污水土地處理新技術在西南農村的應用與管理

李旭寧，劉 歡，林 明，楊小毛，趙必貴

（1.深圳市深港產學研環(huán)保工程技術股份有限公司，廣東 深圳 518000；2.深圳市海岸與大氣研究重點實驗室，廣東 深圳 518000）

隨著我國新農村建設的發(fā)展完善和農村地區(qū)居民生活水平的不斷提高，農村地區(qū)的用水量及污水的排放量均呈逐年增長趨勢，污水成分也日益復雜。但目前全國95%以上村莊都沒有排水渠道及污水處理系統(tǒng)，農村地區(qū)污水多數(shù)以直排的形式入河或者排入坑塘自然下滲，從而造成河流、土壤及地下水污染[1-2]。因此，適合農村地區(qū)的污水處理技術與因地制宜的管理模式，對于農村地區(qū)的污水處理以及生態(tài)環(huán)境的保護都具有非常重要的意義。

1 農村地區(qū)的污水處理設計理念

農村地區(qū)污水具有排放分散、水質水量變化大等特點。常規(guī)污水生化二級處理工藝由于投資運行費用高、對維護管理人員素質要求高等原因，其并不適用于農村地區(qū)污水的處理。因此必須根據(jù)農村污水的自身特點以及當?shù)氐娜丝凇⒌乩怼⒌匦蔚鹊貐^(qū)特點，因地制宜，選擇投資少、運行成本低、穩(wěn)定性高，且易于維護管理的污水處理工藝[3-4]。我國是一個多山的國家，據(jù)統(tǒng)計，山地、高原、丘陵等占了國土總面積的66%，而我國西南地區(qū)更是如此[5]。針對西南農村山區(qū)及丘陵地帶具有地勢落差的特點，應充分利用地形地勢，依勢而建、合理布局，結合生態(tài)型污水處理工藝，可實現(xiàn)污水處理微動力甚至無動力運行，從而大大降低污水處理的運行費用，也為后續(xù)的運行管理提供了便利。

2 新型污水土地處理技術的原理與特點

污水土地處理是通過土壤-植物系統(tǒng)的生物、化學、物理等固定與降解作用，對污水中的污染物實現(xiàn)凈化的過程，傳統(tǒng)的污水土地處理技術分為快滲滲濾、慢速滲濾、地表漫流、地下滲濾、濕地系統(tǒng)五類[6]。這些技術具有能耗低、維護簡便等優(yōu)勢，但也存在水力負荷低、占地面積大、抗沖擊負荷能力弱等劣勢。

人工快滲污水處理系統(tǒng)（Constructed Rapid Infiltration，簡稱CRI系統(tǒng)）是在快速滲濾系統(tǒng)的基礎上開發(fā)的新型污水土地處理技術，是采用滲透性能良好的CRI介質（以一定級配的天然河砂為主，并摻入活性礦物填料），采用干濕交替的運轉方式，污水在通過快滲池時產生綜合的物理、化學和生物反應，使水中的污染物得以去除，從而達到水質凈化目的的污水處理技術。

與常規(guī)處理工藝比較，CRI系統(tǒng)發(fā)揚了土地處理技術的優(yōu)勢，又通過其自有的特色消除了原有的劣勢：1）工藝流程簡單，建設投資費用省；2） 運行費用低，在農村地區(qū)可依地勢建造，實現(xiàn)無動力運行，節(jié)省能耗；3）不產生活性污泥，省去了活性污泥的處理費用，不會造成因活性污泥處置不當而引起對環(huán)境的二次污染；4）出水效果好，出水水質可達《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A標準或景觀、綠化回用水及農田灌溉用水的水質標準；5）便于操作，易于管理和維護，對操作人員的學歷素質要求不高；6）抗沖擊負荷強，CRI系統(tǒng)停止運行較長時間后，經3～5天的翻曬保養(yǎng)即可迅速恢復正常運行。

3 工程實踐

3.1 工程地地理概況

某工程所在地屬四川省成都市龍泉驛區(qū)，位于成都東郊，鎮(zhèn)境坐落于龍泉山脈中西部，平均海拔900m。全鎮(zhèn)幅員面積37.5km2，轄6個村和1個社區(qū)，共80個村（居）民小組，總人口約1.4萬人。該鎮(zhèn)污水主要為生活污水，通過市政管網收集后輸送至污水處理廠。該鎮(zhèn)地處山區(qū)，具有一定的地勢落差，污水處理工程在設計時充分利用這一地形特點，通過對污水處理設施各單元的合理布局，使污水在廠區(qū)依靠重力流動，結合土地處理法沒有曝氣能耗的特點，從而實現(xiàn)了整個污水處理過程的微動力甚至無動力運行。

3.2 工程簡介

該鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程采用人工快滲污水處理技術，設計規(guī)模為300m3/d，工程總投資65萬元，總占地面積1914m2，于2010年2月建成運行。其工藝流程如圖1所示。該工程是節(jié)能減排的典范之作，其充分利用地形條件，依地勢而建（見圖2）。設計廠區(qū)地面標高為815.20～819.00m，主要構筑物按工藝流程，依照進水方向從高到低依次布置。其中格柵渠、隔油池、預沉調節(jié)池、配水池所處地面標高為819.00m，人工快滲池、清水計量渠所處地面標高為815.20m。利用地勢落差，污水依靠重力流動，無需動力提升，可實現(xiàn)無動力運行。

圖1 污水處理工程工藝流程

圖2 成都市龍泉驛區(qū)某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程

3.3 進出水水質情況

該工程設計進水水質為CODCr≤350mg/L、BOD5≤180mg/L、SS≤200mg/L、NH3-N≤25mg/L、TP≤2.5mg/L。設計出水水質達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準。

3.4 工程運行情況

該鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程經過近2年運行，主要指標可穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，出水水質監(jiān)測結果見下表。該工程充分利用地形條件，依地勢而建，無需動力提升，并可實現(xiàn)無動力運行。其日常運行管理年耗電量總共約為1496.5kW·h，噸水電耗僅為0.014kW·h，大大低于傳統(tǒng)的污水處理工藝。

進出水水質情況表

4 管理模式創(chuàng)新探討

污水處理設施講究“三分設計，七分管理”，即使污水處理系統(tǒng)設計有一定的缺陷，只要運行管理到位，也都能維持一定的處理效果；反之，系統(tǒng)設計再完美，運行管理不善，也達不到良好的運行效果[7-9]。美國環(huán)境保護署在總結分散污水治理的教訓時就認為，以用戶自覺為主的管理方式不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行與維護[10]。對北京近30個鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中式污水處理廠和78個村級污水站的調查也表明，47%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠和30%的村級污水站未能正常運行，原因除了設計和建設本身缺陷如配套收集管網不全、設計規(guī)模偏大外，主要是存在運行管理機制的問題[11]。因此，根據(jù)農村地區(qū)的具體現(xiàn)狀、特點、風俗習慣及自然、經濟與社會條件，因地制宜，采用適合農村地區(qū)的污水處理系統(tǒng)運營管理模式是很有必要的。

目前，現(xiàn)有的村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)運行管理中存在的問題主要包括以下方面：1）運行維護資金不足；2）缺乏專業(yè)運行維護人員；3）運行監(jiān)管不到位。建立農村地區(qū)污水處理設施運行管理模式，關鍵在于因地制宜地確定運行、監(jiān)管及技術支持三項運行管理要素的承擔者，落實各自責任。

結合實際鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程的運行管理情況，實施管理模式創(chuàng)新可采取以下措施：

（1）政府負責工程運行管理，專業(yè)公司提供技術支持

污水處理設施運營管理的發(fā)展趨勢是市場化和社會化，但農村地區(qū)特別是西南農村地區(qū)的污水處理設施，由于其特殊性，短期內完全實現(xiàn)社會化與市場化難度較大，需要一個從政府直管到市場化管理的漸進過程[8]。上述位于成都市龍泉驛區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程，就是由龍泉驛區(qū)水務局負責工程的運行和管理，并由專業(yè)環(huán)保公司提供相應技術支持的。從該工程目前的良好運行管理情況來看，由政府負責工程的運行管理，專業(yè)公司提供技術支持的“1+1”運行管理的模式是可行的。

（2）采取以“大項目帶動小項目”的形式，降低運行管理成本

盡管現(xiàn)有農村生活污水處理設施具有自動化程度不高、管理簡單，運行、維護費用較低等特點。但污水處理的設備操作、維修和工藝參數(shù)調節(jié)均需較強的專業(yè)知識，因此對運行管理人員專業(yè)知識的要求較高。運行管理人員不僅需掌握污水處理工藝原理等基礎知識，還要了解各設施設備的設計與分布以及農村地區(qū)污水排放的具體情況，才能對污水處理設施較好地進行運行管理。農村地區(qū)的污水處理設施一般規(guī)模較小，地處相對偏遠地區(qū)，管理水平較低，專業(yè)技術人員較少，這樣往往會造成污水處理設施出現(xiàn)問題得不到及時解決，以致問題不斷積累導致設施不能正常運轉。在龍泉驛區(qū)還建有一座與上述鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠一樣采用人工快滲處理工藝的水質凈化廠，該水質凈化廠設計規(guī)模為15,000m3/d，配駐有經過專業(yè)知識培訓的人員可為附近的小型項目提供技術支持。由于人工快滲污水處理系統(tǒng)易于操作，管理和維護比較方便，對操作人員的要求不高，因此采取以“大項目帶動小項目”的運行管理模式，通過定期派出較大項目的技術人員到周邊的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠進行設備維護與技術指導，可使鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的污水處理設施在得以長期穩(wěn)定運行的同時也降低了運行管理成本。

（3）運行費用保障

鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的運行費用主要來自兩方面：1）通過向使用自來水的用戶在自來水費中適當收取部分排污費；2）由地方財政進行補貼。污水處理是一項公益事業(yè)，通常不直接產生經濟效益，落實污水處理運行費用是確保設施能夠長效運行的基礎。由于部分農村地區(qū)自來水管網分散，較難像城區(qū)那樣通過自來水費同步收取排污費，因此需要根據(jù)實際情況多渠道建立污水處理費用來源。鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)可通過收取工業(yè)企業(yè)排污費來保障污水處理設施運行費用。對于村鎮(zhèn)生活污水處理設施，可采取市、縣、鄉(xiāng)、村4級共籌模式，市財政應按照城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、先進帶后進、生態(tài)補償、均衡發(fā)展的思路，較大程度上承擔起污水處理運行費，根據(jù)不同需求給予不同標準的運行費用補助，進行補貼時應同步建立有利于促進污水處理設施運行的獎懲機制，建議以獎勵的方式給予補助[7]。

5 結語

通過四川龍泉驛區(qū)某鎮(zhèn)污水處理廠的工程實例可以看出，作為新型污水土地處理工藝，人工快速滲濾污水處理工藝具有流程簡單、運行成本低、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)勢，在西南農村地區(qū)適合利用地勢條件實現(xiàn)微動力或無動力運行，系統(tǒng)能耗非常低，特別適合作為農村地區(qū)污水處理工藝。在農村污水處理設施的管理方面，除了選擇合適的處理工藝，還需要在政府職能部門負責設施運行的基礎上，引入專業(yè)公司進行技術支持。為了應對農村地區(qū)維護管理人員專業(yè)知識匱乏的短板，需要“以大帶小”，以較大污水處理項目輻射周邊地區(qū)分散式污水處理設施，專業(yè)人員可就近進行巡查管養(yǎng)。另外，在運行費用保障方面，也需要建立和完善各級政府的財政補貼制度。

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