浅谈中国西南农村地区生活污水分散式处理现状

吴歆悦

(成都兴蓉投资股份有限公司，成都 610065)

我国水资源总量丰富，但人均拥有量相对较少。据统计2013年末人均占有河川径流总量已降至2084m3［1］，预计进入 2050年还将继续减至1700m3［2］，与此同时全国地表水总体为轻度污染，十大流域的国控断面Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质比例分别占71.7%、19.3%和9.0%。与此同时1999年以来，生活污水已经超过工业污水成为水体污染的主要来源［3］，目前全国城市污水处理率仅为89.21%，处理能力约 1.24 亿 m3/d［4］，尤其是农村地区，生活污水的处理没有受到足够的重视。当前我国农村人口多达6.3亿，按人均每天排放生活污水70L计算，农村生活污水排放量高达4410万m3/d，大量污水直排，对当地水环境造成较大污染。

1 分散式污水处理技术

1.1 分散式处理意义

目前我国生活污水以集中式处理为主，至2013年3月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂共3451座，但因为缺乏针对小型污水处理工程的现场排水设计规范、标准、法规等［5］，故一般采用现行大中规模污水处理工程的相关标准进行设计建设，导许多小型污水厂处理效率差，占地面积大，工艺也不适合，使用率较低。

近年来生活污水的分散式处理开始受到越来越多的关注与研究。相比集中式污水处理技术，其最大的特点是强调就地处理，不依赖污水管网收集和运输，此外还具有工艺灵活，维护简单，运行成本低等优点，尤其适合地势复杂、资金缺乏、技术条件薄弱的农村地区。

1.2 分散式处理技术分类

分散式处理技术通常分为生态法和生物法两种类型。生态法强调利用自然之力净化污染，代表工艺包括土地渗滤，人工湿地以及稳定塘等。其中土地渗滤根据渗透速度及滤池结构又分为慢速渗滤，快速渗滤，地表漫流;人工湿地根据水流形式又可分为平流湿地、潜流湿地及垂直流湿地;稳定塘根据水深和溶氧情况分为好氧塘、厌氧塘、兼性塘及曝气塘。生物法工艺类似集中式污水处理技术，但无复杂的污水管网收集系统，具有设备小型化、处理就地化的特点，根据降解原理分为好氧法与厌氧法。代表性分散式处理技术工艺特点详见表1。

表1 分散式处理技术工艺特点Tab.1 The characteristics of decentralized domestic wastewater treatment technologies

分散式污水处理建设成本相对较小，例如土地处理工艺投资只有常规处理的1/3～1/2，而运行维护费用也只有常规处理的1/5～1/3［6］。各类分散式处理投资及运行费用参考标准见表2。

表2 农村分散式污水处理工程投资及运行费用比较［7］Tab.2 The comparison of investment and running costs of rural decentralized domestic wastewater treatment project

1.3 农村地区开展分散式处理的技术选择原则

农村地区选择分散式处理技术时，除考虑水量、水质、排水体制及污水管网等基本条件外，还需结合以下4点进行考虑:

(1)统筹规划

结合经济发展规划和实际环保要求，合理选择工艺，避免重复投资。随着新农村建设及城乡一体化发展，未来农村地区普遍实现人口集中式聚居，给排水管网建设也将逐步完善，但短期内，尚无力承担管道铺设费及集中式污水厂运行成本。因此可考虑尽量采用投资小，工艺简单的生态处理，并适时进行技术升级或工艺改建。

(2)因地制宜

结合当地地理特点，合理利用土地资源。例如平原和高原地区使用平流或潜流湿地，即能除污净水又可作为环境景观;丘陵地区采用垂直流人工湿地最大程度利用高差优势;水资源丰富地区可利用养殖鱼塘或天然池塘改造成氧化塘，不但节省投资，池塘底污泥也有较好的回用价值;难被工农业使用的废地、荒地则考虑修建土地渗滤系统或人工湿地;缺乏土地资源的山地应优先考虑一体式处理设施。

(3)排水用途

根据不同排水用途，选择处理工艺。例如南方地区出水通常直接排放，故选择技术时除保证处理达标外，应尽量选择建设和运行费用较低的工艺;北方地区水资源短缺，故选择技术时应考虑污水资源化利用［8］;西南农村地区多设有简单的化粪池或沼气池，但处理效果有限，同时农村地区需水量大、需水行业多，包括农业灌溉、渔业用水以及开展旅游业的景观用水等，故可考虑分类处理，例如对于灌溉水考虑生态处理，降低投资和运行成本;对于直排水则应采用动力充分的生物净化法，保证脱氮除磷效果;对于景观用水，可优先采用人工湿地，既能达到污染降解，又能提供景观效果。

(4)价值工程

结合自身情况在进行经济性比选时，不仅考虑造价和运行费用，还应考虑所选工艺的使用年限及翻修成本。例如人工湿地的工程造价与运行费用仅为传统活性污泥法的10%～50%［9］，但国内的人工湿地处理系统，由于规模和技术原因，多数会在1～3年内失效［10］。故选择分散式处理技术时既不能盲目选择处理效果非常好，自动化非常高的先进工艺，也不能一味选择投资建设成本小，运行费用低廉，但服务期限短、处理效果差的技术。

2 西南农村地区分散式处理工艺

2.1 西南农村地区生活污水特点

根据自然地理特征、社会经济基础及国家发展规划进行划分，西南地区包括广西、云南、贵州、四川等地，区域跨度大，水资源丰富，气候类型多样，地形地貌类型较多，经济发展相对落后:广西和贵州均属亚热带季风气候，雨水丰沛，干湿分明，季节变化不明显，云南和四川则存在更为丰富的气候差异和垂直性变化;地势方面上述4省均具有较为复杂的地势，山峦层层相套，丘陵众多;广西境内河流总长约3.4万km，集水面积1000km2以上的地表河有69条，水域面积约8026km2，占陆地总面积的3.4%，喀斯特地下河有433条，长度超过10km的有248条［11］，云南具有大量高原湖泊，河流众多，贵州河流处在长江和珠江两大水系上游交错地带，四川则处于长江和黄河两大水系上游;另具统计显示，2014年四川、广西、云南和贵州经济GDP增速分别排在全国第9、第19、23和26位。

上述四省同时也是我国少数民族聚集较为集中的地区，当地居民生活习惯具有丰富的民族特色，同时较为独特的自然风光和人文风光使该区域成为自然风光旅游和人文旅游的热点区域。但是该地区由于社会经济发展较慢，民俗习惯差异性较大，尤其是在农村地区，居民卫生环保意识相对薄弱，故也是水污染防治和控制较为薄弱的地区。

随着近年来经济发展、生活习惯的改变以及旅游业的发展，农村污水总量迅速增长。大量未经处理的生活污水直接排放，引起周边环境的污染，因此，加强西南地区农村水污染控制，对解决当地农村的生活环境和维持旅游资源的可持续发展，均有十分重要的意义。近年来随着当地居民生活水平提高及以农家乐为代表的旅游产业发展，农村生活用水总量也迅速增长，生活污水量通常为用水总量的60%～90%，具有污染物浓度低，水量相对小，日变化量大，氮磷营养元素较高的特点。对西南四省的生活用水水量及污水排放污染物实际调查情况详见表3和表4。

表3 西南地区农村用水量调查结果［12］Tab.3 Water consumption of southwest rural areas

表4 西南地区农村生活污水处理工程进水水质检测［12］Tab.4 Inflow water quality of rural domestic wastewater treatment engineering in southwest areas (mg/L)

2.2 西南农村地区分散式处理工程案例

(1)广西农村地区分散式处理工程案例

目前广西农村地区共有行政村241个，每村平均每日约产生4200吨污水［13］，多分布在山区丘陵，村民房屋依山地而建，通常对生活污水简单收集后利用地势自流排入附近农田或河流，同时该省经济薄弱，技术缺乏，管网铺设及设备运输存在较多困难。故广西农村地区推崇简单实用的生态处理技术，包括土地渗滤或人工湿地等。

据曾玲玲［14］介绍玉林市某村采用“厌氧处理系统+潜流人工湿地系统+景观塘”工艺，处理居民生活污水，污水总量约80m3/d，服务人口850人，工艺出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级标准，出水用于农田回灌，吨水处理成本仅为0.1元。忻城县某丹村采用“格栅+调节池+微动力接触氧化一体化设备+生态土壤”工艺对居民生活污水收集处理，污水总量约30m3/d，该项目排放污水经来宾市环保部门检测到达国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级B标准，吨水处理费用为0.15元。据谭琳［15］介绍忻城县渡江村“预处理+土地渗滤系统+回用池”工艺处理生活污水，污水总量约100m3/d，占地面积774m2，吨水运行费用约0.05元，出水可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级B标准。

(2)云南农村地区分散式处理工程案例

云南是我国生态大省水资源相对丰富，但随着地区经济高速发展，各地水污染形势越发严峻，有些城市出现饮用水危机和严重的生态环境破坏。至2013年截止，云南省常住人口约4686万人，其中乡村人口多达2789.5万人［16］，按人均每天排放生活污水70L计算，农村生活污水排放量高达195万m3/d，其中生活污水随意排放占总量43.4%，最终排放地点无固定点占总量43.6%［17］。与此同时云南省温度适宜，气候四季变化不大，利用于植物长期生长，故推广使用人工湿地系统。

据叶长兵［18］等介绍玉溪市东风水库北岸小矣资村采用“ABR-人工湿地集成污水处理工艺”处理当地生活污水，其工程设计水量50m3/d，占地面积1250m2，出水可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)中一级B标准，吨水运行费用约0.4～0.6元。此外氧化沟技术曾被应用到某旅游区自然村污水处理［12］，该工程设计水量200m3/d，采用“氧化沟+生物滤池+土地渗滤+生态沟+景观湿地”工艺，出水可直接排入附近湖水 (湖泊的水质为一类水体)，运行费用0.39 元/m3。

(3)贵州农村地区分散式处理经验

贵州是以喀斯特地貌为主的高原山区，山地面积占全省面积的85%［19］。至2013年末全省常住人口3502万人，乡村人口2177万［20］，90%的农村人口居住在山区，该地区虽然年降水量丰沛，但季节性分配极不均，地势高差较大，限制了生态处理技术，尤其是人工湿地和土地渗滤的推广使用，另一方面贵州农村地区生活污水氮磷等多项水质指标均高于国内地表水平均指标［21］。

黄秋波［22］等根据贵州农村地区经济基础薄弱，山地众多，村落分散，收集困难等特点，提出采用一体式污水处理设备处理农村生活污水。例如在贵阳青岩古镇，采用“格栅+沉砂池+地埋一体化污水处理器 (IBR)”处理生活污水，出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)中一级B标准。冉全［23］等结合贵州山区特点，设计了“跌水生物接触氧化+氧化塘”工艺，依靠地势落差实现无动力消耗运转。其利用该工艺处理贵阳新堡村生活污水，出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级B标准。

(4)四川农村地区分散处理工程案例

四川地域广阔人口众多，是我国的农业大省，并位于长江上游，水资源的保护与利用显得尤为重要。四川农村经济基础参差不齐，平原地区经济发达，偏远山区较为落后;地势多样，川东以平行岭谷和丘陵地势为主，中部为平原，西部则以高原地势为主。因此农村生活污水处理技术更加灵活丰富，常见分散式处理工艺包括人工湿地、厌氧净化、化粪池、沼气池以及微动力好氧净化等。四川地区部分分散式处理技术案例见表5。

表5 四川省农村生活污水处理技术［24～26］Tab.5 The Sewage treatment technology in Sichuan Province

2.3 不同地区分散式技术特点

综上所述，西南农村地区适用的分散式污水处理技术各有不同:广西、云南两地，生态资源丰富，气候温暖，四季变化不明显，有利于发展人工湿地系统;贵州地区地势陡峭，缺水少雨，可推广跌水式生态工艺，一体式污水处理设施也有较好的应用前景;四川地区地形复杂，气候多样，经济基础条件参差不齐，应考虑将生态工艺与生物工艺联合使用，在经济条件较好的地区，铺设管网修建城镇集中式污水处理厂，在经济条件一般的地区采用厌氧净化与人工湿地的组合工艺，在无充足土地资源或排水要求较高的山区或景区，则考虑微动力曝气的一体化设备。

2.4 分散式污水处理工艺设计施工注意事项

在农村设计施工分散式处理技术，可能存在水质水量统计较困难，施工条件差，设备材料购置或使用不便的问题，故应注意以下相关事项:首先在设计上必须严格遵守国家相关技术规范或技术标准;其次需充分考虑当地自然环境要素，包括地势高低、气候特征、地质特点等;再次结合当地实际情况分析和未来规划确定设计水量，设定设计水质时除进行实地测量外还需充分考虑潜在非生活污水污染源，并做好预防措施;最后合理选择适合当地然环境、地形、人口及投资的分散式污水处理工艺，充分实现成本的最小化和效用的最大。

2.5 分散式污水处理工艺运行维护注意事项

人工湿地系统在运行管理时需着重考虑以下方面:

(1)植物重新种植。当水生植物不能适应该生长环境，或处理效果不佳时，应考虑调整植物种类并重新种植，并适当调整湿地水位，必要时调整光照环境或水量流向。

(2)杂草的去除。杂草若生长的较早较快，将影响到水生植物生长，从而影响湿地系统处理效果，需及时控制，定期清除。

(3)沉积物的清理。沉积物一方面来自污水中的悬浮泥沙，另一方面来自水生植物的生长代谢。故需定期清理多余的水生植物，尤其是季节性脱落的枯枝败叶，此外湿地系统运行一段时候后则需对填料系统进行清洗或更换，从而维护保持湿地系统处理能力。

厌氧处理系统在运行过程中主要应考虑以下方面:

(1)水量控制。进水量过大容易稀释厌氧池中的污泥浓度，缩短水解酸化及厌氧消化的时间，影响处理效果，同时带着大量悬浮固体，堵塞管道。

(2)防漏防渗:厌氧反应池通常采用地埋结构，同时加盖防臭，故在出现渗漏情况时不宜发现，但将会对地下水和土地资源造成严重的污染，因此在施工上需严格验收，在运行期间定期检。

(3)沼气处理:农村地区厌氧反应产生沼气一般未被集中收集，而是直排到大气，故应做好警示标志防止明火;在进行清查或疏通时需防止爆炸;厌氧反应产生的甲烷气体对人畜有害，也需做好防范措施。

一体式污水处理设备在运行过程中主要应考虑以下方面:

(1)定期检查维护。一体式处理设备通常具有较长的使用寿命，但其内部的不同配件运行寿命各不相同，故应保证处理效果的前提下，定期对关键部件如风机、水泵进行检查养护，并应量减少设备或零件的无效运转与低效运转，延长整体设备使用寿命。

(2)污泥清运:好氧处理工段易产生剩余的活性污泥沉，而农村地区技术管理力量薄弱，若疏于清理，污泥不仅厌氧发酵产生恶臭，同时堵塞排泥管道和排泥装置，导致设备故障从而影响整体处理效果。

(3)曝气系统维护:一体化设备的曝气孔很容易形成堵垢，影响曝气均匀性，进而影响设备整体的运行效果。故应定期清洗曝气管和曝气头。

3 西南农村分散式处理尚存问题及措施建议

3.1 尚存问题

3.1.1 规范缺乏

我国利用分散式技术处理农村生活污水已取得一定的研究成果，但总体来说尚处于探索阶段。同时广大农村地区社会经济条件，地理气候特点及居民生活习惯，均存在较大的差异，难以形成统一的标准及技术规范。目前只有少数省份和地区出台了农村生活污水的分散式处理技术规范，如江苏、浙江，上海、河南等地，在西部各省仍然缺乏相应的设计规范和技术标准。

3.1.2 立法缺位

我国目前既没有针对农村生活污水污染的防治法律法规，也没有相关污水处理的排放标准。故通常以《污水综合排放标准》 (GB8978-1996)或《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)作为参考，但是农村生活污水具有污染物浓度低，水量相对小，日变化量大，氮磷营养元素较高的特点，若按上述标准采用无动力的生态工艺(例如人湿地)，则对氮磷污染物处理效果较差。

3.1.3 管理困难

我国的环境管理体系主要是建立在城市和重要点源的污染防治基础上，农村污染治理体系尚未建，尤其是在西南农村地区。一方面环境管理主体不明确，加之缺乏基础的环境监测和统计数据;另一方面已建成的污水处理设施又缺乏专门的管理维护团队，导致环境监管松懈、系统运行效果差、服务年限短等相关问题，此外当地居民参与意识较薄弱也增大了政府管理难度。

3.1.4 资金匮乏

资金匮乏导致无力开展农村分散式处理项目。据钟玉秀［］等介绍全国范围内除北京、上海、天津等少数发达地区在市级水务财政预算项目内设立了农村污水处理的专项资金，大部分地区尚没有财力开展这些项目。民间资本尚未大量进入环保市场，政府独立承担环保投资压力过大。

3.2 措施建议

针对上述问题建议各地方政府根据自身实际情况拟定出台适合当地农村生活污水处理的法律法规和技术规范，明确各部门管理职能，加强政府监管力度，并在条件允许的情况下将分散式处理设施的运行维护外包给专业的环保公司，最后积极拓展环保项目的融资渠道，除获得中央政府及地方政府的专项资金外，还需鼓励民间资本参与农村环境治理，通过BOT、PFI及PPP等渠道引导民间资本进入环保投资领域。

分散式处理技术工艺灵活，维护简单，运行和建设成本低，适用于在地势复杂、资金缺乏、技术条件薄弱的西南农村地区，随着立法完善、监管加强及融资多样化后，有望在西南农村地区生活污水处理上发挥更加重要的作用。

［1］中华人民共和国国家统计局.2013年国民经济和社会发展统计公报［J］.中国统计，2014，(3):6-14.

［2］韩青海，张耀辉.我国水资源利用与经济的可持续发展［J］.国土与自然资源研究，1998，(1):35-38.

［3］李晓东，孙铁珩，李海波，等.小区生活污水处理模式的研究进展［J］.生态学杂志，2008，27(2):269-272.

［4］中国环境科学出版社.2013中国环境状况公报［J］.环境保护，2014，(11):42.

［5］杭世裙.小城镇污水处理工程设计的反思与建议［J］.给水排水，2004，30(10):17-21.

［6］曾 扬，阮晓红，孙 敏.土地处理技术在污水资源化处理中的应用分析［J］.陕西环境，2002，9(6):19-22.

［7］环境保护部，农村生活污水处理项目建设与投资技术指南［S］.

［8］刘 霞，陈洪斌.村镇及小区污水的生态处理技术［J］.中国给水排水，2003，19(1):32-35.

［9］沈耀良，王宝贞.废水生物处理新技术-理论与应用［M］.北京:中国环境科学出版社，1999.

［10］陈繁荣，杨永强.分散点源污水处理的最佳技术方案-高负荷地下渗滤污水处理复合技术［J］.水工业市场，2011，(5):24-26.

［11］广西的水文特征［EB/OL］.www.baike.com/wiki/+广西，2013-7-12.

［12］住房和城乡建设部.农村生活污水处理技术指南-西南篇(试行)［N］.中国建设报，2011-7-8.

［13］廖汝武，魏明蓉.广西农村生活污水处理技术的探讨［J］.资源节约与环保，2014，(2):162-163.

［14］曾玲玲.广西农村生活污水处理实例介绍分析［J］.科技创新与应用，2013，(27):163-165.

［15］谭 琳，李逢轩，覃丽灵，等.广西农村地区生活污水治理技术选择的探讨［J］.企业科技与发展，2013，(1):62-65.

［16］云南统计局.2013年云南省国民经济和社会发展统计公报［EB/OL］.http://distirict.ce.cn/newarea/roll/201404/30/t20140430_2746786_1.shtml，2014-04-30.

［17］张瑞仙，狄 娟，王 昕，等.云南省农村居民生活环境卫生状况调查分析［J］.卫生软科学，2014，24(8):519-521.

［18］叶长兵，杨 勇，李 兰.西南村镇生活污水处理技术适宜性研究分析［J］.环境科学导刊，2013，32(2):75-77.

［19］夏 春，陈 琨.贵州省喀斯特地区农村环境污染现状及防治对策［J］.现代农业科技，2014，(5):250-256.

［20］中共贵州省委.2013年贵州省国民经济和社会发展统计公报［N］.贵州日报，2014-07-08.

［21］张建民，朱四喜.贵州喀斯特地区人工湿地应用存在的问题与解决对策［J］.安徽农业科学，2014，42(4):1134-1135.

［22］黄秋波，叶栋糠，董 俐.贵州村镇污水处理工艺的选择［J］.西部大开发:中旬刊，2011，(9):4-5.

［23］冉 全，蒙桂娥，王 京.贵州农村生活污水无动力处理研究［J］.湖北农业科学，2014，53(12):2794-2796.

［24］白磊磊，李 星，茆灿泉.四川省农村生活污水实用处理技术调查及研究［J］.安徽农业科学，2011，39(7):4116-4117，4120.

［25］白磊磊.农村生活污水处理实用技术研究［D］.成都:西南交通大学，2011.

［26］包 健，许 明，涂 勇，等.A/O+人工湿地工艺处理四川丘陵地区农村生活污水应用［J］.安徽农业科学，2011，39(35):21952-21953.

［27］钟玉秀，王亦宁.我国农村生活排水和污水处理发展对策［J］.中国水利，2013，(1):35-37.