吉林省農村污水處理現狀及治理思路

王 寧，邊德軍,2,*，趙樂欣，康 華，聶澤兵，李清哲

(1.長春工程學院，吉林省城市污水處理重點實驗室，吉林長春 130012；2.東北師范大學，吉林省城市污水處理與水質保障科技創新中心，吉林長春 130117；3.東北師范大學環境學院，吉林長春 130117)

隨著我國美麗宜居鄉村建設的加快和農村居民生活水平的改善，百家千戶所產生的生活污水總量頗為可觀，生活污水中所含有的污染物成分也逐漸復雜。此外，畜禽養殖污水、家庭作坊式小型企業污廢水等未經處理直接排放至附近水體或滲入地下水，導致我國農村水環境質量不容樂觀。農村污水中的污染物主要為有機物、氮磷，重金屬等有毒有害物質含量少，而氮磷是水體富營養化[1]的主要因子，湖泊、河流等水體中氮磷含量過多會導致水質受到污染[2]，對農村居民飲水安全造成極大的危害。由于農村污水處理設施建設比較落后，治理資金短缺、政策法規不完善和水環境保護意識淡薄，使我國農村污水處理事業發展嚴重受阻，如何對農村污水進行合理有效的治理已成為社會主義新農村建設的重中之重。本文以吉林省農村為例，深入調研了農村污水處理現狀后，提出適合吉林省農村污水治理的對策，為農村水環境的改善提供有益的幫助。

1 吉林省農村水環境污染現狀

吉林省農村污水主要包括廚房洗滌、衛生洗浴等家庭生活排水，還包括農村公用設施、村旅游接待戶、旅店飯館、農家樂、居民家庭食品加工及居民庭院養殖等排水。全省主要有松花江、遼河、鴨綠江和圖們江四大水系。據2019年《中國生態環境狀況公報》[3]顯示，松花江流域為輕度污染，而畜禽養殖污水是松遼流域水污染最主要的污染源。遼河流域為輕度污染，化肥、農藥的過度使用是東遼河流域主要的污染因素。吉林省是我國養殖業及農業大省，每年產生的畜禽糞便中有10%～25%[4]以及農田使用的化肥農藥中有30%～40%[5]在雨淋作用下污染地表和地下水。遼河流域現已成為中國水資源匱乏的地區之一，水源的污染以及短缺使得以遼河為供應水源的村屯受到不同程度的影響。吉林省農村受納水體分布(5 km)的數據統計如圖1所示。

注：數據來源于實際調研統計圖1 吉林省農村受納水體分布(5 km)Fig.1 Distribution of Receiving Water Bodies in Rural Areas in Jilin Province (Range of 5 km)

由圖1可知，全省有10.03%的村屯分布在遼河流域，57.13%的村屯分布在松花江流域，6.70%的分布在圖們江流域，6.08%分布在鴨綠江流域。實地調研后發現，全省農村有污水處理設施的村屯寥寥無幾，鎮級有污水處理設施的屈指可數。由于政策的缺失，附近河流便是村屯排污的直接受納水體，每年約有95%的生活污水直接流入或滲入地下水[5]，污水的大量流入導致吉林省農村水環境污染嚴重。因此，控制水域的污染與農村居民的生產、生活息息相關。

此外，吉林省農村周邊無受納水體的占20.06%，經現場調研發現，這些村屯基本采用庭院潑灑和滲井(坑)的處理方式，是地下水污染的主要原因。新修訂的《中華人民共和國水污染防治法》[6]第三十九條已明確禁止使用滲井(坑)，地下水的污染直接關系到農村居民的飲水安全。在實地調研的村屯中，部分村屯地下水泛黃，鐵含量嚴重超標，還有些村屯地下水中農藥含量超標，地下水無法用于農戶的正常生活。

2 吉林省農村污水處理現狀

2.1 吉林省農村污水特征

吉林省農村地區村屯規模較小、居住分散，影響著污水處理系統的收集；地形差異大、冬季溫度低，影響著污水處理技術的選擇；經濟發展不平衡，影響著是否有污水處理設施[7]。

2.2 吉林省農村污水處理設施建設情況

2.2.1 吉林省農村現有污水處理設施分布

根據吉林省第三次全國農業普查主要數據公報[8](第三號)，吉林省農村生活污水集中處理或部分集中處理約占全省農村數的4.9%，分布統計如表1所示，且有470個村位于城鎮周邊，產生的生活污水就近排入城鎮污水處理廠集中處理。

由表1可知，吉林省農村污水處理設施的建設仍處于落后水平，亟需待建。

表1 吉林省農村污水處理設施分布Tab.1 Distribution of Rural Sewage Treatment Facilities in Jilin Province

2.2.2 吉林省農村污水處理設施規模

吉林省農村人數規模分布如圖2所示。全省農村人口數小于1 000人的占統計樣本的26.09%，1 000～2 000人的占統計樣本的41.58%，2 000～3 000人的占統計樣本的23.91%，大于3 000人的占統計樣本的8.42%。由圖2可知，全省農村人口數集中在1 000～2 000人。2019年末的人口統計數據顯示，吉林省鄉村人口數為1 122.8萬人，占全省人口數的41.73%，吉林省農村數約9 300個，村人均數約1 200人，與吉林省農村人數規模樣本統計的趨勢相一致。

注：數據來源于實際調研統計圖2 吉林省農村人數規模分布Fig.2 Distribution of Rural Population in Jilin Province

吉林省農村人均用水量約60 L/d，排水量系數為0.8，農村人均排水量約為48 L/d，村均排水量為48～96 m3/d。據此估計，吉林省農村建設污水處理設施，規模可按50 m3/d和100 m3/d分級進行參考。

吉林省為落實黨中央國務院關于鄉村振興的決策部署，積極推動農村污水治理工作，于2018年在圖們市新建農村污水處理設施43座作為試驗點，總處理能力合計908.4 m3/d。建設配套完整的污水管網，實行雨污分流制，采用生物處理技術和一體化設備相結合的小型污水處理設施進行單村處理。其中，小于50 m3/d的40座，占全部處理設施數量的93.0%；大于50 m3/d的3座，占全部處理設施數量的7.0%，與吉林省農村的實際情況相符。

2.2.3 吉林省農村現已運行的污水處理設施

實地調研，和龍市某村屬于朝鮮族聚居，由于民族特色，本村現已發展成為旅游村。該村的污水管網完善，實行雨污分流制，村里建有多級生物接觸氧化工藝的一體化污水處理站。主要針對本村159戶居民、商業餐飲、旅游峰值的生活污水處理，處理水量為100 m3/d，占地面積為168 m2，總投資為98萬元，年運行費用為6萬～8萬元，采用EPC商業模式，后期由桑德集團與村委會共同運維，全自動智能化控制，可實現無人值守，出水達到GB 18918—2002一級B標準，運行出水穩定。

其次，圖們市某村屬于普通村莊，村人口聚居集中，進行管網收集并集中處理，而距離該村較近的2個村莊人口較少，但離本村較近，在2個村建設儲糞池，一定天數后通過轉運車轉運到本村進行集中處理。村采用的處理工藝為“調節池+AO+沉淀池一體化處理設備”，地下式建設，處理量為48 m3/d，占地面積為108 m2，總投資為40多萬，全自動智能化控制，無人值守，后期由村委會負責運行維護，運行出水穩定。

3 吉林省農村污水治理思路

3.1 農村污水治理政策措施

3.1.1 完善相關水處理政策法規

目前，我國發布的水處理相關的政策法規主要針對城鎮污水處理，并不適用于農村。吉林省污水處理發展較落后，鄉鎮級的污水處理設施屈指可數，農村污水處理更是一片空白，政策法規的缺失導致農村生活污水處理脫離實際。因此，有必要針對吉林省農村實際情況出臺相應的政策法規，逐步引導全省農村污水處理行業向規模化、產業化與標準化發展。

3.1.2 政策與經濟支持

吉林省農村貧富差距較明顯，充足的資金是建設農村污水處理設施的決定性因素。農村污水治理屬于惠民性事業，建議以政府為主的多元化建設與運行管理費用分擔制[9]；對于經濟比較發達的地區，可以采用“三三制”的融資方式，即國家、政府及農戶三者各投一部分[10]；對于欠發達的地區，可以采用以政府為單位，通過政府和社會項目合作模式[11]等方式吸納社會資金。同時，出臺一些優惠性的政策來充分調動農民，以投資投勞等方式參與到農村污水處理建設及運行管理中。

3.1.3 加強監管和專業素養的培養

現階段吉林省農村依然存在污染不治理的現象，水污染處理工作依然比較嚴峻。基于農民環保意識的淡漠和對水環境污染防治知識的缺乏，要加強水污染防治立法工作，加大監管執法力度，并不斷地對廣大農民進行宣傳教育，提升農村居民對水環境的保護意識，提高農村居民對生活污水治理的參與性[10]，并培養一些可以參與農村污水處理管理的農民，實現村委會負責后期運行的管理方式。

3.2 農村污水治理技術措施

在污水處理過程中，一般是由多種處理技術組合應用，從而達到污水處理的目的。針對吉林省農村污水比較分散、規模較小，且不易集中的特點，其處理不能延用城市污水處理的方式[12]，需綜合考慮農村區位條件、農村聚居情況、水體功能、污水處理規模和排放去向等，因地制宜地選擇適合的處理設施。目前，我國農村污水治理還沒有主流技術。王洪臣認為，能簡單地天天正常運行著的，才是農村污水處理的主流技術[13]。

因此，農村污水治理可以根據不同地域特征進行合理的污水處理設施建設，對于水源保護區、生態環境敏感區，可選擇活性污泥法或生物膜法的生物處理技術；對于土地面積相對豐富的農村地區，可選擇與農業生態用水相結合的生態處理技術，處理后的水可用于附近的農田灌溉。

3.2.1 生物處理技術

(1)生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是在曝氣池底曝氣充氧，使池內污水處于流動狀態，同時池內投加填料，使污水與填料充分接觸，利用填料上附著的微生物代謝活動實現污染物的去除[14]。該工藝設備易操作維修、占地面積小、運行費用低、節省動力消耗，對污染物去除效果較好[15]。不足之處是池內填料間的生物膜易出現堵塞現象，影響正常運行。

適用范圍：該技術適合吉林省農村進行養殖業或食品加工業的單戶、多戶或村屯生活污水處理，但吉林省農村地區冬季氣溫低，生物接觸氧化池應建在有保溫措施能保證低溫運行的地下。

(2)活性污泥法

活性污泥法是向污水中連續通入空氣，一定時間后好氧性微生物繁殖形成緊而密實的污泥絮體，其上棲息的以菌膠團為主的生物群通過吸附與代謝作用完成污染物的去除。適合農村使用的活性污泥法[16]包括序批式活性污泥法(SBR)、厭氧-好氧活性污泥法(AO)、厭氧-缺氧-好氧活性污泥法(AAO)。這些工藝變化多且設計方法成熟，可根據處理的水質選擇不同的工藝，取得滿意處理效果。

適用范圍：該技術適用于吉林省經濟較發達，且對水污染處理要求較高的農村地區，對于出水排入敏感地區的尤為適用。

(3)膜生物反應器法

膜生物反應器法(MBR)，是膜分離技術與生物處理技術相結合的污水處理系統，以膜組件代替傳統生物處理工藝中二沉池來實現泥水分離[17]。該工藝可實現污水深度凈化、處理水質好、操作維護方便、占地面積少，但運行成本費用較高。

適用范圍：該技術適用于吉林省經濟較發達、對污水脫氮除磷要求高的農村地區，對于出水去向水體為水源保護區、環境敏感區的地區尤為適用。出水可用于綠化、補充觀賞水體等非飲用，可達到二次利用的目的。

3.2.2 生態處理技術

(1)土地快速滲濾法

土地快速滲濾法是將污水有控制地分流到滲透性良好的土壤，經過土壤的過濾、沉淀以及微生物的生物氧化還原作用，使污水中污染物被分解，達到去除的目的。該技術基建及運行費用較低，維護管理方便，但占地面積大，設計不當易污染地下水。

適用范圍：該技術適用于吉林省經濟落后、土地相對豐富的農村地區，尤其適用于農村中低濃度的生活污水或農村養殖污水處理，可與農業生態用水相結合[18]，既治理農村水污染，又節約水資源。

(2)人工濕地處理法

人工濕地處理法是利用濕地中種植的水生植物和微生物之間的相互作用，經過一系列的物理化學及生物作用使污水得到凈化。該技術投資及運行費用低，維護管理方便[19]，處理水質較好，但其處理效果易受季節影響。

適用范圍：該技術適用于吉林省農村土地相對豐富或坑洼的地區進行二級生物處理出水的再處理[20]，可與生態用水地區相結合，既美化環境又實現水資源再利用，尤為適用吉林省農村春夏季節。

(3)穩定塘

穩定塘是利用低洼地勢或人工修建的土地建成池塘，利用太陽能及種植的水生植物進行水產和水禽養殖，形成多食物鏈的人工生態系統，從而實現污染物的降解。該技術基建投資和運行費用低、維護維修簡便、出水水質較好，但污水進入前需進行預處理、占地面積大，處理效果受季節影響。

適用范圍：該技術適用于吉林省有低洼地或池塘、土地面積相對豐富、污染物濃度低的農村地區，既可增加當地農民的收入，又可凈化水質。吉林省冬季氣溫較低，可通過延長污水停留時間、提高穩定塘水位，來保證污水的凈化效果[21]。

3.2.3 一體化污水處理設備

一體化污水處理設備是把預處理、生化處理、二沉池以及污泥處理[22]集合成一體式的污水處理設備，具有處理效率高、安裝管理簡便、占地面積少[23]、對污水水質的適應性強[24]等優點，可根據村的不同地勢進行靈活合理組裝，后期可實現自動化控制運行，可減少人力物力的投入及運行費用[25]。

對于吉林省這樣寒冷的地區，當前實際應用中主要以地埋式和微動力設備為主，以達到降低能耗、提高脫氮除磷效果[26]。目前，污水處理試驗用微壓內循環生物相反應器采用微動力運行，可同時存在厭氧、缺氧和好氧3種不同的氧環境中，具有減少污泥回流、增加氧的轉移效率、同步脫氮除磷和降低能耗的特點。因此，將生物生態處理技術和一體化設備結合起來，對于吉林省農村地區居民居住分散、地形地貌差異大、集中鋪設管網存在工程復雜的實際障礙[27]的情況，此處理設施便是最佳的工藝選擇。

3.3 農村污水治理剩余污泥的處理處置措施

剩余污泥作為污水處理后的副產物，產量大，易腐敗產生惡臭氣味，若不經過妥善處理，會對農村周圍的環境造成二次污染。目前，我國城鎮污水廠剩余污泥的處理方法有濕式氧化法、厭氧消化和熱干燥法、生物處理法和污泥減容技術，后期處置主要為綜合利用和填埋[28]。吉林省屬于農業大省，農村地區土地豐富。對于農村污水處理后產生的剩余污泥，可利用厭氧消化和熱干燥法處理后，作為農田林地肥料利用，2種方式結合對于農村地區較為實用，既可節省處理成本，又可資源優化利用。

4 結語

吉林省屬于北方寒冷地區，具有村屯規模較小、分布疏散、集中管網處理模式不適用、地形復雜等特點。若在吉林省農村建設污水處理設施，生物生態處理技術與一體化設備相結合的方式較符合吉林省的實際情況。這種一體化處理模式處理效果良好、運行成本低、操作管理簡便，可使農村污水得到合理的處理和循環利用。適用于吉林省農村地區的處理工藝為一體化的多級接觸氧化法、一體化的活性污泥SBR、AO、AAO法、一體化的MBR法；對于地形起伏較大的地區，較適用的處理工藝為一體化的穩定塘。此外，對于人口相對多且集中的村屯，可建立管網系統，通過坡降自流至小型一體化污水處理設施單獨處理；對于人口少且分散的村屯，可在少的村屯建立管網系統自流至儲糞池，一定天數后通過轉運車或提升泵站的方式，運送至人口多且距離近的村屯進行集中處理。這種運行模式可減少農村人力和資金的投入，減輕農村污水對農村水環境的污染[29]。2種模式相結合在吉林省具有可推廣及應用的前景。