陳偉華
(漳州市生態(tài)環(huán)境局高新區(qū)分局,福建 漳州 363118)
水污染問題一直是個世界性的問題。為加速補齊農村生活污水治理短板,逐步改善鄉(xiāng)村人居環(huán)境,全面推進鄉(xiāng)村振興[1],國家及地方各級政府陸續(xù)制定并發(fā)布了不少關于農村生活污水治理的相關政策、文件,要求各地因地制宜、合理制定農村生活污水治理方案,合理設計、精心施工、嚴把工程質量、規(guī)范運維及制度,有序推進農村污水治理工作;與流域黑臭水體整治、資源開發(fā)、綠色農業(yè)等項目統(tǒng)籌推進,提高農村地表水水環(huán)境污染治理效果。近年來,在各級政府及相關部門的持續(xù)推動下,農村地表水環(huán)境污染整治工作取得了一定效果,但問題依然嚴峻且突出,水環(huán)境污染治理工作仍須不斷推進。
農村污水主要來自居民家庭生活污水、村莊周邊企業(yè)排水、水產與畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水及農業(yè)面源污水。
生活污水主要包括區(qū)域內公共設施配套的化糞池排放的污水,以及農村居民家庭日常生活中廚房清洗排放水、沖洗廁所水、沐浴洗澡等排放水等。上述污水中含豐富的氮、磷元素、以及有機物、無機物、病原微生物等,但一般不含重金屬等難降解物質,可生化性較強。早期因工業(yè)區(qū)規(guī)劃不完善,部分投資建設在村莊周邊的企業(yè)排放的生產廢水、生活污水。產生生產廢水的企業(yè)一般都有配套建設的污水處理設施,企業(yè)運營過程產生的污水經處理達標后排放;但小型企業(yè)、小作坊因產生的廢水量小且排放量不穩(wěn)定,大多僅經化糞池處理后即直接排放。散養(yǎng)或規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞污沖洗廢水、水產養(yǎng)殖廢水等,含有的各類污染物濃度高且含有大量病原微生物,散發(fā)臭味,廢水排放對周邊環(huán)境產生很大影響,如果進入地表水體飲用水供應系統(tǒng),病原微生物可能傳播各類疾病,對人體健康產生危害。過度施用化肥會導致土壤板結、養(yǎng)分失調,使土壤內部肥力結構失去平衡[2],殘留部分隨著雨水或者農田灌溉,進入周邊水體而污染地表水,部分下滲也會對地下水環(huán)境產生危害。
由于農村多數(shù)都是自建房,缺乏合理規(guī)劃,房子之間的距離比較遠,相對比較分散,造成水污染源廣而散。另外,農村污水收集與處理等基礎設施建設相對滯后,各類污水基本上都是直接排放至房前屋后的排水溝,然后匯入周邊的水體,造成受納水體富營養(yǎng)指數(shù)顯著上升,藻類大量繁殖生長。遇到不利季節(jié)引發(fā)河湖藍藻爆發(fā),水體中生物多樣性急劇減少,受納水體失去自凈能力,水環(huán)境質量及容量下降,水體逐漸發(fā)黑發(fā)臭,影響了受納水體的水環(huán)境功能,對周邊環(huán)境與居民生活造成了不利影響。
以漳州高新區(qū)為例,近兩年區(qū)內兩個工業(yè)園區(qū)的配套污水處理廠均已投入運行,另外一個城鎮(zhèn)生活污水處理廠也即將投入運行;隨著漳州內河水環(huán)境綜合整治PPP項目(高新區(qū)農村污水整治工程),及高新區(qū)山水林田湖草項目等的持續(xù)推進,部分村莊污水處理設施已陸續(xù)建成并投入運行。經過多方努力,近年來轄區(qū)內小流域、溝渠等水體水質均有一定程度的提升,區(qū)內所有河流斷面已消除劣V類水體,但部分斷面仍達不到相應水環(huán)境要求。由于園區(qū)內多數(shù)企業(yè)尚處于施工建設階段,已投產的涉水企業(yè)數(shù)量還較少,因管網問題,周邊村莊污水未能收集納入,導致園區(qū)污水廠運行負荷偏低;部分已運營的農村污水處理設施,也存在著運營管理或者維護不到位、缺少運維隊伍等問題。如何充分利用已建的污水處理設施,提高運營管理水平及污水處理效果,推進區(qū)域內水環(huán)境持續(xù)有效改善、水體水質穩(wěn)步提升,仍是當前水環(huán)境治理工作的重點。
3.1.1 生活污水收集
因為鄉(xiāng)鎮(zhèn)大部分都是自建房,距離遠且分散、地形差異較大,污染源廣而散,農村居民用水量相對較少并存在明顯的分時段排放特點。排水系統(tǒng)未加以科學合理的規(guī)劃、設計、建設,鄉(xiāng)鎮(zhèn)家庭排水僅經三格化糞池厭氧處理后就直接排放。鄉(xiāng)村的地理條件與水污染源分布特點,使鄉(xiāng)村的污水全收集成為鄉(xiāng)鎮(zhèn)水污染治理過程中的難點、堵點問題。對于與轄區(qū)內城鎮(zhèn)污水處理廠,或工業(yè)園區(qū)污水處理廠,及其配套管網距離較近的村莊,可實行雨污分流的排水系統(tǒng),通過布設污水管線,將村莊生活污水統(tǒng)一收集后,就近納入污水管網進入污水處理廠進行集中處理;對人口數(shù)量相對較大、居住地相對集中、居民污水容易集中收集、地形情況較為簡單的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村落,應按適宜的規(guī)模設計、配套建設污水收集與集中處理設施,通過委托第三方進行運營,或由鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行統(tǒng)一管理;對地勢低、不易設計、難以開挖的村莊,盡量采取資源化利用方式或分散式整治措施,可因地制宜實施渠道清淤、曝氣增氧、培育水生植物等,進行生態(tài)整治與恢復。要多舉措并用,在確保農村污水全面收集、處理的同時,盡可能的降低管網及處理設施或者裝置的建設、運營費用[3]。
3.1.2 工業(yè)企業(yè)廢水治理
加強對工業(yè)企業(yè)廢水排放的監(jiān)督與管理力度,防止轄區(qū)內的企業(yè)廢水直排,逐步引導企業(yè)進入工業(yè)園區(qū)。對現(xiàn)有的企業(yè),鼓勵提升生產廢水的重復利用率及回用率,盡可能地做到生產廢水零排放;對僅產生少量生活污水的小企業(yè)、小作坊,引導其對產生的生活污水進行資源化利用,或定期由槽罐車運送至附近污水處理廠進行處理,不能直接排放。
3.1.3 水產與畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水治理
推進規(guī)范化養(yǎng)殖,強化監(jiān)督管理,積極推行、指導養(yǎng)殖戶走綠色生態(tài)化飼養(yǎng),配套建立糞污無害化及資源化利用系統(tǒng),將畜禽-水產-林果等種殖與養(yǎng)殖產業(yè)進行科學合理地規(guī)劃與運營,進一步提升畜禽糞污與養(yǎng)殖廢水的資源化綜合利用,統(tǒng)籌土地消納與畜禽養(yǎng)殖產排污之間的矛盾,力爭實現(xiàn)就地產污、就地消納,變廢為寶,達到社會效益、環(huán)境效益與經濟效益最大化。同時嚴格控制化學肥料和殺蟲劑的用量,鼓勵并指導農業(yè)種植者合理地施用有機肥料[4],選擇防治效果好、毒性低、易降解的殺蟲劑和除草劑等,減少農業(yè)面源污染的影響。
目前的污水處理技術工藝很多,而且也比較成熟,根據(jù)污水處理過程的作用原理,通??煞譃槲锢矸ā⑸锾幚矸?、物理化學法等處理方法。物理方法一般有格柵、過濾器、隔油等;物理化學方法一般包括絮凝、氣浮、離子閃換、膜分離等;生物、生態(tài)處理法一般有傳統(tǒng)活性污泥法、生物膜法、厭氧消化法、生化塘和人工濕地處理法等;生物處理法,主要指在厭氧或好氧環(huán)境下,各種微生物吸收污水中的有機物質以及氮和磷等營養(yǎng)物,完成自身的新陳代謝活動,通過一系列的生物化學反應,使水體中各類指標能夠達到相應標準的要求,從而完成污水的凈化處理[4]。生物處理法有傳統(tǒng)活性污泥工藝、氧化溝、厭氧狀態(tài)-好氧法(A/O)、厭氧-缺氧-好氧法(A2/O)、序批式活性污泥法(SBR)、生物學轉盤、生物接觸氧化池、生物濾池等。鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水具有排水總量大,污染源距離較遠且分散、污染物成分簡單、可生化性好等特點,綜合地形特點、污水排放量以及經濟方面考慮,可視具體情況,以村莊或者鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位建設100~1 000 t/d左右的小型農村生活污水處理站。
(1)厭氧-好氧法(A/O),A是厭氧段,O是好氧段,在厭氧區(qū)域異養(yǎng)菌,將大分子有機物分解為小分子有機物或者將蛋白質、脂肪等,進行氨化;進入氧氣充足區(qū)域,好氧微生物進一步將有機物分解為二氧化碳跟水,硝化菌將NH3-N氧化為NO3-后回流至A段;在缺氧環(huán)境下異養(yǎng)菌通過反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮;在脫氮過程中廢水中的有機物,可作為反硝化過程的碳源,同時得到降解,此舉可大大節(jié)省運行成本[4]。該工藝對污水中的有機物、氨氮等污染物有較好的處理效果(氨氮去除率>70%),工藝過程簡單,易于維護,運行成本比較低,是農村污水處理中常用的處理方式。
(2)生物轉盤工藝是屬于污水生物膜法工藝之一,通過轉盤的持續(xù)轉動,使附著在其表面—膜狀活性污泥中的微生物與污水、氧氣充分接觸,使氧化槽中的污水經持續(xù)的充氧、氧化分解、吸收,從而完成污水的凈化過程。此工藝具有運行管理簡單、能耗較少;生物膜脫落后易沉淀,固液混合物分離效果較好、產泥量較?。徊煌瑵舛鹊霓r村生活污水均可適用等優(yōu)點。
(3)生物接觸氧化池是將氧化池中的填料完全浸沒在污水中,通過曝氣補充氧化池中氧氣含量,將污水、氧氣、填料三者完全接觸,利用填料中的微生物去除氨氮、有機物等污染物。根據(jù)農村污水的污染物源強等特點及處理后的水質要求,一般可選擇二級生物接觸氧化池,此工藝優(yōu)勢是適用范圍廣、構造、運行管理簡單,占地小,耗能小,極少發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象,具有除臭功能,污水處理效果較好。但建設費用較高,除磷效果不夠理想,對總磷有較高控制要求的地區(qū)需要增加深度除磷裝置,對總磷進一步處理。
(4)生物過濾池是利用濾料表面生物膜的絮凝、截留功能及微生物的生化作用,利用物化原理對濾池設計了反沖洗功能,它將曝氣、高濾速、攔截懸浮液、生化處理、定期反沖洗等功能進行綜合設計,處理性能較穩(wěn)定。對于水量、水質波動較大,溫度、海拔等變化較大的地區(qū)都適用,但投資及運營費用也較高。
(5)生態(tài)處理技術則是依靠土壤、植被、微生物之間的相互作用,利用過濾攔截、吸附和轉化等物理、化學、生物過程,對低污染的污水進行自然凈化,生態(tài)處理的常見工藝有人工濕地[5]、生化塘等。
(6)人工濕地主要由基質、植物、微生物組成,通過物理、物化、生化等相互作用,對低污染水或者污水廠尾水的進行凈化。水中大部分有機物是靠土壤中的微生物的吸收、同化及異化作用而被除去,而氮、磷則是依靠植物根部對氧的傳遞,形成好氧、缺氧、厭氧的土壤環(huán)境帶后通過硝化、反硝化等作用去除,濕地處理后的水還可用于農作物灌溉,河流景觀補水等,形成生態(tài)循環(huán)體系。
(7)生化塘處理。生化塘是指利用池塘、河道、水庫、沼澤地等進行適當?shù)娜斯ば拚笈嘤参铮斗鹏~、蝦、蟹及貝類種苗,在太陽能的作用下,通過自然生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈,建立良性循環(huán)的水體生態(tài)自凈體系。
以上各種處理工藝均有自己的特色與優(yōu)勢,生物處理技術具有較好的凈化效果;生態(tài)處理技術適用于低污染污水的處理,成本也較低,但需具備獨特的地理優(yōu)勢。根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村落不同的地形地貌、污水特性、出水水質要求等實際情況,采取兩種及以上不同處理工藝的組合方案,能夠提高污水處理的效果[5]及水環(huán)境質量。
污水排入河道后,部分污染物隨著水體中的懸浮物,及河面漂浮的垃圾等一起沉積在河道內,富集于底泥中。當河底淤泥中的污染物負荷較高時,底泥中的氮、磷等物質,將在適當?shù)沫h(huán)境條件下向水體釋放;在一定的溫度、水動力、濃度等因素影響下,不斷地向整個水域中蔓延,使水體的渾濁度及臭味增大、酸堿度降低,給水體中的藻類等生物帶來了豐富的養(yǎng)分,促使其不斷生長并向水域中排放藻毒素,對人群健康不利,使河流水域產生二次污染。對河底進行清淤,清除河道中有害物質。可采用人工與挖掘機、清淤設備等相結合的方式將底泥挖出,處理后進行資源化綜合利用,或外運至棄土場,這樣就直接清除了積聚于河底的氮、磷、有機質等污染物,一方面減少了河流的內源污染,改善了河流水質,另一方面也擴大了河流的容量。
通過采取源頭截污、分類治理等方式,從源頭控制農村污水對周邊河流等的污染,同時轄區(qū)內黑臭水體的整治工作也改善了河流水質,為確保農村污水及黑臭水體治理成果的持續(xù)有效性,維護和修復河流生態(tài)系統(tǒng),可按各鄉(xiāng)鎮(zhèn)實際情況建設生態(tài)恢復工程,對水環(huán)境治理效果進行鞏固與提升。生態(tài)恢復工程包括水域曝氣充氧、跌水充氧、河流推進、人工浮島、低底質植物培育等,可增強河流水體自凈功能;另外,在河道岸邊也可退耕還林,建立與喬灌草有機結合的入河生態(tài)緩沖區(qū),保護河岸、攔截地表徑流及泥沙,培育、種植凈化效果好的喬、灌、草等植物,進行生態(tài)恢復。
針對部分地方存在“重建輕管”,只重視農村生活污水處理設施建成數(shù)量,對水環(huán)境治理基礎設施的運營效果,和可持續(xù)性運營維護缺乏關注等問題??筛鶕?jù)國家及地方相關政策、文件精神,進一步強化對農村生活污水整治計劃、施工建設、驗收移閃管理和運營維護等的全過程監(jiān)督。建立完善的污水管網及處理設施日常維護、定時巡檢等運行維護管理制度,以及規(guī)范合理的監(jiān)督考核制度,實現(xiàn)生活污水有效收集、污染治理設施正常穩(wěn)定運轉、出水水質穩(wěn)定達標,實現(xiàn)轄區(qū)水環(huán)境質量持續(xù)有效改善、水體水質逐步提升的目標。
農村地表水環(huán)境污染整治,是改善農村人居環(huán)境的重要舉措,是落實鄉(xiāng)村振興政策工作的重要環(huán)節(jié),必須根據(jù)鄉(xiāng)村地形狀況、經濟狀況、農村人口數(shù)量以及生活污水排放源強等具體情況,因地制宜選擇適宜地收集方式和處理工藝。逐步健全、完善鄉(xiāng)村污水處理系統(tǒng)的運維機制,提高管理能力,確保污水處理系統(tǒng)及設施的平穩(wěn)運轉,使鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水治理工作持續(xù)有效地進行,促進水生生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán),提升鄉(xiāng)村的生活環(huán)境。