探究上海地區(qū)農(nóng)村生活污水處理形勢及關(guān)鍵技術(shù)

李陽忠

(上海市金山區(qū)水利管理所，上海 200540)

0 前言

農(nóng)村生活污水處理設(shè)施建設(shè)是推動形成社會主義生態(tài)文明觀和城鄉(xiāng)一體化的一項重要舉措，通過鋪設(shè)管道收集農(nóng)村地區(qū)生活污水，采用集中或分散處理模式，對其中的有害物質(zhì)和污染環(huán)境的成分進行清除、降解，以達到改善農(nóng)村人居環(huán)境的目標(biāo)。美國、日本、德國等國家在該領(lǐng)域涉足較早[1]，通過對農(nóng)村生活污水處理標(biāo)準(zhǔn)制定、處理技術(shù)創(chuàng)新、管理模式完善等一系列的研究探索，形成了較為完善的體系。

我國新時代農(nóng)村在現(xiàn)代化進程中，隨著人居環(huán)境要求的提高，農(nóng)村生活污水收集處理顯得愈發(fā)重要，然而，國內(nèi)針對農(nóng)村生活污水處理技術(shù)和管理方面的專項研究相對較少，大部分只停留在對國外工藝的借鑒層面，且不符合我國國情，相應(yīng)的對策措施和可操作性不強[2]。因此，科學(xué)分析上海地區(qū)農(nóng)村生活污水處理存在的根本問題，開展關(guān)鍵技術(shù)與管護模式的研究，對建設(shè)新時代農(nóng)村和創(chuàng)建美麗鄉(xiāng)村具有長遠(yuǎn)意義。

本文從上海地區(qū)農(nóng)村生活污水處理標(biāo)準(zhǔn)、處理模式、處理設(shè)施生命周期、處理工藝及多種管理模式5個關(guān)鍵層面的現(xiàn)狀和研究內(nèi)容方面進行了探究，以期為進一步深化研究和發(fā)展上海地區(qū)農(nóng)村生活污水處理提供思路。

1 農(nóng)村生活污水處理的背景

隨著社會主義新農(nóng)村建設(shè)和城鄉(xiāng)一體化進程的不斷推進，我國各級政府逐步重視農(nóng)村生活污水處理工作。追溯至20世紀(jì)50年代，社會主義新農(nóng)村建設(shè)開始萌芽；21世紀(jì)初，在社會主義新農(nóng)村建設(shè)物質(zhì)發(fā)展和精神文明要求提出的基礎(chǔ)上，國務(wù)院格外重視農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和改善農(nóng)村人居衛(wèi)生環(huán)境；2007年黨的十七大提出要統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展。農(nóng)業(yè)部為深入貫徹黨中央文件要求和會議精神，進一步推進生態(tài)文明和美麗中國建設(shè)。

上海市委、市政府為積極開展本市社會主義新農(nóng)村建設(shè)，出臺了相關(guān)文件并構(gòu)建了有效制度。2006年出臺了《關(guān)于推進社會主義新農(nóng)村建設(shè)實施意見》，完善和提升了農(nóng)村生產(chǎn)生活設(shè)施；之后相繼提出了《關(guān)于開展本市農(nóng)村自然村落綜合整治試點工作的若干意見》，根據(jù)郊區(qū)(縣)經(jīng)濟負(fù)擔(dān)能力和村落布局形態(tài)，污水處理模式可靈活選擇，或采用集中納入市政污水管網(wǎng)進行統(tǒng)一處理，或采用工藝相對簡化、投資小、管理簡便、占地少的污水處理工藝與設(shè)施。

2007～2017年，結(jié)合村莊改造工作，上海市進行了農(nóng)村生活污水處理設(shè)施配套建設(shè)的試點工作，基礎(chǔ)設(shè)施投入城郊比為7∶3。近年來，市級財力在該方面安排郊區(qū)(縣)的專項資金達幾十億元，提高了農(nóng)村生活污水處理設(shè)施配套率，改善了鎮(zhèn)村級河道的水環(huán)境，居民對生活和生產(chǎn)的環(huán)境滿意度以及獲得感日益提升。2014年，為貫徹落實中央開展農(nóng)村人居環(huán)境整治行動要求，出臺了《關(guān)于本市推進美麗鄉(xiāng)村建設(shè)工作意見》，進一步明確要因地制宜配套好農(nóng)村生活污水處理設(shè)施，優(yōu)化農(nóng)村人居環(huán)境。2015年，又印發(fā)了促進城鄉(xiāng)一體化的相關(guān)文件，提出至2020年本市城鄉(xiāng)發(fā)展一體化的總體目標(biāo)，加強農(nóng)村污染源頭控制和治理，完善新農(nóng)村配套設(shè)施和生態(tài)文明環(huán)境面貌。上海作為國際化大都市，農(nóng)村人居環(huán)境和生態(tài)環(huán)境提升既是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)率先實現(xiàn)設(shè)施完善的必然要求，也是城鄉(xiāng)一體化發(fā)展的必然使命。

2 上海地區(qū)農(nóng)村生活污水分布和排放的基本特征

2.1 上海郊區(qū)農(nóng)村村莊布局特征

上海屬于典型的平原河網(wǎng)地區(qū)，從實施城鄉(xiāng)一體化政策以來，上海郊區(qū)鄉(xiāng)村的整體風(fēng)貌發(fā)生了巨大的改變，農(nóng)村村落布局形態(tài)主要呈現(xiàn)以下特征。

2.1.1 房屋多臨水而建 由于河網(wǎng)水系密布，居民傳統(tǒng)生活習(xí)慣臨水而居、枕河而立，從而形成了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)村房屋布局特點。因為布局特征，農(nóng)村地區(qū)生活污水多直接通過排水管，未經(jīng)任何預(yù)處理措施，直接排放到周邊河道，部分郊區(qū)河道由于平原地區(qū)特點，水動力不足、河道較窄、河道不暢通，從而導(dǎo)致水質(zhì)不斷變差，呈現(xiàn)出水體發(fā)黑和散發(fā)惡臭的情況。

2.1.2 房屋多為獨立式住宅 作為國際化大都市的上海，分享著改革開放的成果，鄉(xiāng)村居民的生活質(zhì)量不斷提高，郊區(qū)農(nóng)村住宅多以獨立式磚瓦房為主，而且室內(nèi)設(shè)施齊全，舒適美觀。隨著生活水平的提高，鄉(xiāng)村居民日排污水量與日俱增。

2.1.3 房屋聚合不規(guī)則 郊區(qū)村莊分布不規(guī)則，有些自然村中居民點可能相對較為集中，有些自然村與自然村之間相距甚遠(yuǎn)，或一個自然村中居住點之間又相隔較遠(yuǎn)，這與人口集聚程度高、居民點聚合的市區(qū)存在較大差別。因此，郊區(qū)生活污水收集和處理存在一定難度。

2.2 上海地區(qū)農(nóng)村生活污水排放特征

農(nóng)村生活污水主要包括農(nóng)戶的廚房、洗浴和衛(wèi)生間等廢水，未經(jīng)處理直排河道是導(dǎo)致鎮(zhèn)村級河道黑臭的主要原因之一，其具有總體量大、排放面廣、水量變化大、水質(zhì)差異大的特征。

2.2.1 水量特點

2.2.1.1 總體水量大 隨著新農(nóng)村建設(shè)和美麗鄉(xiāng)村創(chuàng)建開展以來，上海郊區(qū)農(nóng)村居民生活水平不斷提升，農(nóng)村廚房、淋浴間等區(qū)域設(shè)施不斷完善，這些區(qū)域的廢水量不斷增加，與城鎮(zhèn)居民污水排放量差距逐漸縮小。根據(jù)《上海市農(nóng)村生活污水處理建設(shè)規(guī)劃》，農(nóng)村生活污水處理共涉及34萬余戶，污水總量約13.6萬m3/d，生活污水若未經(jīng)處理直排河道將造成全市中小河道水質(zhì)持續(xù)惡化。

2.2.1.2 排放面廣 主要來源為鄉(xiāng)村居民污水和鄉(xiāng)村公廁污水。上海市農(nóng)村地區(qū)廚房、洗浴間和衛(wèi)生間的設(shè)施較為完善，多鋪設(shè)了排水管道，較易進行收集處理，但部分洗滌污水呈現(xiàn)多種形態(tài)，可通過自來水、井水和河水進行洗滌，此類無序排放的污水，由于收集難度大，基本無處理措施。隨著“美麗鄉(xiāng)村”創(chuàng)建活動的開展，農(nóng)村地區(qū)出現(xiàn)了一定數(shù)量的公廁，這部分污水污染物含量高，目前還尚未得到有效處理。

2.2.1.3 水量變化大 以單戶性排放為主，呈現(xiàn)明顯的早、中、晚3個排水量高峰，日變化系數(shù)達到3.5～5.0[1]，同時受氣候、季節(jié)、種植結(jié)構(gòu)等因素的影響，同一農(nóng)村區(qū)域不同季節(jié)排污量不同，不同農(nóng)村區(qū)域同一季節(jié)排污量也不同[2]。

2.2.2 水質(zhì)特點 上海地區(qū)農(nóng)村生活污水成分以有機物為主，主要有COD、NH3-N、TP等。根據(jù)國家住建部出臺的《東南地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南(試行)》文件，經(jīng)檢測上海地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)波動范圍較大，詳見表1。

表1 上海地區(qū)農(nóng)村生活污水出水水質(zhì)檢測表

3 上海地區(qū)農(nóng)村生活污水處理的現(xiàn)狀

根據(jù)《上海市農(nóng)村生活污水建設(shè)規(guī)劃》，2011～2015年上海地區(qū)按計劃開始實施試點工作，全市共有98.54萬農(nóng)村居民，化糞池改建已經(jīng)基本完成，其中農(nóng)村生活污水處理率達到了42.7%，配套處理設(shè)施約3000座，污水收集管道建設(shè)約7000 km。

農(nóng)村生活污水處理主要有2種模式，即納入市政污水處理系統(tǒng)和采用簡化工藝就地處理。在采用就地處理系統(tǒng)中，小型處理站工藝的選擇是處理效果的關(guān)鍵所在。2013年《上海市農(nóng)村生活污水處理項目技術(shù)評估研究報告》，對上海地區(qū)2008～2011年試點期間采用就地處理系統(tǒng)的工藝進行了比較分析。報告指出，就地處理系統(tǒng)中采用的較為普遍的工藝主要有：生物濾池、土壤滲濾、人工濕地、生物濾床+人工濕地、接觸氧化+人工濕地、自流增氧人工生態(tài)床、一體化膜法A2/O、MBR等。

經(jīng)過多年實施，對上海地區(qū)農(nóng)村生活污水中NH3-N、TP等污染物起到了一定的消減作用，處理工作目前已取得初步成效，但是仍然存在處理標(biāo)準(zhǔn)不合理、處理模式選擇存在問題、設(shè)施生命周期短、處理工藝選擇不合理、管理養(yǎng)護不到位等問題，制約了農(nóng)村生活污水處理建管模式的優(yōu)化和美麗鄉(xiāng)村的創(chuàng)建。

4 上海地區(qū)農(nóng)村生活污水處理的關(guān)鍵技術(shù)探究

4.1 處理出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)研究

上海地區(qū)農(nóng)村生活污水處理出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是在《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 31/199—2009)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)的基礎(chǔ)上[3]，按照《上海市農(nóng)村生活污水處理設(shè)施出水水質(zhì)規(guī)定(試行)》文件執(zhí)行，對出水的感官指標(biāo)和水質(zhì)指標(biāo)作出了要求，分為一級A和一級B標(biāo)準(zhǔn)，檢測指標(biāo)為CODCr、NH3-N、TP、TN、SS、LAS和動植物油7項。其制定的依據(jù)是大中型城市的污水排放情況和經(jīng)濟基礎(chǔ)，與農(nóng)村生活污水排污特點和處理成本有本質(zhì)的差別。上海地區(qū)農(nóng)村生活污水處理涉及9個區(qū)縣，在調(diào)查9個區(qū)縣農(nóng)村生活污水的進出水水質(zhì)和重要河湖水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，推動農(nóng)村生活污水處理和市政污水處理廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相互銜接，根據(jù)各個區(qū)縣地理位置差異、鄉(xiāng)村經(jīng)濟條件和文化習(xí)俗等差別，提出能適應(yīng)各區(qū)域的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合城鄉(xiāng)發(fā)展一體化和新型城鎮(zhèn)化進行近、遠(yuǎn)期分析，制定近、遠(yuǎn)期結(jié)合規(guī)劃，從橫向和縱向角度構(gòu)建完善的上海地區(qū)農(nóng)村生活污水出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)體系。

4.2 處理模式的選擇

根據(jù)上海市水務(wù)“十三五”規(guī)劃和第七輪環(huán)保3年行動的目標(biāo)要求，結(jié)合村莊改造和美麗鄉(xiāng)村創(chuàng)建工作，繼續(xù)加快推進農(nóng)村生活污水處理，到2020年末，全市的農(nóng)村生活污水處理率達到75%以上。《上海市農(nóng)村生活污水處理建設(shè)規(guī)劃》數(shù)據(jù)顯示，目前已實施的處理戶數(shù)中，納入市政污水處理系統(tǒng)比例僅僅為20%左右。上海市作為國際化大都市，可以預(yù)見下個10年或者20年，將逐步實現(xiàn)城鎮(zhèn)化，農(nóng)村居民將實現(xiàn)集中安置，如在供水方面實現(xiàn)了一網(wǎng)供水，污水處理最終將會全部納入市政污水管網(wǎng)，不再區(qū)分農(nóng)村和城鎮(zhèn)區(qū)域，把現(xiàn)有的過渡性質(zhì)的污水處理設(shè)施大量廢棄。農(nóng)村生活污水處理建設(shè)，要依托于農(nóng)村城鎮(zhèn)化進程的規(guī)劃，在完善各區(qū)縣的農(nóng)村村莊保護和布點規(guī)劃的基礎(chǔ)上，分配好就地處理和納入市政污水處理系統(tǒng)2種處理模式的比例，并且對污水管道和處理站等布局和規(guī)格進行合理選擇，做好近遠(yuǎn)期方案的結(jié)合。

4.3 處理設(shè)施生命周期的研究

上海地區(qū)農(nóng)村生活污水處理投入不斷攀升，從最初戶均投資1萬元上漲到2萬元，市區(qū)鎮(zhèn)各級財政壓力都大幅增加，且根據(jù)上海市水務(wù)“十三五”規(guī)劃，至2020年末全市農(nóng)村生活污水處理率達到75%以上，下階段的工作體量無疑是前所未有的，開展對農(nóng)村生活污水處理設(shè)施生命周期的成本分析[4]尤為重要，即對處理的前期成本、實施成本、處理成本和其他成本等進行評估，研究近、遠(yuǎn)期人口變化和管理模式不同等要素[5]對處理成本的影響，并以此為根據(jù)完善農(nóng)村生活污水處理模式的決策機制，使工程投資符合區(qū)域經(jīng)濟承受能力，確保資金的效益最大化。

4.4 處理工藝的選擇

農(nóng)村生活污水處理應(yīng)按照“因地制宜、簡易實用、水質(zhì)穩(wěn)定、經(jīng)濟可行”的原則，結(jié)合實地情況和出水標(biāo)準(zhǔn)，充分進行技術(shù)經(jīng)濟比選，合理選用適宜的工藝技術(shù)。但上海市在處理工藝的選擇上，由于經(jīng)濟、區(qū)域等多種因素制約，部分處理工藝已不能滿足出水水質(zhì)要求，特別是TP、TN的達標(biāo)情況較差。

以金山區(qū)為例，該區(qū)2007年試點建設(shè)采用土壤滲濾污水處理工藝，后期陸續(xù)增加了組合型污水處理工藝、一體化微動力SBR工藝和MBR膜生物反應(yīng)器工藝[6]。經(jīng)過幾年的應(yīng)用，目前以穩(wěn)定的組合型工藝為主，試點MBR新工藝，經(jīng)過對4種工藝的經(jīng)濟效益、建設(shè)實施、運行效果和養(yǎng)護管理四大方面的分析評價，每種工藝各有利弊，綜合評價好的是組合型和MBR工藝，現(xiàn)階段的工藝選擇是較為合理的，但伴隨著農(nóng)村污水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，舊工藝被淘汰，新工藝被引入，將在推陳出新的過程中找到最適合當(dāng)前農(nóng)村環(huán)境的污水處理工藝。以目前現(xiàn)有的技術(shù)工藝為基礎(chǔ)，在出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)體系加以完善后，結(jié)合近、遠(yuǎn)期城鎮(zhèn)規(guī)劃，研究更新合適近、遠(yuǎn)期處理工藝的標(biāo)準(zhǔn)，并構(gòu)建處理工藝選擇庫，防止同類型處理工藝變相競爭。

4.5 管理多種模式的探討

長期以來，農(nóng)村生活污水管理缺乏有效的體制和模式，上海各區(qū)雖然已初步落實處理設(shè)施運維的資金，實現(xiàn)了處理設(shè)施從失管到全部落實管理變化，但是常效和常態(tài)方面仍然有很大差距，處理站不能正常運行、管道冒溢等情況仍然不能杜絕。根據(jù)上海市農(nóng)村生活污水處理設(shè)施建設(shè)、運行管理情況，以及農(nóng)村城鎮(zhèn)化推進的情況，借鑒國外分級分類型管理的模式[7]，探索和形成合適的管理養(yǎng)護模式，以期推進管理養(yǎng)護制度化。由市區(qū)聯(lián)合制定并明確管理養(yǎng)護體系，明確責(zé)任和權(quán)利；推進管理模式差別化，根據(jù)設(shè)施管理養(yǎng)護的難易程度，分級分類型選擇管理養(yǎng)護模式；推進管理養(yǎng)護信息化，確保處理設(shè)施運行正常，保障出水水質(zhì)達標(biāo)，管理養(yǎng)護及時有效。

5 結(jié)語

本文針對服務(wù)于美麗鄉(xiāng)村創(chuàng)建的農(nóng)村生活污水處理設(shè)施建設(shè)和管養(yǎng)工作，以構(gòu)建完善的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)體系、合理選擇處理模式、完善決策機制、更新處理工藝、完善管理養(yǎng)護模式為重點，對農(nóng)村生活污水處理的五層面關(guān)鍵技術(shù)進行了探究，闡明了需要重點研究的關(guān)鍵點。包括區(qū)縣農(nóng)村生活污水排污調(diào)查，農(nóng)村生活污水和市政污水處理廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相互銜接研究，區(qū)域差別化，近、遠(yuǎn)期水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)完善的研究；區(qū)縣的農(nóng)村村莊保護和布點規(guī)劃制定，優(yōu)化處理模式的比例研究，處理設(shè)施近、遠(yuǎn)期結(jié)合利用的研究；農(nóng)村生活污水處理的前期成本、實施成本、處理成本和其他成本等評估研究，處理模式的決策機制完善研究；處理工藝選擇庫構(gòu)建研究，近、遠(yuǎn)期的處理工藝的標(biāo)準(zhǔn)更新研究；制度化、差別化和互聯(lián)網(wǎng)+的管理模式體系研究。

綜合考慮上海地區(qū)農(nóng)村生活污水處理發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合村莊規(guī)劃的需求，圍繞創(chuàng)建美麗鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略的目標(biāo)，配套完善與美麗鄉(xiāng)村發(fā)展相適應(yīng)的，處理達標(biāo)、運行正常、管護到位的農(nóng)村生活污水處理體系，促進區(qū)域社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。

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