河南省村鎮(zhèn)污水處理與運(yùn)營(yíng)之我見

常凱 蘇衛(wèi)超 侯麗君 翟鵬 黃健平

摘? 要：中國(guó)作為世界第一大經(jīng)濟(jì)體，環(huán)境問題日益凸顯，生活污水作為農(nóng)村環(huán)境的重點(diǎn)問題更是亟待解決。文章分析介紹了目前農(nóng)村生活污水處理比較完善的發(fā)達(dá)國(guó)家采用的典型工藝和現(xiàn)行管理模式，以及我國(guó)現(xiàn)狀，結(jié)合河南省特點(diǎn)與實(shí)地考察結(jié)果，建議河南省盡快著手處理村鎮(zhèn)生活污水，因地制宜制定排放標(biāo)準(zhǔn)，選擇技術(shù)，開放市場(chǎng)，引入民間資本，百花齊放，提出并執(zhí)行完善的地方性法規(guī)，加強(qiáng)監(jiān)管，確保排水系統(tǒng)合理適用，處理設(shè)施運(yùn)行監(jiān)管到位。

關(guān)鍵詞：村鎮(zhèn);農(nóng)村衛(wèi)生;生活污水處理工藝;面源污染;管理模式

中圖分類號(hào)：X703? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）08-0193-04

Abstract： As the largest economy in the world， environmental problems are becoming increasingly prominent in China， and domestic sewage， as the key problem of rural environment， needs to be solved urgently. This paper analyzes and introduces the typical technology and current management mode adopted by the developed countries with perfect rural domestic sewage treatment at present， as well as the present situation of our country， combined with the characteristics of Henan Province and the results of field investigation. It is suggested that Henan Province should proceed with the treatment of domestic sewage in villages and towns as soon as possible， formulate discharge standards according to local conditions， select technology， open the market， introduce private capital， let a hundred flowers bloom， put forward and implement perfect local laws and regulations， and strengthen supervision. This ensures that the drainage system is reasonable and applicable， and that the operation and supervision of the treatment facilities are in place.

Keywords： village and town; rural sanitation; domestic sewage treatment process; non-point source pollution; management mode

1 概述

中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí)，農(nóng)村環(huán)境問題日漸凸顯。村鎮(zhèn)的水污染是典型的農(nóng)村面源污染，其污染源分散，不易處理;雨水的沖刷又將大氣和地表中的污染物帶入受納水體，造成水體污染;我國(guó)村莊一般沿河流分布，水中的污染物又將威脅人類的健康[1-2]。所以農(nóng)村的污染物對(duì)流域生態(tài)和居民健康影響很大，絕對(duì)不可忽略。處理生活污水是治理農(nóng)村環(huán)境急需邁出的第一步。

截至2016年，全國(guó)城市污水處理率為94.54%，河南省達(dá)96.92%[3]。圖1是河南省城市和農(nóng)村歷年污水處理率與投資金額對(duì)比。從圖1中可以看出，河南省對(duì)于農(nóng)村地區(qū)投資太少，2013年及之前無相關(guān)數(shù)據(jù)，2014至2016年為5～8千萬元，2017年躍升至30232萬元，而城市投資在每年6億到25億之間。污水處理率也相差甚遠(yuǎn)，城市生活污水處理率由2010年的87.60%持續(xù)上升到2016年的96.92%，行政村該指標(biāo)2010至2015年一直在2.50%左右，2016、2017年連續(xù)升至28.93%?？梢钥闯龊幽鲜∫呀?jīng)有了處理農(nóng)村生活污水的意識(shí)，并著手投資，但是力度依舊不夠。管網(wǎng)不足使得污水直排、蒸發(fā)成為農(nóng)村的普遍狀態(tài)[4]。并且我國(guó)相關(guān)立法不全，農(nóng)村的環(huán)保意識(shí)不足，進(jìn)行污水處理的動(dòng)力不夠，村鎮(zhèn)財(cái)力不均衡，缺乏污水處理的保障[5]。農(nóng)村生活污水長(zhǎng)期無節(jié)制、無處理的排放已經(jīng)導(dǎo)致了地表水水質(zhì)下降，嚴(yán)重污染河道、湖泊，破壞農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，危害居民身體健康，阻礙農(nóng)村發(fā)展[6-7]。比如洗浴習(xí)慣、種植養(yǎng)殖區(qū)等具體情況對(duì)農(nóng)村生活污水的水質(zhì)也有影響，目前我國(guó)農(nóng)村污水的大體特征如表1所示。

中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2008年11月8日成立了農(nóng)村污水處理技術(shù)北方研究中心，攻堅(jiān)北方農(nóng)村污水處理。在研究中心輻射范圍內(nèi)的河南省總面積16.7萬平方公里，位于北緯31°23'～ 46°22'之間，地處長(zhǎng)江、淮河、黃河、海河四大流域。省內(nèi)大部分地處暖溫帶，南部跨亞熱帶，屬北亞熱帶向暖溫帶過渡的大陸性季風(fēng)氣候，同時(shí)還具有自東向西由平原向丘陵山地氣候過渡的特征。全省氣候大致可概括為冬長(zhǎng)寒冷雨雪少、春短干旱風(fēng)沙多、夏日炎熱雨豐沛、秋季晴和日照足，具有冬冷夏炎、四季分明的特點(diǎn)。全年平均氣溫為12～16℃，一月最冷，月均氣溫為-3℃～3℃，七月最熱，月均氣溫為24℃～29℃;山地與平原間氣溫差異比較明顯，一般是平原高于山地，全省大體是南高北低，東高西低，其中南陽(yáng)盆地和淮河以南是比較穩(wěn)定的兩個(gè)暖溫區(qū)。凍土層不深，一些地埋式污水處理設(shè)備受季節(jié)影響較小。境內(nèi)1500多條河流縱橫交織，可以根據(jù)流域水系納污程度來選擇工藝和排放標(biāo)準(zhǔn)。探索高效率、低運(yùn)行成本，適用于分散式農(nóng)村污水處理的技術(shù)不僅是我國(guó)農(nóng)村污水治理的重要方向，也是河南省需要努力的方向。

2 發(fā)達(dá)國(guó)家村鎮(zhèn)污水處理示例

2.1 發(fā)達(dá)國(guó)家村鎮(zhèn)污水處理技術(shù)

菲爾托系統(tǒng)是一種過濾、土地處理與暗管排水相結(jié)合的污水再利用的系統(tǒng)[8]，特點(diǎn)是高效持續(xù)， 97%～99%的磷可被土壤及作物吸收，總氮的去除率達(dá)82%～86%，BOD 的去除率為93%，COD的去除率為75%～86%，在我國(guó)試點(diǎn)取得非常好的效果，排水暗管的間距小，去污效率高[9]，幾乎不受降水影響[10]。該系統(tǒng)處理效果好，運(yùn)行費(fèi)用低，適用于土地資源豐富，尤其是以輪作休耕、種植牧草為主的地區(qū)。與其它類型的處理系統(tǒng)相比，植物能充分利用水和營(yíng)養(yǎng)物，一舉兩得。暗管排水系統(tǒng)在我國(guó)多用于改良鹽堿地和農(nóng)田漬害，一般造價(jià)較高[11]，可以結(jié)合農(nóng)業(yè)水利改革多多推廣。

凈化槽是日本最先提出的農(nóng)村污水解決方案。早先政府資金有限，無奈發(fā)展的出凈化槽技術(shù)用簡(jiǎn)單的構(gòu)筑物解決分散式生活污水處理問題，但是它處理效果不佳，導(dǎo)致大量地下水被污染。主要負(fù)責(zé)日本鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理的技術(shù)發(fā)展工作的農(nóng)村污水處理協(xié)會(huì)，研究設(shè)計(jì)了包含15種不同型號(hào)污水處理裝置的JARUS模式。這些裝置可大致分為生物膜法和浮游生物法兩大類，包含多種處理方案，根據(jù)實(shí)際情況選用。日本所處的緯度與河南省相似，有極大的借鑒意義，冬季微生物活動(dòng)被抑制，應(yīng)重點(diǎn)借鑒低溫下運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。凈化槽也被不少國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，對(duì)于農(nóng)村分散分布、管網(wǎng)造價(jià)與維護(hù)成本高等問題有一定的參考價(jià)值。

高效藻類塘是由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的Oswald提出并發(fā)展的[12]一項(xiàng)污水處理技術(shù)，該技術(shù)充分利用菌藻共生關(guān)系處理污染物，是對(duì)傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的改進(jìn)。光照充足，營(yíng)養(yǎng)豐富的生活污水適合藻類生長(zhǎng)，消耗有機(jī)物的同時(shí)提供氧氣[13]，塘內(nèi)pH 值、溶解氧較高時(shí)，有利于污水中主要污染物的去除[14]。該技術(shù)對(duì)水域面積較大、冬夏溫差較小的地區(qū)有較強(qiáng)的針對(duì)性[15]。美國(guó)地廣人稀，土地資源豐富，十分適用，河南省是農(nóng)業(yè)大省，能否提供用地還值得商榷。

一體化氧化溝是Pasveee教授1954 年在荷蘭Voorfshoten研制的[16]，一種集曝氣、沉淀、泥水分離、污泥回流等功能于一體的技術(shù)，適用于中小型污水處理廠。它占地省，但去除效率受溫度制約[17]。該技術(shù)受溫度影響的程度小于生物膜法，有一定推廣潛力。

2.2 發(fā)達(dá)國(guó)家的村鎮(zhèn)污水處理管理模式

《凈化槽法》于1983年制定，1985 年實(shí)施，用于指導(dǎo)人口密度較低、管網(wǎng)設(shè)施不完善的農(nóng)村地區(qū)污水處理工作。目前，日本對(duì)農(nóng)村污水的處理已形成了較為完善的體系，高效明確的法律也為其提供制度保障，每隔一段時(shí)間必須進(jìn)行強(qiáng)制性檢修維護(hù)，管理責(zé)任十分明確。資金方面，以地方政府為主體的建設(shè)項(xiàng)目，地方政府承擔(dān)建設(shè)費(fèi)用的57%，中央政府補(bǔ)貼33%，受益者分?jǐn)傎M(fèi)用的10%[18-19]。

美國(guó)在20世紀(jì)60年代已基本實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)一體化，農(nóng)村與城市污水治理適用同一法律體系，后期修訂的法律逐步增加了有關(guān)面源污染控制或者分散污水治理的內(nèi)容。各州建有用于此類項(xiàng)目的基金，這些資金作為低息或者無息貸款提供給環(huán)保項(xiàng)目。償還的貸款以及利息循環(huán)滾入基金用于支持新的項(xiàng)目。維護(hù)管理方面，雖然聯(lián)邦、州等監(jiān)管部門同時(shí)監(jiān)管，但各部門責(zé)任范圍明確，極少出現(xiàn)多個(gè)部門都要監(jiān)管同一項(xiàng)目導(dǎo)致都不監(jiān)管的局面。

3 我國(guó)目前村鎮(zhèn)生活污水處理現(xiàn)狀

3.1 我國(guó)目前應(yīng)用與農(nóng)村的生活污水處理技術(shù)

我國(guó)南方水系發(fā)達(dá)，污水水量大，污染物濃度低于北方。南方著手農(nóng)村生活污水處理較早，多采用滴濾、生物膜、人工濕地等工藝的組合工藝，還有不少類似于沼氣池[20]、凈化槽等的原位處理技術(shù)，效果參差不齊。另外鄰避效應(yīng)十分明顯，集中處理難以實(shí)現(xiàn)，所以分散處理在聚居的農(nóng)村也有了市場(chǎng)。徐志榮[21-22]等人調(diào)查浙江省農(nóng)村污水處理狀況發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)囟嘤脽o動(dòng)力厭氧+人工濕地模式，援用《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）管理出水標(biāo)準(zhǔn)，效果有限。武璐[23]等人通過深入分析起草了浙江省《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB33/973-2015），并已實(shí)施，可見聯(lián)合高校制定標(biāo)準(zhǔn)亦是治病良方。

北方農(nóng)村的水循環(huán)利用方式多，生活污水水量較小而濃度高。申穎潔[24]等認(rèn)為人工濕地-土地滲濾等自然生物處理技術(shù)和投資費(fèi)用較低的厭氧技術(shù)相結(jié)合的工藝，是北方農(nóng)村生活污水較好的解決方案;而在水源保護(hù)區(qū)、經(jīng)濟(jì)狀況較好、排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)較高的村鎮(zhèn)地區(qū)，應(yīng)選擇MBR等高效工藝。謝晴[25]，張慶軍[26]等人總結(jié)了一體化處理設(shè)施在農(nóng)村污水處理中的應(yīng)用，認(rèn)為其潛力巨大，值得推廣。環(huán)境敏感地區(qū)正需要膜工藝等一體化設(shè)備。

3.2 我國(guó)目前農(nóng)村污水管理模式

我國(guó)現(xiàn)行的法律法規(guī)多針對(duì)城市和工業(yè)污染源制定的，如《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002），農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)尚未制定。北京等發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)率先發(fā)布相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中劃分不同等級(jí)，因地制宜選用出水標(biāo)準(zhǔn)[27]，另外《城市污水再生利用農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB20922-2007）也十分值得參考。同時(shí)，涉及農(nóng)村環(huán)境監(jiān)管“政出多門”，農(nóng)業(yè)、環(huán)保、水利和建設(shè)等行政部門均有相關(guān)職責(zé)，各部門職責(zé)明確，分工合作才能共同打造碧水藍(lán)天。

完善的資金保障是農(nóng)村污水處理設(shè)施長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。目前國(guó)家和地方財(cái)政是農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)資金的主要來源，運(yùn)營(yíng)維護(hù)資金多以地方財(cái)政自籌為主。農(nóng)村污水處理設(shè)施具有低能耗、易管理的特點(diǎn)，并不意味著不需要資金投入，很多農(nóng)村處理站“建得起、運(yùn)行不起”，就是因?yàn)槿狈τ行У馁Y金保障。路璐等人[28]建議供排水一體化模式既明確了責(zé)任主體，又可以解決我國(guó)目前村鎮(zhèn)污水處理的難題。PPP（Public-Private-Partnership，公私合作伙伴關(guān)系）模式在我國(guó)大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，是目前許多地方政府解決農(nóng)村環(huán)境問題的首選模式。

4 實(shí)地調(diào)查

本研究于2016年暑期進(jìn)行一次問卷調(diào)研，調(diào)查以河南為主，覆蓋河南17個(gè)地市、40個(gè)縣（區(qū)）;并包含山東、黑龍江、云南、海南、甘肅、河北、內(nèi)蒙古、江西等省份在內(nèi)的共66個(gè)村鎮(zhèn)，收回2818份調(diào)查問卷。這次調(diào)查主要針對(duì)村鎮(zhèn)居民生活污水產(chǎn)生量、居民污水處理意愿、處理方式以及居民付費(fèi)意愿等問題開展。經(jīng)調(diào)查得知，村鎮(zhèn)居民人均生活污水產(chǎn)生量較少（約25-30L/d），污水處理設(shè)施建設(shè)率很低（12.12%），絕大部分人（90.08%）都同意對(duì)污水進(jìn)行處理，并且更希望采用一個(gè)或多個(gè)村子集中處理的方式。在支付污水處理費(fèi)方面，大部分人（79.66%）同意為污水處理支付費(fèi)用，同時(shí)調(diào)查對(duì)象中超過一半的人選擇了最低支付額。

省會(huì)鄭州市附近某縣新建設(shè)12座污水處理廠來處理各社區(qū)所排放的生活污水。但是經(jīng)調(diào)查，多數(shù)社區(qū)的污水處理設(shè)施處于停運(yùn)狀態(tài)，如表2所示。處于運(yùn)行狀態(tài)的只有付李莊污水處理廠，該廠是現(xiàn)行運(yùn)行狀態(tài)最好的污水處理廠。由于運(yùn)行資金限制，用于曝氣的鼓風(fēng)機(jī)一周只開兩次，一次四個(gè)小時(shí)。17年4-5月份對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)查。

其主要水質(zhì)指標(biāo)處理效果如圖2所示。

根據(jù)圖2（a）顯示，五次采樣CODcr總?cè)コ史謩e為58.13%、26.08%、80%、65.52%、50%。出水CODcr超過國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。圖2（b）可以看出，氨氮處理效果波動(dòng)很大且出水氨氮含量過高?？偟幚硇Ч鐖D2（c）所示，可以看出進(jìn)水的總氮含量比較高，前三次取樣時(shí)還是有處理效果的，后兩次效果變差，應(yīng)該與生化階段效果差和濕地惡化有關(guān)。從圖2（d）可了解到，該處理站的總磷去除率較低，且進(jìn)入五月中旬之后，出水中總磷含量升高。

跟蹤調(diào)查表明，付李莊污水處理站是該縣已有的污水處理設(shè)施中屬于運(yùn)行較好的。但囿于運(yùn)行費(fèi)用和條件，該污水處理站運(yùn)行效果并不理想。為期兩個(gè)月的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)該污水處理廠對(duì)生活污水中COD、氨氮、總磷、等污染物質(zhì)的去除效果都沒有達(dá)到預(yù)期的效果，進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大，出水水質(zhì)達(dá)不到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

5 結(jié)論

河南省作為中國(guó)的縮影，北部村落分布分散，南部聚居水系多，分散式處理很有前景。比如地廣人稀，土地資源豐富的地區(qū)建議原位治理，水系發(fā)達(dá)地區(qū)更適合接入排水管網(wǎng)集中治理。不同的環(huán)境區(qū)域納污能力不一樣，環(huán)境敏感區(qū)和引用水資源保護(hù)區(qū)可以不惜代價(jià)提高排放標(biāo)準(zhǔn)，平原農(nóng)業(yè)地區(qū)可以結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的特點(diǎn)，使污水中的有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水資源在土地中再利用。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和異地拆遷扶貧等建有大型新農(nóng)村社區(qū)的地區(qū)正好可以進(jìn)行集中處理，節(jié)約投資成本和土地成本。合理的排水設(shè)計(jì)是十分有必要的，雨污分流以后，雨水可通過明溝直接匯水并排放，降低建設(shè)成本，減少雨季對(duì)構(gòu)筑物的損害。因此要因地制宜地提出符合各地實(shí)際的生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)，處理方式與措施，同時(shí)要產(chǎn)生區(qū)域效益，不能一個(gè)縣內(nèi)情況相似的幾個(gè)鎮(zhèn)各自采用不同的工藝，施工和運(yùn)行成本都大。此外，污水處理的定價(jià)與收費(fèi)模式也十分值得探討，農(nóng)村對(duì)于污水處理以及收費(fèi)的觀念還需要進(jìn)一步研究與引導(dǎo)。

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