李 菊，胡穎銘，彭子宸，陳亞平，董 坤

(1.四川省環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)，成都 610041，2.四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，成都 610041)

前 言

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題也日益凸顯，農(nóng)村環(huán)境污染問(wèn)題已然成為了制約我國(guó)鄉(xiāng)村振興、新農(nóng)村建設(shè)的瓶頸，其中最為突出的便是農(nóng)村水體污染，農(nóng)村水體的污染導(dǎo)致農(nóng)村生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。四川省農(nóng)村人口眾多，受經(jīng)濟(jì)條件、地形地貌、技術(shù)工藝及群眾環(huán)保意識(shí)等因素所限，農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重不足，生活污水大多直接排放，成為四川省面源污染的重要來(lái)源[1]。決定農(nóng)村污水處理方式的因素有規(guī)劃、人口規(guī)模、人口密度(或房屋間距)、管網(wǎng)設(shè)施建設(shè)、環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)條件和運(yùn)行管理等[2]，而四川省現(xiàn)有農(nóng)村污水收集處理系統(tǒng)建設(shè)不完善，加之污水來(lái)源分散，導(dǎo)致污水收集率與處理率低下的狀況一直存在。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，分析了四川省不同市(州)的農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀、現(xiàn)有處理技術(shù)、處理率及排放情況，在充分考慮四川省農(nóng)村地區(qū)地理、自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)情況的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的建議對(duì)策，不僅為農(nóng)村生活污水的防治和水源地保護(hù)提供技術(shù)咨詢和參考，也對(duì)新形勢(shì)下的農(nóng)村環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

1 實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)

考慮不同的地理位置、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素，2019年1月到4月期間采取現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方式對(duì)四川省不同市(州)的農(nóng)村生活污水處理工藝、處理效果以及排水去向等方面進(jìn)行了研究，調(diào)查區(qū)域如表1所示，涉及5個(gè)市(州)的8個(gè)縣(市、區(qū))，共計(jì)25個(gè)農(nóng)村污水處理點(diǎn)位、9種工藝類型，采集檢測(cè)水樣40個(gè)，分析結(jié)果對(duì)四川省農(nóng)村污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的制定、社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)以及推進(jìn)環(huán)境保護(hù)具有積極作用。

表1 實(shí)地調(diào)查地區(qū)Tab.1 Field investigation area

2 結(jié)果與分析

2.1 四川省農(nóng)村生活污水處理工藝情況

四川省農(nóng)村生活污水處理工藝統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表2，其中數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)是指來(lái)源于四川省地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》編制說(shuō)明中的數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析，實(shí)地調(diào)查為本次調(diào)研實(shí)際對(duì)表1地區(qū)進(jìn)行的調(diào)研活動(dòng)。在農(nóng)村生活污水處理中，單獨(dú)的好氧、厭氧、生態(tài)或物化處理方式具有一定局限性，因此組合型工藝在實(shí)際運(yùn)用中較多。農(nóng)村地區(qū)污水處理技術(shù)按原理大體可以分為3大類：一是生物處理技術(shù)，包含好氧生物技術(shù)和厭氧生物技術(shù)，其中好氧生物技術(shù)可分為活性污泥法和生物膜法兩大類[3]，厭氧生物技術(shù)有污水凈化沼氣池、復(fù)合厭氧處理技術(shù)等；二是生態(tài)處理技術(shù)，有人工濕地、土壤滲濾和穩(wěn)定塘：三是物化處理技術(shù)[3]。任意兩種工藝結(jié)合稱為復(fù)合處理技術(shù)。

如表2所示數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工藝中的生物處理技術(shù)其數(shù)量占比為60.09%，規(guī)模占比為65.54%，實(shí)地調(diào)查中其數(shù)量占比為52%，皆超過(guò)一半，實(shí)地調(diào)查與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)相吻合，四川省農(nóng)村地區(qū)生活污水是以生物處理技術(shù)為主，且主要選取好氧工藝，如A/O、A2/O、MBR、SBR/CASS、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物接觸氧化、生物濾池來(lái)凈化污水。復(fù)合處理技術(shù)有好氧+生態(tài)工藝、厭氧+生態(tài)工藝，兩者數(shù)量占比相當(dāng)分別為14.55.%、14.27%，規(guī)模占比前者為后者的兩倍，分別為10.11%、5.40%，實(shí)地調(diào)查中好氧+生態(tài)工藝規(guī)模占比40%。

表2 四川省農(nóng)村生活污水處理工藝Tab.2 Rural sewage treatment technologies in Sichuan Province

農(nóng)村生活污水處理考慮農(nóng)村污水水質(zhì)、水量以及排水等因素大多選擇復(fù)合工藝，其中好氧+生態(tài)技術(shù)組合的工藝更普遍；單獨(dú)的生態(tài)處理技術(shù)主要在部分經(jīng)濟(jì)較落后的農(nóng)村地區(qū)。

農(nóng)村生活污水處理的工藝選擇應(yīng)遵循因地制宜的原則，出水要重點(diǎn)考慮污水回用和達(dá)標(biāo)排放。結(jié)合調(diào)研數(shù)據(jù)，就四川農(nóng)村采用較多的幾種生活污水處理工藝作簡(jiǎn)要分析。

2.1.1 A/O組合工藝

厭氧—好氧工藝是在缺氧/好氧條件下利用微生物的生物活性實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的水解、生物降解、氮的硝化和磷的生物沉淀，且沉淀出水能達(dá)標(biāo)排放，是一種穩(wěn)定、高效的生化處理裝置，如謝燕華等[4]對(duì)瀘州市調(diào)研發(fā)現(xiàn)采取A/O工藝，其出水水質(zhì)達(dá)到GB 18918-2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)與人工濕地相結(jié)合，主要用于人口居住較分散的農(nóng)村地區(qū)污水處理，這與白磊磊等[5]對(duì)四川部分農(nóng)村地區(qū)調(diào)查結(jié)果相符；同時(shí)厭氧與人工濕地組合污染物去除效率高，水質(zhì)好且穩(wěn)定，謝燕華等調(diào)研發(fā)現(xiàn)眉山市丹棱縣F鎮(zhèn)鄉(xiāng)村地區(qū)采用該復(fù)合工藝處理生活污水，出水還可用于農(nóng)田施肥[4]。農(nóng)村生活污水處理宜采用厭氧處理與人工濕地等生態(tài)處理相結(jié)合的復(fù)合工藝，如方志華[6]。就在安徽省某村運(yùn)用A2/ O+人工濕地組合工藝，不僅能適應(yīng)農(nóng)村污水排放特點(diǎn)，還能有效去除水中的有機(jī)物和氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但由于 A2/O成本較高，日常運(yùn)行耗電，管理維護(hù)要求高，僅適合于經(jīng)濟(jì)條件較發(fā)達(dá)，對(duì)出水水質(zhì)又要求較高的農(nóng)村地區(qū)，不適用于經(jīng)濟(jì)較差的地區(qū)。

在本次實(shí)際調(diào)研中遂寧市經(jīng)濟(jì)條件較好的農(nóng)村地區(qū)多采用此工藝，25個(gè)設(shè)施中有8個(gè)使用該工藝，數(shù)量占比32%。

2.1.2 人工濕地系統(tǒng)

人工濕地系統(tǒng)是由“土壤—植物—微生物”組成的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)，利用各種動(dòng)植物、微生物和基質(zhì)的共同作用，達(dá)到污水凈化目的，其構(gòu)成部分包含土壤、人工基質(zhì)(多為碎石)以及種植的濕生植物(蘆葦、香蒲、菖蒲、水竹、美人蕉、燈心草和大麻等)。由于人工濕地具有凈化污水和環(huán)境景觀的雙重效果，目前人工濕地技術(shù)已在我省廣泛使用，主要適用于四川省經(jīng)濟(jì)條件較差的農(nóng)村聚居點(diǎn)生活污水處理。如麻澤龍，何榮智，周蕓[7]提到該系統(tǒng)在四川省眉山市東坡區(qū)白馬鎮(zhèn)龔村和廣濟(jì)鄉(xiāng)五一村應(yīng)用較多；白磊磊[5]調(diào)查發(fā)現(xiàn)該技術(shù)在德陽(yáng) 、綿竹等地開(kāi)展也較好。

本次調(diào)研中多采用該系統(tǒng)與其他工藝相結(jié)合的復(fù)合工藝，其中就有遂寧市污水處理點(diǎn)和西昌市污水處理點(diǎn)。人工濕地處理系統(tǒng)不僅能去除有機(jī)物，還能脫氮除磷、去除重金屬，同時(shí)還具有投資低，耗能少，建造和運(yùn)行費(fèi)用低，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但占地面積較大，對(duì)地形地貌要求較高，所以經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，地勢(shì)平坦，土地較多或存在閑置土地的農(nóng)村地區(qū)比較適用于此技術(shù)。

2.1.3 MBR工藝

膜生物反應(yīng)器((Membrane Biore-actor, 簡(jiǎn)稱MBR)是一種將膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型污水處理工藝，利用膜的高效截留作用來(lái)截留生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物，提高污水出水水質(zhì)。省外利用MBR 復(fù)合工藝處理凈化污水的情況較多，如謝晴等[8]在示范工程中運(yùn)用 A2/O-MBR 一體化設(shè)備的工藝組合對(duì)農(nóng)村污水進(jìn)行處理，出水水質(zhì)均優(yōu)于 GB18918-2002一 級(jí) A 排放標(biāo)準(zhǔn)；左燕君等[9]運(yùn)用混凝-兩級(jí) A/O-MBR 工藝處理生活污水，出水滿足 GB19818-2002一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)。

MBR處理工藝能適應(yīng)各種水質(zhì)，本次調(diào)研中也多采用MBR工藝而非MBR復(fù)合工藝，如自貢市和瀘州市。雖其具有占地面積小，運(yùn)行穩(wěn)定，耐沖擊性能強(qiáng)，出水水質(zhì)效果好等優(yōu)點(diǎn)，但膜易堵塞，清洗困難且所需能耗和維護(hù)成本都較高而未被廣泛使用，因此適用于經(jīng)濟(jì)條件較好、對(duì)出水水質(zhì)要求較高的農(nóng)村地區(qū)。

2.1.4 生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝

在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用[10]的生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝概念誕生于20世紀(jì)20年代的德國(guó)，屬于一種生物膜法處理污水的技術(shù)，利用轉(zhuǎn)盤(pán)上的微生物的新陳代謝活動(dòng)實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的去除，并在厭氧與好氧交替的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)硝化、脫氮除磷的功能，進(jìn)而進(jìn)化污水，具有效果優(yōu)良、能耗低等特點(diǎn)。該工藝在城鎮(zhèn)污水處理中使用較多，如韋真周等[11]采用生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝主要運(yùn)用在小城鎮(zhèn)生活污水的處理，且效果良好；李成森等[12]運(yùn)用生物轉(zhuǎn)盤(pán)組合工藝在崇左市大新縣下雷鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，出水水質(zhì)達(dá)到GB18918-2002一 級(jí) B 標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)村污水處理使用也日漸增多，如霍鑫超等[13]設(shè)計(jì)了一種能提升脫氮效率的新型生物轉(zhuǎn)盤(pán)，且主要針對(duì)常見(jiàn)的難以達(dá)到TN 排放要求的農(nóng)村污水處理。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝在四川省農(nóng)村生活污水處理中使用相對(duì)較少，本次調(diào)研中遂寧市運(yùn)用較多，瀘州市有部分使用。雖然轉(zhuǎn)盤(pán)投資較大、生物膜易脫落、處理性能受環(huán)境氣溫及其他因素影響較大，但實(shí)踐證明， 生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝具有管理簡(jiǎn)單、處理效率高、能耗低、投資少等特點(diǎn)，能夠滿足農(nóng)村污水處理的基本要求[14]，因此該技術(shù)適用于各類農(nóng)村地區(qū)。

2.2 農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀

對(duì)四川省多處農(nóng)村生活污水處理設(shè)施進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，主要情況見(jiàn)表3。四川省農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀如下。

表3 四川省農(nóng)村生活污水處理情況Tab.3 Rural sewage treatment situation in Sichuan

2.2.1 農(nóng)村生活污水處理設(shè)施建設(shè)上，除部分經(jīng)濟(jì)較好的新型農(nóng)村聚居點(diǎn)和利用農(nóng)村環(huán)境連片整治項(xiàng)目建有污水集中處理設(shè)施外，大多數(shù)農(nóng)村都未建有污水處理設(shè)施，生活污水直排現(xiàn)象嚴(yán)重。農(nóng)村污水處理主要有集中處理和分散處理兩種模式[15]，調(diào)研發(fā)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的建有新農(nóng)村聚居點(diǎn)的農(nóng)村處理農(nóng)村生活污水多采用 “集中收集就地處理”的集中處理模式；經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的農(nóng)村多以微動(dòng)力或無(wú)動(dòng)力技術(shù)分散處理農(nóng)村生活污水。

2.2.2 已建的農(nóng)村污水處理設(shè)施在日常運(yùn)行維護(hù)上存在缺乏專業(yè)技術(shù)人員管理的問(wèn)題，鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府管理人員對(duì)設(shè)備和工藝無(wú)深入了解且各部門(mén)之間權(quán)責(zé)不清，而部分設(shè)備運(yùn)行步驟復(fù)雜，需要專業(yè)技術(shù)人員才能操作。調(diào)研的25座設(shè)施中由第三方專業(yè)化運(yùn)維單位運(yùn)維的就有17座，由(鎮(zhèn))政府或村委會(huì)自行運(yùn)維的只有8座。

2.2.3 農(nóng)村生活污水排放去向，部分出水直接排入附近水體(農(nóng)田、小溝渠、池塘或旁邊河流)，部分則作為灌溉用水回用。各地區(qū)根據(jù)實(shí)際情況，采用不同處理工藝，其出水水質(zhì)也無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)有處理設(shè)施均采用《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級(jí)A標(biāo)或一級(jí)B標(biāo)作為處理設(shè)施的出水排放標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)研中25個(gè)農(nóng)村污水處理點(diǎn)中出水排放標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)A標(biāo)的設(shè)施有10座，出水標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)B標(biāo)的設(shè)施有15座。

2.2.4 隨著城鎮(zhèn)化率的不斷提升，我省農(nóng)村人口呈現(xiàn)出周期性變化的特點(diǎn)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)模與實(shí)際處理規(guī)模相差很大，污水處理設(shè)施設(shè)置處理規(guī)模時(shí)，應(yīng)考慮常住人口及人口波動(dòng)因素。部分農(nóng)村實(shí)施鄉(xiāng)村旅游發(fā)展項(xiàng)目，對(duì)于具備旅游發(fā)展特色的村莊，應(yīng)在考慮旺季游客最大容量前提下規(guī)劃污水處理設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)模。

2.3 處理結(jié)果分析

對(duì)采集的農(nóng)村生活污水處理設(shè)施進(jìn)出水水樣進(jìn)行了檢測(cè)，經(jīng)數(shù)據(jù)分析，檢測(cè)指標(biāo)處理率詳情見(jiàn)表4、檢測(cè)指標(biāo)處理率的分布狀態(tài)見(jiàn)圖1。圖1從左到右依次為CODCr、SS、NH3-N、TN、TP。比較中位值和平均值，其中CODCr、NH3-N、TN處理率的平均值在中位值以上，SS、TP處理率的平均值在中位值以下，SS的處理率較分散。按照檢測(cè)指標(biāo)的順序其處理率平均值呈依次下降趨勢(shì)；中位值呈先上升后下降的趨勢(shì)；上限值呈現(xiàn)上升后下降的趨勢(shì)；下限值呈現(xiàn)下降后上升再下降趨勢(shì)。處理率集中分布區(qū)間CODCr和NH3-N相似為50%～90%、SS為40%～90%、TN為30%～75%、TP為10%～70%。

表4 檢測(cè)指標(biāo)處理率Tab.4 Processing rate of detection indicators (%)

注：“x”表示平均值，“-”表示中位值

檢測(cè)指標(biāo)以《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)作為出水標(biāo)準(zhǔn)，其中以一級(jí)B標(biāo)作為出水標(biāo)準(zhǔn)，其中CODCr達(dá)標(biāo)率為73.70%、SS達(dá)標(biāo)率為42.10%、NH3-N達(dá)標(biāo)率為31.60%、TN達(dá)標(biāo)率為26.30%、TP達(dá)標(biāo)率與TN相同；以一級(jí)A標(biāo)作為出水標(biāo)準(zhǔn)，CODCr達(dá)標(biāo)率為68.40%、SS達(dá)標(biāo)率為10.50%、NH3-N達(dá)標(biāo)率為26.30%、TN達(dá)標(biāo)率為15.80%、TP達(dá)標(biāo)率與TN相同。

如圖2，以一級(jí)B標(biāo)為出水標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)率均高于以一級(jí)A標(biāo)為出水標(biāo)準(zhǔn)，且5個(gè)檢測(cè)指標(biāo)中CODCr達(dá)標(biāo)率都最高。以一級(jí)B標(biāo)為出水標(biāo)準(zhǔn)中TP達(dá)標(biāo)率與TN相同，兩者達(dá)標(biāo)率最低。以一級(jí)A標(biāo)為出水標(biāo)準(zhǔn)中SS達(dá)標(biāo)率最低，其次為達(dá)標(biāo)率相同的TN、TP。

圖2 污水處理達(dá)標(biāo)率分析Fig.2 Analysis of sewage treatment compliance rate

2.4 主要對(duì)策建議

一是工藝選擇。在具體工藝選擇上，各地區(qū)應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平、地形特征、氣候特點(diǎn)、處理要求等因素，結(jié)合現(xiàn)有科技發(fā)展水平，創(chuàng)新污水處理技術(shù)，選擇簡(jiǎn)便易行、運(yùn)行穩(wěn)定且借助當(dāng)?shù)丶夹g(shù)和管理維護(hù)力量就能滿足處理要求的工藝。例如經(jīng)濟(jì)較好、人口集中、土地緊張、水污染嚴(yán)重的農(nóng)村地區(qū)，應(yīng)選擇占地面積小、處理效果好的好氧生物處理技術(shù)；而經(jīng)濟(jì)較差的農(nóng)村地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先采用運(yùn)行成本相對(duì)較低的微動(dòng)力或者無(wú)動(dòng)力處理技術(shù)。

二是控制指標(biāo)。考慮到農(nóng)村實(shí)際情況，生活污水排放大多是進(jìn)入溝渠、直排農(nóng)田或者少數(shù)排放到功能未明確水體，且農(nóng)村排放的污水基本不含重金屬和有毒有害物質(zhì)，有一定的氮磷，可生化性強(qiáng)，因此出水流經(jīng)自然濕地、林地或坡地自然溝渠等間接排放水體的，其控制指標(biāo)可在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)適度放寬。從資源回收利用方面看，農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的排泥，應(yīng)鼓勵(lì)以當(dāng)?shù)氐馁Y源化利用為主，不宜以《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的污泥處理要求進(jìn)行監(jiān)管。

3 結(jié) 論

對(duì)四川省農(nóng)村生活污水處理技術(shù)調(diào)研結(jié)果表明，四川省農(nóng)村生活污水處理工藝選擇無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，處理率相對(duì)較低，農(nóng)村污水是農(nóng)村面源污染的主要來(lái)源，農(nóng)村生活污水處理工作迫在眉睫。四川是人口和農(nóng)業(yè)大省，具有典型的山地、丘陵以及平原分布，農(nóng)村生活污水處理不能一概而論，必須充分考慮各地區(qū)自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、地理環(huán)境和地域差別情況，采用政府主導(dǎo)、購(gòu)買服務(wù)的方式，因地制宜、分類指導(dǎo)。