東北地區(qū)農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀及生態(tài)處理工藝

李環(huán)宇，白玥萌

（1.朝陽(yáng)市大凌河風(fēng)景區(qū)管理處，遼寧 朝陽(yáng) 122000；2.遼寧北方環(huán)境保護(hù)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

近年來，伴隨著一系列鄉(xiāng)村振興政策的出臺(tái)和“廁所革命”的全面開展，農(nóng)村地區(qū)生活水平提高，居民用水量極大提升，排水量也隨之增加。住建部公布的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)農(nóng)村污水排放量從2015 年的180 億m3增至2021 年的390 億m3[1]。但與污水量快速增長(zhǎng)相比，農(nóng)村生活污水處理能力有很大的不足。東北地區(qū)經(jīng)濟(jì)較為落后，排水管網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重不健全，農(nóng)村生活污水處理與排放矛盾日益突出。

1 東北地區(qū)農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀

1.1 東北地區(qū)農(nóng)村污水的特點(diǎn)

（1）污水特點(diǎn)

東北農(nóng)村地形主要為平原，丘陵和山地，村落呈現(xiàn)多點(diǎn)位分散分布的形態(tài)，農(nóng)村生活污水的收集難度非常大。同時(shí)，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，排水管網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重不健全，污水收集率低[2]。東北地區(qū)農(nóng)村生活污水排放量遠(yuǎn)大于污水處理量。

（2）治理現(xiàn)狀

東北地區(qū)未對(duì)生活污水進(jìn)行處理的鄉(xiāng)鎮(zhèn)仍占極大比例。表1 顯示了2021 年?yáng)|北地區(qū)農(nóng)村污水處理情況；表2 顯示的全國(guó)平均水平。遼寧省、吉林省、黑龍江省各建制鎮(zhèn)中對(duì)生活污水進(jìn)行處理的建制鎮(zhèn)比例分別為35.29%、46.41%、30.25%，平均值為36.42%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)67.96%的平均水平。遼寧省、吉林省、黑龍江省中各鄉(xiāng)中對(duì)生活污水進(jìn)行處理的鄉(xiāng)比例分別為16.49%、18.40%、8.18%，平均值為14.36%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)36.94%的平均水平。根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，東三省鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于全國(guó)水平。

表2 全國(guó)農(nóng)村污水處理統(tǒng)計(jì)

（3）污染情況

大量的生活污水若不加以治理，直接排入周邊水域，會(huì)造成區(qū)域污染，嚴(yán)重影響農(nóng)村地區(qū)水資源的可持續(xù)利用。在東北降雨量匱乏的情況下排入斷流河道或土壤中，會(huì)造成生態(tài)環(huán)境破壞，嚴(yán)重情況下可能引發(fā)各類疾病等，少數(shù)地區(qū)由于環(huán)保意識(shí)和生態(tài)保護(hù)意識(shí)缺乏，存在偷排入地下水現(xiàn)象，地下水層可能受到嚴(yán)重破壞，引發(fā)巨大危機(jī)。2021 年《中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，松花江流域?qū)儆谳p度污染，其中黑龍江水系和烏蘇里江水系為輕度污染，遼河流域水質(zhì)良好。

1.2 農(nóng)村生活污水治理存在的問題

（1）收集率低

根據(jù)表1 和表2，可以看出東北農(nóng)村生活污水收集率較低。農(nóng)村地形地貌高低起伏嚴(yán)重，居住地分散不規(guī)則，廣袤的農(nóng)村土地敷設(shè)污水收集管網(wǎng)需要非常高的成本，目前存在一定的困難，導(dǎo)致建立統(tǒng)一處理難度較大，且排水管網(wǎng)一般為重力排水，某些農(nóng)戶住在低洼的區(qū)域，不利于管網(wǎng)收集。不僅如此，污水的長(zhǎng)途運(yùn)輸更加適合較為穩(wěn)定的污水量，農(nóng)村污水單個(gè)家庭水量較小，為了少數(shù)排水點(diǎn)加長(zhǎng)管線得不償失，導(dǎo)致管網(wǎng)收集污水時(shí)存在大量散居且距離主干管網(wǎng)較遠(yuǎn)的排水點(diǎn)無法收集。

（2）處理效果差

農(nóng)村生活污水排放水質(zhì)水量受時(shí)間、空間、季節(jié)變化有強(qiáng)烈的波動(dòng)，農(nóng)村生活污水處理難度較大，處理效果不穩(wěn)定[3]。東北地區(qū)冬季氣候條件惡劣，污水處理效果與溫度存在必然聯(lián)系，污水溫度低、保溫效果差難，抑制微生物活性，冬季植物無法生長(zhǎng)，都會(huì)使得處理效果不夠理想。

（3）運(yùn)行維護(hù)難

農(nóng)村居民生活習(xí)慣相似，排水高峰期峰值陡然上升，其他時(shí)段排水趨近于零，水量差異較大。排水管網(wǎng)需要定期維護(hù)，在冬季溫度較低且水量變化較大的情況下，凍壞管道導(dǎo)致各類問題時(shí)有發(fā)生。污水處理設(shè)施需要專業(yè)的運(yùn)行維護(hù)人員，但是農(nóng)村環(huán)境高端技術(shù)人員稀缺，且農(nóng)村地區(qū)缺乏足夠的資金支撐污水處理設(shè)施的維護(hù)工作，這樣容易導(dǎo)致污水處理設(shè)施很難發(fā)揮效益。目前，很多農(nóng)村地區(qū)生活污水處理存在運(yùn)行維護(hù)難的問題。

2 東北地區(qū)農(nóng)村生活污水生態(tài)處理工藝

2.1 選擇原則

東北地區(qū)農(nóng)村污水處理工藝的選擇要綜合考慮參考四季氣溫變化、經(jīng)濟(jì)條件、農(nóng)村居民生活特點(diǎn)、供水情況并充分考慮農(nóng)村地廣人稀、植物多樣性豐富等多個(gè)因素，選擇生態(tài)、資源化和可持續(xù)性，成本、能耗低，易于維護(hù)管理、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的工藝。根據(jù)2021年中共中央辦公廳 國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《農(nóng)村人居環(huán)境整治提升五年行動(dòng)方案（2021-2025 年）》，鼓勵(lì)居住分散地區(qū)探索采用人工濕地、土壤滲濾等生態(tài)處理技術(shù)，本篇主要分析人工濕地、地下土壤滲濾和穩(wěn)定塘、厭氧沼氣池。

2.2 處理工藝

（1）人工濕地：歐洲有超過50 000 座人工濕地用于污水處理，大部分人工濕地位于鄉(xiāng)村或小城鎮(zhèn)，用于中小規(guī)模的生活污水處理。人工濕地在東北地區(qū)已有很多成功運(yùn)行多年的實(shí)例，結(jié)合濕地具有的景觀功能，建造了很多濕地公園。目前廣為人知的盤錦市遼河國(guó)家濕地公園，北鎮(zhèn)市新立湖國(guó)家濕地公園，沈陽(yáng)市遼中蒲河國(guó)家濕地公園，鐵嶺市蓮花湖國(guó)家濕地公園，葫蘆島市龍興國(guó)家濕地公園，在凈化污水的同時(shí)，提升整體城市環(huán)境及居民幸福感。同時(shí)，很多變形工藝也有很大的進(jìn)展，陳建等[4]采用多介質(zhì)膜復(fù)合人工濕地技術(shù)用于冬季農(nóng)村生活污水處理，結(jié)果表明：此工藝在冬季仍有較好的處理效果，在多介質(zhì)膜池水力停留時(shí)間0.30 d、曝氣量5.0 L/min 及聚合氯化鋁用量8.40g/d 的條件下，TN、NH4+-N、CODCr和TP 的去除率分別為41.24%、67.20%、86.55%和87.56%，出水濃度分別為18.39、9.06、15.50 和0.43 mg/L，出水水質(zhì)遠(yuǎn)優(yōu)于當(dāng)?shù)亍掇r(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB34/3527—2019）一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

（2）地下土壤滲濾：地下土壤滲濾技術(shù)是通過生物法及過濾、吸附、降解等物理化學(xué)反應(yīng)綜合實(shí)現(xiàn)污水有效處理與資源化利用，一般由布水管、集水管、土壤滲濾溝構(gòu)成，適用于農(nóng)村不適宜建設(shè)污水收集管網(wǎng)的地區(qū)，農(nóng)戶長(zhǎng)期使用旱廁。遼寧省生態(tài)環(huán)境廳正在組織編制《遼寧省農(nóng)村庭院灰水土壤滲濾凈化系統(tǒng)技術(shù)指南（試行）》），已于2022 年6 月23 日組織召開了專家評(píng)審會(huì)，評(píng)審組一致認(rèn)為農(nóng)村庭院灰水土壤滲濾凈化系統(tǒng)是現(xiàn)階段我省農(nóng)村地區(qū)適用的灰水治理模式。牛澤南等[5]采用多介質(zhì)土壤層滲濾系統(tǒng)在低溫（4～15℃）條件下對(duì)農(nóng)村生活污水進(jìn)行的處理，結(jié)果表明，該系統(tǒng)在1 000 L/（m2·d）的水力負(fù)荷下對(duì)廢水中的COD、NH3-N、TN、TP 的平均去除率分別為75.89%、71.43%、68.59%、86.70%，平均出水質(zhì)量濃度分別為85.24、14.33、19.62、0.46 mg/L，滿足國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，并且該系統(tǒng)在沖擊負(fù)荷條件下運(yùn)行穩(wěn)定，能較好滿足低溫農(nóng)村污水處理的需求。

（3）穩(wěn)定塘：穩(wěn)定塘也稱氧化塘，是一種充分利用農(nóng)村實(shí)際條件，通過修整土地，建設(shè)池塘，依靠藻類及其他各類微生物的協(xié)同作用降解污染物的技術(shù)。穩(wěn)定塘在東北地區(qū)農(nóng)村生活污水中已有應(yīng)用實(shí)例，遼寧省開原市慶云堡鎮(zhèn)緊鄰亮子河，亮子河為遼河的一級(jí)支流，建設(shè)以前置強(qiáng)化塘、自然塘和后置調(diào)節(jié)塘為主體工藝的生活污水處理工程，處理農(nóng)村生活污水，出水水質(zhì)可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[6]。

（4）厭氧沼氣池：在東北農(nóng)村地區(qū)，厭氧沼氣池是非常典型的厭氧消化技術(shù)，通過厭氧菌分解有機(jī)物產(chǎn)生沼氣，其應(yīng)用非常廣泛。厭氧沼氣池在運(yùn)行中，可以使用秸稈降低運(yùn)行成本，其產(chǎn)生沼氣可以自用作為燃料，其產(chǎn)生的沼渣可以用作農(nóng)家肥，處理污水的同時(shí)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，是一種資源利用率極高的污水處理工藝[7]。根據(jù)我國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒，截至2020 年，全國(guó)農(nóng)村地區(qū)戶用沼氣池?cái)?shù)量3 007.7 萬個(gè)，表3 顯示了東北地區(qū)戶用沼氣池以及沼氣工程的建設(shè)情況[8]，遼寧省、吉林省、黑龍江省戶用沼氣池分別為30.2 萬、19.4 萬、19 萬戶，共計(jì)68.6 萬戶，約占全國(guó)的2.28%。

表3 東北地區(qū)戶用沼氣池以及沼氣工程建設(shè)統(tǒng)計(jì)

（5）組合工藝：一般來說，單一的工藝方法存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在達(dá)標(biāo)的前提下需要較高的投資和較為嚴(yán)苛的工藝操作條件，而組合工藝可以兼具各個(gè)工藝的優(yōu)點(diǎn)，通過控制工藝節(jié)點(diǎn)可以降低缺點(diǎn)，從而拓寬單個(gè)工藝的運(yùn)行條件，適用性更廣。王曉云等[9]以曝氣氧化塘+人工濕地組合工藝處理農(nóng)村污水，工藝運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好，出水水質(zhì)滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 東北地區(qū)農(nóng)村生活污水處理措施

針對(duì)東北地區(qū)農(nóng)村污水處理存在的問題可以采取以下措施：（1）對(duì)于臨近城市周邊的農(nóng)村地區(qū)，其排水應(yīng)納入到城市排水管網(wǎng)，應(yīng)處理盡處理；（2）盡快建立以縣城為中心的小型處理設(shè)施，在經(jīng)濟(jì)允許的情況下拓展排水管網(wǎng)，統(tǒng)一處理；（3）布局分散嚴(yán)重地區(qū)應(yīng)建立分散生態(tài)處理系統(tǒng)，確保不會(huì)因?yàn)榕潘绊憛^(qū)域水環(huán)境自凈能力；（4）采用并推廣適合的工藝及其加強(qiáng)或改良工藝，提升寒冷地區(qū)和間歇性污水處理能力，降低運(yùn)行費(fèi)用；（5）針對(duì)性的培養(yǎng)專業(yè)運(yùn)行維護(hù)人才，降低人才資源支出；（6）政府加大資金支持力度，保障后期運(yùn)行資金，降低居民排污費(fèi)壓力；（7）相關(guān)部門加大宣傳和培訓(xùn)力度，堅(jiān)決杜絕直排對(duì)地下水和地表水的污染。

4 結(jié)語(yǔ)

東北農(nóng)村地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，四季溫差較大，排水量峰值極端集中使得其生活污水處理存在一定的難度和差距。針對(duì)其特殊性，在處理工藝上的選擇應(yīng)更加慎重?，F(xiàn)有條件下，以生態(tài)處理工藝為主可采取人工濕地、地下土壤滲濾和穩(wěn)定塘、厭氧沼氣池等方法。未來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及各種惠民政策的實(shí)施，可以逐漸追平城市污水處理模式。各類農(nóng)村污水處理的政策和工程的實(shí)施，也注定成為打造宜居的鄉(xiāng)村環(huán)境的關(guān)鍵一環(huán)。