农村污水处理系统运营现状分析及建议

张娜，孙玉童

（安徽省通源环境节能股份有限公司，安徽 合肥 230001）

农村污水处理作为美丽乡村建设的重要环节[1]，在政策的推动下正在如火如荼地开展。目前，相当部分的建制村已经建成了村庄污水收集和处理系统。依据我国人口居住相对分散的特点，大部分村庄污水体量较小，无法照搬城市模式，故采用集成度较高的一体化污水处理设备进行终端处理后排放[2]。但从运营现状来看，农村污水处理设施普遍存在闲置、停运和损坏等情况[3]。众所周知，农村污水治理三分靠建设，七分靠运营[4]，运营过程中能否实现污水稳定达标排放、治理设施能否持续运行等等，已成为农村污水治理亟待解决的重点和难点问题。

凤阳县政府积极响应国家号召，为了实现“大美凤阳”建设目标，于2018 年开展各乡镇及镇域内生活污水的收集处理。项目实施范围包含府城镇、临淮镇、大庙镇、总铺镇、刘府镇、官塘镇、西泉镇、武店镇、殷涧镇、红心镇、板桥镇、大溪河镇、小溪河镇、枣巷镇、黄湾乡等15 个乡镇的污水处理厂，配套污水收集管网设计、建设、改造，项目污水处理规模为10～1 250 t/d，设计出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中一级A 标准，建设期为2 年。2021年5 月份我公司对凤阳县域内58 个村镇污水处理站点运营现状进行摸排调查，分析了农村污水处理系统运营中存在的问题，同时给出相应的治理对策和建议，以期为其他农村污水处理站点运营提供借鉴，从而切实改善农村人居环境。

1 凤阳县村镇污水处理站运营现状及存在问题

1.1 凤阳县村镇污水处理站运营现状

根据实地调研，凤阳县县域内各农村污水处理站点多采用一体化污水处理设备，工艺为格栅—调节池—A2O—二沉池—砂滤罐—消毒—排放，部分污水处理站利用人工湿地代替砂滤罐进行深度处理。考察期间，超过50%以上的站点处于非正常运行状态，进水水量小，出水浑浊，部分站点甚至处于停运状态，设施设备锈蚀严重，无法启动。处理后未达标的污水直接排入附近的坑塘，不仅污水没有达标排放，同时还造成了坑塘的污染。目前，这些污水处理站的运营维护并未安排专业人员，而是由村委会安排的村民偶尔去运转设备，存在隐患。

1.2 凤阳县村镇污水处理站运营存在的问题

（1）实际污水量与设计污水量不符

调查的站点基本上都存在实际收集到的污水量较设计的小，从而出现大马拉小车现象。如果污水运行长期处于低负荷状态，污水中的活性污泥得不到生长，其活性下降，污水处理效率也会随之降低。依据调研可知原因如下：①管网收集系统不完善，大部分农户家无入户管，洗菜、洗澡用水无法流入主管网，除此之外，由于农村居住分散，加之财政资金有限，管网的覆盖度和铺设质量得不到有效保证；②农户环保意识淡薄，他们习惯粗放型的生活方式，用过的生活废水直接外排或者用来浇菜、浇花等；③前期设计不合理，污水处理规模完全参考技术规范取值，没有实地考查当地的卫生器具配备和人员外出务工情况，人均日排水量和人口数选取过大，因此，设计污水规模多数偏大。

（2）出水水质达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准

本次调查范围内的农村大多采用一体化设备处理农村生活污水，该系统不能耐受冲击，农村污水水量波动较大，基本集中在早、中、晚三时段，同时，农村的排水体制大多为雨污合流制，使得进水负荷较低，不利于污水的生化反应。此外，污水处理设施由于缺乏运行维护，大部分设备已经锈蚀损坏，无法正常启动，失去了原有的作用，这些原因均导致污水处理设施处理效果降低，出水水质难以稳定达标，未达标的外排水污染附近的坑塘，形成连锁效应。

（3）运营资金和人员得不到保障

相比于城镇，农村污水处理起步较晚，关于农村地区的污水处理运营机制并不完善，其运营费用的来源、建设投资的回收途径、运营人员的确定等均缺乏成熟的规划[5]。目前这些污水处理站点的运营全部依赖于地方政府，但从运营效果来看，此路径并不理想。概括原因主要有：①农村污水处理设施运营专业性较强，由于进水水质水量不稳定，其工艺不能一成不变，需要专业的技术人员根据变化做出一定的调整，如控制碳氮比、污泥体积指数、污泥回流比和气水比等；②农村污水处理运营费用得不到保障，现阶段农村污水处理站的运营主要是国家和地方财政拨款，而农村污水处理站在前期建设上投入了过多的费用，忽略了运维的长期投入；并且农村污水处理站分布零散，设备保护成本相对较高。

（4）污泥处置不当，易造成二次污染

随着农村污水处理设施的不断完善，农村污泥的产生量将会逐年增加。但由于我国农村居住点较为分散和经济等原因，污泥的日常管理和维护得不到保障。污水处理设施产生的剩余污泥通常不能及时进行清掏，导致污泥在池体中沉积固结，不仅降低了污水处理效率，而且一旦池容满载，会使污水外溢，造成二次污染。除此之外，清掏出的污泥含水率高，如果直接泵吸出来后外运，不仅处理量大，且容易产生跑冒滴漏，造成沿途污染。

2 农村污水处理站运营对策与建议

2.1 污水收集系统建议

我国农村生活污水收集系统主要应用管网收集，这一方法对于农村来说资金投入较高，运营维护困难。大部分农村居住点相对分散，管网铺设工程量大。由于资金的限制，选用价格便宜的管材或降低管网覆盖度，容易导致管网出现破损，污水产生渗漏，不具有可持续性和适用性。因此，本次收集系统可依据农村现有的条件进行设计，将门前屋后的沟渠改造为明渠收集污水，既降低了造价，又便于后期运营维护。

排水明渠应用较多的是混凝土硬质型和自然生态型。自然生态沟渠在污染物去除方面有较好的应用效果，其作用原理是通过水生植物根系的拦截、吸附以及微生物的降解作用降低污水中的污染物浓度。研究结果表明，生态沟渠不仅可降低污水中的氮磷含量，同时还能减缓水速，促进颗粒沉淀[6]。生态沟渠与其他工艺联用可大大提高处理效率。有研究者模拟了生活污水的处理过程，结果表明，污水中COD、TN、NH4+-N处理后可达到一级A的标准，TP达到一级B标准[7]。生态沟渠的处理效果影响因素较多，包括沟渠断面形式、水生植物种类和沟渠内的填料品种。研究[8]发现，宽深比大的生态沟渠对污染物去除率高，这是因为宽深比越大，沟渠中越容易富集氧气，从而有利于植物的生长，通过植物的吸收作用提高了污染物的去除率；不同的水生植物对营养物质的利用存在差异，部分研究者研究发现美人蕉对氮的去除效果好，狐尾藻对磷的去除效果好，牛鞭草、狗牙根等具有发达的根状茎和匍匐茎的植物，对不溶性悬浮物质的过滤和沉淀效果最佳[9-10]；并且生态沟渠还可以通过铺设填料以提高氮磷等污染物的去除率[11]。

农村采用明渠代替管网具有一定的可行性和较好的应用前景，但考虑到污水散发的气味问题，建议在农户出水侧的支渠采用混凝土明渠，加设盖板；远离农户的主沟渠可采用生态沟渠；对生活污水进行预处理，为后面的深度处理提供良好的进水条件，增强组合工艺的处理效果。

2.2 污水处理工艺建议

目前，农村采用的一体化污水处理设备由于不耐冲击和运营困难等特点造成了该工艺处理效果并不理想[12]，处理后未达标的污水直排入坑塘，又造成了二次污染。大部分农村的坑塘已经严重富营养化，有的甚至变成黑臭水体，失去了原有的养殖和灌溉的价值。考虑到农村生活污水水质水量不稳定，经济水平较低，运营人员匮乏等现实问题，对于农村污水的处理建议采用低成本的生态处理工艺，可利用原有的废弃坑塘改造成污水处理设施，实现坑塘整治和污水处理的有效结合，从而改善农村的人居环境。

基于坑塘改造的污水处理系统包括以下几个单元：①过滤净化单元，该单元由两道与坑塘两岸固定连接的生态拦截吸附网膜组成，用于拦截入塘的漂浮物及生活污水中粒径较大的颗粒物，并且污水流经生态拦截吸附网膜后在其表面还能形成一层“生物膜”，包括好氧微生物、厌氧微生物、原生动物等群落，在群落的共同作用下可降解水体中的部分污染物；②生物接触氧化单元，该单元由若干个均匀设置在坑塘水体中的弹性填料以及设置在弹性填料正下方的曝气装置组成，在有氧条件下，有机物被微生物氧化分解，使污水得到净化；③沉淀单元，该单元由两道连接坑塘两岸的土坝组成，第一道坝的高度为1.0～1.2 m，第二道坝的高度比第一道低10 cm，形成高度差，防止污水回流，依靠重力沉降将污泥和污水进行泥水沉淀分离，上清液溢流到生物净化塘单元；④生物净化塘单元，该单元通过人工构建生态系统，利用适宜坑塘内生长的水生植物、水生动物和微生物共同作用去除污水中的污染物，进一步提高水质，并且能够打造良好的景观效果。

坑塘改造既实现了坑塘水体治理和污水治理的有机结合，节约了环境治理成本，而且施工简单，无其他占地问题，并通过恢复坑塘水体的自净能力，实现了水质的长效达标。此外，该系统运营维护简单，耐受冲击负荷，景观效果良好。

2.3 污泥处理处置建议

农村污水处理设施的剩余污泥具有下列特点：①含水率高；②含有丰富的营养物质和微量元素；③重金属含量少，但致病菌含量高。所以，对于农村污泥处理首要的是减量化、稳定化，考虑到农村污水处理规模小，站点较分散，故建议每个镇区至少配备一套污泥干化系统，对镇区范围内的各小型污水处理站点产生的污泥进行及时干化，便于后续污泥处置。除此之外，农村污泥的土地资源化前景广阔，将污泥最终回归到土地当中，既解决了污泥的处置去向，又有利于农业的可持续发展。

污泥的土地应用主要包括园林绿化、农田施用和改良土壤等。研究表明，污泥中丰富的有机质和氮磷钾等营养元素可以促进植物的生长，并且污泥中的有机物还可以改良土壤孔隙率、团粒稳定性等土壤结构，从而提高土壤的水分稳定性、吸附性和缓冲性等土壤化学性质，增加土壤的肥力[13]。日本学者早在2012 年就研究了污泥的处理处置现状，发现农村污水处理设施产生的剩余污泥有52%用于绿化和农田回用[14]。我国关于农村的污泥处理方式大部分也是用于农用，占比约为48.28%，但多是未经脱水的污泥直接施用，易带来二次污染问题[15]。

3 结论

总的来看，目前常用的农村污水处理工艺不具备长效性，污水处理的效率日渐降低，而生态组合处理工艺的低建设成本、运营简单、景观效应以及良好的经济效益都刚好契合广大农村处理污水和人居环境整治的需求。因此，应加强该技术的应用和推广；同时，随着农村剩余污泥产生量的逐年增加，应完善污泥处理处置系统。