常熟市農(nóng)村分散污水收集處理技術(shù)與運(yùn)行管理調(diào)查研究

郭一令 韓金益 高曉蘭等

摘要 隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村污水所引起的非點(diǎn)源污染日益嚴(yán)重，對農(nóng)村污水的收集處理日益緊迫。污水收集處理系統(tǒng)可以分為集中式污水收集處理系統(tǒng)和分散式污水收集處理系統(tǒng)，分散式污水收集處理系統(tǒng)更適合農(nóng)村污水水量少，分布范圍大的特點(diǎn)。通過對常熟市分散污水收集處理系統(tǒng)情況的調(diào)查研究，分析了分散式污水收集處理系統(tǒng)設(shè)施的建設(shè)情況和常用的管理模式。提出了應(yīng)該因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項l件、城鄉(xiāng)總體規(guī)劃、已建污水收集系統(tǒng)的實際情況，優(yōu)化污水收集處理系統(tǒng)模式和管理模式的建議。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村污水；分散污水收集處理系統(tǒng)；建設(shè)費(fèi)用；運(yùn)行管理

中圖分類號 S273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）08-02441-04

Study on Rural Decentralized Wastewater Collection Treatment System and Management in Changshu

HAN Jinyi et al

（School of Municipal and Environmental Engineering， Qingdao Technological University， Qingdao， Shandong 266033）

Abstract With the development of rural economy， rural nonpoint source pollution caused by sewage is becoming more and more serious， and must be collected and treated reasonably. Sewage collection and treatment can be divided into centralized and decentralized sewage collection and treatment， the decentralized wastewater collection and treatment coexists with centralized systems and becomes a supplement of centralized systems. It is more suitable for rural sewage water which is little， scattered distribution. Through the research on decentralized wastewater collection and treatment situation of Changshu， the construction and common management mode of decentralized wastewater collection and treatment facilities was analyzed. Results showed that rural sewage collection and treatment should adjust measures to local conditions， combined with the natural geographical conditions of the local， urban and rural overall planning and the actual situation of the sewage collection system， proper sewage collection and treatment mode and management mode.

Key words Rural sewage； Decentralized wastewater treatment； Construction situation； Operation and management

我國農(nóng)村每年產(chǎn)生的生活污水約80億t[1]，污水量還在不斷增加，而80%以上的村莊沒有有效的污水處理設(shè)施，往往將污水隨意地排入周圍的水系之中，造成地表和地下水源的嚴(yán)重污染，農(nóng)村污水已經(jīng)是我國非點(diǎn)源污染的重要組成部分[2]。近年來，國家對“三農(nóng)”問題的重視程度不斷提高，提出了建設(shè)生態(tài)文明式的新型農(nóng)村的要求，并將農(nóng)村生活污水處理作為新農(nóng)村建設(shè)的一項重要內(nèi)容[3]。我國對農(nóng)村污水的研究雖然起步較晚，規(guī)模較小，但目前已經(jīng)在太湖流域及滇池流域的農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行了農(nóng)村污水處理示范工程建設(shè)[4]?？偟恼f來，農(nóng)村污水的主要特征有：①農(nóng)村人口少，且分布較為分散，管網(wǎng)收集系統(tǒng)不健全，粗放型排放，污水處理率低；②用水量標(biāo)準(zhǔn)較低，污水流量??；③污水成分復(fù)雜，但各種污染物的濃度較低，污水可生化性強(qiáng)；④水質(zhì)及水量隨季節(jié)、晝夜變化較大，日變化系數(shù)大（3.5～ 5.0）[5]。農(nóng)村污水是應(yīng)該用集中式還是分散式污水收集處理系統(tǒng)進(jìn)行治理，如果用分散式污水收集系統(tǒng)，如何有效管理這些設(shè)施，目前的研究成果還很少。

1 農(nóng)村污水集中和分散處理

污水處理可以分為集中式污水處理和分散式污水處理。集中式污水處理系統(tǒng)一直是市政工程中的標(biāo)準(zhǔn)處理系統(tǒng)，也是絕大多數(shù)城市的選擇，用于收集和處理大流量污水，而“分散”的概念在20世紀(jì)末才開始受到人們的觀注和研究。在國內(nèi)，對“分散”這一概念還沒有明確的定義，常常簡單地把城市污水由幾個分散的污水廠處理就定義為分散處理，這樣很容易混淆集中處理和分散處理的不同[6]。

集中式污水收集處理系統(tǒng)是指通過城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)將來自不同污染源的大部分或全部污水收集并輸送到城鎮(zhèn)集中處理廠進(jìn)行集中處理的系統(tǒng)。不同范圍的集中處理的含義是不同的，對流域而言，集中式污水收集處理系統(tǒng)是指通過城市排水管網(wǎng)將相距一定距離的不同城市、區(qū)域或者不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水收集到一個地方進(jìn)行統(tǒng)一集中處理，這種系統(tǒng)稱為流域集中污水收集處理系統(tǒng)；對城鎮(zhèn)而言，集中式污水收集處理系統(tǒng)是指通過排水管網(wǎng)將一個城市或城鎮(zhèn)的相距一定距離的不同區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊的污水統(tǒng)一收集后輸送到一個地方集中處理，這種系統(tǒng)稱為城鎮(zhèn)集中污水收集處理系統(tǒng)；對村莊和小區(qū)而言，集中式污水收集處理系統(tǒng)是指通過排水管網(wǎng)將村莊或小區(qū)內(nèi)的不同住戶的污水統(tǒng)一收集后輸送到一個地方集中處理，這種系統(tǒng)稱為村莊集中污水收集處理系統(tǒng)。集中收集處理主要用于分布集中的城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、小區(qū)和村莊等便于鋪設(shè)管網(wǎng)系統(tǒng)，地理條件、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)條件允許的地區(qū)。

分散式污水收集處理系統(tǒng)是指城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)系統(tǒng)收集不到或由于受到地理條件等環(huán)境因素和經(jīng)濟(jì)因素制約，污水不宜集中收集處理而進(jìn)行的就地處理系統(tǒng)。和集中處理一樣，不同范圍的分散處理的含義是不同的，對流域而言，分散式污水收集系統(tǒng)是指相距一定距離的不同城市和區(qū)域的邊緣或鄉(xiāng)鎮(zhèn)，排水管網(wǎng)不完善收集不到、無集中污水處理廠而通過就近建設(shè)的污水處理設(shè)施進(jìn)行的各自處理，這種系統(tǒng)稱為流域分散污水收集處理系統(tǒng)；對城鎮(zhèn)而言，分散式污水收集處理系統(tǒng)是指將城市內(nèi)，某一區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊或社區(qū)內(nèi)的污水統(tǒng)一收集并通過就近建設(shè)的污水處理設(shè)施進(jìn)行的各自處理，這種系統(tǒng)稱為城鎮(zhèn)分散污水收集處理系統(tǒng)；對村莊和小區(qū)而言，分散式污水收集處理系統(tǒng)是指小區(qū)或村莊內(nèi)的單戶或相鄰住戶的污水通過就近建設(shè)的污水處理設(shè)施進(jìn)行的各自處理，這種系統(tǒng)稱為村莊分散污水收集處理系統(tǒng)。分散收集處理主要用于各種療養(yǎng)院、度假村、別墅區(qū)、高速公路服務(wù)區(qū)、遠(yuǎn)離城區(qū)的一些單位以及零星分布的公寓型村鎮(zhèn)和分布分散的村莊等產(chǎn)生的污水[7]。

集中收集處理利于運(yùn)行管理，利于保護(hù)水環(huán)境；但由于系統(tǒng)龐大，建設(shè)周期長，各方面難以協(xié)調(diào)；而且集中污水處理廠需要較大的工程費(fèi)用來建立復(fù)雜的排水管網(wǎng)部分，而在人口密度低的地區(qū)，這項投資將比整個污水處理廠的總投資高出一個數(shù)量級[8]；此外還需要高昂的運(yùn)行費(fèi)用及高技能的操作人員[9] ，對人口密度低的農(nóng)村地區(qū)而言，集中式處理方法由于其高昂的運(yùn)行及管理費(fèi)用都很難得到應(yīng)用[10]。分散處理方式靈活、見效快，管網(wǎng)投資少，不受大市政配套工程影響，但投資方自建自管，常出現(xiàn)運(yùn)行管理不到位的情況，影響處理效果。

常熟市在近年來，特別是城鄉(xiāng)污水綜合整治三年行動計劃期間，建設(shè)了大量農(nóng)村分散污水收集處理設(shè)施，這些污水收集處理設(shè)施的建設(shè)與運(yùn)行對改善農(nóng)村地區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量和推動公共服務(wù)向農(nóng)村地區(qū)延伸起到了積極的作用。但是，如何對數(shù)量眾多、布局分散的處理設(shè)施進(jìn)行有效地運(yùn)行管理則是一個新課題。

2 常熟市農(nóng)村分散污水收集處理概況

針對當(dāng)前我國農(nóng)村污水收集處理的迫切需求及其所面臨的困難與挑戰(zhàn)，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2010年4月批準(zhǔn)設(shè)立“常熟縣域村鎮(zhèn)污水收集處理綜合示范區(qū)”，由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部農(nóng)村污水處理技術(shù)北方研究中心（中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心）與常熟市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局共同實施縣域污水綜合治理的研究與示范，并對我國農(nóng)村分散污水處理技術(shù)進(jìn)行研究。

2.1 農(nóng)村分散污水收集處理設(shè)施建設(shè)情況

常熟市現(xiàn)有10個建制鎮(zhèn)和2個省級開發(fā)區(qū)，常熟市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，2011年人均GDP（戶籍人口）為24 819美元，人口城鎮(zhèn)化率超過70%，達(dá)到中等發(fā)達(dá)水平。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，常熟市意識到村鎮(zhèn)污水收集處理的重要性，并按照城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的總體思路，于2009年在全省率先啟動實施了村鎮(zhèn)生活污水收集處理三年行動計劃，全力推進(jìn)村鎮(zhèn)生活污水收集處理。在全市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)共開展農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)工程77項，建成313座農(nóng)村生活污水處理設(shè)施，服務(wù)農(nóng)村居民5 664戶，污水處理規(guī)模達(dá)2 545 m3/d。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)情況如表1所示。

在開展農(nóng)村污水處理規(guī)劃的時候，常熟市將各村鎮(zhèn)能夠納管的污水進(jìn)行集中處理，對不能納管的污水進(jìn)行分散處理，并依據(jù)各鎮(zhèn)的不同情況進(jìn)行建設(shè)。由表1可知，污水處理設(shè)施建設(shè)最多的是碧溪新區(qū)，不過設(shè)施平均服務(wù)戶數(shù)是最少的，一方面是由于該新區(qū)污水管網(wǎng)建設(shè)不全，致使污水大都分散進(jìn)行處理；另一方面是由于大都采用的是小規(guī)模的SBR一體式污水處理裝備，少量采用生物接觸氧化工藝，所以該鎮(zhèn)（區(qū)）設(shè)施平均服務(wù)戶數(shù)相對較少。其中虞山鎮(zhèn)分散處理只有MBR處理工藝，是因為虞山鎮(zhèn)位于常熟市城區(qū)，有較為完善的污水收集管網(wǎng)，污水大都由污水廠集中處理。

2.2 農(nóng)村分散污水處理工藝建設(shè)情況

通過對常熟市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分散污水處理設(shè)施的走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，常熟市所建設(shè)的農(nóng)村污水處理設(shè)施的工藝有SBR工藝、生物接觸氧化工藝、MBR工藝、傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物濾池+人工濕地工藝和生態(tài)濕地工藝6種。各種工藝設(shè)施數(shù)量及規(guī)模如表2所示。

通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，雖然常熟市所建設(shè)的農(nóng)村污水處理設(shè)施的工藝種類較多，但根據(jù)農(nóng)村污水處理設(shè)施的數(shù)量以及污水處理規(guī)模，SBR工藝、生物接觸氧化工藝和MBR工藝為常熟市所建設(shè)的農(nóng)村污水處理設(shè)施的3種主要工藝類型。采用SBR工藝的農(nóng)村污水處理設(shè)施264座，占全部農(nóng)村污水處理設(shè)施的84.3%；采用生物接觸氧化工藝的農(nóng)村污水處理設(shè)施32座，占全部農(nóng)村污水處理設(shè)施的10.2%；采用MBR工藝的農(nóng)村污水處理設(shè)施9座，占全部農(nóng)村污水處理設(shè)施的2.9%；采用傳統(tǒng)活性污泥工藝的農(nóng)村污水處理設(shè)施1座，占全部農(nóng)村污水處理設(shè)施的0.3%；采用生態(tài)濕地工藝的農(nóng)村污水處理設(shè)施1個，占全部農(nóng)村污水處理設(shè)施的0.3%；采用生物濾池+人工濕地工藝的農(nóng)村污水處理設(shè)施6座，占全部農(nóng)村污水處理設(shè)施的1.9%。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，常熟市所建設(shè)的農(nóng)村污水處理設(shè)施處理規(guī)模從1～140 m3/d不等，其污水處理規(guī)模主要以25 m3/d（包括25 m3/d）以下為主。處理水量≤25 m3/d的占全部設(shè)施的93.9%，其中尤以SBR型處理設(shè)施居多，1 m3/d的有181座，2 m3/d的有14座，5 m3/d的有31座；而規(guī)模在25 m3/d以上的只占6.1%；MBR工藝處理規(guī)模較大，主要在26～75 m3/d之間；而傳統(tǒng)活性污泥法和生物濾池+人工濕地等處理規(guī)模較大，數(shù)量很少。常熟市主要以小型處理設(shè)施為主。這與農(nóng)村的生活污水量都比較小，除小城鎮(zhèn)外，農(nóng)村人口居住分散，水量相對較少的特征有關(guān)系[3]。

2.3 農(nóng)村分散污水處理工藝綜合分析

根據(jù)農(nóng)村污水收集處理工程造價咨詢報告審定金額，統(tǒng)計得到256座污水收集處理工程的農(nóng)村污水處理設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用，這些污水處理設(shè)施的設(shè)計出水標(biāo)準(zhǔn)均為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級B標(biāo)準(zhǔn)。

由表3可知，SBR工藝的平均噸水建設(shè)費(fèi)用最高，比其他3種工藝要高出0.13～0.41萬元；其次為生物接觸氧化工藝，比其他兩種工藝高出0.05～0.28萬元；然后為MBR工藝，比生物濾池+人工濕地高出0.23萬元。單位污水處理能力的平均建設(shè)投資為0.83萬元/t，比整個蘇州市的平均建設(shè)費(fèi)用1.44萬元/t要少很多[11]；戶平均建設(shè)費(fèi)用為5 078元，若每戶按照3～4人計算，人均建設(shè)費(fèi)用為1 300左右，略高于整個蘇州市的人均建設(shè)費(fèi)用，這主要是由于常熟市大都是購買的環(huán)保公司的一體化小型設(shè)備，導(dǎo)致投資略高于整個蘇州市的水平。

2.4 農(nóng)村分散污水處理設(shè)施運(yùn)行管理

根據(jù)農(nóng)村污水分散污水處理設(shè)施運(yùn)行管理過程中存在的主要問題，考慮到不同村莊經(jīng)濟(jì)條件、地理位置、村莊布局等條件的差異性，分散污水處理設(shè)施運(yùn)行管理模式主要有以下4種，如表4所示。

由于我國分散污水處理技術(shù)的研究和實施不多，目前成熟的經(jīng)驗不多，常熟市分散污水處理設(shè)施運(yùn)行管理經(jīng)歷了兩個階段，并在第二階段取得了良好的效果。第一階段——業(yè)主自主模式，由村委會負(fù)責(zé)運(yùn)行管理，或者由農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)公司負(fù)責(zé)運(yùn)行。由于缺乏完善的管理維護(hù)，在進(jìn)入第二階段之前，有28個設(shè)施長期未運(yùn)轉(zhuǎn)，能運(yùn)轉(zhuǎn)的不到40%，正常運(yùn)轉(zhuǎn)并能達(dá)到處理效果的不到15%。主要問題為水泵、氣泵、液位控制器、電磁閥、線路板損壞，水泵、潷水器、曝氣器堵塞，欄桿未安裝或損壞，部分連接、進(jìn)出水管道斷裂，設(shè)施無活性污泥等；第二階段——集中運(yùn)行模式，為了提高設(shè)施的運(yùn)行效率，常熟市采取了“分散處理，集中管理”的模式，委托專門的環(huán)保公司進(jìn)行集中管理[12]，通過設(shè)備維修，整個污水處理設(shè)施運(yùn)行一年多以來，污水處理設(shè)施正常運(yùn)行率為90.8%，設(shè)備完好率為100%。其中，SBR設(shè)施還有25個設(shè)施在停用，其他基本正常運(yùn)行，停用的主要原因為居民斷電或其他阻礙；MBR設(shè)施均正常運(yùn)行，出水效果良好；生物接觸氧化全部正常運(yùn)行中，出水水質(zhì)抽檢中，COD達(dá)標(biāo)率較高，但有部分生物接觸氧化設(shè)施除磷組件未安裝或除磷組件不工作，造成設(shè)施除磷效果差；生物濾池全部正常運(yùn)行，維護(hù)管理簡單但易堵塞，易產(chǎn)生異味，濾池填料難清洗。

3 結(jié)論與建議

分散式污水處理是一種與集中式并行的污水處理方式，是集中式污水處理的有效補(bǔ)充，它更適合農(nóng)村污水水量少，分布分散的特點(diǎn)。通過對常熟市的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，SBR污水處理技術(shù)是應(yīng)用最多的，占全部農(nóng)村污水處理設(shè)施的84.3%；SBR適合不同規(guī)模的污水量，建設(shè)方便，尤其適用于水量較小的時候，不過其噸水建設(shè)費(fèi)用卻要高于其他工藝0.13～0.41萬元；通過對常熟市農(nóng)村分散污水處理設(shè)施運(yùn)行管理的研究發(fā)現(xiàn)，集中運(yùn)行管理比自主管理的效率明顯提高，整個污水處理設(shè)施運(yùn)行一年多以來，污水處理設(shè)施正常運(yùn)行率為90.8%，設(shè)備完好率為100%。

分散污水處理技術(shù)中，小型設(shè)施數(shù)量多，分布較散，運(yùn)行管理工作量大，且因接入戶數(shù)少，易造成缺水或無水。針對此現(xiàn)象，應(yīng)盡可能采用較大的設(shè)施，保證設(shè)施的進(jìn)水水量。農(nóng)村生活污水排放量和排放水質(zhì)容易隨著節(jié)假日產(chǎn)生巨大的波動，有的污染物指標(biāo)甚至比平時翻好幾倍，而分散式污水收集處理設(shè)施由于設(shè)計處理量小，抗沖擊排放能力較弱，因而在節(jié)假日時容易產(chǎn)生沖擊排放。針對這個問題目前的應(yīng)對措施為，在節(jié)假日加大設(shè)施的巡檢頻率，及時對設(shè)施的工藝進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)變化的處理水質(zhì)。

政府及主管部門應(yīng)制定靈活的農(nóng)村污水收集處理政策，因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項l件、城鄉(xiāng)總體規(guī)劃、污水收集系統(tǒng)的實際情況，推行適當(dāng)?shù)奈鬯幚砟Ｊ胶凸芾砟Ｊ?。我國地域遼闊，村落分散，地理環(huán)境各異，且農(nóng)村地區(qū)自身財力有限，缺乏污水處理專業(yè)人員，因此應(yīng)結(jié)合這些特點(diǎn)及當(dāng)?shù)剞r(nóng)村的實際情況，選擇合理的污水處理方式。如果條件允許，可采用“分散處理，集中管理”的市場化運(yùn)營管理模式，政府可將污水處理特許經(jīng)營權(quán)轉(zhuǎn)讓給水務(wù)或環(huán)保公司，并利用其特點(diǎn)，實現(xiàn)對污水分散點(diǎn)源的治理。

參考文獻(xiàn)

[1] 夏訓(xùn)峰，工明新，閡慧，等.基于模糊優(yōu)劣系數(shù)法的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)優(yōu)選評價方法[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2012，32（9）：2287 -2293.

[2] 鄭安.農(nóng)村污水處理亟待重視[J].中華建設(shè)，2007（9）：20-21.

[3] 劉曉璐，牛宏斌，閆海，等.農(nóng)村生活污水生態(tài)處理工藝研究與應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013（9）：184-191.

[4] 謝良林，黃翔峰，劉佳，等.北方地區(qū)農(nóng)村污水收集處理技術(shù)評述[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（19）：8267-8269.

[5] 王君如，楊健.分散性污水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].油氣田環(huán)境保護(hù)，2005（4）：28-31，63.

[6] 賀墨梅，劉焱.污水集中式與分散式處理技術(shù)的比較研究[J].西南給排水，2006（4）：20-23.

[7] 錢文敏，陸軼峰，普紅平，等.分散生活污水的土地處理綜析.云南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，24（4）：40-43.

[8] P·倫斯.分散式污水處理和再利用——概念、系統(tǒng)和實施[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[9] 吳文學(xué)，郝陽，張利偉，等.中國農(nóng)村小型分散式污水處理系統(tǒng)研究[J].中國科技信息，2006（19）：56-57.

[10] BRISSAUD F.Low technology systems for wastewater treatment：perspectives [J].Water Science & Technology，2007，55（7）：1-9.

[11] 黃天寅，馬奕，吳瑋，等.蘇州地區(qū)農(nóng)村生活污水收集處理研究[J].中國給水排水，2012，28（4）：11-15.

[12] 高曉蘭，郭一令.常熟市農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的調(diào)查研究[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2013，24（4）：14-15.