葛會超，唐 晶，任 亮

(1.中車山東機車車輛有限公司，山東 濟南 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。十九大報告中提出實施“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”，加快推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。農(nóng)村生活污水防治問題是實現(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，我國目前有244.9萬個自然村，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)計年鑒[4]，2016年全國城市污水處理率為93.44%，而對生活污水進行處理的鄉(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，用水量遠低于城市，所需處理的污水量偏少。同時，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。現(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)進水流量、水質(zhì)，穩(wěn)定處理溫度是出水穩(wěn)定達標的必要條件。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。現(xiàn)期望通過恰當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)，實現(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，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準單一與農(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，必須考慮當(dāng)?shù)貙嶋H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2033人[7]。該處理模式適用于距城鎮(zhèn)較近、交通發(fā)達、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，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、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世紀中葉的現(xiàn)場污水處理系統(tǒng)(OWTSs)，流行于20世紀90年代后期，主要服務(wù)于遠離市政集中處理設(shè)施地域?qū)ξ鬯幚淼男枨骩9]。這種方式投資成本低，管理維護簡單，運行維護較簡單，動力消耗小，技術(shù)成熟，運行穩(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)運而生[14]。

綜合我國實際情況來看，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]，污水進入凈化槽后，先進行預(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水負荷在一定程度上調(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)用進行了初步的探究[16]。在我國特別是東部較發(fā)達地區(qū)農(nóng)村得到成功應(yīng)用[17]，但在運行過程中也遇到了一些問題：(1)采購原裝日本進口凈化槽的成本較高，主要在東部沿海發(fā)達農(nóng)村地區(qū)使用，難以在我國其他經(jīng)濟欠發(fā)達農(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行維護，而我國缺少相關(guān)技術(shù)條例和專業(yè)人員，凈化槽實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)在我國的進一步推廣還需因地制宜，根據(jù)不同的地域特點設(shè)計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，同時根據(jù)我國農(nóng)村的特點，需解決以下幾個方向性問題：

(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，實現(xiàn)政府、企業(yè)與村戶聯(lián)動，共同維護管理污水處理設(shè)施。