“城市思維”在農村汙水治理的難題
2021-05-28 11:22:03
你發現了嗎？自4年前國家首次提出農村黑臭水體治理後，很多地區在治理過程中都存在著明顯的慣性思維，即“借用”城市黑臭水體的那一套。
對此有業內人士表示道：“如果農村黑臭水體治理隻是簡單套用城市治理模式，盲目“高大上”，最終隻會導致投資效率低下、治理效果難以持久……”
也正因如此，今年2月份生態環境部、財政部在《關於開展 2022年農村黑臭水體治理試點工作的通知》中明確指出：試點城市要因地製宜開展治理。根據汙染成因，結合農村類型、自然環境及經濟發展水平等因地製宜開展試點。
01
《農村汙水處理現狀分析報告》
處理規模、工藝技術、水質指標
1、農村汙水收集處理更偏向小範圍的集中處理
在進行汙水處理方案的設計時，處理規模是應該被考慮的第一大因素，也是工藝技術選擇時必要的篩選條件。有研究者通過對200多個工程案例中的汙水處理規模進行統計分析，結果顯示：
農村生活汙水的處理規模有接近30%的工程案例在20~50m3/d之間，占比最多；處理規模為 50~100m3/d和100~300m3/d的案例分別占總數的23%和20%；處理規模小於20m3/d的案例數較少，占總數的18%；而大於500m3/d的規模更偏向於鄉鎮的汙水處理量，所以占比較少。
不難發現，農村汙水量少且水量波動大，農村汙水收集處理更偏向於小範圍的集中處理。
2、農村汙水處理技術的應用呈現兩極分化
目前，農村汙水常用的處理技術可以分為兩大類：
一類是生態處理，包括人工濕地、土地處理、穩定塘。
另一類是生物處理，包括 A/O、A2 /O、SBR、氧化溝等活性汙泥法，生物濾池、生物接觸氧化等的生物膜法， 以及組合式膜生物反應器等技術。
這裏需要說明的是，由於農村汙水處理的出水要求普遍不高，且農村地區具有地勢和地形上的優勢，可以優先采用經濟投入較少的生態處理，但考慮到生態處理能力有限，在進水負荷較高時，通常采用生物生態相結合的組合技術。
為了探究並篩選出農村汙水處理中最適宜的技術，研究者將調研和統計的200多個農村汙水處理案例中不同水量範圍使用的技術分布範圍進行歸納，結果顯示：
農村汙水處理技術的應用呈現兩極分化的現象。農村汙水處理規模在20~300m3/d中的案例數最多，且人工濕地和生物膜法技術在這些案例中的應用最為廣泛。
其中，人工濕地技術在20~300m3/d階段的處理規模中，隨著處理規模的增加，技術的應用案例也逐步上升。這就說明人工濕地工藝是目前農村汙水處理中比較常見的技術。
3、農村汙水處理主要考慮降解有機物、降低汙染程度和汙染物總量減排
為了探究目前農村汙水處理指標考核的情況，研究者將近200個案例中的各項指標進行了統計，得出如下結論：
COD、NH3-N和TP是考核最多的水質指標。其中COD和NH3-N的考核率分別為94.42%和91.19%，均超過90%；TP的考核率為83.94%；SS在農村汙水的水質考核中僅次於以上三項，BOD和TN的考核率均低於70%，其中TN的考核率僅為50%。
由此可知，農村汙水處理一方麵是考慮汙染物總量減排，防止黑臭水體的產生；另一方麵則主要考慮降解有機物、降低汙染程度、防止水體富營養化。
02
為何農村汙水治理不能套用城市思維？
農村汙水治理的特點與難點
眾所周知，農村和城市在經濟發展水平、生產生活方式、人口集聚等諸多方麵都存在著顯著的差異，而這些決定了農村和城市汙水在成因和治理中存在明顯不同。
1、運行維護資金投入不足
目前，農村生活汙水處理的投資和運維經費主要來源於村委會的公共經費。
雖然環保和當地政府部門會給予一定的資金支持，但經費投入往往相對不足，且沒有固定的資金來源渠道，無法做到持續投入，導致農村生活汙水處理運維管理仍存在較大的資金缺口。
當然，除了經費資金的問題，農村汙水處理設施建成後的其它運維管理問題更是頻現。
2、運維管理主體不明確
農村生活汙水處理的運維管理主體既多也複雜，既有包括鄉鎮政府在內的多個政府部門，也包括建設單位、運維單位在內的企業單位，還有當地的村委會等。
各單位、部門間分工不明 確，界限劃定不清晰，權力與義務劃定不統一，難以有效統一管理，各部門、單位間遇事容易發生推脫、推卸等問題，不利於及時、有效地解決問題，給運維管理帶來不便。
目前，大部分地區村鎮汙水處理設施的閑置現象較為嚴重，形成所謂的“曬太陽工程”。
建好後長期閑置，沒有專業人員有效管理，也沒有建立起長效的運維機製。
3、處理水量、水質波動大
農村汙水主要是淋浴水、廚房廢水、自備井水以及糞便汙水，大部分村莊汙水的性質相差不大，水體中含有一定量的氮和磷，基本上不存在重金屬和其他有毒有害物質，水質波動大，生物可降解性好。
隨著生活汙水的不均勻排放，水量變化較大，水質的變化係數也相應增大，日變化係數一般在3.0～5.0之間，甚至超過10.0。夏季汙水排放量高於其它季節，主要原因是夏季農戶洗漱次數及其他它用水量的增加。
此外，存在企業亂接錯接混入工業汙水的現象，致使進水 pH值變化大，出水難以達標。
這些問題均為農村汙水項目有效運營帶來了較大困難。
4、管理監督及考核機製不完善
一般來說，農村生活汙水治理工作的考核機製是分級考核，但是考核的重點不在於管理機製上，而是著重於設施建設上，重點考核農村生活汙水治理點的目標任務完成情況，而對於整體工程運行管理方麵的考核內容尚未涉及。
同時，由於村莊布局分散，區域內汙水處理設施偏小而多，給實際監管帶來極大困難，而由於成本較高、技術複雜以及所需人力、財力不足導致在線監測難以全麵實行。
5、缺乏持續性、專業性運行維護
農村地區的汙水處理設施或者化糞池建成後，“一勞永逸”的思想隨之而來。
但年份越舊，設備老化程度就越來越嚴重，有的出現汙水大量滲漏，還有部分居民汙水管道未接入汙水處理設施。
另外，部分地區甚至出現居民代管，無人看管的情況，長期缺乏相應的專業技術指導，無法完成專業性較強的汙水處理設備的日常。致使農村生活汙水處理係統建好後沒有得到充分地利用，沒有發揮應有的價值。
說到底，農村汙水處理難的不是技術，難的是城市模式下的“水土不服”。
03
農村汙水治理如何做到因地製宜？
依據當地環境、結合氣候地勢
麵對與城市汙水截然不同的特點，農村汙水治理的關鍵便是治理技術與農村實際環境的有機結合。
目前農村汙水處理通常采用的技術有：沼氣池、活性汙泥法、人工濕地、土地處理、氧化塘、生物膜法，以及一些組合工藝，例如活性汙泥-膜生物反應器、活性汙泥-人工濕地、生物膜法-人工濕地等。
而在實際工程案例中，為了達到有效的汙水去除效果，通常依據當地的環境特點，結合氣候、地勢等因素，需將技術進行組合以實現汙染物的有效去除。
1、上海市、江蘇省、浙江省、安徽省、福建省、江西省、山東省
華東地區水係發達，夏季高溫多雨、冬季溫和少雨，季風性氣候顯著。
通過對華東地區工程案例的分析得出，活性汙泥法及其組合工藝法和生物膜及其組合工藝法的使用較為普遍，超過了總案例數的75%；人工濕地及其組合工藝使用率略低，僅為9例。
由於以江蘇、浙江、上海代表的長三角地區，農村經濟發展較發達，人口密度大、土地資 源緊張且水質性缺水問題嚴重，所以需要選用處理效果好且占地麵積小的好氧生物處理技術或采用生物生態相結合的方式。
2、北京市、天津市、河北省、山西省、內蒙古自治區
華北地區的環境特點不同於華東地區，該地區降水量不夠充沛，水資源匱乏導致旱 澇災害頻發。
在地勢方麵。華北地區不僅涵蓋東部的遼東山東低山丘陵、中部的黃淮海 平原和遼河下遊平原，也包括西部的黃土高原和北部的冀北山地。所以在華北地區選擇汙水處理技術時，地形條件被考慮為主要影響因素。
比如，在占地資源緊張、地勢有較大落差的山地地區，可考慮采用厭氧生物濾池處理技術。
再比如，北京的西北部以山地為主，東南部則為平原，且北京農村的經濟情況良好，可考慮MBR工藝及MBR和土地處理的組合工藝、活性汙泥和土地處理的組合工藝。
3、河南省、湖北省、湖南省、廣東省、廣西壯族自治區、海南省
中南地區地形條件複雜，相較於平原，山地和丘陵的覆蓋麵積較大，而往往山地丘陵地區還是重要的水源地，汙水排放量也受到限製。
在中南地區的工程案例中，活性汙泥法與人工濕地的組合工藝、人工濕地、土地處理及生物膜處理與人工濕地的組合工藝應用較多，還有一些設施采用了穩定塘及膜生物處理的工藝。
通常秦嶺-淮河以南的農村多依水而建，可以依靠現有的池塘資源建設人工濕地等生態工藝；秦嶺-淮河以北的區域，可以采用生物膜處理、活性汙泥處理等生物生態相結合的處理技術。
4、重慶市、四川省、貴州省、雲南省、西藏自治區
西南地區的地形主要以丘陵、山地和高原為主，與中南地區類似。農村人口眾多，少數民族聚集，因為旅遊業而衍生的農家樂產業增加了汙水排放速度，所以西南是農村汙水控製技術較為薄弱的地區。
比如重慶地形以丘陵地貌為主。所以在選擇工藝時，可考慮單戶類型的化糞池與沼氣池、小型聯戶的厭氧-花台濕地與厭氧-跌水氧化、中型聯戶的厭氧-生態淨化溝與厭氧-人工濕地以及大型聯戶的厭氧-人工濕地與厭氧好氧一體化反應器。
再以雲南為例，由於其汙水處理設施相對滯後，貧困地區較多，所以當地的農村汙水處理充分利用當地的資源建立，如氧化塘、人工濕地、土地處理和生物處理等。
5、陝西省、甘肅省、 青海省、寧夏回族自治區、新疆維吾爾自治區
西北地區以高原、盆地和山地為主，較高地形阻礙了濕潤的氣流，導致整體降雨稀少，氣候幹旱。
由於南北方的地理分界線為秦嶺，所以秦嶺以南的陝南地區雖與陝北、關中同為西北區域，但氣候有明顯的差別。
西北地區地理位置比較偏遠，居民環境保護意識薄弱，農村汙水處理設施缺乏，許多汙水在未經過處理就直接排放，區域淡水資源存在危機。依據西北地區的氣候和汙水特點，生化處理技術、生態淨化技術和生物+生化處理技術被認為是適合當地的汙水處理技術。
6、遼寧省、吉林省、 黑龍江省
東北地區有大興安嶺、小興安嶺等山脈還有平原和半島，地形相對複雜。在這樣的高寒地區，夏季高溫多雨、冬季寒冷幹燥。
由於冬季溫度過低和經濟較為落後的原因，東北地區不適用MBR等投資、運行費用較高的技術；而經濟投入低的人工濕地、土地處理等工藝則會因為冬季氣候過低而影響其處理效果。
值得一提的是，哈工大曾發現當人工濕地的主體材料為沸石時，可以保證係統在低溫下仍然對總氮、總磷具有良好的去除能力。因此，選擇適合低溫條件下生長的植物和適合的填料，從而有效地提高汙染物的去除效率，是當前東北地區技術選擇的關鍵因素。
對此有業內人士表示道：“如果農村黑臭水體治理隻是簡單套用城市治理模式，盲目“高大上”，最終隻會導致投資效率低下、治理效果難以持久……”
也正因如此，今年2月份生態環境部、財政部在《關於開展 2022年農村黑臭水體治理試點工作的通知》中明確指出：試點城市要因地製宜開展治理。根據汙染成因，結合農村類型、自然環境及經濟發展水平等因地製宜開展試點。
01
《農村汙水處理現狀分析報告》
處理規模、工藝技術、水質指標
1、農村汙水收集處理更偏向小範圍的集中處理
在進行汙水處理方案的設計時，處理規模是應該被考慮的第一大因素，也是工藝技術選擇時必要的篩選條件。有研究者通過對200多個工程案例中的汙水處理規模進行統計分析，結果顯示：
農村生活汙水的處理規模有接近30%的工程案例在20~50m3/d之間，占比最多；處理規模為 50~100m3/d和100~300m3/d的案例分別占總數的23%和20%；處理規模小於20m3/d的案例數較少，占總數的18%；而大於500m3/d的規模更偏向於鄉鎮的汙水處理量，所以占比較少。
不難發現，農村汙水量少且水量波動大，農村汙水收集處理更偏向於小範圍的集中處理。
2、農村汙水處理技術的應用呈現兩極分化
目前，農村汙水常用的處理技術可以分為兩大類：
一類是生態處理，包括人工濕地、土地處理、穩定塘。
另一類是生物處理，包括 A/O、A2 /O、SBR、氧化溝等活性汙泥法，生物濾池、生物接觸氧化等的生物膜法， 以及組合式膜生物反應器等技術。
這裏需要說明的是，由於農村汙水處理的出水要求普遍不高，且農村地區具有地勢和地形上的優勢，可以優先采用經濟投入較少的生態處理，但考慮到生態處理能力有限，在進水負荷較高時，通常采用生物生態相結合的組合技術。
為了探究並篩選出農村汙水處理中最適宜的技術，研究者將調研和統計的200多個農村汙水處理案例中不同水量範圍使用的技術分布範圍進行歸納，結果顯示：
農村汙水處理技術的應用呈現兩極分化的現象。農村汙水處理規模在20~300m3/d中的案例數最多，且人工濕地和生物膜法技術在這些案例中的應用最為廣泛。
其中，人工濕地技術在20~300m3/d階段的處理規模中，隨著處理規模的增加，技術的應用案例也逐步上升。這就說明人工濕地工藝是目前農村汙水處理中比較常見的技術。
3、農村汙水處理主要考慮降解有機物、降低汙染程度和汙染物總量減排
為了探究目前農村汙水處理指標考核的情況，研究者將近200個案例中的各項指標進行了統計，得出如下結論：
COD、NH3-N和TP是考核最多的水質指標。其中COD和NH3-N的考核率分別為94.42%和91.19%，均超過90%；TP的考核率為83.94%；SS在農村汙水的水質考核中僅次於以上三項，BOD和TN的考核率均低於70%，其中TN的考核率僅為50%。
由此可知，農村汙水處理一方麵是考慮汙染物總量減排，防止黑臭水體的產生；另一方麵則主要考慮降解有機物、降低汙染程度、防止水體富營養化。
02
為何農村汙水治理不能套用城市思維？
農村汙水治理的特點與難點
眾所周知，農村和城市在經濟發展水平、生產生活方式、人口集聚等諸多方麵都存在著顯著的差異，而這些決定了農村和城市汙水在成因和治理中存在明顯不同。
1、運行維護資金投入不足
目前，農村生活汙水處理的投資和運維經費主要來源於村委會的公共經費。
雖然環保和當地政府部門會給予一定的資金支持，但經費投入往往相對不足，且沒有固定的資金來源渠道，無法做到持續投入，導致農村生活汙水處理運維管理仍存在較大的資金缺口。
當然，除了經費資金的問題，農村汙水處理設施建成後的其它運維管理問題更是頻現。
2、運維管理主體不明確
農村生活汙水處理的運維管理主體既多也複雜，既有包括鄉鎮政府在內的多個政府部門，也包括建設單位、運維單位在內的企業單位，還有當地的村委會等。
各單位、部門間分工不明 確，界限劃定不清晰，權力與義務劃定不統一，難以有效統一管理，各部門、單位間遇事容易發生推脫、推卸等問題，不利於及時、有效地解決問題，給運維管理帶來不便。
目前，大部分地區村鎮汙水處理設施的閑置現象較為嚴重，形成所謂的“曬太陽工程”。
建好後長期閑置，沒有專業人員有效管理，也沒有建立起長效的運維機製。
3、處理水量、水質波動大
農村汙水主要是淋浴水、廚房廢水、自備井水以及糞便汙水，大部分村莊汙水的性質相差不大，水體中含有一定量的氮和磷，基本上不存在重金屬和其他有毒有害物質，水質波動大，生物可降解性好。
隨著生活汙水的不均勻排放，水量變化較大，水質的變化係數也相應增大，日變化係數一般在3.0～5.0之間，甚至超過10.0。夏季汙水排放量高於其它季節，主要原因是夏季農戶洗漱次數及其他它用水量的增加。
此外，存在企業亂接錯接混入工業汙水的現象，致使進水 pH值變化大，出水難以達標。
這些問題均為農村汙水項目有效運營帶來了較大困難。
4、管理監督及考核機製不完善
一般來說，農村生活汙水治理工作的考核機製是分級考核，但是考核的重點不在於管理機製上，而是著重於設施建設上，重點考核農村生活汙水治理點的目標任務完成情況，而對於整體工程運行管理方麵的考核內容尚未涉及。
同時，由於村莊布局分散，區域內汙水處理設施偏小而多，給實際監管帶來極大困難，而由於成本較高、技術複雜以及所需人力、財力不足導致在線監測難以全麵實行。
5、缺乏持續性、專業性運行維護
農村地區的汙水處理設施或者化糞池建成後，“一勞永逸”的思想隨之而來。
但年份越舊，設備老化程度就越來越嚴重，有的出現汙水大量滲漏，還有部分居民汙水管道未接入汙水處理設施。
另外，部分地區甚至出現居民代管，無人看管的情況，長期缺乏相應的專業技術指導，無法完成專業性較強的汙水處理設備的日常。致使農村生活汙水處理係統建好後沒有得到充分地利用，沒有發揮應有的價值。
說到底，農村汙水處理難的不是技術，難的是城市模式下的“水土不服”。
03
農村汙水治理如何做到因地製宜？
依據當地環境、結合氣候地勢
麵對與城市汙水截然不同的特點，農村汙水治理的關鍵便是治理技術與農村實際環境的有機結合。
目前農村汙水處理通常采用的技術有：沼氣池、活性汙泥法、人工濕地、土地處理、氧化塘、生物膜法，以及一些組合工藝，例如活性汙泥-膜生物反應器、活性汙泥-人工濕地、生物膜法-人工濕地等。
而在實際工程案例中，為了達到有效的汙水去除效果，通常依據當地的環境特點，結合氣候、地勢等因素，需將技術進行組合以實現汙染物的有效去除。
1、上海市、江蘇省、浙江省、安徽省、福建省、江西省、山東省
華東地區水係發達，夏季高溫多雨、冬季溫和少雨，季風性氣候顯著。
通過對華東地區工程案例的分析得出，活性汙泥法及其組合工藝法和生物膜及其組合工藝法的使用較為普遍，超過了總案例數的75%；人工濕地及其組合工藝使用率略低，僅為9例。
由於以江蘇、浙江、上海代表的長三角地區，農村經濟發展較發達，人口密度大、土地資 源緊張且水質性缺水問題嚴重，所以需要選用處理效果好且占地麵積小的好氧生物處理技術或采用生物生態相結合的方式。
2、北京市、天津市、河北省、山西省、內蒙古自治區
華北地區的環境特點不同於華東地區，該地區降水量不夠充沛，水資源匱乏導致旱 澇災害頻發。
在地勢方麵。華北地區不僅涵蓋東部的遼東山東低山丘陵、中部的黃淮海 平原和遼河下遊平原，也包括西部的黃土高原和北部的冀北山地。所以在華北地區選擇汙水處理技術時，地形條件被考慮為主要影響因素。
比如，在占地資源緊張、地勢有較大落差的山地地區，可考慮采用厭氧生物濾池處理技術。
再比如，北京的西北部以山地為主，東南部則為平原，且北京農村的經濟情況良好，可考慮MBR工藝及MBR和土地處理的組合工藝、活性汙泥和土地處理的組合工藝。
3、河南省、湖北省、湖南省、廣東省、廣西壯族自治區、海南省
中南地區地形條件複雜，相較於平原，山地和丘陵的覆蓋麵積較大，而往往山地丘陵地區還是重要的水源地，汙水排放量也受到限製。
在中南地區的工程案例中，活性汙泥法與人工濕地的組合工藝、人工濕地、土地處理及生物膜處理與人工濕地的組合工藝應用較多，還有一些設施采用了穩定塘及膜生物處理的工藝。
通常秦嶺-淮河以南的農村多依水而建，可以依靠現有的池塘資源建設人工濕地等生態工藝；秦嶺-淮河以北的區域，可以采用生物膜處理、活性汙泥處理等生物生態相結合的處理技術。
4、重慶市、四川省、貴州省、雲南省、西藏自治區
西南地區的地形主要以丘陵、山地和高原為主，與中南地區類似。農村人口眾多，少數民族聚集，因為旅遊業而衍生的農家樂產業增加了汙水排放速度，所以西南是農村汙水控製技術較為薄弱的地區。
比如重慶地形以丘陵地貌為主。所以在選擇工藝時，可考慮單戶類型的化糞池與沼氣池、小型聯戶的厭氧-花台濕地與厭氧-跌水氧化、中型聯戶的厭氧-生態淨化溝與厭氧-人工濕地以及大型聯戶的厭氧-人工濕地與厭氧好氧一體化反應器。
再以雲南為例，由於其汙水處理設施相對滯後，貧困地區較多，所以當地的農村汙水處理充分利用當地的資源建立，如氧化塘、人工濕地、土地處理和生物處理等。
5、陝西省、甘肅省、 青海省、寧夏回族自治區、新疆維吾爾自治區
西北地區以高原、盆地和山地為主，較高地形阻礙了濕潤的氣流，導致整體降雨稀少，氣候幹旱。
由於南北方的地理分界線為秦嶺，所以秦嶺以南的陝南地區雖與陝北、關中同為西北區域，但氣候有明顯的差別。
西北地區地理位置比較偏遠，居民環境保護意識薄弱，農村汙水處理設施缺乏，許多汙水在未經過處理就直接排放，區域淡水資源存在危機。依據西北地區的氣候和汙水特點，生化處理技術、生態淨化技術和生物+生化處理技術被認為是適合當地的汙水處理技術。
6、遼寧省、吉林省、 黑龍江省
東北地區有大興安嶺、小興安嶺等山脈還有平原和半島，地形相對複雜。在這樣的高寒地區，夏季高溫多雨、冬季寒冷幹燥。
由於冬季溫度過低和經濟較為落後的原因，東北地區不適用MBR等投資、運行費用較高的技術；而經濟投入低的人工濕地、土地處理等工藝則會因為冬季氣候過低而影響其處理效果。
值得一提的是，哈工大曾發現當人工濕地的主體材料為沸石時，可以保證係統在低溫下仍然對總氮、總磷具有良好的去除能力。因此，選擇適合低溫條件下生長的植物和適合的填料，從而有效地提高汙染物的去除效率，是當前東北地區技術選擇的關鍵因素。