長江流域農(nóng)村生活污水治理工程建設(shè)及運維現(xiàn)狀分析

顏 安， 黃天寅， 許曉毅， 俞利錚， 吳 瑋

（1.蘇州科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215009； 2.福州城建設(shè)計研究院有限公司 江蘇分公司，江蘇 蘇州 215011）

目前，我國約20%的行政村實現(xiàn)了農(nóng)村生活污水的治理[1]，多數(shù)農(nóng)村地區(qū)的生活污水治理工作正積極推進(jìn)。 截至2017 年底，我國仍有41.48%的農(nóng)村人口[2]，未經(jīng)處理的生活污水對周邊水環(huán)境、人居環(huán)境具有不可計量的污染潛勢。 “十一五”到“十三五”期間，國家頒布多項相關(guān)指導(dǎo)意見，提出階段性目標(biāo)，旨在推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理，改善農(nóng)村人居環(huán)境和建設(shè)美麗鄉(xiāng)村。 我國在《農(nóng)村生活污水處理工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GBT 51347-2019）中僅對農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運行、維護(hù)、驗收等提出了基本規(guī)定，污水收集與設(shè)施統(tǒng)籌建設(shè)、運營的標(biāo)準(zhǔn)體系、出水標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建相對薄弱，較大地制約了我國農(nóng)村生活污水處理工作的有效推進(jìn)。

本文在對長江流域上、中、下游農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同地域社會經(jīng)濟(jì)水平與污水的水質(zhì)水量特征，分析了各地典型農(nóng)村生活污水治理工程的建設(shè)要求、運維現(xiàn)狀及出水限值要求，并從技術(shù)和管理兩方面提出相關(guān)建議，以期為我國農(nóng)村生活污水治理有效建設(shè)、長效運維、提質(zhì)增效等方面提供一定借鑒。

1 調(diào)查區(qū)域概述

1.1 調(diào)查范圍及地域特色

根據(jù)地形地貌、河流水系分區(qū)，本研究調(diào)查范圍包括東部江南地區(qū)、中部丘陵地區(qū)、西部三峽庫區(qū)，各區(qū)塊九個調(diào)研點的自然環(huán)境狀態(tài)見表1。

表1 各地鄉(xiāng)鎮(zhèn)自然狀態(tài)

調(diào)研地區(qū)農(nóng)村農(nóng)戶住房涵蓋集中式和分散式村落，總體呈點多面廣、布局分散的特點，大多建設(shè)在臨湖、臨河、交通相對便捷之處。 由于地勢差異，中、西部分散點多為山地、嶺谷等海拔相對較高地區(qū)，東部發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)村則以村莊連片、居民集中點為主。 調(diào)研農(nóng)村區(qū)域除自然形成、年代較久的村落外，也包含拆改新建的農(nóng)村聚居區(qū)、安置區(qū)。

1.2 水質(zhì)、水量特征

長江經(jīng)濟(jì)帶沿線農(nóng)村生活污水主要來源于廚房、洗浴、衛(wèi)生間及家庭畜禽養(yǎng)殖等。 由于中西部調(diào)研區(qū)部分村莊水沖廁所或衛(wèi)生潔具尚未普及，存在數(shù)量不等的旱廁，導(dǎo)致收集污水COD 濃度低于100 mg/L，對污水處理設(shè)施工藝設(shè)計水質(zhì)指標(biāo)（見表2）的匹配性較差。 圖1 所示為調(diào)查區(qū)域衛(wèi)生廁所的普及率統(tǒng)計[3]。 李仰斌等研究表明，我國發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)村生活污水污染濃度有高于欠發(fā)達(dá)地區(qū)的趨勢[4]。 但調(diào)研發(fā)現(xiàn)，即使是在經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)的上海市崇明區(qū)，農(nóng)村生活污水COD 濃度也部分存在低于100 mg/L 的情況，可見各地污水水質(zhì)復(fù)雜各異。這可能與多數(shù)污水處理系統(tǒng)實際污水收集率低以及管網(wǎng)滲漏有關(guān)。另外由于雨污分流不徹底，雨水稀釋及其攜帶的污染物質(zhì)也會對進(jìn)水水質(zhì)波動產(chǎn)生不同程度的影響[5]。

圖1 2018 年各地衛(wèi)生廁所普及率

表2 部分地區(qū)設(shè)施規(guī)劃進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)參考指標(biāo)

統(tǒng)計顯示，2017 年九省、市農(nóng)村用水量范圍在83～111 L/（cap·d）之間，與農(nóng)村人均日用水量相差不大[1]。長江經(jīng)濟(jì)帶各地用水基本呈現(xiàn)早晚高峰、夏季多于冬季的特征，與廖日紅[6]等針對北京市不同地域農(nóng)村月、時用水規(guī)律的研究結(jié)果一致。除季節(jié)因素，農(nóng)村生活污水量還受農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)收入、生活習(xí)慣的影響[7]。對于完成水沖廁改造的調(diào)研點，上海、江蘇、浙江總體與農(nóng)村供水普及率、農(nóng)村人均可支配收入基本一致（見圖2）[1]。

圖2 2017 年農(nóng)村供水普及率及人均可支配收入

1.3 工藝類型

各地工藝種類繁多，涵蓋了生物處理工藝、生態(tài)處理工藝和組合工藝。 東部地區(qū)受地形限制較小，基本已探索出適用于當(dāng)?shù)夭煌榫诚碌墓に囶愋汀?中、西部地區(qū)更會考慮地形、設(shè)施占地等因素，如地處丘陵的上饒市采用多級好氧處理系統(tǒng)結(jié)合生態(tài)修復(fù)工藝，將水體重力勢能轉(zhuǎn)化為動能使用以減少動力消耗并合理利用土地資源；西充縣也結(jié)合人口分布區(qū)、環(huán)境保護(hù)要求、經(jīng)濟(jì)條件、人口數(shù)量對工藝類型進(jìn)行綜合考量，盡可能利用太陽能、生物接觸氧化等微動力工藝以節(jié)省部分能源；大理市農(nóng)村生活污水治理與洱海環(huán)湖截污密不可分，選擇對生活污水、高濃度有機污水有著極高處理效果的FMBR 工藝，也是出于對洱海的保護(hù)。 各地常見工藝類型如表3 所列。

表3 各地常見工藝類型

2 農(nóng)村生活污水治理工程建設(shè)與運維模式分析

2.1 建設(shè)模式分析

2.1.1 建設(shè)模式的調(diào)研結(jié)果

目前，長江流域農(nóng)村生活污水治理工作已不同程度地取得良好進(jìn)展，各調(diào)研點已形成相對成熟的建設(shè)模式（見表4），可歸納為城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、分區(qū)治理、示范先行、針對性治理四類：①以常熟市為代表的城鄉(xiāng)一體化形式，打破了縣域內(nèi)行政區(qū)劃，統(tǒng)一城、鎮(zhèn)、村規(guī)劃，通過經(jīng)濟(jì)比選優(yōu)先納管并結(jié)合分散與集中處理。 截至2018年底，常熟市實現(xiàn)了3 401 個村莊治理，農(nóng)村生活污水接管率約30.61%，共建設(shè)12 330 座分散式污水處理設(shè)施，實現(xiàn)了81%的農(nóng)村生活污水處理率；②以湖南長沙縣為代表的分區(qū)治理，將鄉(xiāng)村污水治理劃分為建制鎮(zhèn)與工業(yè)區(qū)污水處理廠、次集鎮(zhèn)與集中居住區(qū)等小型污水處理設(shè)施、農(nóng)村散戶型三格無害化廁所，形成了三級網(wǎng)格化體系，推進(jìn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理全覆蓋；③浙江省通過多年來持續(xù)開展的“千村示范、萬村整治”行動，先易后難、以示范帶動整體治理，同時保留村莊的各自特色，并由此獲得2018 年聯(lián)合國地球衛(wèi)士獎的殊榮[8]；④以上海崇明區(qū)、云南大理洱海周邊地區(qū)為代表的針對性治理模式，因地制宜、精準(zhǔn)施策。 崇明區(qū)以建設(shè)世界級生態(tài)文明島為契機，形成了城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、“建養(yǎng)一體”為核心的農(nóng)村生活污水治理模式，從整體規(guī)劃上主動解決“重建輕管”、“責(zé)任主體不明”等常見問題，實現(xiàn)治理全覆蓋；云南大理市結(jié)合洱海保護(hù)行動，“片區(qū)截污、村莊截污、河道截污、環(huán)湖截污”體系不斷完善，完成村莊新老管網(wǎng)有機銜接，構(gòu)建了從農(nóng)戶化糞池→村落污水收集支管→污水收集主干管→污水處理廠站→尾水庫塘水資源利用的截污治污體系。 在工程措施與生態(tài)措施結(jié)合的模式下，全市農(nóng)村生活污水處理設(shè)施覆蓋率達(dá)86.4%。

表4 長江流域調(diào)查區(qū)農(nóng)村生活污水建設(shè)模式

2.1.2 建設(shè)模式分析

《農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動方案》中指出，階梯推進(jìn)農(nóng)村環(huán)境整治需要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、集中與分散相結(jié)合的建設(shè)模式。 從調(diào)研情況來看，建設(shè)模式的形成不僅需要借鑒典型地區(qū)的成熟經(jīng)驗，更需要優(yōu)先分析區(qū)域特性及與典型地區(qū)的共性特征，如東部及平原地區(qū)在推行城鄉(xiāng)統(tǒng)籌更具優(yōu)勢，而中、西部地區(qū)可根據(jù)地勢及當(dāng)?shù)劓?zhèn)、村布局分區(qū)治理，也可采用分散設(shè)施與集中處理結(jié)合的方式。 德國多數(shù)城市地貌與我國中、西部地區(qū)相似，起伏變化較大，其在2000 年后將分散與集中的模式結(jié)合，取得了較好治理成果[9-11]。此外，在建設(shè)模式上各地需分輕重緩急，優(yōu)先治理水敏感區(qū)，并以條件較好的村莊示范整治，以點帶面、連線成片。

目前，各地農(nóng)村生活污水治理項目建設(shè)流程基本采用：設(shè)計踏勘—方案匯報—與建設(shè)單位、村委會三方協(xié)商—確定最終方案—公開招標(biāo)選定施工單位。 但由于多數(shù)項目工期緊張，施工方往往不能馬上了解現(xiàn)場和施工圖紙。 若條件充足，可以考慮項目招標(biāo)、設(shè)計與施工全過程統(tǒng)籌，設(shè)計方與施工方共同進(jìn)行現(xiàn)場踏勘、方案討論、施工優(yōu)化的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以促進(jìn)建設(shè)運營的可靠性和高效管理。

調(diào)查結(jié)果表明，各地農(nóng)村生活污水處理工程建設(shè)單位一般交由當(dāng)?shù)刈〗ň帧⑺畡?wù)部門或生態(tài)環(huán)境部門主導(dǎo)建設(shè)，其他部門協(xié)助監(jiān)督。 但也有將一般村莊、美麗村莊、示范村莊污水治理工作交由不同部門負(fù)責(zé)的個別現(xiàn)象，存在多頭管理、責(zé)權(quán)不明的現(xiàn)狀，不利于統(tǒng)一設(shè)計和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。 另外，若前期建設(shè)與后期運維的主管單位不同，在移交項目時需明確驗收要求，避免后續(xù)責(zé)任推諉。

2.2 出水標(biāo)準(zhǔn)分析

就農(nóng)村生活污水治理的時效性而言，出水達(dá)標(biāo)率與處理設(shè)施覆蓋率同等重要。 我國沒有出臺農(nóng)村生活污水處理統(tǒng)一排放標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)處理技術(shù)專利和村鎮(zhèn)生活污水處理出水限值以《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）（以下簡稱國家標(biāo)準(zhǔn)）為依據(jù)[12-14]。 2018 年9 月，生態(tài)環(huán)境部辦公廳、住建部辦公廳聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快制定地方農(nóng)村生活污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的通知》。

比較長江流域各調(diào)查區(qū)地方標(biāo)準(zhǔn)與國家標(biāo)準(zhǔn)限值，結(jié)果如表5 和表6 所列，總體分級、指標(biāo)差異性較小，分析如下：①上海市、江蘇省地方一級A 標(biāo)準(zhǔn)相對嚴(yán)格，接近國家標(biāo)準(zhǔn)一級A；②江西、湖南、湖北、四川地方一級標(biāo)準(zhǔn)與國家標(biāo)準(zhǔn)一級B 更相近；③東部地區(qū)的一級或一級B 標(biāo)準(zhǔn)在涉及氮、磷的指標(biāo)上較國家標(biāo)準(zhǔn)一級B 更寬松，長江流域東、中、西部指標(biāo)差異主要表現(xiàn)在總氮、總磷上；④地方二、三級標(biāo)準(zhǔn)中氮、磷相關(guān)的指標(biāo)較國家標(biāo)準(zhǔn)二、三級更嚴(yán)格；⑤幾個地區(qū)設(shè)定的控制指標(biāo)相近，包含了PH 值、懸浮物、COD、氨氮、總磷、總氮、動植物油，在此基礎(chǔ)上江蘇、浙江添加了LAS 和糞大腸菌群數(shù)作為指標(biāo)。

表5 國家標(biāo)準(zhǔn)一級A 標(biāo)準(zhǔn)與各地方設(shè)施出水一級（或一級A）標(biāo)準(zhǔn)對照表

表6 國家標(biāo)準(zhǔn)一級B 與各地方設(shè)施出水一級（或一級B）標(biāo)準(zhǔn)對照表

2.3 運維模式分析

目前，長江流域各調(diào)研地采用的運維模式主要為PPP 項目公司管理模式、第三方專業(yè)公司+鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理模式、屬地政府自管模式等。 第三方+鄉(xiāng)鎮(zhèn)的運維模式一般是由政府主管、鄉(xiāng)鎮(zhèn)實施、第三方運維，在上海崇明、江蘇常熟、浙江長興、大理市實施情況良好，并根據(jù)實際情況劃分鄉(xiāng)鎮(zhèn)、第三方責(zé)任比重（見表7）。 湖北大冶市由于資金受限，僅由當(dāng)?shù)卣芾?，暫不存在第三方運營的情況。

表7 鄉(xiāng)鎮(zhèn)、第三方專業(yè)公司責(zé)任分配

采用第三方運維結(jié)合村鎮(zhèn)自管的方式，可以根據(jù)技術(shù)復(fù)雜程度將工作分配到農(nóng)戶、村鎮(zhèn)責(zé)任人和運維技術(shù)人員，不僅控制了運維成本，農(nóng)污治理政策也得到了宣傳，較適用于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)。 村鎮(zhèn)自管運維模式一般以定期巡查責(zé)任片區(qū)為主，因技術(shù)人員水平有限，難以及時對處理設(shè)施工藝進(jìn)行有效調(diào)整，建議結(jié)合信息化平臺聘請技術(shù)顧問遠(yuǎn)程協(xié)助解決技術(shù)問題。 此外，崇明區(qū)采用的“建養(yǎng)統(tǒng)一”模式，將建設(shè)資金、養(yǎng)護(hù)資金撥付與出水質(zhì)量掛鉤，有效避免了建設(shè)與管理中的責(zé)任推諉、工作邊界模糊的問題，確保了工程質(zhì)量。 但“誰建誰管”的運維模式對總承包單位規(guī)范性、招標(biāo)管理程序、資金撥付政策、管理標(biāo)準(zhǔn)等也提出了較高要求。

運維單位技術(shù)管理能力對設(shè)施的有效運行具有直接影響。 “曬太陽工程”現(xiàn)象在我國多地農(nóng)村都有出現(xiàn)[15-16]，其原因包括工程建設(shè)質(zhì)量不佳、設(shè)施權(quán)屬不清、群眾意識不強、缺乏運維管理的技術(shù)支持等。 另外，各調(diào)查點的年運行費用大多按村撥付，年運維費用約1.0～2.5 萬元/自然村（含管網(wǎng)），即使在PPP 等融資模式下，不管是東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)，還是中西部發(fā)展滯后區(qū)，運維投入依舊存在資金缺口大和不按時撥付的問題，電費補償和用電優(yōu)先機制也沒有良好政策依托。 加上大多農(nóng)村生活污水處理設(shè)施分散的現(xiàn)狀，現(xiàn)狀運維費用與實際需要相差較大。

3 農(nóng)村生活污水收集與治理設(shè)施技術(shù)保障

3.1 建設(shè)現(xiàn)狀分析

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各地在農(nóng)村生活污水整治過程中存在共性和特性問題。 污水收集方面，由于各地域農(nóng)戶生活習(xí)慣差異，每戶污水的納管有效性情況不一。 東部調(diào)研的河網(wǎng)密集區(qū)，農(nóng)戶存在就地傾倒洗衣等雜用廢水的習(xí)慣；中、西部地區(qū)受地形限制，散戶污水收集成本高且旱廁較多，納污困難。 部分建設(shè)較早的項目，由于管道環(huán)剛度選擇不當(dāng)、施工質(zhì)量欠佳，出現(xiàn)了管線沉降、破損的現(xiàn)象。 除此之外，設(shè)計、施工過程不合理，導(dǎo)致部分村莊支管污水無法重力流排入處理設(shè)施而溢流污染環(huán)境的問題也非個例。 處理單元方面，原有靠墻建設(shè)的磚砌化糞池改造重建難度大，廚房油污也會導(dǎo)致處理設(shè)施運行異常。 農(nóng)村地區(qū)小作坊的污水排放使進(jìn)水水量、水質(zhì)產(chǎn)生沖擊負(fù)荷，對小規(guī)模處理設(shè)施也造成不利影響。

因此，建議農(nóng)村生活污水形成地區(qū)性統(tǒng)一建設(shè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，包括管道材料、工藝技術(shù)類型、驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在前期設(shè)計上應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)匾?guī)劃予以充分調(diào)研。 同時，針對性補充差異化要求，如地下水位較高河網(wǎng)地區(qū)，應(yīng)統(tǒng)一采取井座包覆砼、增加回填土密實度等抗浮措施，穩(wěn)管、增加自重；沖擊負(fù)荷影響顯著的情況必須考慮調(diào)節(jié)池設(shè)計。 此外，應(yīng)充分發(fā)揮區(qū)域性優(yōu)勢，如針對全年總?cè)照諆?yōu)勢突出的西部農(nóng)村，可合理使用太陽能；針對中西部地勢高差較大的地區(qū)，可盡量利用重力勢能，適當(dāng)改進(jìn)技術(shù)模式；針對高原地區(qū)或相對偏遠(yuǎn)且經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，推薦優(yōu)先進(jìn)行農(nóng)村廁所無害化改造。

3.2 穩(wěn)定運行的監(jiān)管與長效性保障

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，長江流域東部的農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)已不同程度開始了信息化管理系統(tǒng)的運用，實現(xiàn)實時監(jiān)視與遠(yuǎn)程控制。 該系統(tǒng)利用信息平臺為設(shè)施建立檔案，儲存站點基礎(chǔ)資料及建設(shè)、驗收、移交運營、日常檢修等環(huán)節(jié)信息。 少數(shù)發(fā)達(dá)農(nóng)村地區(qū)設(shè)置了設(shè)施進(jìn)出水水質(zhì)、水量、投藥量、設(shè)備電耗等數(shù)據(jù)的自動采集，利用設(shè)備、閥門開關(guān)信號與模擬量信號幫助運維人員判斷設(shè)施是否存在異常等。 目前，上海崇明區(qū)建設(shè)了覆蓋全區(qū)的監(jiān)管平臺，采用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對水質(zhì)進(jìn)行在線監(jiān)測；浙江長興縣在運維單位自檢、第三方檢測、季度抽檢的基礎(chǔ)上，通過分析中心流量、平臺水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，判斷設(shè)施運行情況；常熟市部分片區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)可以實現(xiàn)污水處理的信息上報、報警上報、污水處理點的信息下發(fā)配置和設(shè)備運行情況監(jiān)控等。

4 結(jié)語

我國農(nóng)村生活污水治理已取得積極成效，但多數(shù)地區(qū)仍處于起步階段，從長江流域調(diào)研區(qū)域的整體看，東部地區(qū)治理成效明顯優(yōu)于中、西部大多數(shù)地區(qū)，社會經(jīng)濟(jì)水平是制約農(nóng)村生活污水處理和農(nóng)村環(huán)境改善的重要因素。 在我國未來農(nóng)村生活污水整治中，建議各地在考慮有無敏感水域的基礎(chǔ)上，以示范帶動整體，推薦在平原地區(qū)進(jìn)行城鄉(xiāng)統(tǒng)籌整治、在地勢復(fù)雜或起伏明顯地區(qū)采取分散與集中結(jié)合的方式并分類提出實施方案，優(yōu)先選擇第三方專業(yè)公司+鄉(xiāng)鎮(zhèn)的運維模式。 因地制宜形成統(tǒng)一的區(qū)域性或片區(qū)性建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，完善污水收集系統(tǒng)，明確出水指標(biāo)和排放去向。 積極推進(jìn)信息化平臺的建設(shè)，結(jié)合出水抽檢制度，保障出水達(dá)標(biāo)和運維管理的長效性。