目前，我國農(nóng)村污水治理還未全面展開，農(nóng)村污水處理率在個位數(shù)。污水治理不好，農(nóng)村衛(wèi)生狀況就無法改善，水污染治理總體目標也難以實現(xiàn)。過去的二十多年，中國城市污水治理循著發(fā)達國家的路徑快速推進，雖有不足，但成效卓著。早在半個世紀前，發(fā)達國家就已完成了城市化進程，沒有中國這樣的農(nóng)村。發(fā)達國家部分人口分散居住在城郊，污水進行分散治理，但污水分散治理不同于農(nóng)村污水治理。總體而言，西方?jīng)]有系統(tǒng)的農(nóng)村污水治理經(jīng)驗可供借鑒，中國需要基于國情探索自己的農(nóng)村污水治理之路。

宏觀層面，首先需要把握中國農(nóng)村污水治理的三個特點，也是難點。一是量大，幾億人口分布在200多萬個自然村，是個龐大的系統(tǒng)工程。二是地區(qū)差異大，各地氣候、地貌、文化以及經(jīng)濟狀況千差萬別，直接間接都會影響到污水治理效果。三是不可能大量投入，每個自然村投入100萬元建設(shè)費用、每年支出10萬元運行費用，全國總建設(shè)費用就是2萬億，每年運行費用就是2千億，這是不現(xiàn)實的。我國需要在把握這三個特點的前提下謹慎展開農(nóng)村污水治理設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)與管理，并不斷總結(jié)完善，最終探索出一條正確的農(nóng)村污水治理路徑。

1 農(nóng)村污水治理設(shè)施規(guī)劃

農(nóng)村污水治理設(shè)施規(guī)劃包括戶內(nèi)收集模式與建設(shè)布局兩個問題。

1.1 農(nóng)村污水戶內(nèi)收集模式

戶內(nèi)收集模式與廁所改造緊密相關(guān)。第一種是旱廁模式。最初，農(nóng)村廁所普遍是旱廁，清掏的糞尿直接還田，生活雜排的灰水潑在院內(nèi)直接滲入地下，污水不出戶，也不出村。這一原生態(tài)模式持續(xù)了千百年，雖然受到一些專家的推崇，但衛(wèi)生狀況差，污染地下水，應(yīng)該在新農(nóng)村建設(shè)中逐步予以治理。第二種是節(jié)水廁所模式。所謂節(jié)水廁所，就是在旱廁上設(shè)置水沖裝置，用少量水將糞尿沖到化糞池，再用抽糞車定期將化糞池存儲的糞尿抽取還田。這種模式的關(guān)鍵是控制沖廁用水量，否則化糞池需要做大或抽糞車頻繁抽取。采用這種模式，好處是不需要專門建設(shè)污水收集處理設(shè)施，投資低，有一定的治理效果，但衛(wèi)生狀況仍未根本改善。第三種是衛(wèi)生廁所模式，采用與城市一樣的抽水馬桶。這種模式將根本上改變農(nóng)村的衛(wèi)生狀況，但污水量也大了，化糞池存儲容量不足，必須建設(shè)污水收集處理設(shè)施，同時將灰水一并納入處理。抽水馬桶被公認為人類最偉大發(fā)明之一，早在1848年英國議會通過的“公共衛(wèi)生法令”就規(guī)定，凡新建房屋住宅，必須辟有廁所并安裝抽水馬桶。當今世界上已將抽水馬桶普及程度作為衛(wèi)生狀況的重要指標，在新農(nóng)村建設(shè)中，普及抽水馬桶、實現(xiàn)衛(wèi)生改廁，是一個必然的方向。不同的發(fā)展狀況下可采用不同的模式，但戶內(nèi)實現(xiàn)黑水、黃水、灰水統(tǒng)一收集處理應(yīng)是最終標準模式。

1.2 農(nóng)村污水治理設(shè)施建設(shè)布局

建設(shè)布局包括原位、小集中和大集中三種，具體取決于居住密度、村莊規(guī)模以及地形地貌等因素。原位是指每戶單獨建設(shè)處理裝置，污水就地處理;小集中是將幾戶、十幾戶或幾十戶的污水收集起來，建設(shè)處理設(shè)施就近處理，每村可能建設(shè)多座設(shè)施;大集中是將全村污水統(tǒng)一收集進行集中處理。采用哪種布局是個技術(shù)經(jīng)濟問題。發(fā)達國家城近郊區(qū)人口居住密度很低，每戶之間相隔幾十米，采用原位治理最經(jīng)濟。美國25%的人口居住在城近郊區(qū)，約2 000萬個家庭采用原位治理方式，全國小集中或集中處理設(shè)施只有約10 000座。日本約800萬個家庭采用原位治理方式，全國小集中或集中處理設(shè)施只有約3 600座。原位治理節(jié)約了收集管網(wǎng)的投資，但增加了處理設(shè)施的管理難度。我國農(nóng)村居住集中，戶與戶之間普遍一墻相隔或相距很近，較易集中收集，沒有必要采用原位治理方式。規(guī)模較大的村莊，可分成若干片區(qū)，每片采用小集中;規(guī)模較小的村莊，可直接采用大集中。山區(qū)或丘陵地區(qū)，當建設(shè)收集管網(wǎng)難度較大時，可視情況采用原位治理。

2 農(nóng)村污水治理設(shè)施建設(shè)

農(nóng)村污水治理設(shè)施建設(shè)包括排水體制、處理工藝選擇與排放標準等問題。

2.1 農(nóng)村排水體制及小口徑污水收集

農(nóng)村地區(qū)排水體制應(yīng)采用分流制。在農(nóng)村地區(qū)，污水量比雨水量小很多，且雨水常采用明渠或蓋板暗渠排除，如采用合流制，污水在溝渠內(nèi)沒有流速，雨水溝渠成了停留時間很長的沉淀池，沉下的污泥厭氧發(fā)臭。當雨水溝渠建設(shè)標準較低時，還將導(dǎo)致污水下滲。另外，農(nóng)村地區(qū)污水收集應(yīng)采用小口徑收集系統(tǒng)。 現(xiàn)在建設(shè)的一些農(nóng)村污水收集管網(wǎng)仍采用城市排水設(shè)計規(guī)范，管徑過大、坡度過小，使污水管道變成了沉淀池。小口徑收集系統(tǒng)是一套技術(shù)體系，既有措施防止堵塞，又使管徑大大降低，在保證收集功能前提下節(jié)約了投資。

2.2 農(nóng)村污水處理工藝選擇

農(nóng)村污水處理工藝選擇應(yīng)遵循三個基本原則。

第一個原則是選擇抗沖擊負荷能力強的工藝。自然村的日污水量通常在100 m3以下，這么少的水量主要分布在早、中、晚三個高峰時段產(chǎn)生，日變化系數(shù)高達5～10。污水量季節(jié)變化也很明顯，冬季污水量遠低于夏季，隨著污水量變化，污水濃度變化也很大。水量水質(zhì)大幅度變化的特點，決定了農(nóng)村污水治理應(yīng)首先選擇生物膜法等固著類生物處理工藝，不宜采用活性污泥法等懸浮類工藝。對于活性污泥系統(tǒng)，污水量太小會由于過曝氣導(dǎo)致污泥解體，污水量太大則會直接導(dǎo)致污泥沖刷，兩種情況都將造成系統(tǒng)崩潰。如果采用大調(diào)節(jié)池勻和水量水質(zhì)，則必需設(shè)置機械攪拌防止懸浮物沉積，建設(shè)及運行費用都將大大增加。

第二個原則是選擇運行維護簡單的工藝。運行維護簡單可定義為“免操作、低維護”，所謂“免操作”就是不需要設(shè)專人經(jīng)常性進行工藝檢測或調(diào)節(jié)，為農(nóng)村處理站配備足量懂工藝的專業(yè)人員，即使在發(fā)達地區(qū)，目前也不存在普遍可行性，可以設(shè)專人定期巡視但無法經(jīng)常性操作。生物膜法可以實現(xiàn)免操作，傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)則需要經(jīng)常性基于污泥性能及時調(diào)節(jié)曝氣量、回流比和排泥量等工況參數(shù)。日本把生物膜法叫“設(shè)施依賴型”工藝，意思是該工藝主要依賴設(shè)施運行，把活性污泥法叫“運行依賴型”工藝，意思是該工藝對運行要求較高。所謂“低維護”就是維護量少且維護難度低，如果工藝中采用了鼓風曝氣，維護難度就必然加大。曝氣頭堵塞了，曝氣效率降低，充氧量降低，就必須清洗或清理，曝氣頭破損了，則必須停產(chǎn)更換，無論是清洗還是更換，都是一件很麻煩的事情，都不屬于低維護工藝。生物膜法可以“抗沖擊、免操作”，可否不設(shè)鼓風曝氣，進一步滿足“低維護”要求呢?事實上，傳統(tǒng)的生物滴濾池、生物塔濾池以及生物轉(zhuǎn)盤就是這類工藝，西方國家目前仍有一大批小型污水處理設(shè)施采用這些工藝。應(yīng)該關(guān)注的是，這類非鼓風曝氣的傳統(tǒng)生物膜工藝出水水質(zhì)較差，技術(shù)上存在通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化提升水質(zhì)的潛力。尚川水務(wù)對傳統(tǒng)生物滴濾池的優(yōu)化，桑德環(huán)境對傳統(tǒng)生物轉(zhuǎn)盤的優(yōu)化，都大大提升了水質(zhì)，取得了較好的效果。

第三個原則是選擇能耗低的工藝。農(nóng)村污水處理設(shè)施規(guī)模小，單位能耗必然高，如果再采用高能耗工藝，數(shù)量龐大的農(nóng)村污水處理設(shè)施將造成大量能源消耗。對污水處理能耗影響最大的是曝氣環(huán)節(jié)，城市污水處理普遍采用鼓風曝氣，單位電耗在0.2～0.3 kW˙h/m3，如果農(nóng)村污水處理也采用鼓風曝氣，單位電耗將高達1.0～1.5 kW˙h/m3，未來總電耗也將遠高于城市污水處理，這種情景顯然不具現(xiàn)實可行性。農(nóng)村污水處理采用鼓風曝氣，為什么單位電耗就大大升高?這是由于農(nóng)村污水處理規(guī)模小，曝氣池很淺，曝氣效率很低，滿足同樣供氧量需要更多的曝氣量，而城市污水處理曝氣池水深可達6 m以上，曝氣效率很高。另外，規(guī)模很小的農(nóng)村污水處理設(shè)施只能采用機械效率很低的容積式氣泵，而城市污水處理通常采用機械效率很高的單級高速離心式鼓風機。發(fā)達國家城近郊區(qū)的分散污水治理領(lǐng)域，日本以戶為單位的原位治理幾乎都采用鼓風曝氣凈化槽，能耗很高，成為一個負擔;美國原位治理則普遍采用OWTS系統(tǒng)(化糞池串聯(lián)土壤滲濾)，能耗很低;日美分散領(lǐng)域的集中處理設(shè)施數(shù)量總體不多，美國10 000座，日本3 600座，雖以鼓風曝氣為主，但總體能耗可承受，而中國農(nóng)村污水集中處理設(shè)施全部建成后將多達200萬座，如采用以鼓風曝氣為主的高能耗工藝，電耗將成為一個難以克服的巨大負擔?；谝陨详P(guān)于能耗的分析，采用自然曝氣的低能耗工藝在中國農(nóng)村污水處理領(lǐng)域似乎更具優(yōu)勢。

2.3 科學(xué)制定農(nóng)村污水處理排放標準

科學(xué)制定排放標準，有利于合理選擇工藝。排放標準中的水質(zhì)指標可主要分成三類：耗氧類指標、無機營養(yǎng)指標和衛(wèi)生學(xué)指標。耗氧物質(zhì)指標包括COD或BOD等有機污染指標和氨氮，這些指標運行上可不依賴水質(zhì)監(jiān)測，即使要求嚴格，標準可達性也很強，且過運行不存在負效應(yīng)，為追求高標準而采取的過度曝氣對環(huán)境無害。無機營養(yǎng)指標和衛(wèi)生學(xué)指標運行上依賴水質(zhì)監(jiān)測，而農(nóng)村污水處理不可能具備日常水質(zhì)監(jiān)測條件，加之運行上的“免操作”，即使設(shè)計了針對這些指標的功能單元，實際可達性也很差。另外，化學(xué)除磷和消毒等單元的過運行存在負效應(yīng)，除磷藥劑和消毒藥劑的過量投加對環(huán)境有害?；谏鲜龇治觯r(nóng)村污水處理排放標準應(yīng)主要針對耗氧物質(zhì)，重點治理衛(wèi)生和黑臭問題。事實上，西方國家的分散污水治理，一般不要求脫氮除磷，明確要求消毒的也不多見。

2.4 關(guān)于農(nóng)村污水的生態(tài)處理

生態(tài)處理通常包括人工濕地和生物塘。目前，業(yè)內(nèi)對生態(tài)處理存在誤區(qū)，認為生態(tài)處理投資低、運行管理簡單、處理效果好，給生態(tài)處理賦予了過多的功能，把一個深度處理單元當成了全流程工藝，直接處理原污水。以人工濕地為例，投資低其實是由于人為提高了水力負荷和污染物負荷，國內(nèi)一些技術(shù)規(guī)范或手冊提出的設(shè)計負荷比國外規(guī)范高出數(shù)倍甚至十倍，占地小了，投資低了，效果也變差了，運行時間不長即被嚴重堵塞。如果保證處理效果，根據(jù)降解機理客觀確定設(shè)計負荷，則占地很大，絕大部分村莊無法滿足。另外，人工濕地運行管理并不簡單，除了定期更換濾料，它對配水均勻還有嚴格要求。總之，在土地資源豐富的地區(qū)，生態(tài)處理可作為生物處理之后的深度處理單元，進一步降低氮磷等無機營養(yǎng)指標，不能作為全流程工藝，更不是農(nóng)村污水處理的主流技術(shù)。

2.5 農(nóng)村污水處理工藝的實現(xiàn)方式

在農(nóng)村污水處理實踐中，存在無動力、微動力、一體化、設(shè)備化、模塊化、智能化、地埋式等技術(shù)表述。實際上，這些說法不是工藝，也不是技術(shù)，是對工藝或技術(shù)實現(xiàn)方式的表述，部分表述雖然具有合理性，但需要基于具體項目的技術(shù)經(jīng)濟評價。譬如，為什么非得采用地埋式?日本的凈化槽屬于地埋式、設(shè)備化，但只是用在單戶，戶用設(shè)施叫“槽”，居住區(qū)集中處理設(shè)施叫“站”，日本分散治理建成的數(shù)千座污水處理站沒有一座是一體化地埋式，為什么?因為不方便維護管理。為什么要一體化?為什么要設(shè)備化?為什么要模塊化?這些方式，都需要針對具體項目，站在日后運行維護方便的角度慎重評估，不能只是考慮建設(shè)期施工難度等因素。

3 農(nóng)村污水治理設(shè)施管理

農(nóng)村污水治理設(shè)施需要統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)，但管理模式尚存在不同看法，一個流行的觀點是專業(yè)化統(tǒng)一管理，也就是在一定區(qū)域內(nèi)由專業(yè)化公司負責全部設(shè)施的運營管理。這種模式可以保證較高的管理質(zhì)量，但只要細究，200多萬個高度分散的污水收集處理系統(tǒng)，要實現(xiàn)專業(yè)化管理，將需要非常龐大的專業(yè)力量，可行性值得評估。美國的分散污水治理，也是只有在水源地等敏感地區(qū)才要求專業(yè)化公司統(tǒng)一管理。未來較為現(xiàn)實的主流模式可能是基于行政層級集中與分散相結(jié)合的管理模式：“村巡視”，村設(shè)專職或兼職的管理員，負責定期檢查巡視，及時發(fā)現(xiàn)問題;“鎮(zhèn)維護”，鎮(zhèn)成立規(guī)模適當?shù)臋z修維護隊伍，解決各村上報的問題;“縣監(jiān)督”，縣設(shè)置專門監(jiān)督管理機構(gòu)，提出運行質(zhì)量標準及目標，通過定期與隨機抽查，不斷提高運行管理水平。少數(shù)經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，可以委托專業(yè)公司實現(xiàn)專業(yè)化管理，絕大部分地區(qū)，“村巡視、鎮(zhèn)維護、縣監(jiān)督”有可能是值得探索的管理模式。

來源:《給水排水》  作者:王洪臣

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