農(nóng)村生活污水整治思索

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農(nóng)村生活污水整治思索

2010年,太湖水質(zhì)總體仍為劣Ⅴ類,湖體處于輕度富營養(yǎng)狀態(tài)(仍非常接近中度富營養(yǎng)狀態(tài)),太湖環(huán)湖河流總體為輕度污染[1]。除工業(yè)污染和農(nóng)業(yè)面源污染外,太湖流域生活污染的影響日益凸顯。例如,在江蘇省污水排放的COD和NH3-N負(fù)荷中,生活排放分別占67.5%和76.2%[2]。其中,蘇州市的沿湖區(qū)域具有經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密、污染負(fù)荷大的特點(diǎn),是太湖流域水污染防治的重點(diǎn)治理區(qū)域之一。隨著蘇州城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程的快速發(fā)展,農(nóng)村生活污水的排放量亦呈現(xiàn)不斷加大的趨勢,且具有分散、面廣、來源多、增長快、水質(zhì)復(fù)雜、日變化和季節(jié)變化幅度大等特征,蘇州農(nóng)村生活污水的有效治理逐漸成為改善區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。此外,農(nóng)村生活污水不僅是城鎮(zhèn)和農(nóng)村水源地潛在的安全隱患,還會引發(fā)區(qū)域水質(zhì)型缺水,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)帶來不利影響,進(jìn)而影響公眾的生存環(huán)境與身體健康。因此,全面控制蘇州農(nóng)村生活污水的污染,加強(qiáng)農(nóng)村生活污水的收集、處理和資源化利用,積極探索并全面實(shí)施適應(yīng)農(nóng)村實(shí)際的污水綜合治理與長效管理機(jī)制對太湖流域水污染防治至關(guān)重要。

1蘇州農(nóng)村生活污水排放現(xiàn)狀

1.1水環(huán)境特點(diǎn)與污染特征

蘇州境內(nèi)河網(wǎng)交織,湖泊眾多,全市各級河道有2萬多條,大小湖泊有300多個,水域面積占全市總面積的42.5%。太湖流域的6個大中型湖泊(湖泊面積≥40km2)中,80%的太湖湖區(qū)和50%的淀山湖湖區(qū)、陽澄湖和澄湖的全部湖區(qū)均在蘇州市境內(nèi)。蘇州沿湖區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),人口密度大。其中,全市7472個農(nóng)村集居點(diǎn)中有1727個在太湖一級保護(hù)區(qū)內(nèi),農(nóng)村常住人口有48.22萬人;位于陽澄湖水源水質(zhì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的農(nóng)村集居點(diǎn)有586個,農(nóng)村常住人口為24.64萬人。近年來,隨著蘇州城鎮(zhèn)生活污水處理工程的有效實(shí)施,農(nóng)村生活污水的直接排放以及農(nóng)田灌溉退水等對區(qū)域河網(wǎng)水系污染以及太湖流域水環(huán)境的影響日益凸顯。與城市生活污染以及工業(yè)點(diǎn)源污染相比,農(nóng)村生活污染特征主要表現(xiàn)為:①污染面廣且分散,難以收集;②污染物來源多,水質(zhì)復(fù)雜,除了生活與生產(chǎn)排放的污水外,還包括人畜禽糞便以及生活垃圾堆放滲濾而產(chǎn)生的污水;③排放量增長快,變化幅度大;④處理設(shè)施缺乏,污水處理率低??傮w而言,蘇州市地表水污染屬綜合型有機(jī)污染,主要污染指標(biāo)為NH3-N、TP、CODMn或COD。

1.2污染源調(diào)查

目前,蘇州市現(xiàn)有農(nóng)村戶籍人口為357.6萬人,其中農(nóng)村常住人口約85.96萬戶,共計(jì)293.25萬人。與城鎮(zhèn)相比,蘇州農(nóng)村人口居住分散,生活污水收集系統(tǒng)和處理設(shè)施缺乏,零星的分散式污水處理設(shè)施的運(yùn)行和管理也不到位。未經(jīng)處理的生活污水任意排放,自流到地勢低洼的河流、湖泊及排水溝渠塘等地表水體中,嚴(yán)重威脅區(qū)域乃至太湖流域水環(huán)境與生態(tài)。根據(jù)2008年蘇州各區(qū)及縣級市的農(nóng)村人口在太湖一級保護(hù)區(qū)和陽澄湖一級保護(hù)區(qū)的分布情況及集居點(diǎn)分布可知,太湖一級保護(hù)區(qū)農(nóng)村生活污水治理重點(diǎn)在于吳中區(qū)和吳江市,其農(nóng)村生活污水排放量(分別為1380.0×104、1667.6×104m3/a)及污染物負(fù)荷均較大;陽澄湖一級保護(hù)區(qū)農(nóng)村生活污水排放與治理重點(diǎn)在于相城區(qū)和常熟市(農(nóng)村生活污水排放量分別為803.0×104、2415.9×104m3/a)。

1.3污水排放體制

隨著我國社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)村生活污水任意排放、生活設(shè)施不健全及相應(yīng)的管理水平落后等原因,造成了農(nóng)村水環(huán)境的惡化乃至對區(qū)域水環(huán)境的影響日益凸顯的現(xiàn)狀。據(jù)統(tǒng)計(jì),農(nóng)村生活源與農(nóng)業(yè)面源占太湖富營養(yǎng)化污染物NH3-N、TP排放總量的比例分別為77%、66%[3]。農(nóng)村生活污水的收集與排放直接影響生活污水的收集率和處理設(shè)施的運(yùn)行效果,蘇州農(nóng)村生活污水主要存在三種排放體制,具體見圖1。此外,排水系統(tǒng)的平面布置可分為直排式、分散式和集中式。圖1蘇州農(nóng)村生活污水排水體制Fig.1DrainagesystemofruralsewageinSuzhou隨著蘇州城鎮(zhèn)化水平的逐步提高,村莊較為密集的地區(qū)可能成為未來集聚化發(fā)展的農(nóng)村社區(qū)。因此,其排水系統(tǒng)的規(guī)劃可適當(dāng)采用較高標(biāo)準(zhǔn),并充分考慮未來發(fā)展的余地和具有一定的超前性,積極推行雨污分流排水體制。即使目前不具備建設(shè)雨污分流排水體制的經(jīng)濟(jì)能力,也應(yīng)從長遠(yuǎn)規(guī)劃著眼,先建設(shè)污水管網(wǎng),并為未來雨水管網(wǎng)的建設(shè)留有余地,以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)期逐步向雨污分流制過渡的目標(biāo)。目前,蘇州城鎮(zhèn)新區(qū)一般實(shí)行雨污分流的排水體制,周邊農(nóng)村地區(qū)應(yīng)與城市新區(qū)排水系統(tǒng)相協(xié)調(diào),采取雨污分流制。對于地下適宜(具有坡度)的地區(qū)可考慮排水管網(wǎng)一次規(guī)劃、分期施工的不完全分流制排水系統(tǒng),即先修建分流制的污水排放系統(tǒng),而緩建雨水排放系統(tǒng)。

2蘇州農(nóng)村生活污水治理的實(shí)施

2.1常用處理工藝的選擇

與城鎮(zhèn)相比,蘇州農(nóng)村地區(qū)人口密度相對較低,分布廣而且分散,其生活污水與城市生活污水有所差異。農(nóng)村用水一般以河水、井水和自來水三者結(jié)合使用,農(nóng)村生活污水主要是洗滌、沐浴和部分衛(wèi)生潔具排水,也包含生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)活動的排水,水量因地區(qū)經(jīng)濟(jì)程度的差異而不同。農(nóng)村生活污水一般具有排量小、所含有機(jī)物濃度相對偏高、日變化系數(shù)大(一般為3.0~5.0)、間歇排放等特點(diǎn)。因此,所選污水處理工藝應(yīng)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),且宜就近獨(dú)立處理的方式;同時,污水處理應(yīng)充分考慮造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)用少、低能耗或無能耗的工藝;此外,所選工藝應(yīng)具有運(yùn)行管理簡單和維護(hù)方便的特點(diǎn)。蘇州農(nóng)村污水處理獨(dú)立設(shè)施目前所采用的工藝主要有22種,包括地埋式氧化工藝、地埋式微動力氧化溝、SBR、強(qiáng)化SBR、小型XSBR生活污水處理工藝、智能化小型膜生物反應(yīng)器(KY-M)工藝、氣升一體化高效處理工藝、KOT生物處理技術(shù)、生物轉(zhuǎn)盤、A/O、地埋式A2/O、復(fù)合生物水處理技術(shù)、高效曝氣生物濾池、塔式蚯蚓生態(tài)濾池、均流式生態(tài)復(fù)氧濾床+平流潛行生態(tài)濕地組合工藝、海沃特復(fù)合生物水處理系統(tǒng)(復(fù)合生物濾池+人工濕地)、生態(tài)濕地、分散式人工生態(tài)濕地床、微動力生化+景觀綠地、多介質(zhì)生態(tài)處理技術(shù)、人工生態(tài)綠地處理系統(tǒng)及A2O+MBR、AO+接觸氧化、BAF一體機(jī)??梢?,蘇州各區(qū)縣農(nóng)村污水的處理工藝形式多樣,多側(cè)重于節(jié)約用地、運(yùn)行費(fèi)用低和處理高效的一體化系統(tǒng),通常包含厭氧、好氧工序,強(qiáng)化了對氮磷營養(yǎng)物質(zhì)的去除,以及采用土地生物處理系統(tǒng)等。此外,根據(jù)江蘇省建設(shè)廳《農(nóng)村生活污水處理適用技術(shù)指南(2008試行版)》的推薦,適于蘇州等太湖流域農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的工藝包括“厭氧濾池—氧化塘—生態(tài)渠”、“厭氧—跌水充氧接觸氧化—人工濕地”、“厭氧—滴濾池—人工濕地”、“厭氧—(接觸氧化)—人工濕地”和“地埋式微動力氧化溝”等,這些處理工藝在蘇州農(nóng)村污水處理實(shí)踐中均有所體現(xiàn)。

2.2蘇州農(nóng)村生活污水治理實(shí)施現(xiàn)狀

截至2009年底,蘇州累計(jì)完成476個農(nóng)村集居點(diǎn)的生活污水治理工程建設(shè),為農(nóng)村集居點(diǎn)總數(shù)的6.4%,服務(wù)人口為26.1萬人,為農(nóng)村常住人口的8.9%。其中,166個集居點(diǎn)(服務(wù)人口為10.65萬人)采用接管方式進(jìn)行污水治理,通過敷設(shè)污水管網(wǎng)將集居點(diǎn)內(nèi)的生活污水收集后輸送至城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行處理;293個集居點(diǎn)(服務(wù)人口為15.20萬人)采用建造獨(dú)立處理設(shè)施的方式進(jìn)行污水治理,通過敷設(shè)管網(wǎng)將集居點(diǎn)內(nèi)的污水集中收集,就地建造獨(dú)立處理設(shè)施進(jìn)行處理;17個集居點(diǎn)(服務(wù)人口為0.28萬人)采用分散型人工濕地的方式進(jìn)行治理。建造的獨(dú)立設(shè)施和人工濕地累計(jì)處理規(guī)模為2.86×104m3/d,累計(jì)投資達(dá)2.22億元。其中,包括太湖一級保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的131個農(nóng)村集中居住點(diǎn),服務(wù)人口為3.8萬人,為區(qū)域農(nóng)村總?cè)丝诘?.9%。61個集居點(diǎn)采用接管方式,其余70個集居點(diǎn)為獨(dú)立設(shè)施,獨(dú)立設(shè)施處理規(guī)??傆?jì)為3806m3/d,服務(wù)人口為1.8萬人。陽澄湖水源水質(zhì)保護(hù)區(qū)完成19個農(nóng)村集中居住點(diǎn)的污水處理,服務(wù)人口為1.46萬人,占區(qū)域內(nèi)農(nóng)村總?cè)丝诘?.1%。12個集居點(diǎn)采用接管方式,其余7個集居點(diǎn)對污水進(jìn)行收集后采用建造獨(dú)立設(shè)施進(jìn)行處理,獨(dú)立設(shè)施處理規(guī)模為6265m3/d,服務(wù)人口為0.53萬人。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)、分析與測算,截至2008年蘇州通過接管、建造獨(dú)立設(shè)施或分散型人工濕地等污水治理工程,共完成26.1萬農(nóng)村人口的生活污水收集和處理,污染物削減量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1??偟膩砜?,蘇州農(nóng)村生活污水處理率仍然處于一個較低的水平,無論對于農(nóng)村集居點(diǎn)或服務(wù)人口來說,生活污水處理率均不到10%,遠(yuǎn)低于城鎮(zhèn)生活污水和工業(yè)廢水的處理率。因此,對農(nóng)村生活污水進(jìn)行綜合治理,改善區(qū)域水環(huán)境刻不容緩。

2.3生活污水處理工藝綜合分析

截至2009年,綜合蘇州已運(yùn)行的農(nóng)村生活污水處理工程,統(tǒng)計(jì)得出其中污水處理獨(dú)立設(shè)施的效成本分析和單位成本分析,具體結(jié)果見表3和表4。根據(jù)調(diào)查結(jié)果的測算,單位污水處理能力的平均建設(shè)投資為1.44萬元/(m3•d-1)(根據(jù)財(cái)政部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出),單位人口污水處理的平均建設(shè)投資約為1000元/人;從各區(qū)/市的具體情況來看,單位處理能力的平均運(yùn)行費(fèi)用為245元/(m3•d-1•a),單位人口污水處理的平均運(yùn)行管理費(fèi)用約為31元/(人•a)。隨著農(nóng)村生活污水處理工藝和技術(shù)的發(fā)展,在設(shè)備上要求一體化和系列化,具有結(jié)構(gòu)緊湊、構(gòu)成簡單、易于施工、管理方便、運(yùn)行費(fèi)用低以及能夠脫氮除磷等特點(diǎn),這也是目前農(nóng)村污水治理的重點(diǎn)與難點(diǎn)所在。因此,發(fā)展有較高水力負(fù)荷,并具備設(shè)備小型化、系列化,以及整合多種生物處理單元和工藝是農(nóng)村生活污水處理技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)方向。分散式污水處理技術(shù)是當(dāng)前治理農(nóng)村生活污水的最佳適用技術(shù)。適合農(nóng)村地區(qū)的分散式污水處理技術(shù)應(yīng)具備工程投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、管理維護(hù)方便、處理效果尤其是脫氮除磷效果好且無二次污染的特點(diǎn)。就江蘇省范圍而言,各種分散式生活污水處理技術(shù)現(xiàn)今處于不同的應(yīng)用階段,代表性的有凈化槽、生物膜法、穩(wěn)定塘、土地處理系統(tǒng)及其各種組合工藝。蘇州各類分散式生活污水處理技術(shù)的綜合比較如表5所示??梢?,蘇州現(xiàn)有農(nóng)村生活污水處理技術(shù)多采用各種組合工藝,且大部分都采取土地處理作為后續(xù)深度脫氮除磷單元,因而占地面積較大。地埋式微動力氧化溝與凈化槽不含土地處理單元,且構(gòu)筑物設(shè)于地下,占地少是其顯著優(yōu)勢。在處理出水水質(zhì)方面,上述處理技術(shù)的出水水質(zhì)均能達(dá)到GB18918—2002的二級排放標(biāo)準(zhǔn)。除地下滲濾工藝外,其他工藝均會產(chǎn)生剩余污泥,增加運(yùn)行和維護(hù)成本。凈化槽建設(shè)成本最高,而且需定期投藥和排泥,其運(yùn)行成本也較高。其他工藝的投資為600~3000元/m3,而且維護(hù)管理都較為簡便,可以達(dá)到無人值守的要求。此外,現(xiàn)今應(yīng)用的分散式污水處理工程的設(shè)計(jì)規(guī)模一般為5~800m3/d,蘇州乃至江蘇省其他農(nóng)村地區(qū)的設(shè)計(jì)應(yīng)用規(guī)模一般在200m3/d以下。蘇州農(nóng)村生活污水治理工程的綜合效益體現(xiàn)在如下幾方面:一是環(huán)境效益,能夠削減農(nóng)村污水排放污染物總量以及改善區(qū)域水環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng),可有效改善太湖流域區(qū)域生態(tài)環(huán)境,有利于區(qū)域水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建,提高對污染物降解凈化能力和水源涵養(yǎng)能力。二是經(jīng)濟(jì)效益,農(nóng)村生活污水處理后可作為河網(wǎng)的補(bǔ)給水源,其中部分經(jīng)水系循環(huán)后可以作為農(nóng)田灌溉、環(huán)境綠化用水;此外污水經(jīng)凈化后排入河網(wǎng),能有效調(diào)節(jié)太湖河網(wǎng)區(qū)域生態(tài)環(huán)境需水平衡,具有間接經(jīng)濟(jì)效益。三是社會效益,農(nóng)村生活污水治理工程對于逐步恢復(fù)太湖流域江南水鄉(xiāng)景色意義重大,同時對于江蘇乃至全國農(nóng)村生活污水治理均有較好的示范作用,其社會效益顯著。綜上所述,蘇州農(nóng)村生活污水綜合治理工程可以緩解農(nóng)村生活污染現(xiàn)狀,有助于實(shí)現(xiàn)區(qū)域污染物總量控制目標(biāo),有效降低太湖河網(wǎng)水系的污染程度,對于保障飲用水安全、改善人居環(huán)境、推進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)、保障農(nóng)村地區(qū)可持續(xù)發(fā)展均具有重要意義。

3結(jié)語

鑒于農(nóng)村生活污水的特性,其治理方式應(yīng)因地制宜,綜合考慮當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?、水文和氣候條件以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素。當(dāng)前,我國農(nóng)村生活污水治理尚處于起步階段,在建立健全相關(guān)法規(guī)、拓寬籌措資金渠道、進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)籌規(guī)劃、完善建設(shè)與運(yùn)行管理體制、探索經(jīng)濟(jì)高效的適用技術(shù)、加強(qiáng)農(nóng)村水環(huán)境保護(hù)意識和規(guī)范環(huán)保設(shè)備市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)等方面,尚需進(jìn)一步的系統(tǒng)總結(jié)與不斷完善。