tǒng)。