粤北某区农村生活污水治理问题研究

2023-12-14 21:07肖艳蕾
资源节约与环保 2023年10期
关键词:资源化污水设施

肖艳蕾

(梅州市梅县生态环境管理服务中心 广东梅州 514700)

引言

农村生活污水来源于日常生活和生产中,主要包括厨房用水、洗涤用水、厕所水以及畜禽养殖废水等。农村生活污水虽然有害、有毒物质的含量较低,但含有大量氮、磷等物质,有机物浓度高,直接排入水体易造成水体富营养化,从而产生黑臭水体,严重影响水环境和周围土壤质量。而且,污水中含有大量的细菌虫卵,会威胁人体健康。因此,必须有效解决农村生活污水问题。

1 农村生活污水特点

农村生活污水具有分布较为分散、间歇产污且波动较大等特点[1],具体可从水质特征和水量特征2 方面进行分析。

1.1 水质特征

首先,农村地区(特别是山区和丘陵地带)民居分散,污水排放源多且分布较分散,涉及范围广且随机性较强,加之管网收集系统不健全和粗放型排放,导致污水收集和污染防治非常困难;其次,农村生活污水具有浓度低但变化大的特点;最后,农村生活污水水质波动大,其中含有大量有机物质,具有较强的生化性。

1.2 水量特征

农村的生活污水量一般比较小,但变化系数大。这是由于村民产生的生活污水总量较小,但其生活规律相近,导致生活污水排放量早晚比白天大,水量变化明显。

2 农村生活污水治理工艺

当前,农村生活污水治理主要有集中处理和分散式处理2 种方式,大多数农村采用分散式处理。分散式处理工艺主要包括人工湿地工艺、A2/O 工艺、厌氧工艺及膜生物反应器技术等。

2.1 人工湿地工艺

人工湿地工艺是利用生态学原理处理农村生活污水的技术手段之一。通过模拟自然湿地,利用基质和生物的共同作用来工作。基质可为植物和微生物进行污水处理提供场所,还具有拦截、过滤营养成分和有机物的功能。植物主要吸附、拦截、过滤和富集污染物,微生物则主要作用于有机物和含氮化合物。人工湿地工艺因具有高效处理污水的优点而被广泛使用,又因其极容易受气候条件影响的特点,往往与厌氧工艺组合使用。

2.2 A2/O 工艺

A2/O 工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的组合,分为厌氧、缺氧、好氧3 个阶段。在厌氧阶段,其主要功能是释放磷,使磷的浓度升高,再通过微生物吸收水中溶解性有机物,去除部分氨氮;在缺氧阶段,反硝化菌将水中的有机物作为碳源,经过反硝化作用把大量硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气,释放到空气中,从而使水中硝酸盐浓度降低,达到脱氮的目的;在好氧阶段,有机物继续被生化降解,通过硝化作用氨化的有机氮继续被硝化为硝酸盐,水中的硝酸盐增多,从而使大量的磷被聚磷菌摄取,达到除磷的目的。

A2/O 工艺兼有去除有机物和脱氮除磷的功能,又有投资运行成本低、操作方便简单、水力停留时间短、活性污泥不易膨胀、剩余污泥可作肥料等优点,可实现良好的环境效益和经济效益。不过,A2/O 工艺也存在一些问题,以致较难取得理想的脱氮除磷效果。针对这种情况,可以采用一些改进方式,如可以通过减少厌氧阶段回流污泥量,进而减少厌氧阶段使用的硝酸盐,也可以取消消化池,把剩余污泥直接压缩为肥料,进而减少消化过程中磷的产生,还可以采取倒置A2/O工艺、双循环两相生物处理工艺等[2]。

2.3 厌氧工艺

厌氧工艺即在厌氧条件下,污水中的厌氧细菌分解、代谢、消化水中有机物,同时产生甲烷的一种污水处理方式。厌氧过程一般分为水解、酸化、产乙酸和产甲烷4 个阶段。水解阶段将复杂的聚合物转化为简单的单体或二聚体;酸化阶段利用酸化菌将溶解性有机物转为挥发性脂肪酸、醇类等;产乙酸阶段在产氢产乙酸菌的作用下,将挥发性脂肪酸转化为乙酸、氢气、碳酸;产甲烷阶段将乙酸、氢气、碳酸转化为甲烷和CO2。厌氧工艺具有能耗低、污泥产量低、可回收沼气的优点,跟其他工艺结合效果更佳。

2.4 膜生物反应器技术

膜生物反应器(MBR)技术是水处理领域的一种新型处理手段。MBR 由膜处理组件和生物反应器组成,一般有固液分离、曝气和萃取3 种类型。固液分离MBR 相当于二沉池和过滤器,对污水进行固液分离;曝气MBR 在好氧阶段可通过曝气充分注入溶解氧;萃取MBR 使污水中的有机物一部分被膜吸附,一部分被附着在膜上的微生物分解,从而实现污水净化的效果。MBR技术具有固液分离率高、占地面积少、负荷高、剩余污泥量少、出水水质好、脱氮效果佳等优点,在农村生活污水治理方面有很大的应用前景。

3 粤北某区农村生活污水治理现状

3.1 治理总体情况

粤北某区共有19 个镇(高管会、办事处),355 个行政村,1386 个自然村。目前,已建成农村生活污水一体化处理设施220 座,其中各个乡镇自主实施建设150 座,第三方建设70 座,累计完成718 个自然村生活污水治理工作,农村生活污水治理率为51.8%。

3.2 治理目标任务

按照《实施“百县千镇万村高质量发展工程”推进城乡生活污水治理提质增效工作方案(2023—2025 年)》的要求,该区2023 年需完成119 个自然村生活污水治理任务(包括8个省民生实事),全区农村生活污水治理率需达到60%。

3.3 存在的问题

3.3.1 农村生活污水治理设施规划不合理

近年来,国家对于农村生态环境问题越来越关注,生态环境部和广东省相关文件要求各县(市、区)编制农村生活污水专项治理规划/方案,或者将农村生活污水治理写入农村人居环境整治规划/方案中[3]。有部分地区为了完成任务而敷衍了事,缺乏统筹规划,没有对其所在区域的真实情况进行摸底调查便随意建设,存在“一拥而上”的建设情况,未把农村生活污水治理与农村宜居环境建设的其他工作(道路硬化、改厕工作)结合起来[4]。

3.3.2 未因地制宜选择治理模式和治理工艺

该区有些人口众多、居住密集的村庄没有按照需要建设污水处理设施,仅仅依靠自然消纳,使得水环境因容量不足被污染而产生黑臭现象,严重影响农村环境和人居质量。而有些人口稀少、居住分散的自然村照搬照套其他村镇的治理模式,花费巨资建设大量设施,将村庄污水统一收集处理,却不考虑自然资源利用化模式的自然消纳。上述2 种情况均未因地制宜选择治理模式,严重制约着农村生活污水治理。

治理工艺方面的问题主要有3 点,即①一体化污水治理设施的处理规模通常按照户籍人口进行设计,由于缺少对于农村人口流动因素的考虑,往往出现进水水量小于设计水量的情况,减弱了污水治理效果;②污水处理工艺主要采用A2/O、A2/O+MBR、厌氧池、厌氧-生物滤池,根据刘洪国[5]的研究可知,厌氧池和厌氧-生物滤池因工艺简单、资金投入少、运行成本低等优点被很多村庄采用,但其出水水质并不能达到政府相关要求,其治理效果还有待进一步研究优化;③一些投标实施的打包项目,由于供应商能提供的设备有限,往往按照统一的规模和工艺进行施工,这就使得一些村庄的设计施工标准远高于其所需,造成资金浪费的同时也加重了后续运营维护成本。

3.3.3 资金投入不足

资金匮乏是农村生活污水治理的一大难题。农村生活污水治理经费主要依靠政府财政支持,但政府支持的资金有限,在实际工作中往往只够用于治理设施的前期建设,而运行维护费用则需要村委会负责。由于村里财政紧张,无固定收入等原因,往往导致设施停止运行或闲置。

3.3.4 运行效果不稳定

相对于市镇水质净化厂来说,农村的一体化污水治理设施运行不太稳定。造成这种情况有2 个方面的原因,即一方面农村生活污水水质波动大,直接影响着微生物的活性;另一方面农村生活污水水量日变化和季节变化大,受气候条件影响,旱季与雨季的差异更大。通常情况下,农村一体化污水处理设施的设计处理污水规模比较小,介于20t/d~500t/d 之间,调节池容积过小甚至直接缺失,加之系统的耐冲击负荷能力低,从而造成系统运行效果不理想,稳定性差。

3.3.5 运行维护管理不到位

该区的农村生活污水治理设施通常交由第三方公司进行维护管理,由于没有健全的运行维护监督机制,加之部分地区地处偏远,人口稀少,存在运行维护不足的现象。后由于资金紧缺,第三方公司停止运行维护,只能移交由村委会负责维护管理。然而,村里大部分是农民,缺少专业技术人员,缺乏专业知识,导致污水处理设施因出现故障无人维修而停止运行。

3.3.6 群众环保意识不够

村民接受教育程度普遍不高,缺乏环保概念,有的村民认为环保是政府的事,与自己无关;有的村民认为建设农村生活污水治理设施劳民伤财,多此一举;有的村民在涉及自身利益时不配合工作甚至阻扰治理工作的开展,破坏污水治理设施。此外,村民长期以来习惯了随用随排的生活方式,一时难以转变,加上缺乏有力的宣传引导,导致村民的环保意识不足,对农村生活污水治理产生的长远利益未能正确认识,对相关治理工作的主动性不够、认可度低。

4 治理措施与建议

4.1 因地制宜选择治理模式

按照广东省生态环境厅、农业农村厅、住建厅、水利厅联合印发的《广东省农村生活污水资源化利用技术指南(试行)》,农村生活污水治理需因地制宜选取治理模式和规模,尽量采取资源化利用的方式。靠近市区的农村地区生活污水直接纳入市镇水质净化厂处理,人口多且分布集中的乡村可设置单个或多个污水治理设施,而人口少、民居分散的乡村可选择资源化利用或自然消纳方式。资源化利用模式主要分为零散户资源化利用、聚居片资源化利用。

零散户资源化利用主要适用于村民居住相对分散,房前屋后有充足消纳土地,以单户为单元进行的资源化利用。村民把黑水经无害化处理后和灰水直接接入自家房前屋后的小花园、小菜园、小果园,或者农田、林地、草地等生态系统利用和消纳。在这个过程中,村民可根据需要配套桶、罐等储存利用设施,将生活污水收集起来浇灌菜地、果园等。

聚居片资源化利用适用于村民居住相对集中,周边有丰富消纳土地,以聚居片为单元进行的资源化利用。将生活污水根据走向收集后接入周边受纳体,有条件的可分多个路径进入,当污水量接入较大时,需要强化预处理设施的污染物削减能力,可设置湿地及滤池等成本低、维护少的预处理设施,采用布水设施对预处理出水进行分散布水,强化资源化利用端利用措施。

4.2 加大资金投入

农村生活污水治理不能仅依靠政府财政的支持,还应让社会各界和村民都参与进来。首先,政府应加大资金支持力度;其次,为了建设宜居生态家园,可发动社会热心人士或者乡贤进行资金支持,也可鼓励村民自愿出资,积极主动地参与农村生活污水治理工作;最后,探索农村污水处理收费制度,强化农村污水处理设施运维支持[3]。

4.3 加强专业技能指导和专业人才队伍建设

专业技术人员不足、专业技能欠缺等问题,严重制约着农村生活污水治理工作。建议,一方面组织村干部和村民通过培训班、交流会、视频会议等多种方式学习专业技能,掌握一定的专业理论知识,顺利推进农村生活污水治理工作;另一方面邀请省市级专家到实地进行培训指导,理论与实践相结合,以更利于掌握专业技能。同时,要注重环保专业技术人员队伍建设,有条件的可以招录环境保护相关专业人才,为后续农村污水治理设施运行维护提供有利的技术支持。

4.4 加强生态环境宣传工作,提高村民环保意识

利用“创文”“六五世界环境日”等契机,以融媒体等方式加大对生态环境知识的宣传,增强村民的环境保护意识,让广大村民清楚认识到环境污染对人类造成的损害,呼吁其参与并监督环保工作,投诉举报生活污水偷排乱排行为,拒绝环境污染。

结语

农村生活污水治理是广大群众最为关切的民生重点难点问题之一。农村生活污水治理工作应深入调研,因地制宜,不搞“一刀切”,科学选择适合的分区域且成本运行低的治理模式,建立长效稳健的运行机制,加大资金投入,加强专业人员队伍建设,确保污水处理设施建设好、运营好,奋力推动农村生活污水治理工作再上新台阶。

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