沙魯生
(揚州大學,225009,揚州)
據有關部門2007年的抽樣調查,我國農村居民人均生活污水量為29.30 L/d,在農村生產污水中人均工業污水量為7.86 L/d、人均養殖污水量為4.98 L/d,其他生產污水量為0.41 L/d,合計人均污水總量達42.55 L/d。按我國現有農村人口估算,年生活污水量將達到80多億m3。廣大農村地區與城市相比,經濟發展總體落后,環境基礎設施建設滯后。據調查,未經處理的污水有95%直接排入周邊水體,已成為新的區域性重要污染源,對環境造成嚴重危害。
隨著政府對農村居民飲水安全的高度重視和投資的增加,農村居民生活用水量相應增加,用水保證率得以提高,但與此同時帶來了居民生活污水量的增加。如收集處理不當,將對地表水或淺層地下水造成污染,并因水源污染帶來新的飲水安全問題。
一是鄉鎮企業污水排放污染嚴重。鄉鎮企業具有布局分散、規模小、設備陳舊、技術水平低和經營粗放等特征,許多鄉鎮企業任意排放未經處理的污水,尤其是造紙、制革、印染、電鍍、化工、建材、土法煉硫磺和煉焦等產業的污水排放,嚴重污染了其周邊地區的水環境。此外,由于城市對污染嚴重的企業實行強制關停,有些在城市難以為繼的企業轉移到了村鎮,使農村的環境受到嚴重污染。
二是農村面源污染嚴重。農村面源污染主要來自生活污水、畜禽養殖、化肥和農藥殘留物、水土流失以及農村地表污染物,其中居民生活污染源已成為影響水環境的重要因素。農村生活垃圾大部分露天堆放,其滲透液污染了地表水和地下水,導致生態環境惡化。畜禽養殖污染主要來自畜禽糞便,未經處理的糞尿中所含的有機污染物、氮和磷等直接排入農村水系,成為水體的污染源之一。
農村排水工程是一項對農村生活、生產污水和雨水進行收集、輸送、處理和處置的公共事業,是農村基礎設施的重要組成部分。近年,隨著人們衛生意識、水環境意識和經濟實力增強,在一些經濟發達地區的農村,結合農村開展飲水安全、清潔小流域、河道整治以及 “一池三改”(沼氣池、改廁、改圈、改廚)等建設,已逐步開展污水處理設施建設,并取得了很好的效果。但就全國而言,與城市工業污染、生活污染的治理相比,農村水環境的保護是一個薄弱環節。
隨著農村經濟的發展和居民生活水平的提高,不斷增多的生活污水未經處理直接排放到水體,對農村人居環境造成危害。農村基礎設施的建設,特別是排水工程建設,尚未引起足夠的重視,使得農村建設“只見新房,不見新村”。這不僅難以改善人居環境,也影響生態環境保護。
農村排水工程設施建設是一項公益性很強的公共事業,政府必須發揮主導投資作用。但是長期以來,我國的污染防治投資幾乎全部用于工業和城市。近年,農村的環境污染加劇,而從財政渠道得到的污染治理建設資金卻很少。資金短缺已成為建設農村排水工程的一大難題。
目前農村缺乏環境管理機構,環境監測和統計工作體系尚未形成。農村環境管理體系的發展滯后于農村現代化進程。由于人們對保護水環境的觀念淡薄,農村生活環境的臟、亂、差現象較為突出,農村水系污染較嚴重。此外,環境立法缺失,目前我國諸多環境法規,對農村污染治理和環境管理的問題考慮不多,需要建立健全農村環境保護的法規體系。
對于面廣、量大的農村排水工程規劃、設計、施工和長期運行管理,各地基層的技術力量明顯不足。
社會主義新農村建設,要求生態環境得到改善,為農村發展創造條件。因此加強農村排水工程的規劃和建設,及時、經濟、安全地收集生活污水、生產污水以及暴雨徑流,并進行處理和處置,使水質達到排放標準后排放或再利用,顯得十分必要和迫切。
在農村排水工程中,選擇與確定污水的處理方法最為關鍵。農村的居民聚居地大多是自然形成的,村莊布局分散,污水不易收集;人均污水量低于城市,但污水的有機污染物濃度則高于城市;農村經濟力量薄弱,且缺乏污水處理專業人員等。基于以上特點,在規劃、建設農村的污水處理設施時,不能套用城市污水處理工程建設的模式,應根據農村的特點,尋找適合于當地的農村污水處理方法,做到在有限的經濟條件下,有效地控制水環境污染。
分散處理是將農戶排放的污水按一定的分區或分片就近收集并處理。其特點是可避免遠距離輸送污水,減少排水管網投資;但污水處理站的數量將增多。集中處理是對布局緊湊、人口規模較大、經濟條件較好的農村,將較大范圍內的污水收集、輸送到污水處理站或鄰近的城鎮污水處理廠集中處理。其特點是可以減少污水處理站的數量,便于集中管理,但排水收集系統的投資將較高,總體投資也較高。目前我國村莊大多布局分散、規模較小、地形復雜、污水不易集中處理。因此應采用分散處理與集中處理相結合,以分散為主的模式。
農村污水處理的基本方法有物理處理、好氧生物處理、厭氧生物處理、自然生物處理等方法。但是農村污水處理并非靠單一方法能夠解決,而是要靠多種方法的組合產生的共同效應來解決。
農村污水中生活污水占較大比例,排量少、變化大且分散,其水量和水質都不夠均勻和穩定,水中COD和BOD5濃度較高并含有大量的營養鹽、細菌、病毒等,收集和處理難度較大。污水中氮、磷含量較高,處理時不僅要去除其中的有機物,還要脫氮除磷,防止水體的富營養化。因此,應采用組合型污水處理技術,從而達到抗沖擊負荷能力強,且具有較高運行效率和穩定的處理效果。
農村具有豐富的天然資源(包括土壤、池塘、植物、陽光等),在人工調控下,污水通過水體、水生植物、微生物、土壤等組成的生態系統,水中的污染物被吸收、吸附和降解,污水從而得到凈化。這種利用生態系統處理污水的技術又稱自然生物處理技術,常見的有土壤處理系統、濕地處理系統和穩定塘系統。
農村應充分利用自然生態系統進行污水處理,并根據當地實際因地制宜,對上述方法和系統進行組合,如濕地—塘、塘—濕地、濕地—塘—濕地或塘—濕地—塘等等。污水在進入組合系統前,可設置格柵、沉淀池等設施,通過物理方法對污水作預處理,去除污水中的懸浮物和降低有機負荷;為確保組合系統的穩定性和處理能力,還可以加入必要的輔助技術,如適量曝氣好氧處理技術,以強化系統的溶解氧量,更有效地去除有機物和部分氮、磷負荷等等。在穩定塘系統中,也可以與其他污水處理設施相結合,如穩定塘與氧化溝結合系統,不僅可以減少占地面積,出水水質也較穩定。
厭氧生物處理和好氧生物處理各有其特點,采用厭氧—好氧聯合處理工藝,既克服了厭氧處理達不到要求的缺陷,又克服了好氧處理能耗大或土地面積緊缺的不足,具有投資少、運行費用低、凈化效果好、綜合效益高等特點。
在具體應用時,應根據農村污水的特點、處理程度、利用目標和地區自然條件,因地制宜選擇合適的組合處理工藝,為當地農村污水處理提供有力的技術支撐。
污水再生利用是污水回收、再生和利用的統稱。再生水指污水經過適當處理后,達到一定的水質指標,可以滿足使用要求的水。農村污水是農村穩定的潛在淡水資源,污水再生利用減輕了農村天然淡水需求的脅迫,消減了水體的污染負荷,減少了對水自然循環的人為干擾,是維持健康水循環不可缺少的措施。再生水可用于農、林、牧、漁業和鄉鎮企業,也可作為補充水源水及農村環境用水。利用符合農田灌溉水質標準的污水進行灌溉,是污水資源化和農業增產的有效途徑。
農村經濟條件差,應盡量降低污水收集系統和處理設施的投資,選擇造價低、無動力或微動力、運行維護費用少且適合當地農村實際的污水處理技術。
農村從事污水處理的專業人員少,技術水平和管理水平相對較低。因此,污水處理技術應選擇簡便易行、運行穩定、維護方便、管理簡單的,以利于當地的處理設施能正常運行。
農村污水處理建設不僅要解決當前存在的現實問題,還要解決好今后發展的潛在問題。所選擇的處理技術,既要解決當前污水處理達標排放問題,又要充分考慮今后污水回用的需要;既要重視近期建設,又要適應農村遠景發展,考慮分期實施方案。
①近年,在農村經濟加快發展的同時,農村污染問題卻越來越突出,環境污染對人體健康、飲水安全、工農業生產和生態環境等造成很大危害,同時加劇了供水緊張和短缺情況。
目前,我國農村飲水安全問題正在加快解決,但生活用水量和污水排放量 (一般占用水量的60%~90%)大幅度增長,污水未經處理排放已成為農村水環境的重要污染源。因此,農村污水處理亟待解決,建議在現有供水和農村水利工作基礎上進一步深化,將農村排水工程提到議事日程。
②根據我國農村經濟社會發展水平和地區自然條件,采用自然生物處理、組合型處理等技術是符合實際的技術方案。不僅充分利用當地天然資源、發揮多種技術組合產生的綜合效果,而且造價相對較低、維護管理較簡單、易于操作,在有效管理下,能滿足當地居民身體健康和水環境質量要求。
縱觀國內外農村污水處理的進展情況,其處理技術日益成熟。一些發達國家在農村污水處理方面進行積極探索,取得了明顯的成效,這些為我國農村排水工程建設和管理提供了有益的借鑒。
③結合我國農村的實際情況,考慮目標人群的經濟承受能力,在確保出水水質達標排放的前提下,應盡量降低污水收集系統和污水處理設施的投資,污水處理技術以能在當地持續長期運行的工程為出發點,同時應考慮維護簡單、長效管理。建議在全國范圍內,選擇在農村水環境污染較嚴重的地區以及水污染治理重點流域,建設農村排水示范工程,開發出治理效能高、技術穩定、價格便宜的新型實用技術,通過示范工程總結經驗,逐步推廣。
④農村污水處理和環境治理能否進行的關鍵是資金。低造價污水處理工程雖然比常規污水處理的投資少,但仍要一定的建設資金,建議國家加大對農村排水工程項目的資金投入。
[1]水利部農村供水與環境衛生項目辦公室,揚州大學.中國農村水環境污染現狀及防治調查報告[R].2006.
[2]洪嘉年.農村水環境污染防治的認識和建議[J].給水排水,2006(1).
[3]張立強,等.農村污水處理技術[M].北京:中國農業科學技術出版社,2006.
[4]席北斗,等.農村生態環境保護與綜合治理[M].北京:新時代出版社,2008.