農(nóng)村牧區(qū)生活污水處理技術(shù)選擇適用性評價(jià)

丁超　李晨　王振華等

關(guān)鍵詞：農(nóng)村牧區(qū);污水處理;綜合指數(shù)法;適用性評價(jià);內(nèi)蒙古自治區(qū)

中圖分類號：C934;X52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2022.03.015

引用格式：丁超，李晨，王振華，等.農(nóng)村牧區(qū)生活污水處理技術(shù)選擇適用性評價(jià)[J].人民黃河，2022，44（3）：74-79.

黨的十九大報(bào)告提出，加快生態(tài)文明體制改革，建設(shè)美麗中國。建設(shè)美麗中國必然包含建設(shè)美麗鄉(xiāng)村，建設(shè)美麗鄉(xiāng)村必須治理好農(nóng)村環(huán)境[1]。但是，農(nóng)村水污染防治一直是我國環(huán)保工作的薄弱環(huán)節(jié)[2]，污水處理率僅為20%左右[3-4]，水污染已成為農(nóng)村社會(huì)環(huán)境面臨的嚴(yán)峻問題[5]。大量生活污水未經(jīng)處理直接排放是湖泊和河流水體富營養(yǎng)化等的主要原因之一。

內(nèi)蒙古自治區(qū)近一半人口在農(nóng)村牧區(qū)[6]，農(nóng)村牧區(qū)污水處理基礎(chǔ)設(shè)施落后[7]、監(jiān)管薄弱，缺乏完善的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和科學(xué)合理的監(jiān)測體系[8]。內(nèi)蒙古自治區(qū)水資源短缺、水環(huán)境污染嚴(yán)重[9-12]，因此高度重視農(nóng)村牧區(qū)污水治理工作，頒布了內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)村生活污水排放控制的地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（DBHJ/001—2020）。但是在水環(huán)境治理過程中發(fā)現(xiàn)不少問題，如生活污水處理技術(shù)設(shè)施運(yùn)行成本高，推廣困難[13];某些對溫度、濕度等環(huán)境要求高及占地面積較大的污水處理設(shè)施無法推

廣應(yīng)用等[14]。為避免出現(xiàn)“建而不用”的問題，進(jìn)行不同污水處理技術(shù)方案的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性比選十分重要。筆者根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)村牧區(qū)自然地理?xiàng)l件、資源環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、生活污水排放特點(diǎn)[15-16]，以國內(nèi)外污水處理常用技術(shù)為研究對象，利用綜合指數(shù)及匹配性評價(jià)方法，分析了不同生活污水處理技術(shù)的特點(diǎn)及適用性。

1材料與方法

內(nèi)蒙古自治區(qū)東西跨度大，各盟市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、干旱程度、水污染程度以及人口密度存在較大差異[17]，農(nóng)村牧區(qū)生活污水處理既要考慮技術(shù)先進(jìn)性，也要考慮適用性，因此根據(jù)地理特征將內(nèi)蒙古自治區(qū)劃分為東、中、西3個(gè)區(qū)域，東部包括呼倫貝爾市、興安盟、通遼市、赤峰市，中部包括呼和浩特市、烏蘭察布市、錫林郭勒盟，西部包括包頭市、鄂爾多斯市、烏海市、巴彥淖爾市、阿拉善盟。

1.1技術(shù)選擇

當(dāng)前國內(nèi)常見的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)分為生物污水處理技術(shù)、土地污水處理技術(shù)和一體化污水處理技術(shù)（即組合工藝污水處理技術(shù)）三類[18]。結(jié)合內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)村牧區(qū)環(huán)境特征、經(jīng)濟(jì)狀況，東、中、西部分別參考住建部發(fā)布的東北、華北、西北地區(qū)的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南（簡稱“指南”）以及相關(guān)研究成果[19-20]，從國內(nèi)現(xiàn)有的成熟技術(shù)中初步篩選出8種典型技術(shù)進(jìn)行適用性評價(jià)研究，各項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)、適用范圍等見表1。

1.2數(shù)據(jù)來源

不同污水處理技術(shù)適用性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（DBHJ/001—2020）中污染物排放的最高限值。評價(jià)指標(biāo)宏觀數(shù)據(jù)主要來自《內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒》，COD、氨氮等數(shù)據(jù)根據(jù)已發(fā)表的污水處理類文獻(xiàn)資料[21-27]搜集，部分偏主觀數(shù)據(jù)（如“運(yùn)行穩(wěn)定性”“管理難易性”等）在參考相關(guān)文獻(xiàn)[21-22]基礎(chǔ)上輔以專家意見進(jìn)行修正。

1.3基于區(qū)域匹配性評價(jià)的二階段評價(jià)方法構(gòu)建

1.3.1評價(jià)指標(biāo)體系框架

生活污水處理技術(shù)的適用性評價(jià)分為通用性評價(jià)和區(qū)域匹配性評價(jià)兩部分，首先對各污水處理技術(shù)采用綜合指數(shù)法進(jìn)行通用性評價(jià)，然后針對不同盟市的經(jīng)濟(jì)適用性、環(huán)境適用性、管理適用性進(jìn)行區(qū)域匹配性評價(jià)，最終得到各污水處理技術(shù)的適用范圍，見圖1。

通用性評價(jià)包括技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及管理適用性4個(gè)方面。技術(shù)適用性主要考慮COD去除率、污水處理的脫氮除磷效果;經(jīng)濟(jì)適用性主要考慮建造成本和運(yùn)行費(fèi)用;環(huán)境適用性主要從相關(guān)技術(shù)的占地需求和能否資源化利用兩方面考慮;管理適用性主要考慮技術(shù)應(yīng)用的管理難易程度、能否穩(wěn)定運(yùn)行、是否需要大量維護(hù)人員。內(nèi)蒙古自治區(qū)幅員遼闊，各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、村牧民收入、水資源、土地資源以及人口分布不平衡，因此需要根據(jù)各地區(qū)的具體情況進(jìn)行生活污水處理技術(shù)匹配性評價(jià)，包括經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及管理適用性修正。根據(jù)區(qū)域匹配性評價(jià)結(jié)果對通用性評價(jià)進(jìn)行修正。在評價(jià)過程中，指標(biāo)權(quán)重均選取平均權(quán)重進(jìn)行計(jì)算。

2 評價(jià)結(jié)果

2.1原始數(shù)據(jù)

通用性評價(jià)原始數(shù)據(jù)見表2。通用性評價(jià)原始數(shù)據(jù)通過選取權(quán)威環(huán)境類雜志發(fā)表的近幾年農(nóng)村牧區(qū)生活污水處理方面的文獻(xiàn)進(jìn)行采集，采集原則：多個(gè)文獻(xiàn)中同時(shí)具有所需數(shù)據(jù)時(shí)，選取具有相同量綱能直接代入本方法計(jì)算的數(shù)據(jù);在適用本研究方法的前提下，選取最新的數(shù)據(jù);選擇專業(yè)性強(qiáng)的期刊文獻(xiàn)以及與本研究方向相近的文獻(xiàn);技術(shù)適用性指標(biāo)選取處理效果最好的數(shù)據(jù);經(jīng)濟(jì)及環(huán)境適用性指標(biāo)選取所選用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的平均值;管理適用性指標(biāo)在各文獻(xiàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，輔以指南及參考專家意見修正。

區(qū)域匹配性評價(jià)原始數(shù)據(jù)主要來自于2020年《內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒》，以及年鑒數(shù)據(jù)的整理計(jì)算，限于篇幅不再列出。

2.2通用性評價(jià)結(jié)果

EngelbartSST一體化設(shè)備（簡稱SST）、人工濕地、SBR、氧化溝、穩(wěn)定塘、土地滲濾、生物接觸氧化池、普通曝氣池通用性評價(jià)結(jié)果分別為0.72595、0.72352、0.69880、0.63843、0.63195、0.62295、0.45313、0.40270，不同生活污水處理技術(shù)不同指標(biāo)的適應(yīng)能力見圖2。

通用性評價(jià)主要體現(xiàn)了綜合性能，通用性評價(jià)結(jié)果數(shù)值較大的污水處理技術(shù)如SST、SBR可能在經(jīng)濟(jì)性方面相對較差，但是在保證污水處理性能的情況下具有較大的運(yùn)營管理優(yōu)勢，因此整體表現(xiàn)更為均衡。通用性評價(jià)結(jié)果數(shù)值較小的污水處理技術(shù)則存在一些明顯短板，如在投資運(yùn)行等方面具有優(yōu)勢，但在污水處理性能方面相對薄弱，在管理等方面也沒有明顯優(yōu)勢，因此選擇生物接觸氧化池、普通曝氣池性價(jià)比較低。因此，在不考慮內(nèi)蒙古自治區(qū)各盟市農(nóng)村牧區(qū)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境條件等情況下，應(yīng)首選綜合性能較好的污水處理技術(shù)，如SST，這樣既可有效保障污染物去除效果，又能確保后期污水處理設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行。在某些方面有明顯短板的污水處理技術(shù)則需要根據(jù)使用地的具體情況進(jìn)行技術(shù)選擇，如遇到用地、資金或者管理限制而只能在某些方面取舍時(shí)，進(jìn)行特殊適用情況的適配。

2.3區(qū)域匹配性評價(jià)

根據(jù)各盟市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、土地資源、水資源以及管理能力對通用性評價(jià)結(jié)果進(jìn)行匹配性評價(jià)并修正最終評價(jià)結(jié)果。根據(jù)評價(jià)結(jié)果，將農(nóng)村牧區(qū)生活污水處理技術(shù)的選擇情況按照地域進(jìn)行劃分，結(jié)果見圖3。

（1）東部地區(qū)。內(nèi)蒙古自治區(qū)東部農(nóng)牧業(yè)是支柱產(chǎn)業(yè)（耕地面積居全區(qū)之首），人口眾多（赤峰市、通遼市、呼倫貝爾市人口居內(nèi)蒙古自治區(qū)前三），經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平中等，水資源相對豐富（水資源量全區(qū)排名前四的城市均在東部）。在經(jīng)濟(jì)承受力、土地資源供應(yīng)、水資源連續(xù)供應(yīng)以及人力資源上具有一定實(shí)力，因此水污染處理技術(shù)的選取對經(jīng)濟(jì)成本等限制相對寬松，對處理效果的要求提高，且對土地限制不敏感。修正后技術(shù)適用性評價(jià)結(jié)果見圖3（a），人工濕地處理生活污水投資小、運(yùn)行成本低、維護(hù)簡便，但是占地面積大、污水處理效果相對較差，符合呼倫貝爾市的實(shí)際。另外，隨著近年來鄉(xiāng)村旅游的興起，對污水處理效果、維護(hù)、能耗等方面的要求越來越高，而對費(fèi)用和管理要求的敏感性有所降低。因此，SST、SBR等污水處理技術(shù)即便經(jīng)過修正縮小了與其他污水處理技術(shù)的分差，但是綜合來看仍是優(yōu)先推薦的技術(shù)。在評價(jià)得分方面，東部地區(qū)污水處理技術(shù)適用性評價(jià)赤峰市分值最高，赤峰市是內(nèi)蒙古自治區(qū)東部經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的盟市，評價(jià)得分反映了農(nóng)村牧區(qū)對污水處理技術(shù)需求的急迫性。

（2）中部地區(qū)。內(nèi)蒙古自治區(qū)中部除呼和浩特市外，其余兩盟市經(jīng)濟(jì)相對落后，人口較多、土地資源相對緊張，水資源不足。根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)的戰(zhàn)略定位（祖國北疆生態(tài)安全屏障）以及近年來全域旅游的發(fā)展，對占地少、污水處理效果好的技術(shù)需求提升。經(jīng)修正后，SST、SBR等為首選污水處理技術(shù)。在污水處理技術(shù)適用性評價(jià)得分方面，三盟市相差不大，其中呼和浩特市分值最高。近年來呼和浩特市、烏蘭察布市發(fā)展很快，得分反映了中部地區(qū)農(nóng)村牧區(qū)對污水處理技術(shù)需求的變化。

（3）西部地區(qū)。內(nèi)蒙古自治區(qū)西部氣候干旱、極度缺水。西部地區(qū)重工業(yè)發(fā)達(dá)、資源豐富、經(jīng)濟(jì)水平較高，但土地資源相對緊張，因此對占地少、污水處理效果好的技術(shù)需求很大，經(jīng)濟(jì)方面的制約性相對較低。SST是污水處理首選技術(shù)。在評價(jià)得分方面，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)盟市的污水處理需求越大，得分越高，反映了農(nóng)村牧區(qū)對污水處理技術(shù)需求的急迫性。

3分析討論

根據(jù)評價(jià)結(jié)果，在通用性評價(jià)中，EngelbartSST一體化設(shè)備、序批式生物反應(yīng)器（SBR）、人工濕地污水處理技術(shù)效果較好，生物接觸氧化池、普通曝氣池污水處理效果較差。在以往研究中，人工濕地是綜合性能較好的技術(shù)，但目前一體化技術(shù)開始占據(jù)優(yōu)勢，原因是，農(nóng)村牧區(qū)水環(huán)境污染治理需求提升，只有更先進(jìn)的技術(shù)才能適應(yīng)這些需求的改變。與此同時(shí)，效果相對較差的技術(shù)則只能成為對環(huán)境、經(jīng)濟(jì)或管理等有特殊要求時(shí)的后備選擇。

通過區(qū)域匹配性評價(jià)結(jié)果對通用性評價(jià)進(jìn)行修正，但是總體來看對內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)村牧區(qū)生活污水處理技術(shù)選擇的影響不大。造成這種情況的原因可能有：一是根據(jù)目前內(nèi)蒙古自治區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及水污染情況，對污水處理效果的追求是第一位的，經(jīng)濟(jì)上相對可承受，因此對經(jīng)濟(jì)性和管理特性相對不敏感，區(qū)域匹配性評價(jià)改變了通用性評價(jià)的結(jié)果，但沒有大范圍改變通用性評價(jià)后的污水處理技術(shù)選擇的排名;二是受既有數(shù)據(jù)影響，選擇的評價(jià)指標(biāo)比較宏觀，主要為污水處理技術(shù)選擇影響因素的間接表征指標(biāo)，在未來的研究中，針對村落的污水處理需求、污染物種類及排放水平、村民經(jīng)濟(jì)承受力、村集體土地可利用情況等指標(biāo)進(jìn)行修正是值得探討的方向之一。

經(jīng)過區(qū)域匹配性評價(jià)，不同地區(qū)呈現(xiàn)了不同的對污水處理技術(shù)選擇的排序，體現(xiàn)了地區(qū)特點(diǎn)。綜上判斷，區(qū)域匹配性評價(jià)方法是有效的，內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)村牧區(qū)污水處理技術(shù)選擇過程中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點(diǎn)、風(fēng)俗習(xí)慣、經(jīng)濟(jì)狀況等因素，因地制宜選擇適合本地、工藝成熟的生活污水處理技術(shù)。

4結(jié)語

針對生活污水處理技術(shù)的選擇，在通用性評價(jià)基礎(chǔ)上進(jìn)行區(qū)域匹配性評價(jià)，采用該方法對內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)村牧區(qū)污水處理技術(shù)適用性進(jìn)行評估。對于內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)村牧區(qū)生活污水處理技術(shù)的選擇來說，最重要的是看技術(shù)處理的效果。生活污水處理技術(shù)運(yùn)行的成本以及操作的難易性等對污水處理技術(shù)的選擇有一定影響，但根據(jù)目前各技術(shù)表現(xiàn)出來的差異性以及各地區(qū)的需求，其差異性不明顯，不是決定性影響因素，因此污水處理效果好且占地省的技術(shù)最受歡迎，而經(jīng)濟(jì)性并不是最主要的考慮因素。在通用性評價(jià)基礎(chǔ)上，結(jié)合內(nèi)蒙古自治區(qū)各區(qū)域自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)條件，因地制宜地選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境適用的污水處理技術(shù)，EngelbartSST一體化設(shè)備、序批式生物反應(yīng)器（SBR）和人工濕地是目前綜合適用性較好的技術(shù)。

【責(zé)任編輯 呂艷梅】