污水土地處理新技術在西南農村的應用與管理

李旭寧，劉 歡，林 明，楊小毛，趙必貴

（1.深圳市深港產學研環保工程技術股份有限公司，廣東 深圳 518000；2.深圳市海岸與大氣研究重點實驗室，廣東 深圳 518000）

隨著我國新農村建設的發展完善和農村地區居民生活水平的不斷提高，農村地區的用水量及污水的排放量均呈逐年增長趨勢，污水成分也日益復雜。但目前全國95%以上村莊都沒有排水渠道及污水處理系統，農村地區污水多數以直排的形式入河或者排入坑塘自然下滲，從而造成河流、土壤及地下水污染[1-2]。因此，適合農村地區的污水處理技術與因地制宜的管理模式，對于農村地區的污水處理以及生態環境的保護都具有非常重要的意義。

1 農村地區的污水處理設計理念

農村地區污水具有排放分散、水質水量變化大等特點。常規污水生化二級處理工藝由于投資運行費用高、對維護管理人員素質要求高等原因，其并不適用于農村地區污水的處理。因此必須根據農村污水的自身特點以及當地的人口、地理、地形等地區特點，因地制宜，選擇投資少、運行成本低、穩定性高，且易于維護管理的污水處理工藝[3-4]。我國是一個多山的國家，據統計，山地、高原、丘陵等占了國土總面積的66%，而我國西南地區更是如此[5]。針對西南農村山區及丘陵地帶具有地勢落差的特點，應充分利用地形地勢，依勢而建、合理布局，結合生態型污水處理工藝，可實現污水處理微動力甚至無動力運行，從而大大降低污水處理的運行費用，也為后續的運行管理提供了便利。

2 新型污水土地處理技術的原理與特點

污水土地處理是通過土壤-植物系統的生物、化學、物理等固定與降解作用，對污水中的污染物實現凈化的過程，傳統的污水土地處理技術分為快滲滲濾、慢速滲濾、地表漫流、地下滲濾、濕地系統五類[6]。這些技術具有能耗低、維護簡便等優勢，但也存在水力負荷低、占地面積大、抗沖擊負荷能力弱等劣勢。

人工快滲污水處理系統（Constructed Rapid Infiltration，簡稱CRI系統）是在快速滲濾系統的基礎上開發的新型污水土地處理技術，是采用滲透性能良好的CRI介質（以一定級配的天然河砂為主，并摻入活性礦物填料），采用干濕交替的運轉方式，污水在通過快滲池時產生綜合的物理、化學和生物反應，使水中的污染物得以去除，從而達到水質凈化目的的污水處理技術。

與常規處理工藝比較，CRI系統發揚了土地處理技術的優勢，又通過其自有的特色消除了原有的劣勢：1）工藝流程簡單，建設投資費用??；2） 運行費用低，在農村地區可依地勢建造，實現無動力運行，節省能耗；3）不產生活性污泥，省去了活性污泥的處理費用，不會造成因活性污泥處置不當而引起對環境的二次污染；4）出水效果好，出水水質可達《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A標準或景觀、綠化回用水及農田灌溉用水的水質標準；5）便于操作，易于管理和維護，對操作人員的學歷素質要求不高；6）抗沖擊負荷強，CRI系統停止運行較長時間后，經3～5天的翻曬保養即可迅速恢復正常運行。

3 工程實踐

3.1 工程地地理概況

某工程所在地屬四川省成都市龍泉驛區，位于成都東郊，鎮境坐落于龍泉山脈中西部，平均海拔900m。全鎮幅員面積37.5km2，轄6個村和1個社區，共80個村（居）民小組，總人口約1.4萬人。該鎮污水主要為生活污水，通過市政管網收集后輸送至污水處理廠。該鎮地處山區，具有一定的地勢落差，污水處理工程在設計時充分利用這一地形特點，通過對污水處理設施各單元的合理布局，使污水在廠區依靠重力流動，結合土地處理法沒有曝氣能耗的特點，從而實現了整個污水處理過程的微動力甚至無動力運行。

3.2 工程簡介

該鄉鎮污水處理工程采用人工快滲污水處理技術，設計規模為300m3/d，工程總投資65萬元，總占地面積1914m2，于2010年2月建成運行。其工藝流程如圖1所示。該工程是節能減排的典范之作，其充分利用地形條件，依地勢而建（見圖2）。設計廠區地面標高為815.20～819.00m，主要構筑物按工藝流程，依照進水方向從高到低依次布置。其中格柵渠、隔油池、預沉調節池、配水池所處地面標高為819.00m，人工快滲池、清水計量渠所處地面標高為815.20m。利用地勢落差，污水依靠重力流動，無需動力提升，可實現無動力運行。

圖1 污水處理工程工藝流程

圖2 成都市龍泉驛區某鄉鎮污水處理工程

3.3 進出水水質情況

該工程設計進水水質為CODCr≤350mg/L、BOD5≤180mg/L、SS≤200mg/L、NH3-N≤25mg/L、TP≤2.5mg/L。設計出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準。

3.4 工程運行情況

該鄉鎮污水處理工程經過近2年運行，主要指標可穩定達到《城鎮污水處理廠排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，出水水質監測結果見下表。該工程充分利用地形條件，依地勢而建，無需動力提升，并可實現無動力運行。其日常運行管理年耗電量總共約為1496.5kW·h，噸水電耗僅為0.014kW·h，大大低于傳統的污水處理工藝。

進出水水質情況表

4 管理模式創新探討

污水處理設施講究“三分設計，七分管理”，即使污水處理系統設計有一定的缺陷，只要運行管理到位，也都能維持一定的處理效果；反之，系統設計再完美，運行管理不善，也達不到良好的運行效果[7-9]。美國環境保護署在總結分散污水治理的教訓時就認為，以用戶自覺為主的管理方式不利于系統的穩定運行與維護[10]。對北京近30個鄉鎮集中式污水處理廠和78個村級污水站的調查也表明，47%的鄉鎮污水處理廠和30%的村級污水站未能正常運行，原因除了設計和建設本身缺陷如配套收集管網不全、設計規模偏大外，主要是存在運行管理機制的問題[11]。因此，根據農村地區的具體現狀、特點、風俗習慣及自然、經濟與社會條件，因地制宜，采用適合農村地區的污水處理系統運營管理模式是很有必要的。

目前，現有的村鎮污水處理系統運行管理中存在的問題主要包括以下方面：1）運行維護資金不足；2）缺乏專業運行維護人員；3）運行監管不到位。建立農村地區污水處理設施運行管理模式，關鍵在于因地制宜地確定運行、監管及技術支持三項運行管理要素的承擔者，落實各自責任。

結合實際鄉鎮污水處理工程的運行管理情況，實施管理模式創新可采取以下措施：

（1）政府負責工程運行管理，專業公司提供技術支持

污水處理設施運營管理的發展趨勢是市場化和社會化，但農村地區特別是西南農村地區的污水處理設施，由于其特殊性，短期內完全實現社會化與市場化難度較大，需要一個從政府直管到市場化管理的漸進過程[8]。上述位于成都市龍泉驛區的鄉鎮污水處理工程，就是由龍泉驛區水務局負責工程的運行和管理，并由專業環保公司提供相應技術支持的。從該工程目前的良好運行管理情況來看，由政府負責工程的運行管理，專業公司提供技術支持的“1+1”運行管理的模式是可行的。

（2）采取以“大項目帶動小項目”的形式，降低運行管理成本

盡管現有農村生活污水處理設施具有自動化程度不高、管理簡單，運行、維護費用較低等特點。但污水處理的設備操作、維修和工藝參數調節均需較強的專業知識，因此對運行管理人員專業知識的要求較高。運行管理人員不僅需掌握污水處理工藝原理等基礎知識，還要了解各設施設備的設計與分布以及農村地區污水排放的具體情況，才能對污水處理設施較好地進行運行管理。農村地區的污水處理設施一般規模較小，地處相對偏遠地區，管理水平較低，專業技術人員較少，這樣往往會造成污水處理設施出現問題得不到及時解決，以致問題不斷積累導致設施不能正常運轉。在龍泉驛區還建有一座與上述鄉鎮污水處理廠一樣采用人工快滲處理工藝的水質凈化廠，該水質凈化廠設計規模為15,000m3/d，配駐有經過專業知識培訓的人員可為附近的小型項目提供技術支持。由于人工快滲污水處理系統易于操作，管理和維護比較方便，對操作人員的要求不高，因此采取以“大項目帶動小項目”的運行管理模式，通過定期派出較大項目的技術人員到周邊的鄉鎮污水處理廠進行設備維護與技術指導，可使鄉鎮污水處理廠的污水處理設施在得以長期穩定運行的同時也降低了運行管理成本。

（3）運行費用保障

鄉鎮污水處理廠的運行費用主要來自兩方面：1）通過向使用自來水的用戶在自來水費中適當收取部分排污費；2）由地方財政進行補貼。污水處理是一項公益事業，通常不直接產生經濟效益，落實污水處理運行費用是確保設施能夠長效運行的基礎。由于部分農村地區自來水管網分散，較難像城區那樣通過自來水費同步收取排污費，因此需要根據實際情況多渠道建立污水處理費用來源。鄉鎮工業區可通過收取工業企業排污費來保障污水處理設施運行費用。對于村鎮生活污水處理設施，可采取市、縣、鄉、村4級共籌模式，市財政應按照城鄉統籌、先進帶后進、生態補償、均衡發展的思路，較大程度上承擔起污水處理運行費，根據不同需求給予不同標準的運行費用補助，進行補貼時應同步建立有利于促進污水處理設施運行的獎懲機制，建議以獎勵的方式給予補助[7]。

5 結語

通過四川龍泉驛區某鎮污水處理廠的工程實例可以看出，作為新型污水土地處理工藝，人工快速滲濾污水處理工藝具有流程簡單、運行成本低、處理效果穩定等優勢，在西南農村地區適合利用地勢條件實現微動力或無動力運行，系統能耗非常低，特別適合作為農村地區污水處理工藝。在農村污水處理設施的管理方面，除了選擇合適的處理工藝，還需要在政府職能部門負責設施運行的基礎上，引入專業公司進行技術支持。為了應對農村地區維護管理人員專業知識匱乏的短板，需要“以大帶小”，以較大污水處理項目輻射周邊地區分散式污水處理設施，專業人員可就近進行巡查管養。另外，在運行費用保障方面，也需要建立和完善各級政府的財政補貼制度。

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