中國西北地區農村生活污水處理存在問題及對策建議

魏佳音 朱正鈺 尹國策 何林錕

（蘭州交通大學，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

近年來，隨著農村經濟的飛速發展，農村環境污染問題日益嚴重。黨的十九大提出實施鄉村振興戰略，總要求是“產業興旺、生態宜居、鄉風文明、治理有效、生活富裕”，由此可以看出農村生態文明建設的重要性。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》提出，穩步解決“垃圾圍村”和鄉村黑臭水體等突出環境問題，推進農村生活垃圾就地分類和資源化利用，以鄉政府駐地和中心村為重點梯次推進農村生活污水治理工作。因此，各地應根據農村環境特點，因地制宜、科學治理農村生活污水，有效改善農村人居環境，推動農村生態文明建設和鄉村振興戰略的實施［1］。

1 我國西北地區農村生活污水處理現存問題

近年來，隨著經濟的發展，農村人口大量涌入城鎮。人口嚴重流失加劇了我國西北地區農村生活污水分散排放污水分散排放的治理問題。同時，經濟的發展導致西北地區農村生活污水水質、水量波動性更強，進水有機物濃度逐年升高，給分散式污水處理帶來了更嚴峻的挑戰。另外，西北地區常年季節溫差及晝夜溫差大，冬季氣溫較低，部分地區晝夜溫差在15～20 ℃，導致很多生活污水處理設備運轉受限，加大了污水處理難度，處理效率較低。加之目前西北地區農村生活污水處理工作缺少經濟、政策等各方面的扶持，部分農村地區污水處理設備老舊、工藝落后、處理費用高，難以滿足現階段污水處理需求。整體來看，我國西北地區農村生活污水處理面臨著一系列亟待解決的問題［2］。

1.1 污水管道收集系統缺失

建設完善的收集管網是污水處理的前提。據調查，目前西北地區農村生活污水收集系統以明渠為主。受經濟、環境、氣候等各因素的影響，當地農村生活污水收集系統大量老化且滲漏嚴重，冬季結冰現象頻出，難以高效收集污水。同時，西北地區農村地形地貌以高原、山地和荒漠為主，建立完善的污水管道收集系統較為困難。在各方面因素的限制下，西北農村地區大規模修建污水收集管網的經濟成本過高，若沒有充足的資金支持，污水收集管網難以得到完善。

1.2 出水指標過于嚴苛

近年來，西北地區各地已陸續制訂農村生活污水處理出水指標，但大多參考城鎮污水處理相關指標。農村與城鎮的環境存在明顯差異，且當前農村與城鎮的各方面發展依然存在一定差距，所以對標城鎮污水處理出水指標制訂的農村生活污水處理出水指標對于農村地區來說過于嚴苛，導致其他工作無法順利開展，最終阻礙農村生活污水處理工作的整體進程。

1.3 未針對性選擇污水處理工藝

由于不同農村地區的地形地貌、居民生活習慣等存在明顯差異，因而其生活污水的水質和排放量也有所不同。但從西北地區實際的農村生活污水處理工作情況來看，部分地區未根據當地生活污水的特點選擇合適的污水處理工藝，污水處理工藝與農村實際情況不匹配，導致出水不達標、冬季結冰、處理裝置長期閑置等問題層出不窮，花費了大量人力、物力、財力，卻未解決實際問題。

1.4 運行維護管理工作復雜煩瑣

由于環境、經濟等條件的制約，西北地區農村生活污水處理專業人員匱乏。而農村居民普遍學歷較低，接受新事物、新技術的能力較弱，對于某些操作煩瑣、工藝流程復雜的處理設備，農村居民較難掌握其運行流程及操作步驟，導致農村生活污水處理工作效率較低甚至處理設備無法順利運行。同時，污水處理設備需要定期維護、檢修，部分設備的維修工作極為精密繁雜，但農村缺少專業的技術人員負責，導致多數污水處理設備一旦損壞，短期內就無法使用，嚴重降低了污水處理效率。

2 西北地區農村生活污水水質、水量及相關處理要求

2.1 農村生活污水水質及水量

參考《農村生活污水處理項目建設與技術投資指南》（征求意見稿）及針對西北地區的相關調查問卷數據，西北地區農村居民每人的生活污水排放量為40～80 L/d，污水水質如表1所示。

表1 西北地區農村生活污水水質情況 mg/L

2.2 農村生活污水處理排放標準

甘肅省《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（DB 62/ 4014—2019）規定了農村生活污水處理排放三級標準（見表2）。

表2 甘肅省農村生活污水處理排放三級標準 mg/L

3 適用于西北地區農村的生活污水處理工藝

針對以上西北地區農村生活污水進水水質及出水標準，筆者選取4種適用于西北地區農村的生活污水處理工藝，并介紹4種處理工藝的優缺點及應用范圍，為西北地區農村生活污水處理工藝的選擇提供參考。

3.1 厭氧生物濾池污水處理工藝

厭氧生物濾池是一種內部裝有微生物載體的厭氧生物反應器，多見于一體化設備。該設備集沉淀、厭氧接觸氧化、過濾于一體，具有處理效果好、安裝簡便、無動力連續運行、無能耗及無須專人管理的特點。厭氧生物濾池污水處理工藝常與生態處理技術聯用，在厭氧生物濾池后加生態塘或濕地，進行后處理。其水力停留時間為24～48 h，運行期間COD、NH4-N、TP的平均去除率分別達81.0%、80.9%及81.9%。

厭氧生物濾池污水處理工藝運行應保持溫度為8～55 ℃，無須動力及曝氣，經濟成本較低。因此，該工藝適用于陜西省、甘肅省慶陽市等晝夜溫差相對較小、經濟欠發達的農村地區。

3.2 SBBR污水處理工藝

序批式生物膜反應器（Sequencing Biofilm Batch Reactor，SBBR）是基于序批式活性污泥工藝（Sequencing Batch Reactor，SBR）的一種改進裝置。該工藝運行時具有較高的污泥濃度，即生物含量高，耐沖擊負荷性能較好。白楊［3］研究表明，間歇曝氣下的SBBR工藝，在夏季氣溫較高時出水可達《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準，冬季出水可穩定達到一級B標準。

SBBR污水處理工藝適用范圍較廣。該工藝在冬季運行時溫度需要保持在5～35 ℃，但在極端嚴寒環境下，現有工藝通過在SBBR一體化反應器內以太陽能儲換熱的方式加熱，也可取得較好的污水處理效果。因此，在以SBBR為核心集中處理污水時，需要考慮溫度、成本因素。SBBR污水處理工藝以一體化設備運行時，適用于西藏自治區、新疆維吾爾自治區、青海省等地的農村分散式生活污水處理，但其成本略高于厭氧生物濾池污水處理工藝。

3.3 MBR污水處理工藝

膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor，MBR）是將膜分離技術與生物處理技術有機結合的新型廢水處理裝置。該工藝使用膜過濾實現泥水分離來代替傳統二沉池，在優化泥水分離性能的基礎上，保證了反應器內生物降解的穩定性。該工藝出水水質較好，可用作中水回用的處理工藝，是我國目前最常用的農村生活污水處理工藝之一。但其相關設備需要定期維護、受污染的膜組件需要及時更換，運行及維護費用較高，因此在西北地區使用時需要根據不同農村地區的經濟發展水平針對性推廣使用。有相關研究表明，MBR反應器進水COD濃度為80～300 mg/L、氨氮濃度為5～30 mg/L時，其氨氮去除率在90%～95%，出水COD可穩定在50 mg/L以下，達到一級A標準［4-5］。

MBR與SBBR相同，既能以構筑物的形式作為集中式處理裝置，又可被設計為一體化反應器用于各戶分散處理。相較于SBBR來說，MBR出水更加穩定，可用在某些污水處理工藝的提標改造上，但其造價較高，需要定期更換膜組件，嚴重限制了使用范圍，僅適用于經濟較發達的鄉鎮。

3.4 氧化溝、AAO污水處理工藝

氧化溝及AAO污水處理工藝均為基于活性污泥法的變形工藝，由于兩者的池體結構、回流方式等不同而得以區分。相關研究表明，氧化溝污水處理工藝出水水質BOD去除率為95%～99%，脫氮效率達90%；AAO污水處理工藝COD去除率為70%～90%，氨氮去除率為80%～95%，TN去除率為60%～85%，TP去除率為60%～90%［6］。

氧化溝、AAO污水處理工藝大多用于分散式污水的集中處理，一般為鄉鎮小型污水處理站的備選工藝。該污水處理裝置在不同氣候區的基建費用不同，一般處理水量為25～2 500 t/d時，建設成本為2 000～3 500元/t。氧化溝、AAO污水處理工藝適用于分布較集中、高差較小且容易鋪設收集管網的村鎮，其運行成本中等，一般為防止冬季低溫結冰，均將設備設為地埋式，若設置地上式，則需要考慮架設溫棚，以避免設備結冰損壞。

4 西北地區農村生活污水處理對策

針對當前西北地區農村生活污水處理存在的問題，筆者提出以下建議，以提高農村生活污水處理水平，加快農村人居環境整治［2］。

第一，一地一議，完善污水收集管網體系。不同農村地區的地形地貌、自然環境存在差異，因此，相關部門應根據實際情況，科學合理地選擇污水收集管網鋪設方式。例如，平原地區可考慮采用集中式收集處理方式，使用AAO或氧化溝等工藝；對于地形高差較大的地區，可選擇分散式一體化處理設備；在晝夜及季節溫差較小的地區，可考慮明渠收集；在溫差較大且冬季溫度較低的地區，為防止冬季管道凍結，對集中式收集處理系統需要采取深埋、保暖等措施；在管網未完善的地區，可進一步改建管網，完善收集系統，考慮以一戶或幾戶為單位進行小規模污水收集處理。

第二，根據出水去向，確定合理的出水指標，避免一味追求高標準。地方政府應加快推出適宜當地農村生活污水處理排放的相關標準，并根據當地面臨的主要水污染問題及造成該問題的關鍵因素，確定排放指標及限值。

第三，因地制宜選擇污水處理工藝。各地甄選污水處理工藝時應邀請專家根據當地實際情況進行評估，并根據出水指標、去向及當地的經濟條件，選擇既符合當地實際又經濟高效的處理工藝，避免照搬照抄其他地區污水處理工藝而導致污水處理工藝與當地實際不匹配。

第四，研發易操作或免操作的處理設備，從源頭解決運行管理困難的問題。在一體化設備設計研發之初，設計人員便要針對分散式農村生活污水處理設備的設計理念及原則，將經濟、高效、易操作等作為設計目標，簡化設備操作和維修程序，爭取從源頭解決污水處理設備運行管理困難的問題。

5 結語

目前，我國農村生活污水處理方面的技術研究已取得了一定的成果，厭氧濾池工藝、SBBR工藝、MBR工藝及氧化溝、AAO工藝均已在國內外得到廣泛應用。相關部門可結合當地實際情況，選擇適宜的污水處理工藝，完善污水收集管網體系，確定合理的出水指標，研發易操作或免操作的處理設備等，從而為農村生活污水處理奠定良好基礎。