新疆農村生活污水處理現狀及技術適應性研究

董亞明，李愛英

(新疆維吾爾自治區環境工程評估中心，烏魯木齊 830016)

農村生活污水污染具有總量大、面廣、分散的特點，排放具有間歇性、隨機性等特征。農村生態環保監管力量薄弱，從業人員極少，僅在縣級及以上政府設置有專門的生態環境保護機構，缺乏完善的農村環境監測網絡和科學合理的監測體系。截至2018年，中央財政累計投入495億元，支持了約16.3萬個村莊的綜合整治工作。其中，實施生活污水治理的村莊約4.2萬個，占整治村莊數的25.7%，建設污水處理設施29萬臺套，涉及人口2.3億。

新疆大部分區域農村人口居住分散，經濟發展水平相對滯后，同時由于以前對農村水環境重視不夠、治理資金短缺、環境保護意識淡薄等，新疆地區農村生活污水處理設施建設相對于我國東部發達省份起步較晚。總體來看，新疆地區農村生活污水處理的基礎設施建設依然相對落后，排水設施不完善的問題突出，特別是污水收集管網建設相對滯后。

1 新疆農村生活污水特征及排放情況

隨著近幾年農村安全飲水工程的實施，新疆大部分城鎮基本實現了自來水全覆蓋。生活水平的提高也帶來了污水產生量的增加。農村生活污水污染物濃度低、可生化性好，但水質波動較大，碳源相較氮、磷營養物明顯不足；BOD/COD通常可達0.3～0.55，C/N(碳氮比)一般小于4，一定程度上影響了污水處理設施的總氮去除率。農村生活污水的主要特征如下。

(1)農村污水排放量大、處理程度低，對環境的污染負荷大。

根據2018年新疆統計公報，全區常住人口2486.76萬人，其中鄉村人口為1220.75萬人。按照農村人均生活污水產生量為50L/d計算，每天生活污水量可達61×104m3，占全區廢水排放總量的48%。但是，目前已建污水處理設施的處理能力約占污水總量的19.38%，其余部分均處于無序排放狀況，未經處理的污水則有可能造成全面的環境污染。

(2)農村污水排放系數比城市低，而且比較復雜。

由于庭院、農田對居民一般生活排水和糞尿排水的消納，其排放系數一般為0.3～0.6，遠低于城鎮0.8左右的排放系數。不同地區的自然與經濟條件、衛生設施水平、排水系統的組成和完善程度等因素導致各地村鎮的污水排放特征差異很大，遠遠大于不同地區城市之間的差異。

(3)農村污水排放比較分散，排放不穩定，變化系數大。

農村污水的水質不穩定，不同時段的水質不同，如做飯高峰期動植物脂肪、SS濃度偏高，洗漱高峰期氮磷、合成洗滌劑濃度偏高。季節對污水產生量的影響基本呈現夏季>春季≈秋季>冬季的趨勢。夏季由于居民洗漱次數及用水量增加，排水量高于其他季節；冬季會在春節前后呈現一個短暫排水高峰期。

2 新疆農村生活污水處理現狀

截至2019年12月，對全疆314.1萬戶農村常住人口的農村生活污水處理設施的建設和運行情況進行分組抽樣調查，樣本總數約占全疆總量的80%以上。調查結果見表1。

表1 新疆農村生活污水處理現狀調查表 單位：戶

從表1可知，已完成污水處理設施60.88萬戶，占樣本總數的19.38%，處于全國較低水平。其中納入城鎮管網收集處理生活污水的235613用戶，占樣本總數的7.50%；單村及連片集中處理的135607用戶，占樣本總數的4.32%；單戶/村分散型戶數237569用戶，占樣本總數的7.56%。

3 新疆農村生活污水處理設施運行情況

3.1 工藝選擇及運行情況

對新疆14個抽樣組的農村污水處理設施(500m3/d以下規模)的建設和運行情況進行調研，共涉及農村污水處理設施174座。按處理工藝分類，新疆農村生活污水處理工藝有10多種，常規工藝選擇包括穩定塘、生物膜法、A/O法、生物濾池、生物接觸氧化、化糞池、SBR等，具體分布見表2。

表2 新疆農村生活污水不同處理工藝的占比情況

由表2可知，采用生物接觸氧化的最多，達54座，占總數的31.03%；其次為生物膜法工藝41座，占總數的23.56%；A/O法、A2/O法和化糞池工藝數量相當，分別占總數的16.67%和9.20%。其他的穩定塘、生物濾池、SBR等工藝數量均較少。

根據水樣監測結果，污水處理設施進出口水質統計情況見表3。

表3 農村生活污水處理設施進出水統計情況 單位：mg/L

3.2 達標情況

通過與新疆《農村生活污水處理排放標準》(DB65 4275—2019)中限值進行對比，分析現有處理設施的實際處理效果，為農村生活污水處理設施水污染物排放濃度限值的確定提供數據支撐。總體來說，達標率在90%以上，效果良好，具體數據見表4。

4 農村生活污水處理技術適應性研究

新疆農村污水處理技術選擇適應性研究主要考慮如下因素：

(1)缺水內陸水系，鼓勵尾水綜合利用。

新疆水資源相對缺乏，主要特點是：區域性水資源短缺，水資源區域分布過于集中，新疆西北部面積占全疆國土面積的50%，水資源卻占全疆水資源總量的93%；季節性水資源短缺，主要補給來源為高山融雪和山區降水，季節性變化較大，河流徑流具有“春旱、夏洪、秋缺、冬枯”的特點，人地矛盾突出，9.24%的綠洲面積支撐了90%以上的人口。

同時，新疆水資源、能源及產業分布不均，且礦產資源與水資源逆向分布，天山北坡經濟帶集中了新疆約60%的經濟總量、24%的人口，而水資源僅占新疆的7.4%。新疆區域內Ⅰ類(自然保護區)水體占比達36.0%、Ⅱ類(飲用水水源保護區)水體占比達30.7%、Ⅲ類(漁業用水區)水體占比達27.1%，共計93.8%，外排尾水基本無受納水體。

表4 污水處理設施達標情況表

(2)設施設計處理能力與實際人口相適應。

不少設施規模設計偏大，同時未能考慮農村生活污水排放系數變化大的特點，影響設施正常運行。而且，新疆農村及牧區人口居住分散，生活用水量相對較少，產生的污水量相應地也較少，建設污染防治設施一次性投資大，運維困難。調研結果顯示，單村人口規模低于1000人行政村占比52.54%；單村人口規模1000～2000人行政村占比29.43%；單村人口規模2000～3000人行政村占比12.07%；大于3000人行政村占比5.97%。若按照單村集中處理模式，取平均排放系數確定新疆農村人均生活污水排水量約為50L/d，比較適用的處理裝置規模為50～100t/d，占比高達81.43%。

(3)治理模式與當地氣候條件相適應。

新疆處于寒冷地區，低溫期較長，采取生物、生態或組合處理工藝的集中處理—達標排放設施及管網容易上凍而失效。以生物處理為主的技術受溫度影響很大，研究表明，溫度與COD、TN、NH4+-N的去除率成反比，5℃時各指標的去除效果只能保持在20℃時的40%左右，因此冬季保溫和防凍措施非常重要。而且，人工濕地技術主要適合于多年平均冬季氣溫在0℃以上的地區，對新疆不太適用。同時，對于新疆干旱半干旱缺水地區，由于村民生活污水產生量少而蒸發量大，能收集進入設施的水量常常較少。

(4)土地性質與處理技術選擇相適應。

土地性質及相應的地質條件影響了是否便于采用土地處理/人工濕地/穩定塘等生態處理工程。通常，當有廢棄溝塘時，可改造為穩定塘；當場地滲透性較好時，可采用地下滲濾系統；當場地受限時，則可采用由成熟生化處理技術組合而成的一體化設備。

通過調研統計發現，當下農村生活污水處理技術除磷效果不穩定，主要是因為農村污水水質波動較大，水量也不盡相同，一般會采用生物法進行預處理與生態法深度處理相結合來進行除磷處理。但是，新疆氣候寒冷，生態處理效果不好，很難達到處理要求。因此應在優先考慮資源回用的情況下，結合新疆土壤缺磷少氮的條件，在新疆《農村生活污水處理排放標準》(DB 65 4275—2019)限定值范圍內，結合實際用途，一次處理后即可與土壤形成互補，不僅降低處理成本還能有效減少化肥農藥的使用。

(5)地形地貌與處理模式相適應。

地形地貌極大地影響著污水處理模式的選擇，對于處于山區的分散村莊，宜采用“旱廁+化糞池”的簡單處理模式，而對于生態環境敏感地區，宜采用脫氮除磷等高級處理模式。

(6)進水水質條件、出水水質要求與處理技術相適應。

進水水質條件決定預處理設施的設置及選取，如進水含油量較高(>50mg/L)，則需設置除油設施；如進水水質濁度較高(SS>100mg/L)，則需參照GB 50014要求安裝沉淀設施。

出水水質標準決定處理設施類型的選取。例如環境敏感區域，污水處理側重選擇處理效果好、運行穩定、水質標準高的技術。部分區域可能還需要增加去除總氮、總磷等技術設施。

5 總 結

《農村人居環境整治三年行動方案》《農業農村污染治理攻堅戰行動計劃》《全國農村環境綜合整治“十三五”規劃》等文件對農村生活污水治理的目標、重點區域和治理模式提出了基本要求。新疆《農村生活污水處理排放標準》(DB 65 4275—2019)明確了新疆農村生活污水治理設施的排放限值。

近年來，新疆大力推進農村生活污水治理，在管理機制、標準體系、設施建設、資金投入、科技支撐等方面取得了初步進展。但是總體來看，由于新疆遠離海洋、氣候干旱、水資源短缺、經濟滯后，農村生活污水治理總體水平依然不高。農村生態問題日益嚴重，且農村污水處理形勢嚴峻，治理資金缺口大、資源化利用水平低、缺乏專業技術支持及相關政策支持，還需要深入研究，旨在獲得一種高效、經濟、穩定的處理模式，并優先考慮水資源的資源化利用。