新疆农村生活污水处理现状及技术适应性研究

董亚明，李爱英

(新疆维吾尔自治区环境工程评估中心，乌鲁木齐 830016)

农村生活污水污染具有总量大、面广、分散的特点，排放具有间歇性、随机性等特征。农村生态环保监管力量薄弱，从业人员极少，仅在县级及以上政府设置有专门的生态环境保护机构，缺乏完善的农村环境监测网络和科学合理的监测体系。截至2018年，中央财政累计投入495亿元，支持了约16.3万个村庄的综合整治工作。其中，实施生活污水治理的村庄约4.2万个，占整治村庄数的25.7%，建设污水处理设施29万台套，涉及人口2.3亿。

新疆大部分区域农村人口居住分散，经济发展水平相对滞后，同时由于以前对农村水环境重视不够、治理资金短缺、环境保护意识淡薄等，新疆地区农村生活污水处理设施建设相对于我国东部发达省份起步较晚。总体来看，新疆地区农村生活污水处理的基础设施建设依然相对落后，排水设施不完善的问题突出，特别是污水收集管网建设相对滞后。

1 新疆农村生活污水特征及排放情况

随着近几年农村安全饮水工程的实施，新疆大部分城镇基本实现了自来水全覆盖。生活水平的提高也带来了污水产生量的增加。农村生活污水污染物浓度低、可生化性好，但水质波动较大，碳源相较氮、磷营养物明显不足；BOD/COD通常可达0.3～0.55，C/N(碳氮比)一般小于4，一定程度上影响了污水处理设施的总氮去除率。农村生活污水的主要特征如下。

(1)农村污水排放量大、处理程度低，对环境的污染负荷大。

根据2018年新疆统计公报，全区常住人口2486.76万人，其中乡村人口为1220.75万人。按照农村人均生活污水产生量为50L/d计算，每天生活污水量可达61×104m3，占全区废水排放总量的48%。但是，目前已建污水处理设施的处理能力约占污水总量的19.38%，其余部分均处于无序排放状况，未经处理的污水则有可能造成全面的环境污染。

(2)农村污水排放系数比城市低，而且比较复杂。

由于庭院、农田对居民一般生活排水和粪尿排水的消纳，其排放系数一般为0.3～0.6，远低于城镇0.8左右的排放系数。不同地区的自然与经济条件、卫生设施水平、排水系统的组成和完善程度等因素导致各地村镇的污水排放特征差异很大，远远大于不同地区城市之间的差异。

(3)农村污水排放比较分散，排放不稳定，变化系数大。

农村污水的水质不稳定，不同时段的水质不同，如做饭高峰期动植物脂肪、SS浓度偏高，洗漱高峰期氮磷、合成洗涤剂浓度偏高。季节对污水产生量的影响基本呈现夏季>春季≈秋季>冬季的趋势。夏季由于居民洗漱次数及用水量增加，排水量高于其他季节；冬季会在春节前后呈现一个短暂排水高峰期。

2 新疆农村生活污水处理现状

截至2019年12月，对全疆314.1万户农村常住人口的农村生活污水处理设施的建设和运行情况进行分组抽样调查，样本总数约占全疆总量的80%以上。调查结果见表1。

表1 新疆农村生活污水处理现状调查表 单位：户

从表1可知，已完成污水处理设施60.88万户，占样本总数的19.38%，处于全国较低水平。其中纳入城镇管网收集处理生活污水的235613用户，占样本总数的7.50%；单村及连片集中处理的135607用户，占样本总数的4.32%；单户/村分散型户数237569用户，占样本总数的7.56%。

3 新疆农村生活污水处理设施运行情况

3.1 工艺选择及运行情况

对新疆14个抽样组的农村污水处理设施(500m3/d以下规模)的建设和运行情况进行调研，共涉及农村污水处理设施174座。按处理工艺分类，新疆农村生活污水处理工艺有10多种，常规工艺选择包括稳定塘、生物膜法、A/O法、生物滤池、生物接触氧化、化粪池、SBR等，具体分布见表2。

表2 新疆农村生活污水不同处理工艺的占比情况

由表2可知，采用生物接触氧化的最多，达54座，占总数的31.03%；其次为生物膜法工艺41座，占总数的23.56%；A/O法、A2/O法和化粪池工艺数量相当，分别占总数的16.67%和9.20%。其他的稳定塘、生物滤池、SBR等工艺数量均较少。

根据水样监测结果，污水处理设施进出口水质统计情况见表3。

表3 农村生活污水处理设施进出水统计情况 单位：mg/L

3.2 达标情况

通过与新疆《农村生活污水处理排放标准》(DB65 4275—2019)中限值进行对比，分析现有处理设施的实际处理效果，为农村生活污水处理设施水污染物排放浓度限值的确定提供数据支撑。总体来说，达标率在90%以上，效果良好，具体数据见表4。

4 农村生活污水处理技术适应性研究

新疆农村污水处理技术选择适应性研究主要考虑如下因素：

(1)缺水内陆水系，鼓励尾水综合利用。

新疆水资源相对缺乏，主要特点是：区域性水资源短缺，水资源区域分布过于集中，新疆西北部面积占全疆国土面积的50%，水资源却占全疆水资源总量的93%；季节性水资源短缺，主要补给来源为高山融雪和山区降水，季节性变化较大，河流径流具有“春旱、夏洪、秋缺、冬枯”的特点，人地矛盾突出，9.24%的绿洲面积支撑了90%以上的人口。

同时，新疆水资源、能源及产业分布不均，且矿产资源与水资源逆向分布，天山北坡经济带集中了新疆约60%的经济总量、24%的人口，而水资源仅占新疆的7.4%。新疆区域内Ⅰ类(自然保护区)水体占比达36.0%、Ⅱ类(饮用水水源保护区)水体占比达30.7%、Ⅲ类(渔业用水区)水体占比达27.1%，共计93.8%，外排尾水基本无受纳水体。

表4 污水处理设施达标情况表

(2)设施设计处理能力与实际人口相适应。

不少设施规模设计偏大，同时未能考虑农村生活污水排放系数变化大的特点，影响设施正常运行。而且，新疆农村及牧区人口居住分散，生活用水量相对较少，产生的污水量相应地也较少，建设污染防治设施一次性投资大，运维困难。调研结果显示，单村人口规模低于1000人行政村占比52.54%；单村人口规模1000～2000人行政村占比29.43%；单村人口规模2000～3000人行政村占比12.07%；大于3000人行政村占比5.97%。若按照单村集中处理模式，取平均排放系数确定新疆农村人均生活污水排水量约为50L/d，比较适用的处理装置规模为50～100t/d，占比高达81.43%。

(3)治理模式与当地气候条件相适应。

新疆处于寒冷地区，低温期较长，采取生物、生态或组合处理工艺的集中处理—达标排放设施及管网容易上冻而失效。以生物处理为主的技术受温度影响很大，研究表明，温度与COD、TN、NH4+-N的去除率成反比，5℃时各指标的去除效果只能保持在20℃时的40%左右，因此冬季保温和防冻措施非常重要。而且，人工湿地技术主要适合于多年平均冬季气温在0℃以上的地区，对新疆不太适用。同时，对于新疆干旱半干旱缺水地区，由于村民生活污水产生量少而蒸发量大，能收集进入设施的水量常常较少。

(4)土地性质与处理技术选择相适应。

土地性质及相应的地质条件影响了是否便于采用土地处理/人工湿地/稳定塘等生态处理工程。通常，当有废弃沟塘时，可改造为稳定塘；当场地渗透性较好时，可采用地下渗滤系统；当场地受限时，则可采用由成熟生化处理技术组合而成的一体化设备。

通过调研统计发现，当下农村生活污水处理技术除磷效果不稳定，主要是因为农村污水水质波动较大，水量也不尽相同，一般会采用生物法进行预处理与生态法深度处理相结合来进行除磷处理。但是，新疆气候寒冷，生态处理效果不好，很难达到处理要求。因此应在优先考虑资源回用的情况下，结合新疆土壤缺磷少氮的条件，在新疆《农村生活污水处理排放标准》(DB 65 4275—2019)限定值范围内，结合实际用途，一次处理后即可与土壤形成互补，不仅降低处理成本还能有效减少化肥农药的使用。

(5)地形地貌与处理模式相适应。

地形地貌极大地影响着污水处理模式的选择，对于处于山区的分散村庄，宜采用“旱厕+化粪池”的简单处理模式，而对于生态环境敏感地区，宜采用脱氮除磷等高级处理模式。

(6)进水水质条件、出水水质要求与处理技术相适应。

进水水质条件决定预处理设施的设置及选取，如进水含油量较高(>50mg/L)，则需设置除油设施；如进水水质浊度较高(SS>100mg/L)，则需参照GB 50014要求安装沉淀设施。

出水水质标准决定处理设施类型的选取。例如环境敏感区域，污水处理侧重选择处理效果好、运行稳定、水质标准高的技术。部分区域可能还需要增加去除总氮、总磷等技术设施。

5 总 结

《农村人居环境整治三年行动方案》《农业农村污染治理攻坚战行动计划》《全国农村环境综合整治“十三五”规划》等文件对农村生活污水治理的目标、重点区域和治理模式提出了基本要求。新疆《农村生活污水处理排放标准》(DB 65 4275—2019)明确了新疆农村生活污水治理设施的排放限值。

近年来，新疆大力推进农村生活污水治理，在管理机制、标准体系、设施建设、资金投入、科技支撑等方面取得了初步进展。但是总体来看，由于新疆远离海洋、气候干旱、水资源短缺、经济滞后，农村生活污水治理总体水平依然不高。农村生态问题日益严重，且农村污水处理形势严峻，治理资金缺口大、资源化利用水平低、缺乏专业技术支持及相关政策支持，还需要深入研究，旨在获得一种高效、经济、稳定的处理模式，并优先考虑水资源的资源化利用。