成都市溫江區(qū)農(nóng)村污水治理模式與技術(shù)研究

熊亭亭 王麗 何成勇 施林宏 沈莉萍 劉洪昌 龔正君

摘要：農(nóng)村污水治理是農(nóng)村人居環(huán)境整治的重點任務(wù)之一，也是其難點所在?；卩l(xiāng)村振興及改善農(nóng)村人居環(huán)境的戰(zhàn)略需求，本文以成都市溫江區(qū)為研究對象，分析農(nóng)村污水治理的現(xiàn)狀和存在的關(guān)鍵問題，探討農(nóng)村污水治理技術(shù)與模式，從農(nóng)村生活污水的處理模式，農(nóng)村黑臭水體處理模式以及農(nóng)村污水管理模式三個方面，探索符合溫江農(nóng)村特點、可復(fù)制可推廣的農(nóng)村污水治理模式，以期為川西地區(qū)農(nóng)村污水治理提供理論參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活污水;黑臭水體;鄉(xiāng)村振興;治理模式;成都市溫江區(qū)

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）04-00-04

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.023

Abstract： Rural sewage treatment is one of the key tasks of rural human settlements remediation， and it is also a difficult point. Based on the strategic needs of rural revitalization and improvement of rural human settlements， this paper takes Wenjiang district of Chengdu as the research object， analyzes the current situation and key problems of rural sewage treatment， and discusses the rural sewage treatment mode and its application. From the treatment mode of rural domestic sewage， rural black stinky water treatment mode and rural sewage management mode， this paper will explore and innovate a rural sewage treatment model that conforms to the characteristics of Wenjiang countryside， and can be replicated and popularized. This paper aim to provide theoretical reference for rural sewage treatment in Western Sichuan.

Key words： Rural domestic sewage; Black stinky water; rural revitalization;Governance model; Wenjiang District of Chengdu

隨著農(nóng)村飲水安全工程的實施與提質(zhì)增效，農(nóng)村居民的飲水條件得到極大改善[1]，同時農(nóng)村生活生產(chǎn)中對水資源的使用需求量迅速增加，導致生活污水產(chǎn)生量急劇增長。由于長期忽視鄉(xiāng)村環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和環(huán)境保護，我國農(nóng)村生活污水治理率一直以來都很低，造成生活污水污染十分嚴重[2-3]，從而成為農(nóng)村人居環(huán)境整治的難點之一。

農(nóng)村污水治理是實現(xiàn)“一三五”治水目標的基本要求，更是實現(xiàn)“長江上游生態(tài)屏障建設(shè)”的重要內(nèi)容之一。中央一號文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》著重強調(diào)要加強農(nóng)村環(huán)境治理，將農(nóng)村污水治理作為實施“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”和改善農(nóng)村人居環(huán)境的重要工作內(nèi)容。因此，全面分析農(nóng)村污水排放的特點以及治理中存在的問題，探索農(nóng)村污水處理的適宜技術(shù)與模式，具有重要意義。

本研究以成都市溫江區(qū)為對象，考慮不同規(guī)模、不同地形、不同受納環(huán)境，針對農(nóng)村污水收集困難、污染程度嚴重、污水處理設(shè)施落后、運維管理復(fù)雜等問題，探索創(chuàng)新集“多元化+包容性+資源化+人性化+微型化”于一體的、符合溫江農(nóng)村特點、可復(fù)制可推廣的農(nóng)村污水治理模式，以期為川西地區(qū)農(nóng)村污水治理提供理論參考。

1 溫江區(qū)農(nóng)村水環(huán)境污染現(xiàn)狀

1.1 給排水現(xiàn)狀

近年來溫江區(qū)不斷改善供水設(shè)施，加大供水管網(wǎng)建設(shè)，大部分區(qū)域已形成以壽安水廠為主，其他水廠為輔（主要作為應(yīng)急備用水源）的供水系統(tǒng)。溫江區(qū)供水主干管建設(shè)較為完善，通過實施壽安水廠管網(wǎng)延伸工程，部分新村聚居點和學校喝上了以地表水為水源的自來水;一部分農(nóng)村聚集點通過建設(shè)小型供水站集中供水，采用地下水為水源;但仍有部分場鎮(zhèn)、聚居點無供水管線，居民依靠簡易抽水井使用地下水。

溫江區(qū)農(nóng)村污水直排現(xiàn)象普遍，缺乏統(tǒng)一的污水收集管道，污水就近排放到路面或者周邊水體。有管網(wǎng)排水系統(tǒng)的村域，整體排水狀況及標準相對較低，大多雨污分流不徹底，雨污同管現(xiàn)象普遍，增加了污水處理廠污水處理負荷。

1.2 農(nóng)村水污染現(xiàn)狀

農(nóng)村生活污水主要可分為生活黑水和灰水，不含工業(yè)廢水，水質(zhì)情況較為穩(wěn)定。黑水指農(nóng)村戶廁所沖洗糞便的高濃度生活污水，農(nóng)村灰水是指除糞便以外的生活污水，包括廚房用水、洗衣和洗浴用水等低濃度生活污水。農(nóng)村生活污水水量小，村民居住較為分散，因此排放口亦較為分散，接管進戶難度大。水量隨機性大，變化幅度大，通常在早、中、晚飯時存在水量排放高峰值，其中早晨和傍晚用水量較大，因而污水產(chǎn)生量最大，夜晚基本無污水產(chǎn)生。由于溫江區(qū)農(nóng)村人口密度低，居住分散，日?；顒营毩ⅲ虼藴亟瓍^(qū)農(nóng)村污水具有水量小、分散、排放無規(guī)律、水質(zhì)水量日變化大等特征。

1.3 農(nóng)村水污染治理現(xiàn)狀及存在的問題

1.3.1 治理現(xiàn)狀

溫江區(qū)農(nóng)村區(qū)域面積約188km?，農(nóng)村人口188 563人。已通過納管解決農(nóng)村污水收集處理5 807戶，約15 680人;一體化污水處理設(shè)施解決5 518戶，約14 900人。目前還有約157 983人尚未解決農(nóng)村生活污水收集處理問題，其中20戶以上農(nóng)村集中居住區(qū)24 216戶，約69 016人，20戶以下散戶20 392戶，約55 058人。

目前溫江區(qū)農(nóng)村生活污水治理主要有兩種類型：針對人口數(shù)量多、污水排放量大的村莊，通常是將生活污水收集，通過小范圍的管網(wǎng)輸送到指定地點進入一體化處理設(shè)施處理，即集中式污水處理技術(shù);而對于村莊人口數(shù)量少，污水排量小等不適合大面積鋪設(shè)管網(wǎng)的村莊，則以單戶、多戶采取小規(guī)模的就地污水處理方式即分散式污水處理技術(shù)，通過旱廁或旱廁+化糞池這兩種方式進行收集，經(jīng)澆灌農(nóng)田進行處理。

1.3.2 存在的問題

盡管溫江農(nóng)村水環(huán)境治理已開展大量研究工作，但仍存在諸多問題：1.污水收集處理率低：農(nóng)村地區(qū)農(nóng)戶居住分散且地勢各異，難以實現(xiàn)污水的全面收集處理。2.處理設(shè)施規(guī)劃建設(shè)不規(guī)范：由于農(nóng)村污水排放不規(guī)律，水量變化大，存在規(guī)劃設(shè)計能力偏大的現(xiàn)象，污水設(shè)施在建設(shè)之后，往往不能滿功率運行，很多設(shè)備長期處于閑置階段，運行效率得不到保證。3.污水資源化利用率低：處理設(shè)施出水未采取適當途徑就近回收利用，管渠建設(shè)成本高。4.已建設(shè)施運行管理不到位：施工質(zhì)量不高、專業(yè)管理人員缺乏、運維資金缺口大等各種原因，造成已建成的農(nóng)村污水處理設(shè)施后期維修費用高、運行維護困難。

2 溫江區(qū)農(nóng)村污水處理技術(shù)與模式

針對上述問題及溫江區(qū)農(nóng)村污水的特點，在處理工藝選取時充分考慮農(nóng)村區(qū)位條件、自然村點布局、農(nóng)民住宅分布、經(jīng)濟水平以及管理水平[16]，以期達到因地制宜、投資少、運行管理方便所需費用少等效果。

2.1 農(nóng)村污水處理常用工藝及適用概況

農(nóng)村污水處理按照運行能耗需求的不同，可以分為無動力和有動力（微動力）兩類，并在實際工程建設(shè)中衍生出不同的工藝類型，無動力類的工藝主要有：自充氧生物濾池、人工濕地、復(fù)合人工濕地、復(fù)合介質(zhì)生物濾池等;有動力類的工藝有：A/O、A2/O、生物接觸氧化工藝等。

2.1.1 自充氧生物濾池

生物濾池以“層疊生態(tài)濾池”為核心工藝，并在傳統(tǒng)生態(tài)濾池、功能微生物、植物多樣性配置、改性水處理功能材料（填料）、層疊結(jié)構(gòu)等技術(shù)上進行全面創(chuàng)新提出。污水在系統(tǒng)中交替處于好氧、兼氧、厭氧、好氧狀態(tài)，達到去除污染物，特別是總氮的目的[4]。該工藝采用層疊結(jié)構(gòu)，占地面積較小，投資費用省。如污水滿足自流條件時，基本不需運行費用。除格柵雜物和厭氧池污泥需要定期清理外，基本不需要其他維護工作，維護管理簡便[5]。出水水質(zhì)指標優(yōu)于一般人工濕地，適用于村域20戶以上農(nóng)家院落（糞水無須農(nóng)用）、農(nóng)村新型社區(qū)農(nóng)村污水處理。

2.1.2 復(fù)合人工濕地技術(shù)

該技術(shù)基本原理與一般人工濕地相同，但該技術(shù)通過將表流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地三種工藝按不同方式組合使用[6]，使其優(yōu)劣互補，提高了污染物的整體去除效率。該技術(shù)占地面積較一般人工濕地更大，但由于兩級濕地串聯(lián)，出水效果和穩(wěn)定性均高于一般人工濕地[7]。適用于村域20戶以上農(nóng)村院落糞水農(nóng)用或散戶污水處理。適用于土地面積相對豐富的農(nóng)村地區(qū)，尤其是有較多的綠地以資利用的場所。具有污水處理與景觀美化兼顧的優(yōu)點。

2.1.3 A2/O工藝

A2/O工藝即厭氧-缺氧-好氧處理技術(shù)，相比于A/O工藝，裝置中增加了缺氧區(qū)域，主要用于二級、三級污水處理，其除磷脫氮效果較強[8]。污水首先進入?yún)捬醭兀趨捬醯沫h(huán)境中將大分子的有機物轉(zhuǎn)成小分子有機物和穩(wěn)定的沉渣。兼氧池中通過機械攪拌進一步完成有機物的水解酸化，為后續(xù)好氧接觸氧化創(chuàng)造良好的條件。好氧池中同樣懸掛填料，污水浸沒全部填料，填料上附著生長的微生物形成生物膜，污水流經(jīng)生物膜時，污水中的懸浮物、有機物、氨氮、總氮等污染物被去除，再經(jīng)人工濕地進一步去除氮磷及有機物，或經(jīng)后續(xù)的二沉池去除懸浮物和剝落生物膜。

該工藝占地面積小，處理效率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定。如好氧池出水采用人工濕地作為后續(xù)工藝，可以省去前端污水、污泥回流脫氮工藝[9]，管理相對方便、出水水質(zhì)穩(wěn)定，但占地面積會適當增加。該工藝適用于水量較大、污水污染負荷較大的污水處理，如黑臭河整治、農(nóng)村院落（20戶以上）、新型農(nóng)村社區(qū)生活污水處理。該工藝同時也是集鎮(zhèn)區(qū)污水處理廠（站）首選工藝。

2.1.4 生物接觸氧化工藝

生物接觸氧化工藝，是從生物膜法派生出來的一種污水生物處理法。該工藝在池內(nèi)裝填比表面積大、空隙率高、有一定的生物膜附著力的填料，污水全部浸沒填料，填料上長滿生物膜，在生物膜內(nèi)微生物的作用下，污水得到凈化[10]。采用與曝氣池相同的曝氣方法，提供微生物所需的氧量，并起攪拌與混合的作用，相當于在曝氣池內(nèi)投加填料，以供微生物棲息，是一種介于活性污泥法與生物濾池兩者之間的生物處理法，兼具兩者的優(yōu)點。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低;抗沖擊負荷能力強，對低濃度污水適應(yīng)性較強。因周期性的反沖洗，生物膜得以有效更新，活性很高;因為是封閉式的系統(tǒng)，所以受氣候影響相對較小，不影響環(huán)境，無臭味產(chǎn)生。該工藝對自控要求高，自控系統(tǒng)必須質(zhì)量好，才可保證運行可靠。該技術(shù)適用于農(nóng)村院落（20戶以上）、新型農(nóng)村社區(qū)生活污水處理。

2.2 納管入廠處理模式

納管入廠處理模式，即將村內(nèi)符合納管條件的農(nóng)戶所排污水統(tǒng)一納管收集后，接入附近市政污水管網(wǎng)進入城鎮(zhèn)污水廠或農(nóng)村污水處理站，經(jīng)達標處理后排放。該處理模式適用于離污水處理廠（站）較近且地形地勢滿足市政管網(wǎng)接入條件的村莊。此模式將污水納入污水處理廠（站）集中處置，治污效果好，出水水質(zhì)高，設(shè)施日常運行維護和出水排放質(zhì)量均有良好保障。但該模式需鋪設(shè)管道或設(shè)置提升泵站等設(shè)施，對施工條件、農(nóng)戶地理位置、城鎮(zhèn)污水處理廠處理規(guī)模都有一定要求，適用性較低。污水收集處理具體過程如圖1所示。

2.3 區(qū)域型集中處理

區(qū)域型集中處理模式，即根據(jù)村莊地形地勢及村內(nèi)農(nóng)戶分布情況等進行系統(tǒng)科學評估后，將滿足管網(wǎng)接入、污水集中收集的區(qū)域、單個或者多個聚集區(qū)，通過利用村域內(nèi)現(xiàn)有管網(wǎng)和擬建管道，將滿足接入條件的農(nóng)戶產(chǎn)生的污水納入管網(wǎng)匯入終端進行集中處理。

該處理模式適用于因地理位置、地形地貌等原因無法納管進廠處理的農(nóng)村院落（20戶以上）、新型農(nóng)村社區(qū)以及個別以農(nóng)家樂為特色的區(qū)域。此模式處理效果好，便于監(jiān)督管理，可根據(jù)村莊具體條件進行科學設(shè)計，合理調(diào)配資源，建設(shè)施工靈活性大，可避免盲目建設(shè)造成投資浪費。該模式可在新建集中型村莊規(guī)劃設(shè)計時統(tǒng)一考慮，合理布局，和居民集中居住區(qū)工程同時建設(shè)同時投入使用，避免二次開挖，節(jié)省投資。但該模式通常需要較高的設(shè)計要求，前期需做大量的調(diào)研工作，對村莊住戶進行合理分配，耗時較長。污水收集處理具體過程如圖2所示。

2.4 分散處理

2.4.1 農(nóng)村生活污水分散處理

本研究對因地形地勢或其他原因污水不能集中處理的村莊、農(nóng)戶，綜合考慮其經(jīng)濟條件、日排污量、養(yǎng)殖情況與受納環(huán)境等因素，因地制宜采用污染治理與資源利用相結(jié)合、工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合的建設(shè)模式和處理工藝，進一步集成優(yōu)化，研制集“生物強化-生態(tài)凈化-資源化”于一體的污水處理裝置（高效率、低能耗、占地小），對農(nóng)戶產(chǎn)生的污水進行分散治理。具體的裝置研發(fā)技術(shù)路線見圖3[11]。

該模式主要適用于居住分散、地形地勢條件復(fù)雜，管網(wǎng)難以統(tǒng)一施工，20戶以下難以集中處理的農(nóng)戶，以及個別丘區(qū)農(nóng)村院落、受地形限制無可用土地的農(nóng)戶。該模式在實際建設(shè)中可依居住集中程度、地勢條件、土地利用率等具體情況分為單戶、聯(lián)戶、多戶等不同的方式加以處理，一方面提高土地的集約利用率，另一方面可以節(jié)省投資。該模式投資成本低，運行管理簡便，濕地工藝的景觀效果也較好。污水收集處理具體過程如圖4所示。

2.4.2 農(nóng)村黑臭水體分散處理

黑臭水體的治理修復(fù)涉及控源截污、內(nèi)源治理、活水循環(huán)、清水補給、水質(zhì)凈化、生態(tài)修復(fù)等，是一項系統(tǒng)工程。底泥既是黑臭水體污染物的“匯”，同時也是污染的“源”，是引起水體內(nèi)源污染的主因，因此底泥與上覆水的治理修復(fù)是一個有機整體。目前四川省對黑臭水體的治理主要考慮的是水質(zhì)凈化與達標，而忽略了對泥、水原位協(xié)同治理修復(fù)技術(shù)的深入研究，對黑臭水體整治后局部或季節(jié)性復(fù)發(fā)問題的成因認識不足，也缺乏有效應(yīng)對措施。

本研究分析現(xiàn)有黑臭水體修復(fù)技術(shù)的適用范圍、設(shè)計要點、影響因素與限制條件等，系統(tǒng)調(diào)查溫江區(qū)農(nóng)村黑臭溝渠的污染原因、污染歷史、污染程度以及環(huán)境、氣候和水利條件等現(xiàn)狀。以房前屋后河塘溝渠為重點實施清淤疏浚，采取綜合措施恢復(fù)水生態(tài)，逐步消除農(nóng)村黑臭水體為目標，深入研究適用于典型散居村落黑臭溝渠的“微生物（生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤）+生態(tài)（土地滲濾、人工濕地）+原位修復(fù)/環(huán)保疏浚”協(xié)同治理修復(fù)技術(shù)。在實現(xiàn)治水目標及滿足景觀相容性的基礎(chǔ)上，把“低成本、無動力、易管理”等因素納入修復(fù)方案進行系統(tǒng)優(yōu)化。具體技術(shù)工藝設(shè)計圖如圖5所示。

3 溫江區(qū)農(nóng)村污水設(shè)施運行管理模式

本研究結(jié)合溫江農(nóng)村生產(chǎn)生活方式及經(jīng)濟水平，建立區(qū)政府—鎮(zhèn)街—村組（三方機構(gòu)）完整的三級組織架構(gòu)。由溫江區(qū)水務(wù)局總體牽頭，把控全局，協(xié)調(diào)建設(shè)，定期和不定期對鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠、各鎮(zhèn)街一體化處理設(shè)施和分散處理設(shè)施進行考核，對處理設(shè)施的運行管理和設(shè)施排水指標進行評價和檢測，并根據(jù)考核結(jié)果給予適當?shù)莫剟罨驊土P。保障農(nóng)村生活污水治理設(shè)施良好運行。溫江區(qū)農(nóng)村污水管理模式整體架構(gòu)如圖6。

目前農(nóng)村污水處理存在設(shè)施規(guī)劃不科學、缺乏專業(yè)人員、市場化程度低、村民參與度低等問題，可加大政府與高等院校的“校地合作”，強化技術(shù)與人才支撐;堅持“誰投資、誰運營、誰受益”的原則，積極加強政府與社會資本合作（PPP）模式，提高市場化程度，加大資金保障;同時大力開展農(nóng)村污水治理的宣傳，提高村民的環(huán)保意識，采取“誰污染、誰治理，誰受益、誰付費”的方式，動員村民積極參與農(nóng)村污水治理工作，保障污水處理設(shè)施順利運行。

4 結(jié)論與展望

切實改善四川省廣大農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量，是順應(yīng)廣大群眾熱切期盼、保障全省人民群眾身體健康的必然選擇。本研究基于鄉(xiāng)村振興及改善農(nóng)村人居環(huán)境的戰(zhàn)略需求，摸清溫江區(qū)農(nóng)村污水治理的現(xiàn)狀，找準問題癥結(jié)，把握關(guān)鍵環(huán)節(jié)，研究探索成都市溫江區(qū)農(nóng)村污水治理模式及其適用情況。以“宜聚則聚、宜散則散、應(yīng)收盡收”為原則，充分利用現(xiàn)有處理設(shè)施，將現(xiàn)有管道附近符合接入條件的農(nóng)村聚居點污水接入城鎮(zhèn)污水處理廠或農(nóng)村污水處理站進行處理。對集聚程度較高、經(jīng)濟條件較好、無法接入城鎮(zhèn)或農(nóng)村污水處理站的農(nóng)村院落（20戶以上），新建集中式農(nóng)村污水處理設(shè)施處理生活污水。對居住較為分散、地形地貌復(fù)雜（20戶以下）不適合集中收集處理的區(qū)域，新建分散式農(nóng)村污水處理設(shè)施，就地就近采用無動力少動力的處理技術(shù)進行分散處理。不斷完善管護機制，補齊農(nóng)村污水治理短板，解決農(nóng)村地區(qū)突出水環(huán)境問題，提升農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量，為實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興目標、全面建成小康社會奠定基礎(chǔ)，推動治蜀興川再上新臺階。

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收稿日期：2020-03-03

基金項目：四川省科技計劃城市黑臭水體污染控制與修復(fù)技術(shù)研究及示范（2018SZDZX0026）;國家自然科學基金（21777131）

作者簡介：熊亭亭（1995-），女，西南交通大學地球科學與環(huán)境工程學院環(huán)境工程專業(yè)研究生，研究方向為水污染控制。