西北地區(qū)農(nóng)村污水治理提升路徑探討

摘要：文章通過對西北地區(qū)農(nóng)村污水排放特征及現(xiàn)狀進(jìn)行分析，積極探索適合農(nóng)村實際的低成本、免運維的污水資源化利用和可持續(xù)治理新工藝，提出納入市政污水廠、單村村村集中治理、分散式資源化治理三種治理模式，并針對西北地區(qū)高寒、干旱的特點提出幾種合適的工藝，以期提升污水治理率，解決當(dāng)下農(nóng)村污水痛點問題，為西北地區(qū)的農(nóng)村污水治理貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：西北地區(qū)；農(nóng)村污水治理；環(huán)境保護(hù)

文章編號：1674-7437（2024）05-0246-03 中國圖書分類號：D422.6；F812.8 文章標(biāo)識碼：A

西北地區(qū)常被稱為“西北五省”，包含陜西省、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、青海省和新疆維吾爾自治區(qū)。氣候特征屬于內(nèi)陸干旱半干旱區(qū)，年平均降水量少，蒸發(fā)量大，除陜西省外，其他各省區(qū)的年降雨量均低于全國平均水平[1]。西北地區(qū)土地總面積占全國總面積的32%，而人口總量不到全國人口總量的8%，截至2023年10月，全國農(nóng)村污水治理率達(dá)到31%左右，西北地區(qū)污水治理率較全國水平偏低[2]。受生活習(xí)慣影響，西北地區(qū)農(nóng)村居民生活用水量較少，大部分村莊仍使用旱廁，缺乏排水管網(wǎng)收集系統(tǒng)。這導(dǎo)致雨污不分流，使得污水處理設(shè)施由于進(jìn)水負(fù)荷較低而難以正常運行。農(nóng)村污水得不到妥善處理，極易導(dǎo)致土壤、地下水及地表水受到污染，臭氣熏人，滋生蚊蠅，引起疾病傳播，對村內(nèi)的衛(wèi)生環(huán)境和村民的身體健康造成影響；污水進(jìn)入水體，容易引起水體溶解氧消耗殆盡，進(jìn)而導(dǎo)致水體變黑變臭。因此，對農(nóng)村聚居點生活污水因地制宜地進(jìn)行治理，徹底改變農(nóng)村環(huán)境臟、村貌亂、設(shè)施差的任務(wù)迫在眉睫。

1 西北地區(qū)農(nóng)村污水排放特點

農(nóng)村生活污水主要指農(nóng)村居民在生活過程中產(chǎn)生的排放水。西北地區(qū)農(nóng)村人均排水量及排水水質(zhì)受當(dāng)?shù)鼐用窠?jīng)濟條件、用水現(xiàn)狀、用水習(xí)慣等影響，其污水排放主要有以下特點。一是農(nóng)村生活污水主要包括洗浴排水、洗滌排水、餐飲排水以及人、畜糞尿等，具有排放點分散，水質(zhì)、水量變化大等特點。二是農(nóng)村居民生活污水量受到給排水條件（給水系統(tǒng)、衛(wèi)生器具完善程度、水資源利用方式等）、居民生活習(xí)慣等因素的直接影響，經(jīng)濟越發(fā)達(dá)的地區(qū)人均污水排放量越大，污水間歇性排放、季節(jié)性排放明顯。三是農(nóng)村生活污水污染物成分單一、相對穩(wěn)定，以CODcr、TP、NH3-N、TN、動植物油等為主要污染物，可生化性較強，重金屬等有毒有害物質(zhì)較少。四是農(nóng)村生活污水晝夜排放量波動明顯，在早上、中午、下午和晚上會出現(xiàn)幾次峰值，凌晨污水量很少；在用水峰值期間，污水量瞬間波動較大。五是西北地區(qū)農(nóng)村污水治理率受經(jīng)濟水平、自然條件等因素影響差異較大，陜西、寧夏、新疆、甘肅、青海的農(nóng)村污水治理率分別為32%、31.6%、23.3%、22.6%、15.7%[3]。

2 西北地區(qū)農(nóng)村污水治理現(xiàn)狀

西北農(nóng)村生活污水具有排放點分散、水質(zhì)水量波動大等特點。農(nóng)村居民居住分散，收集難度大；農(nóng)村生活污水水質(zhì)、水量波動大；農(nóng)村生活污水資源化利用率低；缺乏專業(yè)運行管理人員及運維資金是西北農(nóng)村污水治理的現(xiàn)狀。

2.1農(nóng)村居民居住分散，收集難度大

西北地區(qū)多處于高海拔地區(qū)，地廣人稀，人口居住分散，生活污水排放較為分散，且排放系統(tǒng)不完善，管網(wǎng)敷設(shè)僅在人口密度大的集鎮(zhèn)地區(qū)，其他村、組污水管網(wǎng)接入率較低[4]。此外，西北農(nóng)村居民長期以來形成了生活污水隨意潑灑、任其蒸發(fā)的生活習(xí)慣；再加上管網(wǎng)投資建設(shè)費用高，村民不愿投資建設(shè)庭院內(nèi)污水收集管網(wǎng)，這也是農(nóng)村污水收集率低的原因。

2.2農(nóng)村生活污水水質(zhì)、水量波動大

農(nóng)村生活污水水質(zhì)、水量波動大，無法準(zhǔn)確統(tǒng)計排放量，農(nóng)村生活污水水量時變化與日變化系數(shù)大，通常是傍晚多、白天少，夜間排水量極少。西北地區(qū)農(nóng)村生活污水水量波動大的主要原因是農(nóng)村人口流動量大，年初大量人口外出打工，導(dǎo)致用水量和排水量減少；節(jié)假日尤其是春節(jié)期間回鄉(xiāng)人數(shù)增加，致使用水量和排水量也急劇增加。因此，農(nóng)村生活污水水量變化明顯，水質(zhì)也隨之波動較大，季節(jié)特征明顯，夏季排放量比冬季大[5]。

2.3農(nóng)村生活污水資源化利用率低

西北地區(qū)農(nóng)村污水資源化利用率低。我國農(nóng)村污水治理起步較晚，對污水資源化利用認(rèn)識不足，過度追求達(dá)標(biāo)排放。西北地區(qū)農(nóng)村居民居住分散，年輕勞動力大多選擇進(jìn)城務(wù)工，導(dǎo)致農(nóng)村地區(qū)缺少足夠的勞動力參與糞污回田等勞動強度較大的工作；再加上污水處理站缺少對回用設(shè)施的配套建設(shè)，資源化利用項目難以落地。

2.4缺乏專業(yè)運行管理人員及運維資金

農(nóng)村生活污水處理面臨數(shù)量多、分布散、規(guī)模小、施工工況復(fù)雜且對運行管理人員的技術(shù)要求較高等挑戰(zhàn)。許多農(nóng)村污水站建而不管，已建設(shè)的污水處理站點無法正常運轉(zhuǎn)，難以發(fā)揮其對污染物的處理效能。此外，西北地區(qū)面臨普遍財政困難，且缺乏有效的資金籌措手段，難以穩(wěn)定持續(xù)地為污水處理運維設(shè)施提供資金支持。

3 西北地區(qū)農(nóng)村污水治理提升路徑探討

根據(jù)《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理的指導(dǎo)意見》中“山川有別、因地制宜，實事求是、注重實效，分區(qū)治理、分類推進(jìn)，就地就近、利用為先，建管并重、效果長遠(yuǎn)”的基本思路，西北地區(qū)相關(guān)政府部門均按照當(dāng)?shù)貙嶋H情況，分區(qū)歸類推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理：對靠近城鎮(zhèn)的村莊排水可協(xié)調(diào)納入城鎮(zhèn)污水處理廠，就近排入市政管網(wǎng)；對于人口規(guī)模大、居住較集中、環(huán)境要求較高的地區(qū)可采用管道收集—集中處理途徑；對于居住分散、人口規(guī)模小、干旱缺水且非環(huán)境敏感的區(qū)域，鼓勵采用分散式資源化利用途徑，配套農(nóng)村廁所改革，將生活污水就地處理或就地資源化利用。

3.1納入市政污水處理廠的途徑

納入市政污水處理廠的途徑適用于距離城市較近、市政管網(wǎng)可覆蓋的農(nóng)村地區(qū)。該地區(qū)無須單獨建設(shè)污水處理設(shè)施，可敷設(shè)生活污水收集管網(wǎng)，納入污水處理廠站統(tǒng)一處理。這樣既節(jié)省了污水處理設(shè)施投資費用及建設(shè)用地，又節(jié)約了運行成本。

3.2集中處理途徑

集中處理途徑適用于相對獨立、距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)太遠(yuǎn)且居住較為集中的重點建設(shè)村（中心村）。采用自建集中式處理設(shè)施進(jìn)行生活污水處理，原則上單村常住戶排水量≥100m3/d，多村常住戶排水量≥200m3/d。集中式處理設(shè)施需配套分流制污水收集管網(wǎng)，將農(nóng)戶產(chǎn)生的生活污水集中輸送至污水處理站進(jìn)行統(tǒng)一處理。

3.3分散式資源化利用途徑

分散式資源化利用途徑適用于布局分散、人口規(guī)模小、干旱缺水的非環(huán)境敏感農(nóng)村地區(qū)。將各戶或小范圍居民點的生活污水通過簡易、小型化的處理設(shè)施獨立處理，如家庭一體化污水處理器、小型人工濕地等。這些設(shè)施能在源頭上實現(xiàn)污水減量化和凈化作用，同時結(jié)合本地農(nóng)業(yè)、林業(yè)需求，將處理后的中水用于農(nóng)田灌溉、林地補水或景觀用水等，達(dá)到水資源循環(huán)利用的目的。這樣既解決了環(huán)境污染問題，又實現(xiàn)了節(jié)水目標(biāo)。

4 西北地區(qū)農(nóng)村污水治理提升路徑研究

根據(jù)西北地區(qū)農(nóng)村污水排放特點及農(nóng)村污水治理現(xiàn)狀可知，分散污水資源化利用模式是處理西北地區(qū)農(nóng)村污水治理問題的最佳治理模式。對于西北地區(qū)村莊居住分散、人口規(guī)模小、干旱缺水的非環(huán)境敏感區(qū)域，建議采用分散式污水資源化利用模式。通過保留N、P等營養(yǎng)元素，處理后的污水可以作為水肥就地資源化利用。

4.1降低管網(wǎng)建設(shè)成本

分散式污水資源化利用模式能夠解決人口居住相對分散、污水收集難度大的問題。分散式污水資源化利用模式采用就地產(chǎn)生就地處理的污水處理辦法，無須建設(shè)大量收集管網(wǎng)，就能夠大幅降低污水管網(wǎng)的建設(shè)成本。

4.2降低污水負(fù)荷對設(shè)施的影響

分散式污水資源化利用模式能夠解決農(nóng)村污水負(fù)荷變化頻繁的問題。分散式設(shè)施體量小，可間歇運行，可以在生活污水水質(zhì)水量充分混合后再進(jìn)行工藝處理。

4.3提升農(nóng)村污水資源化利用率

分散式污水資源化利用模式能夠解決農(nóng)村污水資源化利用率低的問題。進(jìn)行分散式資源化處理后，配套回用設(shè)施可將處理后的污水就地回用于房前屋后的小菜園、小果園，降低水資源消耗。

4.4降低運行成本，易于操作與維護(hù)

分散污水資源化利用模式能夠有效優(yōu)化運行管理人員配置，降低運行成本。分散式處理設(shè)施處理量一般為0.3-1m3/d，設(shè)備體量較小，運行簡便易操作，農(nóng)戶可自行運行，減少了人員維護(hù)配置，降低了運行維護(hù)成本。

5 污水治理推薦工藝

分散式污水資源化利用的主要目標(biāo)是去除水中的有機污染物，保留污水中的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，以便出水可直接進(jìn)行資源化回用。對處理工藝的選擇需考慮保留N、P等營養(yǎng)元素，還需重點考慮污水站建成后的運行維護(hù)成本及運行難易程度，因此，選擇適宜的農(nóng)村污水處理工藝至關(guān)重要。針對適用于西北地區(qū)高寒、干旱地區(qū)的常用污水處理工藝優(yōu)缺點對比如表1所示。

對于農(nóng)村生活污水處理的工藝選擇，應(yīng)優(yōu)先選擇無須大規(guī)模收集管網(wǎng)配置、抗沖擊負(fù)荷能力強、運行費用低、可資源化回用的處理工藝。經(jīng)過對比，無動力凈化罐具有就地資源化利用、節(jié)能環(huán)保、操作簡便、抗沖擊負(fù)荷能力強的優(yōu)勢，可以更好地解決西北農(nóng)村生活污水問題。

無動力凈化罐包括兩個生物填料層和一個通風(fēng)層（通風(fēng)層位于兩個過濾層中間）。當(dāng)污水通過布水管滴濾在第一層生物層時，其中的污染物質(zhì)被燒結(jié)體填料上生長的生物膜降解；同時，污水中細(xì)小的殘留物質(zhì)也被截留，并逐步被消化分解。經(jīng)過第一層生物層后，污水流經(jīng)通風(fēng)層，與氧氣充分接觸，再滲透到第二層生物層，以得到進(jìn)一步凈化。經(jīng)過生物層和通風(fēng)層的處理后，廢水通過重力排放。由于通風(fēng)層位于罐體中間，再加上燒結(jié)體上生物膜的分布，罐內(nèi)能夠交替發(fā)生厭氧、缺氧及好氧多級反應(yīng)，還能實現(xiàn)對COD、BOD、氨氮和SS等的有效去除。

無動力凈化罐其獨特、專業(yè)的罐體設(shè)計可適應(yīng)于各種安裝與運行環(huán)境，如嚴(yán)寒地區(qū)、山地、林區(qū)、河邊、高地下水位地區(qū)等。罐體基于生物膜法設(shè)計，罐內(nèi)的填料采用納米蜂窩燒結(jié)體，為微生物提供了理想的生長環(huán)境，可以進(jìn)一步提高水質(zhì)凈化效果。此外，無動力凈化罐又兼具過濾和吸附作用。

無動力凈化罐具有如下特點：

（1）自然通風(fēng)曝氣，系統(tǒng)運行無須動力，運行成本為0；

（2）系統(tǒng)啟動速度快，無須額外添加污泥菌，無須專業(yè)人員調(diào)試；

（3）對于水質(zhì)、水量大幅變化的農(nóng)村污水，設(shè)備耐沖擊負(fù)荷強，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，并可接受長時間無原水停機；

（4）設(shè)備罐體12mm—14mm厚的HDPE材質(zhì)，可適應(yīng)各種嚴(yán)苛的高海拔、高嚴(yán)寒、有腐蝕性的極端安裝環(huán)境；

（5）系統(tǒng)免巡檢，無須配備專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)備巡檢。

無動力凈化罐適合安裝于西北地勢起伏較大的山地和丘陵地區(qū)。農(nóng)村生活污水通過化糞池處理后，可以自流進(jìn)入無動力凈化罐，如此水質(zhì)會得到明顯改善，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。詳見圖1。

6 結(jié)束語

通過對西北地區(qū)農(nóng)村污水排放特征及現(xiàn)狀進(jìn)行分析可知，農(nóng)村污水治理可以采用分散式資源化利用模式，無須管道敷設(shè)就近處理，從而降低了建設(shè)成本，減少了對環(huán)境的影響。針對西北農(nóng)村地理位置高寒干旱、居住空間離散且地形復(fù)雜的特點，選擇適合的污水處理工藝尤為重要。在這一背景下，對多種農(nóng)村污水處理工藝進(jìn)行對比可知，無動力消耗、免維護(hù)、占地面積較小的無動力凈化罐處理工藝優(yōu)勢明顯，可以助力西北地區(qū)的農(nóng)村污水治理，提升污水治理率，解決當(dāng)下痛點問題，降低農(nóng)村污水運行成本及運維難度，促進(jìn)污水的可資源化利用。

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