河南省農(nóng)村生活污水治理技術(shù)模式探討

蘇嫚麗 李 潔 兗少鋒 劉 馳

（河南省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院 河南鄭州 450004）

引言

河南省是農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)村人口基數(shù)大，生活污水排放總量大，隨著城市污水治理逐漸完善，2019 年全省城市和縣城污水的集中處理率分別達(dá)到97%和95%，而農(nóng)村生活污水處理率不足20%[1]，可見河南省在農(nóng)村生活污水治理方面存在短板，已成為全面改善農(nóng)村人居環(huán)境、推進(jìn)鄉(xiāng)村振興亟需解決的突出環(huán)境問題之一。近幾年，河南省連續(xù)出臺(tái)了《河南省農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動(dòng)實(shí)施方案》、《河南省農(nóng)村環(huán)境綜合整治生活污水處理適用技術(shù)指南（試行）》、《2018 年河南省農(nóng)村生活污水治理工作實(shí)施方案》、《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB41/1820-2019）等，但針對(duì)不同地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、水資源特點(diǎn)、農(nóng)民生活習(xí)慣等差異，采用規(guī)范化建設(shè)“水沖廁——管網(wǎng)收集——末端處理設(shè)施”的農(nóng)村污水治理模式，存在投資大、適應(yīng)性差、治理效果不盡人意的問題。

1 農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀

目前河南省有4.58 萬個(gè)行政村，19 萬個(gè)自然村，1960 多萬農(nóng)戶，截至目前河南省27.7%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地、27.4%的風(fēng)景旅游區(qū)、17.2%的飲用水源保護(hù)區(qū)的村莊鋪設(shè)有污水收集管網(wǎng)，建立了水處理設(shè)施[2]。處理設(shè)施主要有兩種類型，一種是建設(shè)管網(wǎng)收集+污水處理站，一種是單戶或聯(lián)戶就地處理，但據(jù)統(tǒng)計(jì)約70%以上的農(nóng)村污水處理廠（站）受到改廁進(jìn)展緩慢、管網(wǎng)配套不完善、運(yùn)營人員及資金不能保障、運(yùn)行機(jī)制不健全等因素導(dǎo)致不能按照設(shè)計(jì)負(fù)荷正常運(yùn)行，甚至已經(jīng)停運(yùn)[3]。

2 農(nóng)村生活污水治理難點(diǎn)

2.1 污水收集困難、處理設(shè)施效率低

由于河南省地處中原腹地，歷史悠久，多數(shù)農(nóng)村建村早，缺乏供排水系統(tǒng)整體規(guī)劃，近年來污水治理改造不盡人意，且污水收集溝渠等未建防滲措施，加上農(nóng)村居民生活習(xí)慣造成的農(nóng)村生活污水分散、水量不穩(wěn)定，早晚及節(jié)假日排放量增加、排放不連續(xù)等因素，導(dǎo)致污水收集困難，大多數(shù)設(shè)施負(fù)荷低，影響處理設(shè)施運(yùn)行效率[4]。

2.2 重建輕管、缺乏專業(yè)運(yùn)維

河南省地處我國第二階梯向第三階梯過渡地帶，地勢(shì)西高東低，北、西、南三面環(huán)山，地形種類多樣，山地、丘陵、盆地和平原均有分布。作為農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)村廣布各種地形區(qū)域，丘陵山區(qū)地勢(shì)起伏、居民相對(duì)分散，平原地區(qū)地勢(shì)平坦、居民相對(duì)集中。復(fù)雜的地理、氣候條件對(duì)不同污水處理工藝及設(shè)備的適應(yīng)性要求高，需要專業(yè)化的運(yùn)維機(jī)構(gòu)，而同時(shí)受經(jīng)濟(jì)水平影響，農(nóng)村地區(qū)污水治理設(shè)施大多存在“重建輕管”現(xiàn)象，缺少專業(yè)運(yùn)維機(jī)構(gòu)或人員[5]。

2.3 管理不規(guī)范、難以確保出水達(dá)標(biāo)

2019 年，《河南省農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB411820-2019）發(fā)布實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施排放提出了標(biāo)準(zhǔn)要求，但由于農(nóng)村生活污水處理設(shè)施自動(dòng)化程度低，加上缺少專業(yè)運(yùn)維機(jī)構(gòu)或人員，造成管理不規(guī)范，缺少出水水質(zhì)有效監(jiān)測(cè)，無法保障出水達(dá)標(biāo)排放。

3 農(nóng)村生活污水治理模式探索

3.1 模式篩選原則

綜合考慮河南省不同區(qū)域農(nóng)村的地形地貌、經(jīng)濟(jì)條件、村莊集中度、環(huán)境約束條件、污水產(chǎn)生規(guī)模等因素，提出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)合等多種處理技術(shù)模式[5][6]。

3.2 治理技術(shù)模式

3.2.1 納管模式

靠近已建設(shè)集中污水處理廠及管網(wǎng)的城鎮(zhèn)，周圍地形條件較好、具備管網(wǎng)敷設(shè)條件，人口密集且使用水沖式廁所、可形成污水徑流的地區(qū)，如縣城周圍近郊區(qū)的村莊、鄉(xiāng)鎮(zhèn)周圍的村莊等，可采用納管治理模式，即通過將管網(wǎng)和服務(wù)向近郊農(nóng)村延伸，將近郊農(nóng)村生活污水全部納入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)收集區(qū)域的。該模式需重點(diǎn)對(duì)農(nóng)戶排水系統(tǒng)進(jìn)行改造，包括改廚、改浴、改廁，將廚房及浴室污水與廁所化糞池上清液一起經(jīng)入戶排水管排入城鎮(zhèn)污水處理廠管網(wǎng)，化糞池污泥定期清理，由槽車?yán)\(yùn)做有機(jī)肥。

3.2.2 生態(tài)模式

對(duì)位于水環(huán)境條件較好的非生態(tài)敏感區(qū)域的村莊，鼓勵(lì)充分利用周邊閑置的溝渠、坑塘，通過栽植水生植物和建設(shè)植物隔離帶等方式進(jìn)行生態(tài)化改造，建設(shè)村級(jí)生態(tài)處理單元，集中處理收集的污水。該模式需明確設(shè)施進(jìn)水水質(zhì)范圍、處理負(fù)荷，對(duì)污染負(fù)荷較高的污水，需設(shè)置預(yù)處理設(shè)施。

（1）對(duì)周圍農(nóng)田分布廣泛地區(qū)，化糞池糞污經(jīng)長時(shí)間發(fā)酵后，直接作為有機(jī)肥施用至農(nóng)田，則農(nóng)戶排水主要以廚房及盥洗等灰水為主，通過排水渠引入氧化塘，塘內(nèi)種植蘆葦、蒲草等具有污水凈化功能的水生植物，污水經(jīng)凈化后作為觀賞、灌溉用水，見圖1。

圖1 生態(tài)治理模式-氧化塘技術(shù)

（2）對(duì)周圍農(nóng)田分布少、化糞池糞污消耗量少的地區(qū)，則對(duì)化糞池黑水及廚房、洗浴灰水合并收集，經(jīng)厭氧處理后進(jìn)入穩(wěn)定塘氧化處理，然后進(jìn)入人工濕地進(jìn)一步凈化，凈化后作為灌溉用水或道路噴灑[7]，見圖2。

圖2 生態(tài)治理模式-穩(wěn)定塘+人工濕地技術(shù)

（3）對(duì)周圍不具備天然坑塘、溝渠，農(nóng)戶居住分散，農(nóng)戶糞污黑水不便集中收集，但村內(nèi)有可供建設(shè)小型人工濕地的地區(qū)，可建設(shè)一體化的生態(tài)土壤滲濾床。生態(tài)土壤滲濾床由上至下依次為頂部種植層（表流濕地、水生植物作用區(qū)）、中部填料區(qū)（布水區(qū)、生態(tài)填料主反應(yīng)區(qū)、好氧反應(yīng)）以及底部防滲層（集水區(qū)、厭氧缺氧反應(yīng)）。頂部種植層通過藻類、微生物、挺水植物、沉水植物等共同作用去除有機(jī)物、氮和磷，并通過植物光合作用對(duì)中部填料層微生物進(jìn)行充氧；中部生態(tài)填料具有高孔隙率、高吸附性，利于微生物附著生長和污染物的截留吸附，通過頂部種植層復(fù)氧，在植物、微生物和生態(tài)填料的共同作用下消減污水中污染物；底部防滲層一方面防止污水下滲進(jìn)入地下水，另一方面營造厭氧缺氧環(huán)境，降低有機(jī)污染物濃度[8]，見圖3。

圖3 生態(tài)治理模式——生態(tài)土壤滲濾床技術(shù)

（4）對(duì)于周邊存在坑塘、農(nóng)田退水、水質(zhì)較差地表水體等水系豐富的地區(qū)，可運(yùn)用“氮磷循環(huán)利用”理念，對(duì)農(nóng)戶化糞池預(yù)處理后的糞水，與廚房、浴室廢水合并后就近排入附近的生態(tài)溝渠及生態(tài)濕地（配比水生生物、人工建立水生態(tài)系統(tǒng)），集中消除污染因子后進(jìn)入生產(chǎn)型濕地，然后再進(jìn)入生態(tài)塘，向水生動(dòng)植物及有益微生物供給營養(yǎng)，資源化利用，最終達(dá)到地表水體自凈循環(huán)。在完善水生態(tài)環(huán)境過程中，在生產(chǎn)型濕地種植水生植物（蓮藕、茭白等），在生態(tài)塘投放水生動(dòng)物（螺螄、魚類、蝦等）、土著有益微生物，創(chuàng)建合理穩(wěn)定的水生態(tài)系統(tǒng)群落，恢復(fù)并增加水體環(huán)境容量，同時(shí)還可獲得生態(tài)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的經(jīng)濟(jì)收益[9]。

圖4 生態(tài)治理模式——氮磷循環(huán)利用技術(shù)

4 資源化利用模式

針對(duì)經(jīng)濟(jì)條件一般的偏遠(yuǎn)農(nóng)村或水資源相對(duì)缺乏、主要使用傳統(tǒng)旱廁和無水式廁所，農(nóng)戶有農(nóng)田可充分消納廁所糞污的地區(qū)，可通過改造衛(wèi)生廁所，對(duì)廁所糞污進(jìn)行無害化處理后就近還田或堆肥，實(shí)現(xiàn)糞污資源化利用。

（1）對(duì)居住分散、人口少、地形復(fù)雜、干旱缺水或污水量小的村莊采用旱廁+糞尿資源化組合技術(shù)，分為組合式生態(tài)旱廁、雙坑交替式廁所。組合式生態(tài)旱廁是利用糞尿的不同生物特性，對(duì)糞尿分別收集處理，處理后的糞尿直接還田或制作有機(jī)肥。雙坑交替式廁所通過建造2 個(gè)貯糞池交替輪流使用，每次便后加入干燥的黃土覆蓋，用土量以能充分吸收糞尿水分并使糞尿與空氣隔開為宜，待第一坑填滿后將其封閉，使用第二坑，第一坑掏空糞便再行使用，如此雙坑交替循環(huán)使用。

（2）對(duì)平原缺水地區(qū)的分散式污水治理，可采用化糞池/厭氧發(fā)酵池（沼氣池）技術(shù)，該技術(shù)尤其適于混入養(yǎng)殖廢水的治理，應(yīng)防止雨水進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵池（沼氣池），糞污水的留時(shí)間至少為12 小時(shí)，且需3-12 個(gè)月清掏一次，糞液只能從三格式化糞池的第三格中取用，且禁止向第三格倒入新鮮糞液。

5 建設(shè)污水處理設(shè)施模式

對(duì)于污水量大、人口密集但又遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)不具備納管條件的地區(qū)，可采取建設(shè)污水處理設(shè)施模式，該模式與污水處理站類似。依據(jù)地形、人口、經(jīng)濟(jì)等條件，采取不同的收集治理組合形式，如山區(qū)農(nóng)家樂較多的村莊，可采用單戶或多戶安裝小型一體化設(shè)備，如固液分離型流動(dòng)循環(huán)方式凈化槽等；如人口分散、經(jīng)濟(jì)一般的采用村落連片收集+吸污槽車抽吸轉(zhuǎn)運(yùn)集中治理組合方式；如南水北調(diào)中線干渠、飲用水水源保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等附近的村莊，通過建設(shè)集中收集管網(wǎng)或渠道收納污水，并配套建設(shè)區(qū)域污水處理廠站的方式。

結(jié)語

2021 年中央一號(hào)文件明確提出，“十四五”時(shí)期全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興，推進(jìn)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境改善，亟待加強(qiáng)農(nóng)村生活污水治理規(guī)劃，分區(qū)分類統(tǒng)籌推進(jìn)、系統(tǒng)謀劃。應(yīng)充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件、人口聚集程度及生活習(xí)慣、經(jīng)濟(jì)水平及當(dāng)?shù)氐墓芾硭?，因地制宜地選擇投資少、運(yùn)行管理方便且運(yùn)用費(fèi)用少的模式，以期達(dá)到良好的治理效果，助力美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。