农村生活污水适度处理与资源化利用

侯怀恩，王子强，赵风兰

(1.河南省科学院地理研究所，郑州 450052;2.河南郑州中原国家粮食储备库，郑州 450004)

0 引言

随着新农村建设、城镇一体化和农村城镇化的速度不断加快，农村人口趋于集中，居民的生活品质在不断改善，许多村镇的生活污水排放从无到有而且在不断增加，对农村的生活环境及下游水体的污染日渐突出。因此，许多先发展起来的地方对生活污水的处理不得不提到议事日程上来，村镇级污水处理厂应运而生，大有快速发展之势。但是，对污水的处理需要因地制宜，不仅需要注意防止环境污染，而且要考虑资源化利用的问题，而我国大部分农村并未对此做好充分的思想准备，可能会出现盲目跟风的现象，造成资源的浪费，使农村居民或当地政府承受巨大的经济负担，阻碍农村经济的发展。如何适度处理农村生活污水是目前亟待解决的新问题。

1 农村生活污水的特点

生活污水包括洗涤、沐浴、厨房炊事、粪便及其冲洗等排水，其排水量与我国农村居民生活习惯和水资源丰裕程度关系密切，大约在40～110 L/d之间［1］，地区间有较大差异，南方多于北方。由于居民生活规律相近，污水排放量早晨和晚上比白天大，夜间排放量小，甚至可能断流，水量变化明显，使污水排放呈不连续状态。大部分农村由于居住分散，无排水系统或排水系统不健全，污水与农产品原料加工及养殖场所产生的污水以及雨水相混合，沿道路边沟甚至路面排至就近水体(在降雨情况下)。仅有极小部分经济条件较好的村镇实现了雨污分流。

农村生活污水的性质比较稳定，一般BOD5≤250 mg/L，CODcr≤500 mg/L，PH 值6 ～8，SS≤500 mg/L，色度(稀释倍数)≤100，水中基本上不含重金属和有毒有害物质，含一定量的氮和磷，可生化性较好。

另外，农村居民的生活有日渐城市化趋势，特别是经济较发达地区，居住趋于集中，室内卫生设施逐步完善，庭院地面硬化，水冲厕所普及，生活污水的日排放量也在逐步增加。

2 农村生活污水适度处理的意义

2.1 水资源严重短缺需对污水进行处理和再利用

当前，越来越突出的水资源匮乏问题使人类面临严峻考验。联合国环境规划署发布报告说，目前全球有11亿人无法获得安全饮用水，这一问题可能因气候变化和人口增长等原因而加剧。如果世界人口持续增加，到2025年，全球1/3的人口将不得不为获得安全的饮用水而苦恼。到21世纪中叶，全球将有60个国家、70亿人口没有可靠的淡水饮用。发展中国家由于基础设施相对落后，饮用水安全问题更令人担忧。联合国教科文组织2008年发布消息称，发展中国家约90%的污水和70%的工业用水未经处理直接排入河道，严重威胁着饮用水安全。全球88%的疾病应归咎于不安全的用水设施，因饮用水不干净而引发疾病的现象最为普遍。

我国是一个严重缺水的国家。淡水资源总量约为28 000亿m3，占全球水资源的6%，但人均只有2 300 m3，仅为世界平均水平的1/4，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。特别是扣除难以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量更少，约为11 000亿m3/a，人均可利用水资源量约为900 m3/a，并且其分布极不均衡。20世纪末，我国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿m3/a。

另外，水资源的可持续利用是社会经济可持续发展的重要因素和战略性问题［2］，而日趋严重的水污染进一步加剧了水资源短缺的矛盾，不仅降低了水体的使用功能，也会对我国的可持续发展产生重大影响，还严重威胁到城市和农村居民的饮水安全，威胁人民群众的身体健康。为了缓解水资源不足的矛盾，污水的合理与再生利用已显得极为重要。

2.2 生活污水再利用可为农用水需求提供资源

农业是用水大户，汪文源等研究认为，2008年全国农业用水量3 663亿m3，其中农田灌溉用水量3 300亿m3。按实灌面积计算，单位面积灌溉用水量为6 525 m3/hm2［3］。张正斌等研究认为，到2030年我国人口将达到16亿人，需要粮食6 400亿 kg，届时缺水1 300亿 ～2 600亿m3［4］。如此之大的灌溉用水缺口足以说明生活污水利用的重要性。生活污水是重要的水肥资源，含有氮、磷、钾、锌、镁等多种植物营养成分，有丰富的有机质悬浮物，如果用于灌溉，不仅可为种植业提供优质肥源，而且还能够为土壤中的有益微生物提供食物，提高微生物活性，使之在改善土壤结构方面发挥作用，为保持和提高土壤肥力做出重要贡献。当然，污水灌溉也有可能对生态环境造成破坏，但这种破坏只有在不加合理控制的情况下才有可能发生，因为人粪尿和生活垃圾都是我国传统农业的最重要的物质基础，利用了上千年都没有出现问题。现在由于农村居民生活方式的改变，使得这一重要资源被水稀释成污水，使其利用率受到影响，不仅不能够归还土壤，而且还成了影响农村当地和周边生态环境的污染源。生活污水中Pb，Hg含量较低，未超过《农田灌溉水质标准》(GB 5084-2005)，如果采取措施使生活污水得到合理利用，不仅减少了浪费，同时还减少了处理费用。

我国对污水灌溉已经进行了大量研究，已经掌握了一定的控制措施，有很多成功的先例。另外，生活污水的多项污染物指标离国家农田灌溉水质标准相差并不大，只要合理控制和适度处理，即可保证农田灌溉的安全性［5-6］。

2.3 适度处理更有利于资源化利用

资源化利用是对生活污水最理想的处理形式，既减少水肥资源的浪费，又避免环境污染，同时还能减少污水处理的费用。

资源化利用无需按照有关污水处理厂的排放标准对生活污水进行处理，而是按照相关用途和避免对环境造成影响而将其处理到适宜的程度。根据用途的不同，处理的程度以及对单项污染物的控制指标也可不同。

经适度处理后的生活污水可做灌溉用水、养殖业的卫生用水和环境用水等。其中灌溉所需的水量最大，且对污水的处理程度的要求相对较低，其主要污染物含量［7］与农田灌溉用水质标准的要求比较接近(表1)，是比较容易实现的资源化利用途径。

表1 生活污水主要污染物含量与灌溉用水质标准的比较Tab.1 The comparison between main pollutant content of the sewage and irrigation water quality standards

一般的村镇规模都不是很大，周边大都被农田所包围，生活污水用于灌溉不需要长距离输送，设施建设投资相对要小。另外，农田需水量大，有足够的容量可以接纳经过适度处理的生活污水。生活污水的量按每人每天0.15 m3计算，人均每年排出的生活污水总量大约在45 m3左右，我国中北部地区农田一次灌溉量60 m3左右，所以每人每年产生的生活污水总量还不能满足667 m2农田的一次灌溉用水需求，而且对大部分农田来说每年都需要6～8次灌溉。所以大部分农村的农田足以承接来自当地农村经过适度处理的生活污水。特别是平原地区，村镇建设用地一般都处在当地相对较高的位置，污水向农田输送，不需要消耗很多动力用来提升水位，有些还可以自流灌溉，可节省较多的能源。

3 农村生活污水再利用限制因素

农村生活污水的资源化利用主要是发展灌溉，不可否认，这存在一定的风险，就当前农村生活污水的排放现状，还存在一些需要解决的问题。

3.1 对生活污水资源化利用认识不足

目前，人们对生活污水资源化利用的意义和可行性认识不足，以至于乱排乱放对当地及下游环境造成不利影响，当认识到应当对生活污水进行处理的时候，又不知道应该如何处理，多模仿城市倾向于建污水处理厂或应用较小规模的常规污水处理设施，经集中或分散式处理后排放，不仅忽视了生活污水资源化利用对保持土壤肥力的作用，而且造成资源的浪费，增加了污水处理的成本，使农村居民为保护环境付出更多代价。

3.2 农村经济与基础建设薄弱

我国大部分农村经济基础还比较薄弱，新农村建设刚刚起步，过去的村镇建设多数没有进行合理的规划，缺少应有的公共设施，特别是多数村庄都比较分散，尚无完善的污水收集与排放系统，污水和雨水混为一体，沿道路边沟甚至路面流至就近的水体，加大了收集处理的难度。污水的收集与处理又需要大量资金，而多数农村又缺乏必要的资金来源。集体经济是农村公共产品投资的主体，然而，我国农村家庭联产承包责任制实行之后，特别是农村税费改革和取消农业税之后，农村中用于公用事业的费用严重不足，因此，要组织农民自发投资建设生活污水灌溉利用设施有非常大的难度。

3.3 缺乏污水资源化利用技术和管理人才

污水资源化利用需要一定的技术和专业知识，需要合理规划与设计，需要进行科学管理，然而我国目前广大农村普遍缺少这方面的管理和技术人才。

3.4 农田用水需求与污水排放的矛盾

农村污水资源化利用的重点在于发展灌溉，但农田灌溉具有明显的季节性和非持续性，也就是只有当农田缺水时才需要灌溉，而且农田对污水的接纳也有一定的限度，不仅每次的灌水量有一个上限，而且全年能够接纳的污水总量也有一定的限制。然而，污水的排放是持续不断的，所以需要有一定的蓄水设施来储存污水，并对每次灌溉量做出合理安排，否则，就有可能超出农田的自净化能力，造成农田、地下水和下游水体的污染。

3.5 土地的分散经营与污水灌溉集中管理的矛盾

污水的灌溉利用需要划出一定面积的农田来接纳污水，而且需要统一的管理以防止土壤和周边环境被水污染，这与目前广大农村联产承包责任制所形成的土地分散式个体经营相矛盾，所以要发展污水灌溉，还需要协调土地利用与农民利益分配之间的关系。

4 农村生活污水资源化利用对策

4.1 提高对农村生活污水资源化利用意义的认识

农村生活污水的资源化利用是解决农村水污染的最有效的途径，有益于缓解我国水资源不足的矛盾，对扩大有效灌溉面积、提高粮食产量有重要作用，同时还能减少污水处理费用，对改善我们的水环境有重要作用。农村生活污水资源化利用是一个长期而艰巨的任务，目前还受经济、人才和技术发展水平的制约，而这些都不是一朝一夕能够解决的问题。但解决水污染问题是我们必须坚持的一项艰巨任务，必须做好充分的思想准备，首先在思想上要认识到污水资源化利用的重要性，只有这样才能持续不断地加强这方面的工作。

4.2 加强污水再利用方面研究和培养相应人才

尽管目前对生活污水资源化利用特别是污水灌溉方面的研究很多，但这些研究多限于污水资源化利用的技术范畴。而我国农村地域广阔，各地的条件千差万别，推广起来有相当大的难度，所以还需要做更多的研究，以满足不同条件的需求。另外，将生活污水用于灌溉还需要对污水的利用做出合理的规划，不仅需要对灌溉设施进行合理的设计，而且需要进行必要的检测和计算，因此，需要一大批相关技术人员来从事相关工作，如何培养相关的技术推广和管理人才，以及需要培养多少和培养到什么程度都是一个非常现实的问题。这些问题的解决单靠相关技术单位开展短时的技术培训是不能解决问题的，需要我们的教育系统发挥重要作用，有关农业院校和环境院校可增设此类专业，特别是有相关专业的中等专科学校要发挥更大作用。另外，如何结合农村的实际情况，使污水灌溉和污水处理技术更加适用，能够模式化和规范化，能更符合农村发展现状也值得更深入地研究。

4.3 对农村生活污水处理和再利用做到因地制宜

农村生活污水资源化利用首先要坚持有利于环境保护的原则，在严格按照国家有关农田灌溉水质标准要求的前提下进行污水灌溉，要根据土壤的自净化能力和作物的需水需肥要求发展灌溉，在污水灌溉的同时要根据污水的肥力特点调整施肥方案，防止某种营养元素过剩而造成养分流失，防止水体某种元素的富营养化。

要在合理利用资源的情况下，以最低的建设和运行成本，结合当地的灌溉制度来选择和建设污水的收集和处理系统。做到适度集中，适度处理。即污水的收集与处理设施与灌溉设施相结合(如利用稳定塘［8］处理生活污水)，其处理的程度要与灌溉需求相结合。另外，结合高产纤维类植物(如造纸原料植物)的种植，可利用土地渗滤系统［9］处理污水，既增加植物对污染物的吸收利用，又提高作物的产量，实现污水处理与高产作物的开发相结合。用于养殖业的卫生用水，则须按相关要求处理到能够安全应用的程度。在农村人口相对较少且又不太发达的地方，由于生活污水的排放量小，并有足够的农田接纳生活污水，这时只需要有一定的与灌溉系统相配套的储存设施以能够存储非灌溉时期的生活污水即可，当需要灌溉时可通过对污水的稀释来满足灌溉对水质的要求，这样可以节约大量污水处理设施的建造和运行费用。

在人口较为密集的地区，可采用稳定塘［8］这类最经济的处理方式来降低污水中污染物含量，提高灌溉用水的水质。一些相对发达的农村村镇，人口密度较大，由于大部分农田已被占用，污水的排放量较大，没有足够的农田接纳生活污水，那么就需要对污水进行更为有效的处理，可采用土地渗滤技术加以处理。

4.4 生活污水的收集系统与其他水源相分离

与某些工业污水和养殖废水相比，生活污水资源化利用要安全的多。所以要保证生活污水灌溉的安全，首先应保证生活污水不与其他未经有效处理的污水相混合，而且要做到雨污分离，避免雨水引入引起漫流使污染物到处扩散。

4.5 注意加强对环境的定期观测

虽然污水灌溉是可行的，但需要强调适度的概念，需要一些技术的系统运用，有时候也许会出现一些偏差，所以还具有一定的风险。为规避风险，做到万无一失，就需要加强监测，需要定时定点对灌溉区域的地下水、土壤的有关污染指标进行测定、评估，并及时对污水灌溉与处理的方案进行必要的修正。

4.6 强化集体经济和探索适宜的经营管理模式

农村污水处理与资源化利用既是一项重要的环境工程又是一项不可或缺的造福于民的公益事业，同时还需要有一定的投入，而这些投入又很难得到直接的经济回报，所以很少有个人或集体愿意积极主动地从事这一事业。因此，污水的处理与使用不仅需要有关管理部门采取适当的强制措施，同时还需要地方财政的适度扶持，特别需要强有力的集体经济的支持。然而，目前我国大部分农村集体经济相当薄弱，往往干任何需要花钱的事情都需要群众集资，因此，维持污水处理设施的正常运转有一定困难。要发展集体经济，需要对农村集体经济进行彻底改制，特别是对集体经济产权制度进行改革，要解决经济改革中存在法规滞后、改革不配套、管理体制缺位等一系列问题，并加大扶持力度，促进集体企业发展。另外，在促进集体经济发展的同时，应积极探索广泛集资、多元化投入和企业化运作的管理模式，可采用国家扶持、地方补助、农民支持和企业参与等方式，形成多元化投入、多渠道动员的参与机制。也可以参照美国滚动基金［10］的运营模式，保障农村污水治理设施建设和运行的资金需求。

［1］孙瑞敏.我国农村污水排水现状分析［J］.能源与环境，2010(5):33-34.

［2］穆广杰.河南省水资源可持续利用指标体系构建［J］.地域研究与开发，2011，30(5):135-137.

［3］汪文源，赵磊，杨小飞，等.农业用水的现状与新灌溉技术研究［EB/OL］.(2010-01-05)［2012-06-19］.http://www.china5e.com/show.php?contentid =66831.

［4］张正斌，段子渊，徐萍，等.解决中国干旱缺水问题和发展区域现代农业方略探讨［EB/OL］.(2008-01-16)［2010-04-16］.http://club.china.com/data/thread/1011/2711/74/63/0_1.html.

［5］陈翠玉，张玉兰，胡喜巧，等.新乡市生活污水中有效成分和重金属铅汞含量的分析［J］.安徽农业科学，2006，34(22):5933-5934.

［6］王永强，李诗殷，蔡信德.中国农田污水灌溉研究进展［J］.天津农业科学，2010，16(4):77-78.

［7］中华人民共和国住房和城乡建设部.华北地区农村生活污水处理技术指南［EB/OL］.(2010-09-01)［2012-06-26］.http://wenku.baidu.com/view/9caa5c8fcc22bcd126ff0c45.html.

［8］卢少勇，张彭义，余刚，等.农田排灌水的稳定塘-植物床复合系统处理［J］.中国环境科学，2004，24(5):605-609.

［9］金丹月，张登峰，卢少勇，等.污水土壤渗滤技术研究进展［J］.中国农学通报，2007，23(4):350-354.

［10］严岩，孙宇飞，董正举，等.美国农村污水管理经验及对我国的启示［J］.环境保护，2008(15):65-67.