成都市温江区农村污水治理模式与技术研究

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　　摘要：农村污水治理是农村人居环境整治的重点任务之一，也是其难点所在。基于乡村振兴及改善农村人居环境的战略需求，本文以成都市温江区为研究对象，分析农村污水治理的现状和存在的关键问题，探讨农村污水治理技术与模式，从农村生活污水的处理模式，农村黑臭水体处理模式以及农村污水管理模式三个方面，探索符合温江农村特点、可复制可推广的农村污水治理模式，以期为川西地区农村污水治理提供理论参考。
　　关键词：农村生活污水;黑臭水体;乡村振兴;治理模式;成都市温江区
　　中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：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
　　随着农村饮水安全工程的实施与提质增效，农村居民的饮水条件得到极大改善[1]，同时农村生活生产中对水资源的使用需求量迅速增加，导致生活污水产生量急剧增长。由于长期忽视乡村环境基础设施建设和环境保护，我国农村生活污水治理率一直以来都很低，造成生活污水污染十分严重[2-3]，从而成为农村人居环境整治的难点之一。
　　农村污水治理是实现“一三五”治水目标的基本要求，更是实现“长江上游生态屏障建设”的重要内容之一。中央一号文件《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》着重强调要加强农村环境治理，将农村污水治理作为实施“乡村振兴战略”和改善农村人居环境的重要工作内容。因此，全面分析农村污水排放的特点以及治理中存在的问题，探索农村污水处理的适宜技术与模式，具有重要意义。
　　本研究以成都市温江区为对象，考虑不同规模、不同地形、不同受纳环境，针对农村污水收集困难、污染程度严重、污水处理设施落后、运维管理复杂等问题，探索创新集“多元化+包容性+资源化+人性化+微型化”于一体的、符合温江农村特点、可复制可推广的农村污水治理模式，以期为川西地区农村污水治理提供理论参考。
　　1 温江区农村水环境污染现状
　　1.1 给排水现状
　　近年来温江区不断改善供水设施，加大供水管网建设，大部分区域已形成以寿安水厂为主，其他水厂为辅（主要作为应急备用水源）的供水系统。温江区供水主干管建设较为完善，通过实施寿安水厂管网延伸工程，部分新村聚居點和学校喝上了以地表水为水源的自来水;一部分农村聚集点通过建设小型供水站集中供水，采用地下水为水源;但仍有部分场镇、聚居点无供水管线，居民依靠简易抽水井使用地下水。
　　温江区农村污水直排现象普遍，缺乏统一的污水收集管道，污水就近排放到路面或者周边水体。有管网排水系统的村域，整体排水状况及标准相对较低，大多雨污分流不彻底，雨污同管现象普遍，增加了污水处理厂污水处理负荷。
　　1.2 农村水污染现状
　　农村生活污水主要可分为生活黑水和灰水，不含工业废水，水质情况较为稳定。黑水指农村户厕所冲洗粪便的高浓度生活污水，农村灰水是指除粪便以外的生活污水，包括厨房用水、洗衣和洗浴用水等低浓度生活污水。农村生活污水水量小，村民居住较为分散，因此排放口亦较为分散，接管进户难度大。水量随机性大，变化幅度大，通常在早、中、晚饭时存在水量排放高峰值，其中早晨和傍晚用水量较大，因而污水产生量最大，夜晚基本无污水产生。由于温江区农村人口密度低，居住分散，日常活动独立，因此温江区农村污水具有水量小、分散、排放无规律、水质水量日变化大等特征。
　　1.3 农村水污染治理现状及存在的问题
　　1.3.1 治理现状
　　温江区农村区域面积约188km?，农村人口188 563人。已通过纳管解决农村污水收集处理5 807户，约15 680人;一体化污水处理设施解决5 518户，约14 900人。目前还有约157 983人尚未解决农村生活污水收集处理问题，其中20户以上农村集中居住区24 216户，约69 016人，20户以下散户20 392户，约55 058人。 　　目前温江区农村生活污水治理主要有两种类型：针对人口数量多、污水排放量大的村庄，通常是将生活污水收集，通过小范围的管网输送到指定地点进入一体化处理设施处理，即集中式污水处理技术;而对于村庄人口数量少，污水排量小等不适合大面积铺设管网的村庄，则以单户、多户采取小规模的就地污水处理方式即分散式污水处理技术，通过旱厕或旱厕+化粪池这两种方式进行收集，经浇灌农田进行处理。
　　1.3.2 存在的问题
　　尽管温江农村水环境治理已开展大量研究工作，但仍存在诸多问题：1.污水收集处理率低：农村地区农户居住分散且地势各异，难以实现污水的全面收集处理。2.处理设施规划建设不规范：由于农村污水排放不规律，水量变化大，存在规划设计能力偏大的现象，污水设施在建设之后，往往不能满功率运行，很多设备长期处于闲置阶段，运行效率得不到保证。3.污水资源化利用率低：处理设施出水未采取适当途径就近回收利用，管渠建设成本高。4.已建设施运行管理不到位：施工质量不高、专业管理人员缺乏、运维资金缺口大等各种原因，造成已建成的农村污水处理设施后期维修费用高、运行维护困难。
　　2 温江区农村污水处理技术与模式
　　针对上述问题及温江区农村污水的特点，在处理工艺选取时充分考虑农村区位条件、自然村点布局、农民住宅分布、经济水平以及管理水平[16]，以期达到因地制宜、投资少、运行管理方便所需费用少等效果。
　　2.1 农村污水处理常用工艺及适用概况
　　农村污水处理按照运行能耗需求的不同，可以分为无动力和有动力（微动力）两类，并在实际工程建设中衍生出不同的工艺类型，无动力类的工艺主要有：自充氧生物滤池、人工湿地、复合人工湿地、复合介质生物滤池等;有动力类的工艺有：A/O、A2/O、生物接触氧化工艺等。
　　2.1.1 自充氧生物滤池
　　生物滤池以“层叠生态滤池”为核心工艺，并在传统生态滤池、功能微生物、植物多样性配置、改性水处理功能材料（填料）、层叠结构等技术上进行全面创新提出。污水在系统中交替处于好氧、兼氧、厌氧、好氧状态，达到去除污染物，特别是总氮的目的[4]。该工艺采用层叠结构，占地面积较小，投资费用省。如污水满足自流条件时，基本不需运行费用。除格栅杂物和厌氧池污泥需要定期清理外，基本不需要其他维护工作，维护管理简便[5]。出水水质指标优于一般人工湿地，适用于村域20户以上农家院落（粪水无须农用）、农村新型社区农村污水处理。
　　2.1.2 复合人工湿地技术
　　该技术基本原理与一般人工湿地相同，但该技术通过将表流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地三种工艺按不同方式组合使用[6]，使其优劣互补，提高了污染物的整体去除效率。该技术占地面积较一般人工湿地更大，但由于两级湿地串联，出水效果和稳定性均高于一般人工湿地[7]。适用于村域20户以上农村院落粪水农用或散户污水处理。适用于土地面积相对丰富的农村地区，尤其是有较多的绿地以资利用的场所。具有污水处理与景观美化兼顾的优点。
　　2.1.3 A2/O工艺
　　A2/O工艺即厌氧-缺氧-好氧处理技术，相比于A/O工艺，装置中增加了缺氧区域，主要用于二级、三级污水处理，其除磷脱氮效果较强[8]。污水首先进入厌氧池，在厌氧的环境中将大分子的有机物转成小分子有机物和稳定的沉渣。兼氧池中通过机械搅拌进一步完成有机物的水解酸化，为后续好氧接触氧化创造良好的条件。好氧池中同样悬挂填料，污水浸没全部填料，填料上附着生长的微生物形成生物膜，污水流经生物膜时，污水中的悬浮物、有机物、氨氮、总氮等污染物被去除，再经人工湿地进一步去除氮磷及有机物，或经后续的二沉池去除悬浮物和剥落生物膜。
　　该工艺占地面积小，处理效率高，出水水质稳定。如好氧池出水采用人工湿地作为后续工艺，可以省去前端污水、污泥回流脱氮工艺[9]，管理相对方便、出水水质稳定，但占地面积会适当增加。该工艺适用于水量较大、污水污染负荷较大的污水处理，如黑臭河整治、农村院落（20户以上）、新型农村社区生活污水处理。该工艺同时也是集镇区污水处理厂（站）首选工艺。
　　2.1.4 生物接触氧化工艺
　　生物接触氧化工艺，是从生物膜法派生出来的一种污水生物处理法。该工艺在池内装填比表面积大、空隙率高、有一定的生物膜附着力的填料，污水全部浸没填料，填料上长满生物膜，在生物膜内微生物的作用下，污水得到净化[10]。采用与曝气池相同的曝气方法，提供微生物所需的氧量，并起搅拌与混合的作用，相当于在曝气池内投加填料，以供微生物栖息，是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理法，兼具两者的优点。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;抗冲击负荷能力强，对低浓度污水适应性较强。因周期性的反冲洗，生物膜得以有效更新，活性很高;因为是封闭式的系统，所以受气候影响相对较小，不影响环境，无臭味产生。该工艺对自控要求高，自控系统必须质量好，才可保证运行可靠。该技术适用于农村院落（20户以上）、新型农村社区生活污水处理。
　　2.2 纳管入厂处理模式
　　纳管入厂处理模式，即将村内符合纳管条件的农户所排污水统一纳管收集后，接入附近市政污水管网进入城镇污水厂或农村污水处理站，经达标处理后排放。该处理模式适用于离污水处理厂（站）较近且地形地势满足市政管网接入条件的村庄。此模式将污水纳入污水處理厂（站）集中处置，治污效果好，出水水质高，设施日常运行维护和出水排放质量均有良好保障。但该模式需铺设管道或设置提升泵站等设施，对施工条件、农户地理位置、城镇污水处理厂处理规模都有一定要求，适用性较低。污水收集处理具体过程如图1所示。
　　2.3 区域型集中处理
　　区域型集中处理模式，即根据村庄地形地势及村内农户分布情况等进行系统科学评估后，将满足管网接入、污水集中收集的区域、单个或者多个聚集区，通过利用村域内现有管网和拟建管道，将满足接入条件的农户产生的污水纳入管网汇入终端进行集中处理。 　　该处理模式适用于因地理位置、地形地貌等原因无法纳管进厂处理的农村院落（20户以上）、新型农村社区以及个别以农家乐为特色的区域。此模式处理效果好，便于监督管理，可根据村庄具体条件进行科学设计，合理调配资源，建设施工灵活性大，可避免盲目建设造成投资浪费。该模式可在新建集中型村庄规划设计时统一考虑，合理布局，和居民集中居住区工程同时建设同时投入使用，避免二次开挖，节省投资。但该模式通常需要较高的设计要求，前期需做大量的调研工作，对村庄住户进行合理分配，耗时较长。污水收集处理具体过程如图2所示。
　　2.4 分散处理
　　2.4.1 农村生活污水分散处理
　　本研究对因地形地势或其他原因污水不能集中处理的村庄、农户，综合考虑其经济条件、日排污量、养殖情况与受纳环境等因素，因地制宜采用污染治理与资源利用相结合、工程措施与生态措施相结合的建设模式和处理工艺，进一步集成优化，研制集“生物强化-生态净化-资源化”于一体的污水处理装置（高效率、低能耗、占地小），对农户产生的污水进行分散治理。具体的装置研发技术路线见图3[11]。
　　该模式主要适用于居住分散、地形地势条件复杂，管网难以统一施工，20户以下难以集中处理的农户，以及个别丘区农村院落、受地形限制无可用土地的农户。该模式在实际建设中可依居住集中程度、地势条件、土地利用率等具体情况分为单户、联户、多户等不同的方式加以处理，一方面提高土地的集约利用率，另一方面可以节省投资。该模式投资成本低，运行管理简便，湿地工艺的景观效果也较好。污水收集处理具体过程如图4所示。
　　2.4.2 农村黑臭水体分散处理
　　黑臭水体的治理修复涉及控源截污、内源治理、活水循环、清水补给、水质净化、生态修复等，是一项系统工程。底泥既是黑臭水体污染物的“汇”，同时也是污染的“源”，是引起水体内源污染的主因，因此底泥与上覆水的治理修复是一个有机整体。目前四川省对黑臭水体的治理主要考虑的是水质净化与达标，而忽略了对泥、水原位协同治理修复技术的深入研究，对黑臭水体整治后局部或季节性复发问题的成因认识不足，也缺乏有效应对措施。
　　本研究分析现有黑臭水体修复技术的适用范围、设计要点、影响因素与限制条件等，系统调查温江区农村黑臭沟渠的污染原因、污染历史、污染程度以及环境、气候和水利条件等现状。以房前屋后河塘沟渠为重点实施清淤疏浚，采取综合措施恢复水生态，逐步消除农村黑臭水体为目标，深入研究适用于典型散居村落黑臭沟渠的“微生物（生物滤池、生物转盘）+生态（土地渗滤、人工湿地）+原位修复/环保疏浚”协同治理修复技术。在实现治水目标及满足景观相容性的基础上，把“低成本、无动力、易管理”等因素纳入修复方案进行系统优化。具体技术工艺设计图如图5所示。
　　3 温江区农村污水设施运行管理模式
　　本研究结合温江农村生产生活方式及经济水平，建立区政府—镇街—村组（三方机构）完整的三级组织架构。由温江区水务局总体牵头，把控全局，协调建设，定期和不定期对乡镇污水处理厂、各镇街一体化处理设施和分散处理设施进行考核，对处理设施的运行管理和设施排水指标进行评价和检测，并根據考核结果给予适当的奖励或惩罚。保障农村生活污水治理设施良好运行。温江区农村污水管理模式整体架构如图6。
　　目前农村污水处理存在设施规划不科学、缺乏专业人员、市场化程度低、村民参与度低等问题，可加大政府与高等院校的“校地合作”，强化技术与人才支撑;坚持“谁投资、谁运营、谁受益”的原则，积极加强政府与社会资本合作（PPP）模式，提高市场化程度，加大资金保障;同时大力开展农村污水治理的宣传，提高村民的环保意识，采取“谁污染、谁治理，谁受益、谁付费”的方式，动员村民积极参与农村污水治理工作，保障污水处理设施顺利运行。
　　4 结论与展望
　　切实改善四川省广大农村地区水环境质量，是顺应广大群众热切期盼、保障全省人民群众身体健康的必然选择。本研究基于乡村振兴及改善农村人居环境的战略需求，摸清温江区农村污水治理的现状，找准问题症结，把握关键环节，研究探索成都市温江区农村污水治理模式及其适用情况。以“宜聚则聚、宜散则散、应收尽收”为原则，充分利用现有处理设施，将现有管道附近符合接入条件的农村聚居点污水接入城镇污水处理厂或农村污水处理站进行处理。对集聚程度较高、经济条件较好、无法接入城镇或农村污水处理站的农村院落（20户以上），新建集中式农村污水处理设施处理生活污水。对居住较为分散、地形地貌复杂（20户以下）不适合集中收集处理的区域，新建分散式农村污水处理设施，就地就近采用无动力少动力的处理技术进行分散处理。不断完善管护机制，补齐农村污水治理短板，解决农村地区突出水环境问题，提升农村人居环境质量，为实现乡村振兴目标、全面建成小康社会奠定基础，推动治蜀兴川再上新台阶。
　　参考文献
　　[1]谢春生，于婷，于法稳.农村生活污水治理相关研究进展[J]. 生态经济，2019，35（07）：209-213+220.
　　[2]Jin L Y，Zhang G M，Tian H F. Current state of sewage treatment in China[J].Water Research，2014，66：85-98.
　　[3]蒋涛，李亚，盛安志，等.农村生活污水治理模式与技术研究综述[J].环境与可持续发展，2018（4）：79-83.
　　[4]陈惠明，余艳鸽，李斌，等.膜生物反应器和曝气生物滤池处理黑臭水体研究[J].水处理技术，2019，45（11）：122-126.
　　[5]王铭源，陆少鸣，胡勇，等.新型复合生物滤池处理生活污水实际应用[J].水处理技术，2019，45（10）：130-133.
　　[6]陶正凯，荆肇乾，陈蕾，等.基于胁迫影响的人工湿地植物筛选研究进展[J].生态科学，2019，38（06）：184-189.
　　[7]程铭.多级垂直流人工湿地对北方农村生活污水的处理分析[J].环境保护科学，2019，45（06）：64-70.
　　[8]孙威.A2/O法污水处理工艺在美丽乡村水环境整治工程中的运用——以栖霞区龙潭街道农村污水处理及配套管网工程为例[J].绿色科技，2019（20）：78-81.
　　[9]谢晴，张静，麻泽龙，等. A2/O-MBR工艺在农村生活污水处理中的示范[J].环境工程，2016，34（07）：38-41+87.
　　[10]聂发辉，黄敏峰，鲁秀国，等.生物接触氧化-潜流型人工湿地组合工艺处理农村生活污水的试验研究[J].应用化工，2018，47（10）： 2162-2164+2168.
　　[11]anonym.PRODUCTIN TRODUCTION.[EB/OL]. http：//www.greinworth.com/col.jspid=125，2019-10-11.
　　收稿日期：2020-03-03
　　基金项目：四川省科技计划城市黑臭水体污染控制与修复技术研究及示范（2018SZDZX0026）;国家自然科学基金（21777131）
　　作者简介：熊亭亭（1995-），女，西南交通大学地球科学与环境工程学院环境工程专业研究生，研究方向为水污染控制。
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