農(nóng)村污水處理的現(xiàn)狀與凈化槽技術(shù)實(shí)踐

【摘要】據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)廢水總排放量為600億t/a，其中鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水為200億t/a，農(nóng)村生活污水為80億t/a，農(nóng)村污水處理率僅為6%，96%的村莊都沒(méi)有排水渠道和污水處理系統(tǒng)。而這些污水的隨意排放，給自然環(huán)境造成了很大的污染。

1.1農(nóng)村污水收集與處理現(xiàn)狀：收集處理率較低，亟待提高

（1）農(nóng)村污水整體收集處理率不足10%。據(jù)住建部《2016城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)，我國(guó)有鎮(zhèn)1.81萬(wàn)個(gè)，鄉(xiāng)1.09萬(wàn)個(gè)，戶籍人數(shù)1.9億；村莊261.7萬(wàn)，戶籍人數(shù)7.63億。農(nóng)村污水量大、點(diǎn)多且分散，收集處理難度大。2016年，我國(guó)有5071個(gè)建制鎮(zhèn)對(duì)生活污水進(jìn)行了處理，占比達(dá)28.02%，污水處理能力達(dá)3464萬(wàn)噸/天，有984個(gè)鄉(xiāng)對(duì)污水進(jìn)行了處理，占比為9.04%，污水處理能力達(dá)63.8萬(wàn)噸/天，村莊污水處理的數(shù)據(jù)沒(méi)有進(jìn)行完整披露，但必定遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鎮(zhèn)和鄉(xiāng)的污水處理率，因此，農(nóng)村污水整體收集處理率應(yīng)當(dāng)不足10%。

（2）排水管網(wǎng)建設(shè)不完善，嚴(yán)重滯后。農(nóng)村生活污水收集系統(tǒng)（排水管網(wǎng)）包括3部分：農(nóng)戶庭院污水收集系統(tǒng)、庭院外的村莊污水收集系統(tǒng)、污水處理出水排放系統(tǒng)。排水管線由2007年的87550千米上升至2015年的158288千米，增長(zhǎng)約81%。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，排水管網(wǎng)的建成速度要低于污水處理廠建成速度，由于投資過(guò)大（管網(wǎng)投資是污水處理構(gòu)筑物投資的大約2.5倍）并且維護(hù)管理困難，考慮到政府財(cái)政和運(yùn)維管理等負(fù)擔(dān)，很多污水處理設(shè)施“建而不用”曬太陽(yáng)。

1.2 農(nóng)村污水處理模式：可分為三種，需因地制宜選取

（1）分戶污水處理。單戶或多戶的污水進(jìn)行就地處理的方式。即將一戶或者是附近幾戶的生活污水分片收集之后，進(jìn)行就地處理。一般采用小型的污水處理設(shè)備或者是化糞池、坑塘等自然處理模式進(jìn)行處理。這種處理模式具有節(jié)省管網(wǎng)投資、操作管理簡(jiǎn)單、運(yùn)用靈活等特點(diǎn)，適用于村莊分布比較分散、人口密度較低、地形較為復(fù)雜不宜鋪設(shè)管網(wǎng)的地區(qū)。

（2）村莊集中污水處理。村莊或一定范圍內(nèi)的農(nóng)戶的污水經(jīng)管網(wǎng)收集就近接入污水處理設(shè)施的處理方式。即將一個(gè)村莊或是相連的多個(gè)村莊的生活污水鋪設(shè)污水管道進(jìn)行集中收集，通過(guò)建設(shè)統(tǒng)一的污水處理設(shè)施或是污水處理站進(jìn)行統(tǒng)一處理，一般采用常規(guī)的生物處理與生態(tài)處理組合的工藝。這種處理模式具有運(yùn)行穩(wěn)定、處理效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，適用于村莊分布密集、人口密度較大、污水排放量較大，經(jīng)濟(jì)條件較好的遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的地區(qū)。

（3）納入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)。指位于城鎮(zhèn)內(nèi)及其周邊的村莊的污水經(jīng)污水支管收集后直接納入城鎮(zhèn)污水干管中，由城鎮(zhèn)污水處理廠統(tǒng)一處理的方式。即村莊的生活污水經(jīng)過(guò)污水管網(wǎng)收集之后排入附近的城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行處理。這種模式具有管理方便、投資省、見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)，適用于城鎮(zhèn)郊區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件較好的村莊，或者距離污水處理廠、市政管網(wǎng)比較近的村莊。

1.3農(nóng)村污水處理工藝技術(shù)：種類繁多，應(yīng)選取出水水質(zhì)好、投資運(yùn)行成本低、便于維護(hù)管理的工藝技術(shù)

（1）活性污泥法。常見(jiàn)的有A2O工藝、A/O工藝、SBR工藝、氧化溝工藝、MBR工藝以及基于以上工藝的改進(jìn)工藝如倒置A2O工藝、改良A2O工藝、UCT工藝、多級(jí)AO工藝、分段進(jìn)水工藝、CASS工藝、ICEAS工藝、MSBR工藝、卡羅塞爾和奧貝爾氧化溝等。

活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)是出水水質(zhì)好，能夠達(dá)到較高的排放標(biāo)準(zhǔn)，但工藝過(guò)于復(fù)雜，運(yùn)營(yíng)維護(hù)要求高，尤其是需要合理控制曝氣、污泥齡以及內(nèi)外回流，產(chǎn)生剩余污泥需要處置等，適合中等規(guī)模污水處理（幾十噸到幾百噸）。

（2）生物膜法（一體化設(shè)備常用）。常見(jiàn)的有厭氧濾池、生物接觸氧化工藝（BCO）、曝氣生物濾池（BAF）、反硝化濾池、生物轉(zhuǎn)盤、移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）等。

生物膜法的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)營(yíng)維護(hù)要求低，可以做到無(wú)人管理，只有少量生物膜脫落，大多數(shù)的一體化設(shè)備采用的都是厭氧濾池+生物接觸氧化工藝等，但不能除磷，在有除磷要求的地方需要增設(shè)化學(xué)除磷或者電解除磷（鐵鋁電極）?；谏锬しǖ膬艋奂夹g(shù)在日本獲得了廣泛應(yīng)用，在中國(guó)，也是目前一體化設(shè)備采用最多的工藝技術(shù)，適合小規(guī)模污水處理（幾噸到幾十噸）。

（3）生態(tài)處理法。常見(jiàn)的有人工濕地、微生態(tài)濾床、人工快滲、土地處理法等。優(yōu)點(diǎn)是生態(tài)可持續(xù)，能耗低。具有景觀效果，缺點(diǎn)是污染物去除負(fù)荷較低，需要大片土地。

（4）其他方法。常見(jiàn)的有化糞池、穩(wěn)定塘、沼氣池等。這類方法的污染物去除能力有限，效果較差。一般用在經(jīng)濟(jì)較差的偏遠(yuǎn)地區(qū)或者作為預(yù)處理措施。

1.4農(nóng)村污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)：沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，造成設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和監(jiān)管多種問(wèn)題

由于沒(méi)有統(tǒng)一的排放標(biāo)準(zhǔn)，造成工藝和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)困難等問(wèn)題。對(duì)工程的設(shè)計(jì)、施工、評(píng)價(jià)、驗(yàn)收、運(yùn)營(yíng)、監(jiān)管也缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，有的地方照搬城市標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致成本高、無(wú)法正常運(yùn)行等問(wèn)題。

標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定首先需要統(tǒng)籌考慮村鎮(zhèn)的地域性差異，針對(duì)不同地區(qū)、不同地形地勢(shì)、不同地理氣候條件以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，作對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)調(diào)整。其次，優(yōu)先考慮資源化利用。我國(guó)水資源匱乏，應(yīng)優(yōu)先考慮村鎮(zhèn)污水的處理及就地資源化利用，尤其是對(duì)于我國(guó)北方和東部的缺水干旱地區(qū)。再者，經(jīng)濟(jì)高效，村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)要投資省、運(yùn)行能耗低，與村鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，村民的經(jīng)濟(jì)承受能力相適應(yīng)。工藝設(shè)計(jì)可靠穩(wěn)定，出水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

考慮到農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)能力和運(yùn)維情況，排放標(biāo)準(zhǔn)不可過(guò)于嚴(yán)苛。農(nóng)村污水標(biāo)準(zhǔn)的制定首先要考慮的是有機(jī)物和SS，有效治理水體黑臭，不應(yīng)過(guò)分的苛責(zé)TN和TP標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上很多西方發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)村污水處理并沒(méi)有氮磷要求，排放標(biāo)準(zhǔn)制定應(yīng)當(dāng)因地制宜，要兼顧環(huán)境容量（受納水體自凈能力）和排放去路，以及當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)等綜合情況考慮。

1.5農(nóng)村污水處理設(shè)施運(yùn)營(yíng)維護(hù)水平低

（1）缺乏運(yùn)維資金和管理制度，重建設(shè)輕運(yùn)營(yíng)。由于缺乏運(yùn)維資金和有效的運(yùn)行管理考核制度，監(jiān)管缺位，對(duì)污水處理設(shè)施的落實(shí)情況、管理效果的好壞、水質(zhì)檢測(cè)和排放尚缺乏有效的考核手段，導(dǎo)致部分污水處理設(shè)施閑置或不正常運(yùn)行。

（2）缺乏運(yùn)營(yíng)維護(hù)技術(shù)和人才。目前農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運(yùn)營(yíng)技術(shù)缺乏，管理人員多以當(dāng)?shù)卮迕駷橹?，缺乏環(huán)保相關(guān)知識(shí)以及設(shè)備操作管理的相關(guān)技能，僅能負(fù)責(zé)設(shè)備的日?？醋o(hù)工作，難以勝任專業(yè)水平的系統(tǒng)維護(hù)，導(dǎo)致污水處理效果波動(dòng)以及出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。

1.6農(nóng)村污水處理建造和運(yùn)營(yíng)成本：投資和運(yùn)營(yíng)成本大，噸水電耗較高

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《農(nóng)村生活污水處理項(xiàng)目建設(shè)與投資指南》，因?yàn)樗科?，同等情況下，農(nóng)村污水的噸水投資和電耗、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用略高于市政污水廠。但是選用生態(tài)處理技術(shù)可降低成本。

1.7商業(yè)模式需要?jiǎng)?chuàng)新：多種模式并舉，政府、社會(huì)資本方、村民三方積極參與，解決投融資和運(yùn)維難題。

污水處理作為一項(xiàng)長(zhǎng)期的工程，需要投入大量資金，大多數(shù)地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府難以承受建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用，并沒(méi)有市場(chǎng)化融資渠道。此外，部分地區(qū)僅靠政府財(cái)政投入，存在一定程度的重投資、輕效益現(xiàn)象。

發(fā)揮政府投資的引導(dǎo)和撬動(dòng)作用，采取直接投資、投資補(bǔ)助、資本金注入、財(cái)政貼息、以獎(jiǎng)代補(bǔ)、先建后補(bǔ)、無(wú)償提供建筑材料等多種方式支持農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。鼓勵(lì)地方政府和社會(huì)資本設(shè)立農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資基金。建立規(guī)范的地方政府舉債融資機(jī)制，推動(dòng)地方融資平臺(tái)轉(zhuǎn)型改制和市場(chǎng)化融資，規(guī)范推廣政府和社會(huì)資本合作（PPP）模式，通過(guò)特許經(jīng)營(yíng)等方式吸引社會(huì)資本參與農(nóng)村污水處理項(xiàng)目，通過(guò)績(jī)效考核支付運(yùn)營(yíng)費(fèi)可大大提高治理效果。

加快農(nóng)村污水處理設(shè)施產(chǎn)權(quán)制度改革。以政府投入為主興建、規(guī)模較大的農(nóng)村集中供水基礎(chǔ)設(shè)施，由縣級(jí)人民政府或其授權(quán)部門根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定確定產(chǎn)權(quán)歸屬；以政府投入為主興建、規(guī)模較小的農(nóng)村供水基礎(chǔ)設(shè)施，資產(chǎn)交由農(nóng)村集體經(jīng)濟(jì)組織或農(nóng)民用水合作組織所有；單戶或聯(lián)戶農(nóng)村供水基礎(chǔ)設(shè)施，國(guó)家補(bǔ)助資金所形成的資產(chǎn)歸受益農(nóng)戶所有；社會(huì)資本投資興建的農(nóng)村供水基礎(chǔ)設(shè)施，所形成的資產(chǎn)歸投資者所有，或依據(jù)投資者意愿確定產(chǎn)權(quán)歸屬。由產(chǎn)權(quán)所有者建立管護(hù)制度，落實(shí)管護(hù)責(zé)任。

積極探索創(chuàng)新付費(fèi)制度，鼓勵(lì)先行先試，在有條件的地區(qū)實(shí)行污水處理農(nóng)戶繳費(fèi)制度，保障運(yùn)營(yíng)單位獲得合理收益，并建立財(cái)政補(bǔ)貼與農(nóng)戶繳費(fèi)合理分?jǐn)倷C(jī)制。

1.8農(nóng)村水質(zhì)水量波動(dòng)大

（1）由于排水衛(wèi)生器具完善情況，氣候降雨、用水習(xí)慣、經(jīng)濟(jì)條件等，各地人均排放水量差異較大。

（2）由于村民生活習(xí)慣，晝夜水量相差較大，夜間斷水現(xiàn)象明顯。其次也存在季節(jié)性、氣候性及地區(qū)性差異。

（3）黑水灰水是否分開收集導(dǎo)致水質(zhì)差別大。

（4）雨污是否分離導(dǎo)致水質(zhì)差異。

2.1凈化槽工藝流程

凈化槽主要由調(diào)節(jié)沉淀區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)、出水區(qū)組成，其中缺氧區(qū)和好氧區(qū)填充填料，填料上附著功能微生物。

（1）調(diào)節(jié)沉淀區(qū)能夠起到水量波動(dòng)的調(diào)節(jié)作用，并通過(guò)攔截、沉淀作用去除雜物和懸浮物；

（2）缺氧區(qū)能夠去除有機(jī)物、通過(guò)反硝化進(jìn)行脫氮；

（3）好氧區(qū)進(jìn)一步去除有機(jī)物、通過(guò)硝化去除氨氮等。

（4）出水區(qū)加氯消毒

2.2凈化槽內(nèi)部填充生物填料

（1）聚氨酯填料，30*25mm；

（2）懸掛組合填料，由纖維束、塑料片、套管、中心繩組成。

2.3太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)

利用太陽(yáng)能供給曝氣和氣提回流的能耗

2.4安裝施工

地基做好，凈化槽設(shè)備吊裝就位進(jìn)出水管路、閥門、流量計(jì)、電路、其他其配件安裝；保溫房的采購(gòu)和施工搭建、氣泵安裝、供電線路安裝、通水調(diào)試

2.5調(diào)試達(dá)標(biāo)

2周掛膜成功，出水達(dá)標(biāo)排放。（試點(diǎn)項(xiàng)目位于哈爾濱工業(yè)大學(xué)校園內(nèi)，歡迎交流合作）

2.6專利技術(shù)

（1）一種基于進(jìn)水流量、pH和溶解氧通過(guò)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)村鎮(zhèn)廢水處理在線遠(yuǎn)程控制的方法. CN108623002A.（第一發(fā)明人：趙偉華. 專利權(quán)人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)）

（2）一種利用太陽(yáng)能供電裝填雙層組合填料球的深度處理污水的一體化裝置與方法. CN108558007A.（第一發(fā)明人：趙偉華. 專利權(quán)人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)）

（3）一種利用改良AO生物膜和超濾膜實(shí)現(xiàn)深度脫氮的方法. CN201910380091.9（第一發(fā)明人：趙偉華. 專利權(quán)人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)）

（4）一種通過(guò)多功能A2O工藝進(jìn)行優(yōu)化脫氮除磷的方法.CN109534500A.（第一發(fā)明人：趙偉華. 專利權(quán)人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)）

參考文獻(xiàn)來(lái)源：住建部、生態(tài)環(huán)境部、《2016城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《給水排水》、《水工業(yè)市場(chǎng)》、《E20中國(guó)水網(wǎng)固廢網(wǎng)》、《中國(guó)給水排水》、《北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》、《青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)》、《污水處理工作室》、《農(nóng)村污水》等。

編輯：趙凡