朱益萍

(上海市青浦區(qū)白鶴水務(wù)管理所,上海 201709)

隨著我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和農(nóng)村供水系統(tǒng)的日趨完善,農(nóng)村人均用水量逐漸上升,面臨的污水處理壓力也不斷增大。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《2020年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》顯示,2020年我國(guó)農(nóng)村常住人口為67529.59萬(wàn)人,農(nóng)村年生活用水量達(dá)19.14億m3,全國(guó)建制鎮(zhèn)和鄉(xiāng)的生活污水處理率分別為60.98%和21.67%[1]。我國(guó)農(nóng)村生活污水處理率較低,與建設(shè)美麗鄉(xiāng)村目標(biāo)仍存在一定差距。若將未處理的農(nóng)村生活污水直排到周邊水體,易造成環(huán)境污染,進(jìn)而威脅農(nóng)村居民健康。開(kāi)展農(nóng)村生活污水治理工作,是提升農(nóng)村人居環(huán)境的落腳點(diǎn),也是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的著力點(diǎn)。

近年來(lái),我國(guó)不斷加大農(nóng)村生活污水整治力度,并將農(nóng)村生活污水處理工作作為打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要任務(wù)之一。在各項(xiàng)國(guó)家政策的指導(dǎo)下,我國(guó)逐步完善農(nóng)村生活污水頂層設(shè)計(jì),農(nóng)村人居環(huán)境面貌整體向好發(fā)展。隨著農(nóng)村生活污水處理工作的全面鋪開(kāi),一些不足也暴露出來(lái),主要集中在污水處理技術(shù)的選擇、污水處理設(shè)施的運(yùn)行管理以及污水排放標(biāo)準(zhǔn)的制定等方面,成為了制約農(nóng)村生活污水處理工作的關(guān)鍵因素。

為進(jìn)一步鞏固農(nóng)村水環(huán)境治理成效,全面提升農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量,有必要對(duì)農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀進(jìn)行綜合探討。本文梳理近年來(lái)農(nóng)村生活污水處理研究動(dòng)態(tài),闡述我國(guó)農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀,分析農(nóng)村生活污水處理運(yùn)行過(guò)程中存在的主要問(wèn)題,提出適用于現(xiàn)階段的農(nóng)村生活污水治理策略,旨在為補(bǔ)齊農(nóng)村生活污水處理短板、提升農(nóng)村水環(huán)境治理水平、改善農(nóng)村人居環(huán)境提供決策支撐。

1 我國(guó)農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)村生活污水特點(diǎn)

我國(guó)農(nóng)村生活污水主要來(lái)自廚房用水、洗滌用水和廁所用水等,具有水質(zhì)不穩(wěn)定、水量波動(dòng)、排放點(diǎn)較為分散等特點(diǎn)[2]。按污染源可分為黑水和灰水,農(nóng)村生活污水中的氮、磷主要來(lái)自黑水[3]。相對(duì)于城市規(guī)劃布局,村民居住區(qū)域分散,管網(wǎng)建設(shè)不足,易造成農(nóng)村生活污水收集率不高,在一定程度上制約著當(dāng)?shù)剞r(nóng)村污水處理。與城市生活污水不同,由于農(nóng)村人口高度分散的特點(diǎn),農(nóng)村生活污水很難通過(guò)管道系統(tǒng)收集和集中處理[2]。另外,大多數(shù)農(nóng)村生活污水系統(tǒng)的處理能力相對(duì)有限,生活污水處理率較低。

由圖1可知,受各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地理?xiàng)l件等影響,我國(guó)各地區(qū)農(nóng)村生活污水處理水平相差較大。如:華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有一定優(yōu)勢(shì),鎮(zhèn)和鄉(xiāng)的生活污水處理率較高;東北地區(qū)和西北地區(qū)受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平限制,加之氣候條件、生活習(xí)性等原因,農(nóng)村生活污水處理率偏低。我國(guó)現(xiàn)階段農(nóng)村生活污水處理率與提出的“2025年農(nóng)村生活污水處理率提高到40%”的規(guī)劃目標(biāo)尚有差距[4]。由此可見(jiàn),加強(qiáng)農(nóng)村生活污水處理尤為迫切。

圖1 2020年我國(guó)各省份建制鎮(zhèn)、鄉(xiāng)污水處理率(數(shù)據(jù)來(lái)源:《2020年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》)

1.2 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)

目前,我國(guó)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)較多,主要分為生物處理技術(shù)、生態(tài)處理技術(shù)和生物-生態(tài)組合處理技術(shù)三大類(lèi)[5]。其中,生物處理技術(shù)包括厭氧-好氧組合(A/O、A2/O等)法、生物濾池法、序批式活性污泥(SBR)法等[6]。生態(tài)處理技術(shù)包括穩(wěn)定塘、人工濕地、土地滲濾和蚯蚓生物濾池等。生物-生態(tài)組合處理技術(shù)則根據(jù)不同處理需求,合理采用多種工藝組合,充分利用不同工藝的處理優(yōu)勢(shì)處理污水[7]。不同處理技術(shù)特點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 農(nóng)村生活污水不同處理技術(shù)[8-12]

不同處理技術(shù)具有各自的優(yōu)勢(shì)及不足,例如:生物處理技術(shù)可降低污水中污染物的濃度,生態(tài)處理技術(shù)運(yùn)行簡(jiǎn)單且操作成本較低,生物-生態(tài)組合處理技術(shù)出水穩(wěn)定。隨著我國(guó)逐步重視農(nóng)村生活污水處理工作,對(duì)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運(yùn)行及出水排放要求進(jìn)一步提高,單一的處理工藝難以滿(mǎn)足當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求,應(yīng)用程度較低,生物-生態(tài)組合處理技術(shù)使用較為廣泛。

2 農(nóng)村生活污水處理存在的問(wèn)題

2.1 污水處理技術(shù)選取不合理

我國(guó)地域廣袤,各地域之間差異較大,農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的選擇受到地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、自然環(huán)境、人口密度、污水產(chǎn)生量的限制。東北地區(qū)低溫時(shí)間長(zhǎng),若采用生物處理技術(shù),冬季不利于微生物對(duì)污染物的降解作用;對(duì)于西北經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū),若采用生物-生態(tài)組合工藝,設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行產(chǎn)生的高費(fèi)用,一定程度上增加了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[4];中部地區(qū)農(nóng)村污水處理時(shí)忽略現(xiàn)有的陡坡或池塘等地形優(yōu)勢(shì),棄用生態(tài)或生物-生態(tài)組合處理技術(shù),不符合“因地制宜”的設(shè)計(jì)原則。同時(shí),部分項(xiàng)目在前期編制可行性研究報(bào)告或設(shè)計(jì)方案時(shí),未充分考慮當(dāng)?shù)卮迕裥枨蠹叭丝诹鲃?dòng)性,處理設(shè)施設(shè)計(jì)能力與實(shí)際污水量相差較大,導(dǎo)致污水處理效率較低。在農(nóng)村生活污水處理技術(shù)選擇時(shí),盲目照搬常規(guī)的設(shè)計(jì)工藝,忽視當(dāng)?shù)剞r(nóng)村的生活習(xí)慣及實(shí)際情況,難以保障農(nóng)村污水處理工作的長(zhǎng)期性及穩(wěn)定性。

2.2 處理設(shè)施運(yùn)行維護(hù)不規(guī)范

據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)超過(guò)50萬(wàn)處,且每年新建的污水處理設(shè)施仍在增加,一定程度上提高了農(nóng)村生活污水處理率[13]。但由于處理設(shè)施分散、運(yùn)行維護(hù)不規(guī)范,導(dǎo)致建成的污水處理設(shè)施運(yùn)行效果不佳,無(wú)法切實(shí)改善農(nóng)村水體環(huán)境。面對(duì)農(nóng)村生活污水處理重建設(shè)、輕管理的困境,處理設(shè)施的運(yùn)行監(jiān)管成為污水處理是否達(dá)標(biāo)的制約因素。目前,農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的運(yùn)營(yíng)模式有村民自營(yíng)、建設(shè)單位運(yùn)營(yíng)、第三方運(yùn)營(yíng)等,其中委托第三方公司管理的運(yùn)營(yíng)模式較為常見(jiàn)[14]。但由于各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在差異,用于污水處理設(shè)施運(yùn)行的專(zhuān)項(xiàng)資金有限,運(yùn)營(yíng)人員不足,加之設(shè)施多且分散,運(yùn)營(yíng)人員需管理多個(gè)污水處理設(shè)施,難以確保污水處理設(shè)施正常運(yùn)行維持設(shè)施運(yùn)行的有效監(jiān)管。另外,部分處理設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員缺乏專(zhuān)業(yè)知識(shí),不能及時(shí)識(shí)別污水處理的異常問(wèn)題,這也是造成農(nóng)村生活污水處理率低的原因之一。

2.3 排放標(biāo)準(zhǔn)制定不科學(xué)

對(duì)于農(nóng)村生活污水的時(shí)效性而言,其排放標(biāo)準(zhǔn)與處理設(shè)施的覆蓋面同樣重要。2018年9月,生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加快制定地方農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的通知》,要求各地按照地理位置、人口密度及污水產(chǎn)生規(guī)模等,結(jié)合尾水排放去向及受納水體的類(lèi)型,合理選取污染物控制指標(biāo)及明確排放限值[15]。一方面,從尾水排放去向方面來(lái)看,農(nóng)村生活污水處理后主要是達(dá)標(biāo)直接排放和資源化利用。與直接達(dá)標(biāo)排放相比,資源化利用是將尾水中的氮、磷資源變廢為寶,結(jié)合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)可實(shí)現(xiàn)尾水資源化利用。僅對(duì)照直接達(dá)標(biāo)排放的出水標(biāo)準(zhǔn),控制總磷、總氮的排放限值,尾水資源化利用也會(huì)失去意義。另一方面,由于我國(guó)尚未出臺(tái)統(tǒng)一的農(nóng)村生活污水處理排放標(biāo)準(zhǔn),各地出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)中忽視地理位置的差異性,例如:東北地區(qū)、西南地區(qū)的氣候、居民生活習(xí)慣和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與華北地區(qū)、東南地區(qū)相差較大,制定過(guò)高的排放標(biāo)準(zhǔn),在一定程度上增加了當(dāng)?shù)剞r(nóng)村污水治理壓力,不利于農(nóng)村污水治理工作的持續(xù)開(kāi)展。

3 農(nóng)村生活污水處理對(duì)策

3.1 因地制宜選擇污水處理技術(shù)

農(nóng)村生活污水處理應(yīng)按照因地制宜、就近處理、生態(tài)循環(huán)的設(shè)計(jì)原則,堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向,合理選取低成本、高效率的處理技術(shù)。建設(shè)前期開(kāi)展詳細(xì)調(diào)研,綜合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平、常住人口、污水產(chǎn)生量、排水系統(tǒng)類(lèi)型等因素,選擇可操作、可長(zhǎng)期運(yùn)行的處理技術(shù)。考慮地理位置及氣候因素,南北地區(qū)選取的污水處理技術(shù)的依據(jù)也不同,如:東北地區(qū),低溫時(shí)間長(zhǎng),若采用生物處理技術(shù),微生物活性低易造成處理效果不佳[16];以西南地區(qū)貴州為例,當(dāng)?shù)毓芫W(wǎng)建設(shè)面薄弱,收集到的污水水量波動(dòng)大、水質(zhì)指標(biāo)偏低,宜采用A2O工藝;對(duì)于西北干旱地區(qū),污水產(chǎn)生量相對(duì)較少,可結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況考慮污水資源化處理;東南地區(qū)可優(yōu)先考慮生物處理技術(shù)。另外,對(duì)于不同污染程度的農(nóng)村生活污水,在常規(guī)的處理技術(shù)無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下,可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行新技術(shù)的開(kāi)發(fā)。Li et al.[17]采用反硝化-微生物降解-濕地吸收系統(tǒng)處理農(nóng)村生活污水,該技術(shù)出水穩(wěn)定,污水脫氮除磷效果較好。張克等[18]利用厭氧/好氧生物接觸氧化工藝耦合微生物燃料電池技術(shù)處理農(nóng)村生活污水,結(jié)果表明,該技術(shù)應(yīng)用后污水中COD的去除率提高了8.52%,總氮去除率提高了23%,懸浮物的去除率提高了23.2%。

3.2 建立穩(wěn)定長(zhǎng)效運(yùn)維管理機(jī)制

加快污水處理設(shè)施由“重建設(shè)輕管理”向“建設(shè)與管理并重”的轉(zhuǎn)變,逐步完善農(nóng)村地區(qū)生活污水處理運(yùn)行維護(hù)管理機(jī)制。按照“政府監(jiān)管,建設(shè)方和運(yùn)營(yíng)方實(shí)施規(guī)范,村民監(jiān)督”的基本思路,制定合理的農(nóng)村生活污水處理工作的管理機(jī)制。相關(guān)政府管理部門(mén)方面,加強(qiáng)監(jiān)管力度和范圍,拓寬多方式的監(jiān)管渠道,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和數(shù)字化智能設(shè)備在線監(jiān)測(cè)方式,實(shí)時(shí)掌握設(shè)施處理出水?dāng)?shù)據(jù),保障污水處理工作可持續(xù)。建設(shè)和運(yùn)營(yíng)單位方面,建設(shè)單位重視前期調(diào)研工作,因地制宜開(kāi)展處理設(shè)施的建設(shè)工作,綜合選擇最佳技術(shù)方案。運(yùn)營(yíng)單位方面,不斷提升維護(hù)隊(duì)伍的專(zhuān)業(yè)性,建立處理設(shè)施的問(wèn)題診斷及解決的主動(dòng)響應(yīng)機(jī)制,降低運(yùn)營(yíng)成本,提高運(yùn)行效率。村民方面,加大污水處理工作宣傳力度,普及污水處理相關(guān)知識(shí),不斷提高村民環(huán)保意識(shí),引導(dǎo)村民積極參與到農(nóng)村污水處理工作中,發(fā)揮村民在污水處理及設(shè)施養(yǎng)護(hù)過(guò)程的配合作用。

資金方面,通過(guò)制定優(yōu)惠政策,引入具備資金實(shí)力和技術(shù)能力的第三方共同參與到農(nóng)村生活污水處理工作中,既要保持農(nóng)村污水處理項(xiàng)目的公益屬性,也要滿(mǎn)足第三方的經(jīng)濟(jì)要求。要考慮將運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)用納入地區(qū)財(cái)政預(yù)算,或采取村民付費(fèi)和財(cái)政共同分擔(dān)的辦法,保障設(shè)施運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中的資金支出。

同時(shí),面對(duì)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施分布廣的局面,鼓勵(lì)運(yùn)營(yíng)管理方利用數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢(shì),建立具有水質(zhì)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)管理、故障預(yù)警等多功能的農(nóng)村生活污水智慧運(yùn)維平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)設(shè)施乃至整個(gè)片區(qū)的污水處理監(jiān)管。

3.3 科學(xué)制定污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合各地農(nóng)村生活環(huán)境建設(shè)目標(biāo)、受納水體的功能要求等,合理制定農(nóng)村污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)。由于我國(guó)部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同,加之各地區(qū)的水環(huán)境負(fù)荷壓力不同,對(duì)于污水處理排放的管控力度也不同。相對(duì)于西部地區(qū),東部沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和社會(huì)基礎(chǔ)具有一定的優(yōu)勢(shì),能夠達(dá)到高出水標(biāo)準(zhǔn)的處理要求。

針對(duì)不同類(lèi)型受納水體,污水排放標(biāo)準(zhǔn)可靈活選擇,如周邊為水源保護(hù)區(qū)的地區(qū),排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照高標(biāo)準(zhǔn)、高要求制定。除此之外,排放標(biāo)準(zhǔn)的制定也應(yīng)考慮污水處理規(guī)模。對(duì)于幾個(gè)周邊村合建的污水處理設(shè)施,由于污水處理量較大,可參照較為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn);對(duì)于污水產(chǎn)生量較少的處理設(shè)施,參照的排放標(biāo)準(zhǔn)可相應(yīng)降低。同時(shí),排放標(biāo)準(zhǔn)中所選定的控制指標(biāo),建議根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn),綜合研判排放水體中的指標(biāo)限制范圍。若經(jīng)處理的農(nóng)村生活污水用于農(nóng)業(yè)灌溉、種樹(shù)、漁業(yè)養(yǎng)殖等用途,可適當(dāng)降低排放標(biāo)準(zhǔn)及放寬出水氮、磷指標(biāo)控制范圍,以實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中氮、磷的資源化利用。

4 展 望

隨著我國(guó)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施工作的穩(wěn)步推進(jìn),農(nóng)村生活污水處理工作取得了顯著成效。但同時(shí)也要看到由于城鄉(xiāng)發(fā)展存在一定差距,農(nóng)村生活污水處理水平仍有待提高。“十四五”期間,要持續(xù)推進(jìn)美麗鄉(xiāng)村的建設(shè),營(yíng)造農(nóng)村宜居的生態(tài)環(huán)境,彌補(bǔ)當(dāng)前農(nóng)村污水處理工作的短板,不斷完善污水處理工作的運(yùn)行模式,為我國(guó)農(nóng)村污水處理工作提供有力的技術(shù)支撐。為此,基于眾多學(xué)者的研究成果,可從以下兩個(gè)方面進(jìn)一步提升污水治理水平:

a.統(tǒng)籌規(guī)劃農(nóng)村生活污水資源化利用模式。結(jié)合不同地區(qū)的實(shí)際情況,加強(qiáng)農(nóng)村環(huán)境治理工作的頂層設(shè)計(jì),統(tǒng)籌規(guī)劃農(nóng)村生活污水治理、垃圾處理及農(nóng)業(yè)面源污染治理工作,發(fā)揮各項(xiàng)治理工作的聯(lián)動(dòng)作用,提高整體環(huán)境治理水平。以資源化利用為導(dǎo)向,對(duì)于采用堆肥工藝的農(nóng)村垃圾處理工作,充分利用生活污水中的氮、磷等物質(zhì),以達(dá)到相應(yīng)碳氮比要求,將堆肥產(chǎn)生的有機(jī)肥代替部分肥料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,減少化肥的施用量,在一定程度上緩解農(nóng)業(yè)面源污染防治工作的壓力。推進(jìn)污水處理、農(nóng)村垃圾、面源污染防治工作的有機(jī)結(jié)合,不僅可實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同增效,也能促進(jìn)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的綠色環(huán)保轉(zhuǎn)型。

b.建立健全的農(nóng)村生活污水處理評(píng)價(jià)體系。在鼓勵(lì)各地區(qū)污水處理技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí),為全面掌握現(xiàn)行污水處理設(shè)施的處理效果及養(yǎng)護(hù)情況,改變現(xiàn)階段重建輕管的現(xiàn)狀,有必要對(duì)已建成的污水處理設(shè)施從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及管理等角度,綜合評(píng)價(jià)農(nóng)村污水處理工作的有效性,選取代表性評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)科學(xué)的分析方法逐步建立適應(yīng)性強(qiáng)、可操作的污水處理評(píng)價(jià)體系,不斷優(yōu)化調(diào)整污水處理技術(shù)路線,以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化污水處理設(shè)施建設(shè)布局、高效選擇污水處理方案的目的。