周清時 江 靜 呂少輝
(1 長江生態環保集團有限公司 湖北武漢 430062 2 句容市環境監測站 江蘇句容 212400)
農村生活污水主要是指村鎮居民生活污水,無序、面廣、分散等為農村污水排放的主要特點[1]。隨著農村人民生活水平的提高,農村污水的排放量不斷增多,污水質量也逐漸復雜化,對農村污水的收集與處理顯得尤為重要[2]。未處理的農村生活污水對水體污染和富營養化影響較大,從而對生活飲用水衛生造成威脅。水環境質量的改善則是全面建成小康社會目標的需求,大量的農村生活污水流入河流、湖泊等水環境,破壞了水生態系統,削弱了水環境的自凈能力,農村污水治理已成為全面建成小康社會的突出短板。
近年來,六合區逐漸重視村莊生活污水治理工作,扎實推進美麗鄉村建設等項目實施,投入了大量的人力和財力資本,著力解決農村人民最急需處理的污水處理和生態環境改善等需求,積極推進社會主義新農村建設,為全面推進南京市六合區的農村污水處理設施的建設工程奠定了良好的基礎,為六合地區農村水環境的改善打下了扎實的基礎。隨著六合區農村生活污水的初步治理,良好生態環境的初步效果已經顯現,為改善民生、優化生態環境等創造了良好基礎。因此,總結六合區農村生活污水的治理模式、核心處理工藝等,分析六合區農村生活污水治理的問題與對策很有必要,這不僅為探索一條可復制的農村污水治理模式與路徑提供基礎,而且還能為政府部門做出正確決策提供依據。
六合區位于江蘇省西南部、南京市北郊,地處江淮分水嶺,南濱長江水道,具有“承南接北、引南聯東”的區位優勢。區內水域面積大,資源豐富,長江在南側通過,滁河在中間穿越,氣候條件適宜,四季分明,生物種群豐富,礦藏品種較多。六合區是中國東部地區現代工業基地,是長三角地區重要的現代化服務業中心,是華東地區重要的創業創新基地,是南京江北新區的重要組成部分,屬長江下游“金三角”經濟區。截至2017 年末,六合區轄雄州、龍池、金牛湖、程橋、橫梁、龍袍、馬鞍、冶山8 個街道和竹鎮1個鎮。六合是由丘陵、山谷、平原和沿江地形組成的綜合地貌,以丘陵為主。其地勢北高南低,相差100多米。
六合區村莊生活污水主要來源為村莊農戶排水。村莊生活污水主要構成有黑水、灰水兩種,黑水主要居民生活過程中廁所排放的糞便污水,該類污水是經濟發達地區農村生活污水的重要組成部分,是農村生活污水中污染物的最主要來源;灰水為居民生活過程中產生的洗浴、洗衣服和廚房污水等雜用水,這類生活污水排放量大,其中洗滌污水加重了農村水體的磷負荷,對水體富營養化造成威脅,而廚房污水是農村生活污水中BOD 的主要來源,成分復雜,凈化困難。
六合區生活污水特征如下:村莊污水濃度低,變化大;六合區農村污水多為點源無序排放[3],村莊污水主要是以淋浴水、廚房廢水、自備井水以及糞便污水構成的生活污水,污水來源較為分散,大部分村莊污水的性質相差不大,重金屬和其他有毒有害物質基本上不存在水體中,含一定量的氮和磷,水質波動大,生物可降解性好;由于六合區農村人口居住分散,分布不均,因此產生的污水水量相對較小;隨著生活污水的不均勻排放,水量變化較大,水質的變化系數也相應增大,村莊污水排放量和居民生活規律相近,受生活習慣和用水習慣等各種因素的影響,污水排放瞬時變化較大,日變化系數一般在3.0 到5.0之間,甚至超過10.0[4]。夏季污水排放量高于其它季節,主要原因是夏季農戶洗漱次數及其它用水量的增加。
(1)“四水”全收:污水“應收盡收”,衛生間污水、廚房污水、洗滌和沐浴污水基本達到全收集全處理。
(2)灰黑水分離:廚房污水、洗滌沐浴污水(灰水)與廁所污水(黑水)分開收集,廚房污水需經沉渣格柵井進入戶外排水管,廁所污水需排入化糞池,再經排水管排至污水處理設施處理達標后排放或農田回用。
(3)雨污分流:戶內管道改造實現雨水和污水的分流,污水接入污水管網,雨水接入其他排水設施或其他自然水體。
(4)污水集中處理設施出水標準不低于《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》(DB32/3462-2020)一級B 標準。
目前,農村生活污水治理的工藝主要有生物處理工藝、生態處理工藝、生物接觸氧化工藝、生態濕地系統等[5]。生物處理工藝對污水中有機物的去除率較高,出水水質較好,適合經濟條件較好的農村地區使用;生物接觸氧化工藝是農村生活污水最常用的處理工藝之一,具有維護簡單,污泥產量較少,去除效果好,適應性強,占地小、費用少等特點,但對填料的投資使用使得花費較高,且總磷處理效果較差[6];生態處理工藝有穩定塘、土壤滲濾等,該工藝一般具有施工簡單、運行能耗低、處理成本低等特點,管理方便、能很好利用周邊環境是其最大特點,但其也存在占地面積大,停留時間長等缺點,不適合高濃度污水的處理[7];生態濕地系統具有投資少、運行維護費用低等特點,且具有一定的美化環境的作用,但占地面積較大,污染負荷低。
綜合分析各工藝的特點、建設成本和運行維護費用,并結合南京市六合區農村的現狀,村莊附近有市政污水管網的采用納管式;對于居住較為集中、處理規模5t/d 以上的采用集中式處理模式,集中處理模式的村莊選用一體化污水處理站。對于居住較為分散、處理規模小于5t/d 的村莊或者散戶采用分散式處理模式,分散處理模式主要采用1t/d 和2t/d 的凈化槽,1t/d 凈化槽大約可以處理1~5 戶的污水,2t/d凈化槽大約可以處理5~13 戶的污水。污水處理站和凈化槽均采用改良型AAO 工藝。
村莊生活污水的收集模式主要有如下幾種:集中處理模式、直接納管模式和分散處理模式[8]。
其中,直接納管模式適用于靠近城鎮的村莊或者靠近城鎮污水管網的村莊,在鄉村設置污水提升泵坑,在每戶設置收集系統,并通過污水管道輸送至污水處理廠的主網進行統一處理。這是一種由分散處理向集中處理轉變的處理模式,具有處理效果好、處理效率高等優點,但僅適用于經濟條件好,距離城鎮較近的村莊使用。
集中處理模式適用于村莊污水無法接入城鎮污水處理廠或城鎮污水干管,需要自行建設污水處理設施,解決村莊污水出路而采取的一種治理模式,具有管理容易、占地面積小及抗沖擊能力強等特點,但管線較長、管網投資較大,適用于人口相對集中的區域使用。
分散處理模式則管線短、施工簡單,操作靈活,適合地形復雜、分散的區域使用,但管理不便。綜合考慮六合區各地地形區位、經濟承載力、人口分布狀況和排水要求等方面,結合南京市六合區各村鎮實際情況選擇合適的收集模式。其中,六合區中心、各街鎮中心并且附近有市政管網的村莊,優先選擇納管模式;對于無明顯村界的連片村莊,優先合并設計一體化處理站點或納管泵站,并且可以考慮設中途提升泵站匯集污水量。尾水優先排入河流、公共池塘,可排入灌溉溝渠、私有池塘(須村、戶兩方同意)等。分散的村莊選用一體化處理設施和凈化槽相結合的模式,相對集中村戶接入一體化處理站點,相對偏遠的村戶接入凈化槽。
由于農村生活污水的排放分散性等特點,農村污水的收集和處理問題尤為突出,很多地方由于輕視前期調研,導致污水收集不全,未能徹底解決農村污水的全收集、全覆蓋。致使很多污水處理設施形同虛設,依舊有很多村莊的生活污水直接排入河渠,污染周邊環境。
根據六合區農村污水處理設施建設實施方案,2019 年基本實現規劃布點村農村污水處理設施全覆蓋,2021 年6 月底前完成六合區全部自然村(10 戶以上且五年內不拆遷)污水處理設施全覆蓋。因此六合區農村污水處理設施全覆蓋工程需要結合鎮村布局規劃優化,堅持規模較大村莊優先,規劃布點村、整治示范村優先,逐步實現規六合區村莊生活污水治理全覆蓋。
由于各地區的農村生活污水排放差異性,需要設置不同的處理模式,綜合考慮六合區地理環境,居民生活習慣、衛生防護要求、技術經濟水平及出水處理建設現狀等因素,按照“能集中則集中、宜分散則分散”的原則,合理選擇治理模式,積極推進生活污水的有效治理。合理確定收集模式和處理工藝。建設模式和治理技術要與污染控制和資源利用相結合,與工程措施和生態措施相結合,與集中方式和分散方式相結合,因地制宜選擇治理工藝。
很多污水處理設施的運行情況并不理想,針對我國和六合現存農村污水設施普遍存在的“重投資建設輕運營管理”的問題,由于污水處理設備監管的不到位導致某些農村污水治理工程出現了“曬太陽”的現象。
六合區農村污水處理設施全覆蓋工程的污水處理設施的運行維護應遵循“專業維護,統一管理”。需要確保以區為單位建立健全統一規劃、統一建設、統一運營、統一管理的“四統一”工作模式,以及“一個長效責任主體、一個全面統籌模式”的運維模式。由六合區水務局采取招標、委托等方式確定有運維能力的專業單位,實施生活污水治理設施專業化運維、統一化管理。明確長效運營責任主體,確保長效運營,避免“曬太陽”。方案、設計、建設、裝備、運行全鏈條統籌實施,確保工程質量達標。
與城鎮污水處理廠相比,農村污水大都采用分散式處理模式,這種模式存在運營管理較為復雜的特點,這就需要大量的人員配置,尤其是專業技術人員,設備維護保養、管道維護、水質管理都是需要專業的力量才能得以保證,否則容易出現污水處理設施過早損壞的情形。
結合實際,六合區農村污水處理項目將配置環境工程高級工、給排水工程師、污廢水處理工、電工、電氣安裝調試工、排水管道檢測操作工、污水檢測化驗員、資料員等專業人員且運行期間要求做到持證上崗(持有相應的運營管理和運營操作崗位培訓合格證書等);同時建立1+5 專業的項目運維中心,配備滿足各項水質檢測的實驗室,運維設備和專業運維車輛。
綜合利用智慧化技術手段,建立了項目實施范圍內的信息化管理系統,有效處理六合區農村生活污水的日常運營狀態,實時監控各污水處理站的實時動態、實時效果和日常維護工作。
一套智慧管控體系:包括站點信息采集和傳輸、區域控制中心、物聯網智慧化管控平臺、個人終端APP,信息實時上傳,與政府、村民形成良好的管理協同;一套專業運維解決方案:專有強化工藝技術和裝置可調運行方案,千站萬戶全覆蓋,標準化管控體系,確保運行高達標率。
農村生活污水治理對六合區農村人居環境和河道水環境生態狀況改善有著重要作用,對太湖水質的改善有著深遠的意義,使得農村居民的獲得感、幸福感得到較大提升。但從全局來看,農村生活污水治理仍存在污水治理建設宏觀布局和規劃不足等問題,與人民群眾對生態環境改善的期盼仍有較大差距,工作任務依然十分繁重。為深入貫徹落實習近平總書記視察江蘇重要講話指示精神,需要探索一條可復制、可持續的村莊生活污水治理模式及路徑,加快推進農村生活污水治理狀況的根本好轉。