污水处理技术发展现状分析及解决对策

张海涛 陈佩贤

(酒泉职业技术学院, 甘肃 酒泉 735000)

0 前言

2022年中央一号文件指出,当前在全球疫情蔓延、世界经济疲软、气候变化异常的大背景下,我国经济发展任务繁重,压力较大。党中央认为,从容应对百年变局和世纪疫情,推动经济社会平稳健康发展,就必须要着眼于国家重大发展战略需要,持续全面推进乡村振兴,确保“三农”工作积极向好发展。中国是农业大国,拥有5.5亿多农业人口和19.179亿亩的耕地面积,但由于我国的农业耕地分布较为分散,且受行政区划、气候环境、人文风俗等多方面的影响,导致农业地区经济发展较为缓慢,农村人居环境治理效果不明显,农民的生活水平有待进一步提高。此外,农民对于生态环境保护认识的不到位和对农村污水处理的不理解,也影响了农村污水处理技术的推广和革新,制约了污水处理效果的提升,一定程度上阻碍了农村经济发展及生态环境治理。鉴于此,农村地区需要正确了解污水处理技术的发展现状,查摆分析出现的问题及原因并进行方案整改完善,以确保农村污水处理技术得到务实、科学、高效地推广和应用。

1 农村污水概念分析

在人们生活和生产过程中所排出的受到一定污染的废水,已丧失原有的使用功能,其含有大量的有害细菌、病毒微生物和有机、无机污染物,统称为污水。如果不经过处理直接使用,将会对人类生活及生态环境产生极其恶劣的影响。农村污水主要来源于农民在生活与生产过程中排放的污水,大致分为生活污水和畜牧养殖污水。生活污水包括人居洗浴、厕所、厨房以及洗涤衣物等产生的污水排放,污水中有毒物质以及重金属物质含量极低,而磷和氮元素含量较高,具有较强的生化特性。畜牧养殖污水则是在畜牧养殖过程中对养殖场所进行清洗而产生的高浓度废水,如若直接排入到附近的沟渠,对于附近的河流环境以及地下水质将造成一定的破坏。

农民地区文化和生活习惯的差异,使得农村生活污水的水质和水量随时间的变化呈现出规律性波动的特性。例如,以单日作为循环周期,北方地区高峰期集中在8:00至22:00之间,农民生活活动较为活跃的时段,做饭、洗衣、排泄等生活环节和畜牧养殖环节均会产生大量的污水,所产生的污水量是其他时段的2～3倍,到了22:00至次日8:00,农村地区的居民的用水量较低,而南方地区存在时间和气候的差异,波动时段也有所不同,可见地区单日污水量变化系数较大,不同地区污水量变化也有所不同。近年来,农民对美好生活的不断向往和农村污水排放的不断加剧,都对污水处理提出了更高的要求,但是由于农村地区存在农民居所聚集程度不高、日常生活用水较为分散、污水处理效率较低、环保设施较为落后等问题,对污水处理技术应用、发展及创新形成了一定的阻碍。

2 农村污水处理技术发展现状分析

随着乡村振兴发展和新农村建设进程的加速推进,在推动我国农村经济快速发展和农民生活水平日益提升的同时,农村污水排放量也在逐年增加。近年来,国家加大了农村污水治理力度,截至2020年底,我国农村生活污水治理率达到25.5%(行政村层面),县域治理规划体系和农村污水排放标准已基本建立,并初步确定了农村黑臭水体清单,相关工作已超额完成了“十三五”规划目标。但相比较城镇生活污水和工业废水处理而言,农村污水处理始终存在着较大的差距,特别是农村污水处理基础设施不完善、污水处理效率较低、污水处理技术发展缓慢等问题仍比较突出。

2.1 污水处理设施建设和管理不到位

据住房和城乡建设部统计,2019年我国城镇及农村污水管网总长度达57万公里,日均污水处理能力超过2.1亿立方米。尽管如此,我国污水收集管网短板较为突出,尤其是管网混接错接和老旧破损、基层“毛细血管”功能缺失等问题广泛存在;处理过程“重污水,轻污泥”,污泥处理处置设施建设滞后,资源化、无害化处置水平总体不高且尚不规范。其次,农村污水处理设施在规划设计、施工建设、运营管理、维修养护等环节过程中,涉及农业、环保、水利、财政等部门及下属单位,涉及管理部门众多,需要形成合力,齐抓共管,但部门之间仍存在协调机制不健全的现象,影响设施建设的进度和成效。再者,农村污水处理设施的运营维护主要由乡镇派人兼职开展,缺乏专业技术人员和管理人员,技术力量薄弱,故障排除效率较低,部分设施甚至无法正常运行维护,导致处理不达标的生活污水直接排向水体,存在环境污染隐患;部分农村污水处理设施出水水质检测频率较低甚至未检测,无法判断设施处理效果及运行状况,增大了不合格水排出污染的风险。

2.2 污水设施处理能力有待提升

受区域生态环境、人文风俗、人口数量、经济发展、社会条件、农民认知水平的因素的差异性影响,我国各地区农村如果只采用单一的污水处理模式,将难以达到污水处理的预期目标。现阶段,我国农村污水处理大致可分为三种模式,即农户分散处理模式、村落集中处理模式以及城乡统一处理模式。其中,农户分散处理模式应用较为普遍,但处理技术的区域适宜能力有待进一步提高。农村污水主要来源于农民的生产和生活过程,常见的主要污染物包括氮磷、病菌及悬浮物等,氨氮、总氮、总磷等污染物指标的浓度总体比较高,如遇暴雨、农田施肥或特殊农产品加工等情况,污水化学构成将更加复杂。鉴于此,我国现已公布农村污水排放标准和农村黑臭水体清单,并对相应污水水体情况给出了明确的处理措施,但对于成分较为复杂的污水水体,综合的处理方法受到现有污水处理硬件设施的制约,无法到达预期效果。同时,如何有效处理高寒地区农村生活污水,如何将农村污水处理和“厕所革命”一体化处理,如何探索出经济高效、适应性强、工程量小、经久耐用的农村污水处理技术等一系列问题,都对现有污水设施处理能力和技术水平提出了更高的要求。为了实现农村高标准污水处理,就需要各地区不断地提高污水处理技术水平,创新和引进先进的污水处理设施,从而为农户打造更高品质的人居环境。

2.3 农村污水处理资金投入严重不足

作为基础民生工程项目,农村污水处理工程主要满足于农民生活生产需求,在“坚持污染者付费”制度无法推行和PPP模式运行效果不佳的情况下,通常需要依靠国家政府部门进行下拨资金支持,或者由当地农村进行农民适当出资,政府给予奖补等方式进行投入,这在无形之中增加了国家财政支出以及地方资金压力,而资金投入不足直接影响着污水处理的基本运作和整体水平,导致了农村人居环境治理难以取得显著成效。我国乡镇人居分散,农村污水处理困难,分散式处理是较为普遍且适合国情的一种污水处理模式,采用一体化污水处理设备,单个成本不高,施工周期较短,但总体配备工程量大,设备购置及工程建设成本较高,需要大量资金支持。而部分经济实力较强的农村地区,其污水处理设施配备相对齐全,可借助沼气池、化粪池等展开集中处理,个别地区还可以通过建立小型污水处理厂来进行农村污水处理,设施设备污水处理效果明显,但仍需要投入大量的运行资金。此外,农村地理位置、环境气候变化、人口数量调整、污水排放标准等因素均会对污水处理过程的投入开支产生一定影响。因此需要相关技术人员对污水处理的各类影响因素进行统计、调查、分析,建立系统可靠的融资体系,强化污水处理资金保障力度,确保污水处理技术应用符合农村当地发展状况,以实现农村污水处理的可持续和高标准。

2.4 农村污水处理常用技术分析

通过对我国农村污水的形成过程进行分析可以发现,当前农村地区所产生的污水大多是指生活污水和生产废水,其主要呈现出难收集、成分复杂、波动较大等特点,相对来说,污水中的悬浮物浓度和含磷氮浓度均较高,如果不对其展开有效处理就进行排放,则会直接影响农村的土壤成分,长此以往也会对农田造成较大影响,不利于农村可持续绿色发展。国内农村污水处理技术按照工艺原理可分为生物处理技术、生态处理技术及生物生态组合技术三种,下面列举两种农村常用的污水处理技术进行说明。

厌氧沼气池,属于生物处理技术,是一种既环保又经济的污水处理方式,该方法现已在农村地区得以广泛应用。以农作物秸秆、青草、人畜粪便等有机物以及生产污水作为原材料,利用厌氧沼气池的应用实现污染物的收集,通过厌氧处理技术直接进行原材料的灭菌、消减及发酵以达到污水处理目的,并制取清洁能源——沼气,而整个污水处理过程不需要其他辅助能源消耗。在此过程中,需要注意富含油脂、有毒和杀菌药品不能入池发酵,设施要有足够的密闭性和安全性,且污水需要与其他污染物相结合,存在操作难度系数较高等问题[3]。

土地处理技术,属于生态处理技术,是一种常见污水处理方式,其具有运行成本低、操作简便、节省能源、促进生态系统良性循环、污泥利用充分等优点。根据系统中污水水流速率及运动轨迹,土地处理技术主要分为地表漫流系统、土壤渗滤系统、砂滤处理系统以及人工湿地处理系统,其中土壤渗滤系统又划分为慢速系统和快速系统。各系统工艺类型特性和场地适应特征均有所不同,且对污水水质有一定的要求,在选择过程中,可结合土壤及植物的实际情况,选择适宜的处理系统。例如在我国辽宁省沈阳市西部滞洪区已经构建起了大面积的慢速渗滤土地处理场,其渗滤速度慢,净化效果好,出水水质优良,专门对农村污水进行处理,且取得了显著成效;而在北京市昌平地区构建起了快速渗滤处理系统,将污水输送到渗透性较强的土地表面,通过过滤、沉淀、养护等一系列的物理反应和化学反应,净化污水并提供养分。在使用该方法时,需要土壤具有较强的渗透性特征,且要求土壤活性高、处理效率高等特点,以确保污水处理效果。

3 农村污水处理技术相关问题的解决对策

3.1 构建科学系统的组织管理机制

考虑到农村污水处理工程是我国“乡村振兴”战略的重要任务之一,其具有一定的综合性和实践性,牵连部门较多,涉及范围较广。因此,需要加强运管体系组织领导,成立农村污水处理设施运行管理小组,配备专职技术人员,吸纳农民代表,明确小组长负责制,做好运管维护工作的指导、协调和管理。建立多部门管理协调机制,通过农业、建设、财政、环保、卫生等相关部门的互相协调,从不同维度对污水处理系统的建设运维情况进行评价分析,作出科学、合理的优化方案,以确保系统组织运维的标准化和科学化。各部门签订目标责任书,明确责任主体,细化职责分工,落实绩效考核,实现农村污水处理系统的目标管理。

3.2 编制科学务实的污水处理计划

现阶段,农村污水处理计划及方案制定不合理、与当地农业发展规划不一致,林田路沟渠规划不协调等问题严重制约了农村污水处理水平的发展。为了确保农村地区的污水处理可以有序展开和有效控制,首先要编制出科学务实的污水处理规划和方案,以确保污水处理工作可以与当地情况相符合,并根据不同农村区域特征,选择适当的处理工艺以及方案,对污水系统管网与设备进行合理布局。聘请科研技术专家进行实地考察,研析各项环境数据,遵循经济、实用、节能、环保等原则,制定相适应的污水处理标准和低耗高效的处理计划,以此来推动农村污水处理品质的提升,做到定计划、抓落实、有成效,实现农村生态环境良性治理。

3.3 拓展多元化的融资渠道

为了确保农村污水处理设施的系统性和全面性,一方面需要向政府相关部门争取加大资金投入力度,将财政扶持重点向新农村建设方向倾斜,特别是农村污水处理系统建设项目,设立专项资金,以推动乡村振兴和环境治理。另一方面,基于国家农业发展战略规划和农村地区发展现状分析,积极拓展多元化融资渠道,将农村污水处理项目逐步引入市场经济之中,鼓励企业、个人或社会团体以捐款或投资等方式参与进来,在确保污水处理稳定运行的同时,促进农村污水处理系统的宣传推广和社会责任感体现。结合市场基本规律及发展态势,将财税优惠政策引入到农村污水处理系统建设、运维过程中,可以有效降低污水处理成本和运行管理支出,从而为污水处理企业营造更为良好广阔的发展空间。

3.4 加大专业人才培养力度

农村污水处理作为一项民生事业,其规划设计、建设运维、技术革新、产品研发都需要大量的专业人才,要求不仅理论知识扎实,实践经验丰富,还能够掌握前沿的污水处理技术,能够结合农村地区发展现状,制定科学的污水处理方案,从而实现污水处理符合标准要求,以促进农村地区生态环境治理。做好人才储备工作,不仅能够充分发挥污水处理技术作用,还有助于加快先进管理技术与理念的适当引进,真正实现农村污水处理技术的与时俱进。此外,通过定期举办专业知识讲座和技术技能培训,从知识结构与实践能力两方面对现有人才展开培训。培训也可面向整个农村地区的居民区域农户展开,使得农户理解污水处理的重要性,从而为提高农村污水处理的推广普及奠定下坚实的基础。

3.5 加大技术创新实践力度

加快现有农村污水处理技术的推广应用,为农村人居生活环境提供更广范围的服务和整治;评估民营企业成熟、先进的污水处理技术,将其纳入国家推广体系和发展规划当中,更大限度地发挥其污水处理的功用和效力;加快推进污水处理新技术的研发,根据区划范围特点、污水水质变化规律以及处理后应用方式等,多维度革新完善创新点,研发出更具针对性和标准化的处理技术,以适应新时代农村污水处理需求;综合考虑不同区域地形地貌特征、气候特性、社会经济条件及污水产量差异等因素,进行适应性相关技术整合,选择不同处理模式加以推广应用。

4 结语

综上所述,由于我国水资源相对匮乏,提高水资源的利用效率和综合治理能力就显得尤为重要,在国家乡村振兴战略的实施下,特别需要注重农村污水处理工作。基于当地农村实际发展需要,充分考虑区域经济状况、人居环境、污水排放情况等因素,制定出科学合理的污水处理策略,选择适宜的污水处理技术,以提高农村污水处理的质量,同时要加强机制建设、资金投入、人才培养和技术创新,积极提升农村污水处理的资源化水平,扎实推进乡村振兴战略。