河南省村镇污水处理与运营之我见

常凯 苏卫超 侯丽君 翟鹏 黄健平

摘  要：中国作为世界第一大经济体，环境问题日益凸显，生活污水作为农村环境的重点问题更是亟待解决。文章分析介绍了目前农村生活污水处理比较完善的发达国家采用的典型工艺和现行管理模式，以及我国现状，结合河南省特点与实地考察结果，建议河南省尽快着手处理村镇生活污水，因地制宜制定排放标准，选择技术，开放市场，引入民间资本，百花齐放，提出并执行完善的地方性法规，加强监管，确保排水系统合理适用，处理设施运行监管到位。

关键词：村镇;农村卫生;生活污水处理工艺;面源污染;管理模式

中图分类号：X703         文献标志码：A         文章編号：2095-2945（2019）08-0193-04

Abstract： As the largest economy in the world， environmental problems are becoming increasingly prominent in China， and domestic sewage， as the key problem of rural environment， needs to be solved urgently. This paper analyzes and introduces the typical technology and current management mode adopted by the developed countries with perfect rural domestic sewage treatment at present， as well as the present situation of our country， combined with the characteristics of Henan Province and the results of field investigation. It is suggested that Henan Province should proceed with the treatment of domestic sewage in villages and towns as soon as possible， formulate discharge standards according to local conditions， select technology， open the market， introduce private capital， let a hundred flowers bloom， put forward and implement perfect local laws and regulations， and strengthen supervision. This ensures that the drainage system is reasonable and applicable， and that the operation and supervision of the treatment facilities are in place.

Keywords： village and town; rural sanitation; domestic sewage treatment process; non-point source pollution; management mode

1 概述

中国是农业大国，经济飞速发展的同时，农村环境问题日渐凸显。村镇的水污染是典型的农村面源污染，其污染源分散，不易处理;雨水的冲刷又将大气和地表中的污染物带入受纳水体，造成水体污染;我国村庄一般沿河流分布，水中的污染物又将威胁人类的健康[1-2]。所以农村的污染物对流域生态和居民健康影响很大，绝对不可忽略。处理生活污水是治理农村环境急需迈出的第一步。

截至2016年，全国城市污水处理率为94.54%，河南省达96.92%[3]。图1是河南省城市和农村历年污水处理率与投资金额对比。从图1中可以看出，河南省对于农村地区投资太少，2013年及之前无相关数据，2014至2016年为5～8千万元，2017年跃升至30232万元，而城市投资在每年6亿到25亿之间。污水处理率也相差甚远，城市生活污水处理率由2010年的87.60%持续上升到2016年的96.92%，行政村该指标2010至2015年一直在2.50%左右，2016、2017年连续升至28.93%。可以看出河南省已经有了处理农村生活污水的意识，并着手投资，但是力度依旧不够。管网不足使得污水直排、蒸发成为农村的普遍状态[4]。并且我国相关立法不全，农村的环保意识不足，进行污水处理的动力不够，村镇财力不均衡，缺乏污水处理的保障[5]。农村生活污水长期无节制、无处理的排放已经导致了地表水水质下降，严重污染河道、湖泊，破坏农村生态环境，危害居民身体健康，阻碍农村发展[6-7]。比如洗浴习惯、种植养殖区等具体情况对农村生活污水的水质也有影响，目前我国农村污水的大体特征如表1所示。

中华人民共和国住房和城乡建设部于2008年11月8日成立了农村污水处理技术北方研究中心，攻坚北方农村污水处理。在研究中心辐射范围内的河南省总面积16.7万平方公里，位于北纬31°23'～ 46°22'之间，地处长江、淮河、黄河、海河四大流域。省内大部分地处暖温带，南部跨亚热带，属北亚热带向暖温带过渡的大陆性季风气候，同时还具有自东向西由平原向丘陵山地气候过渡的特征。全省气候大致可概括为冬长寒冷雨雪少、春短干旱风沙多、夏日炎热雨丰沛、秋季晴和日照足，具有冬冷夏炎、四季分明的特点。全年平均气温为12～16℃，一月最冷，月均气温为-3℃～3℃，七月最热，月均气温为24℃～29℃;山地与平原间气温差异比较明显，一般是平原高于山地，全省大体是南高北低，东高西低，其中南阳盆地和淮河以南是比较稳定的两个暖温区。冻土层不深，一些地埋式污水处理设备受季节影响较小。境内1500多条河流纵横交织，可以根据流域水系纳污程度来选择工艺和排放标准。探索高效率、低运行成本，适用于分散式农村污水处理的技术不仅是我国农村污水治理的重要方向，也是河南省需要努力的方向。

2 发达国家村镇污水处理示例

2.1 发达国家村镇污水处理技术

菲尔托系统是一种过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用的系统[8]，特点是高效持续， 97%～99%的磷可被土壤及作物吸收，总氮的去除率达82%～86%，BOD 的去除率为93%，COD的去除率为75%～86%，在我国试点取得非常好的效果，排水暗管的间距小，去污效率高[9]，几乎不受降水影响[10]。该系统处理效果好，运行费用低，适用于土地资源丰富，尤其是以轮作休耕、种植牧草为主的地区。与其它类型的处理系统相比，植物能充分利用水和营养物，一举两得。暗管排水系统在我国多用于改良鹽碱地和农田渍害，一般造价较高[11]，可以结合农业水利改革多多推广。

净化槽是日本最先提出的农村污水解决方案。早先政府资金有限，无奈发展的出净化槽技术用简单的构筑物解决分散式生活污水处理问题，但是它处理效果不佳，导致大量地下水被污染。主要负责日本乡镇污水处理的技术发展工作的农村污水处理协会，研究设计了包含15种不同型号污水处理装置的JARUS模式。这些装置可大致分为生物膜法和浮游生物法两大类，包含多种处理方案，根据实际情况选用。日本所处的纬度与河南省相似，有极大的借鉴意义，冬季微生物活动被抑制，应重点借鉴低温下运行经验。净化槽也被不少国内企业进行优化改进，对于农村分散分布、管网造价与维护成本高等问题有一定的参考价值。

高效藻类塘是由美国加州大学伯克利分校的Oswald提出并发展的[12]一项污水处理技术，该技术充分利用菌藻共生关系处理污染物，是对传统稳定塘的改进。光照充足，营养丰富的生活污水适合藻类生长，消耗有机物的同时提供氧气[13]，塘内pH 值、溶解氧较高时，有利于污水中主要污染物的去除[14]。该技术对水域面积较大、冬夏温差较小的地区有较强的针对性[15]。美国地广人稀，土地资源丰富，十分适用，河南省是农业大省，能否提供用地还值得商榷。

一体化氧化沟是Pasveee教授1954 年在荷兰Voorfshoten研制的[16]，一种集曝气、沉淀、泥水分离、污泥回流等功能于一体的技术，适用于中小型污水处理厂。它占地省，但去除效率受温度制约[17]。该技术受温度影响的程度小于生物膜法，有一定推广潜力。

2.2 发达国家的村镇污水处理管理模式

《净化槽法》于1983年制定，1985 年实施，用于指导人口密度较低、管网设施不完善的农村地区污水处理工作。目前，日本对农村污水的处理已形成了较为完善的体系，高效明确的法律也为其提供制度保障，每隔一段时间必须进行强制性检修维护，管理责任十分明确。资金方面，以地方政府为主体的建设项目，地方政府承担建设费用的57%，中央政府补贴33%，受益者分摊费用的10%[18-19]。

美国在20世纪60年代已基本实现城乡一体化，农村与城市污水治理适用同一法律体系，后期修订的法律逐步增加了有关面源污染控制或者分散污水治理的内容。各州建有用于此类项目的基金，这些资金作为低息或者无息贷款提供给环保项目。偿还的贷款以及利息循环滚入基金用于支持新的项目。维护管理方面，虽然联邦、州等监管部门同时监管，但各部门责任范围明确，极少出现多个部门都要监管同一项目导致都不监管的局面。

3 我国目前村镇生活污水处理现状

3.1 我国目前应用与农村的生活污水处理技术

我国南方水系发达，污水水量大，污染物浓度低于北方。南方着手农村生活污水处理较早，多采用滴滤、生物膜、人工湿地等工艺的组合工艺，还有不少类似于沼气池[20]、净化槽等的原位处理技术，效果参差不齐。另外邻避效应十分明显，集中处理难以实现，所以分散处理在聚居的农村也有了市场。徐志荣[21-22]等人调查浙江省农村污水处理状况发现当地多用无动力厌氧+人工湿地模式，援用《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）管理出水标准，效果有限。武璐[23]等人通过深入分析起草了浙江省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB33/973-2015），并已实施，可见联合高校制定标准亦是治病良方。

北方农村的水循环利用方式多，生活污水水量较小而浓度高。申颖洁[24]等认为人工湿地-土地渗滤等自然生物处理技术和投资费用较低的厌氧技术相结合的工艺，是北方农村生活污水较好的解决方案;而在水源保护区、经济状况较好、排水水质标准较高的村镇地区，应选择MBR等高效工艺。谢晴[25]，张庆军[26]等人总结了一体化处理设施在农村污水处理中的应用，认为其潜力巨大，值得推广。环境敏感地区正需要膜工艺等一体化设备。

3.2 我国目前农村污水管理模式

我国现行的法律法规多针对城市和工业污染源制定的，如《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002），农村生活污水处理设施的相关排放标准尚未制定。北京等发达地区已经率先发布相关地方标准，标准中划分不同等级，因地制宜选用出水标准[27]，另外《城市污水再生利用农田灌溉水质标准》（GB20922-2007）也十分值得参考。同时，涉及农村环境监管“政出多门”，农业、环保、水利和建设等行政部门均有相关职责，各部门职责明确，分工合作才能共同打造碧水蓝天。

完善的资金保障是农村污水处理设施长期稳定运行的重要因素。目前国家和地方财政是农村污水处理设施建设资金的主要来源，运营维护资金多以地方财政自筹为主。农村污水处理设施具有低能耗、易管理的特点，并不意味着不需要资金投入，很多农村处理站“建得起、运行不起”，就是因为缺乏有效的资金保障。路璐等人[28]建议供排水一体化模式既明确了责任主体，又可以解决我国目前村镇污水处理的难题。PPP（Public-Private-Partnership，公私合作伙伴关系）模式在我国大量运行经验，是目前许多地方政府解决农村环境问题的首选模式。

4 实地调查

本研究于2016年暑期进行一次问卷调研，调查以河南为主，覆盖河南17个地市、40个县（区）;并包含山东、黑龙江、云南、海南、甘肃、河北、内蒙古、江西等省份在内的共66个村镇，收回2818份调查问卷。这次调查主要针对村镇居民生活污水产生量、居民污水处理意愿、处理方式以及居民付费意愿等问题开展。经调查得知，村镇居民人均生活污水产生量较少（约25-30L/d），污水处理设施建设率很低（12.12%），绝大部分人（90.08%）都同意对污水进行处理，并且更希望采用一个或多个村子集中处理的方式。在支付污水处理费方面，大部分人（79.66%）同意为污水處理支付费用，同时调查对象中超过一半的人选择了最低支付额。

省会郑州市附近某县新建设12座污水处理厂来处理各社区所排放的生活污水。但是经调查，多数社区的污水处理设施处于停运状态，如表2所示。处于运行状态的只有付李庄污水处理厂，该厂是现行运行状态最好的污水处理厂。由于运行资金限制，用于曝气的鼓风机一周只开两次，一次四个小时。17年4-5月份对其进行监测调查。

其主要水质指标处理效果如图2所示。

根据图2（a）显示，五次采样CODcr总去除率分别为58.13%、26.08%、80%、65.52%、50%。出水CODcr超过国家一级A排放标准。图2（b）可以看出，氨氮处理效果波动很大且出水氨氮含量过高。总氮处理效果如图2（c）所示，可以看出进水的总氮含量比较高，前三次取样时还是有处理效果的，后两次效果变差，应该与生化阶段效果差和湿地恶化有关。从图2（d）可了解到，该处理站的总磷去除率较低，且进入五月中旬之后，出水中总磷含量升高。

跟踪调查表明，付李庄污水处理站是该县已有的污水处理设施中属于运行较好的。但囿于运行费用和条件，该污水处理站运行效果并不理想。为期两个月的监测发现该污水处理厂对生活污水中COD、氨氮、总磷、等污染物质的去除效果都没有达到预期的效果，进水水质波动较大，出水水质达不到设计目标。

5 结论

河南省作为中国的缩影，北部村落分布分散，南部聚居水系多，分散式处理很有前景。比如地广人稀，土地资源丰富的地区建议原位治理，水系发达地区更适合接入排水管网集中治理。不同的环境区域纳污能力不一样，环境敏感区和引用水资源保护区可以不惜代价提高排放标准，平原农业地区可以结合当地农业的特点，使污水中的有机物、营养物质和水资源在土地中再利用。经济发达和异地拆迁扶贫等建有大型新农村社区的地区正好可以进行集中处理，节约投资成本和土地成本。合理的排水设计是十分有必要的，雨污分流以后，雨水可通过明沟直接汇水并排放，降低建设成本，减少雨季对构筑物的损害。因此要因地制宜地提出符合各地实际的生活污水排放标准，处理方式与措施，同时要产生区域效益，不能一个县内情况相似的几个镇各自采用不同的工艺，施工和运行成本都大。此外，污水处理的定价与收费模式也十分值得探讨，农村对于污水处理以及收费的观念还需要进一步研究与引导。

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