西南地區(qū)農(nóng)村生活污水處理工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究

鄭如彬，劉少武

（重慶水務(wù)集團(tuán)股份有限公司，重慶 400000）

0 引言

“十四五”時(shí)期，隨著黨中央出對(duì)于鄉(xiāng)村振興、鄉(xiāng)村發(fā)展的愈發(fā)重視，農(nóng)村的生物污水治理也得到更多的關(guān)注。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)村鎮(zhèn)數(shù)量龐大，自然村共計(jì)251.3萬個(gè)，每年產(chǎn)生約80億t生活污水[1]，大部分污水未通過系統(tǒng)處理直接排放到自然水體，因此，農(nóng)村生活污水處理顯得尤為重要。

農(nóng)村生活污水主要呈現(xiàn)以下4個(gè)特點(diǎn)：①農(nóng)村生活污水量小且較為分散，產(chǎn)污量不集中。②污水變化系數(shù)大，受居民生活習(xí)慣及季節(jié)性影響，早晚排污量大、夏季排污量大、夜間排污量小甚至斷流。③農(nóng)村污水多為化糞池出水、餐廚廢水，污水碳氮比高，可生化性強(qiáng)[2]。④污水管網(wǎng)建設(shè)極不完善，多排至雨水溝渠，合流現(xiàn)象極為嚴(yán)重。

受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約，上述現(xiàn)象在西南地區(qū)農(nóng)村生活污水處理中尤為明顯，本文通過對(duì)重慶市主城區(qū)15座農(nóng)村污水處理設(shè)施的現(xiàn)狀運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)查分析，了解農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀處理工藝應(yīng)用現(xiàn)狀及實(shí)際處理效果，分析可能存在的原因，為更好地推動(dòng)農(nóng)村生活污水治理提供有效的措施及建議。

1 工藝應(yīng)用現(xiàn)狀——以重慶市村鎮(zhèn)為例

1.1 調(diào)研過程

筆者于2022年3月實(shí)地調(diào)研了重慶地區(qū)的15座污水處理站，調(diào)研過程中實(shí)測(cè)了部分污水站進(jìn)、出水水質(zhì)，詢問了管理人員污水站運(yùn)行狀態(tài)（服務(wù)范圍內(nèi)人口、污水站進(jìn)出水水量、設(shè)計(jì)規(guī)模、設(shè)計(jì)工藝、處理效果、排放標(biāo)準(zhǔn)）。

本文統(tǒng)計(jì)了15個(gè)污水處理站的調(diào)研資料，列出了廠站的名稱、主體工藝、設(shè)計(jì)規(guī)模、排放標(biāo)準(zhǔn)，其中重慶農(nóng)村污水排放標(biāo)準(zhǔn)是指重慶市《農(nóng)村生活污水集中處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 50/848—2021）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)基礎(chǔ)情況如表1所示。

表1 重慶市主城區(qū)15座污水處理站基礎(chǔ)情況

1.2 進(jìn)出水水量、水質(zhì)分析

1.2.1 水量分析

為了解農(nóng)村污水站進(jìn)水水量是否存在超負(fù)荷運(yùn)行狀況，對(duì)3月7日當(dāng)日15個(gè)污水處理站的進(jìn)水量進(jìn)行了分析，具體結(jié)果如圖1所示。

圖1 15個(gè)污水處理站3月7日單日進(jìn)水量

從圖1可知，各污水處理站的實(shí)際進(jìn)水量均低于設(shè)計(jì)規(guī)模，但均高于設(shè)計(jì)規(guī)模70%的水量，考慮農(nóng)村地區(qū)排污量隨季節(jié)波動(dòng)量比較大，綜合對(duì)比分析，原污水站設(shè)計(jì)規(guī)模合理，無須進(jìn)行擴(kuò)建。

1.2.2 水質(zhì)分析

對(duì)E村、L村1#、H村3個(gè)村級(jí)污水處理站的出水進(jìn)行采樣檢測(cè)，并對(duì)主要指標(biāo)進(jìn)行分析；采集水樣取9:00、12:00和16:00這3個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的混合樣，分析得到COD、TN、NH3-N、TP 4項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果。

從水質(zhì)分析結(jié)果可知，E村污水站出水水質(zhì)較好，出水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均高于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，證明該污水處理站運(yùn)行正常；L村1#污水處理站除COD指標(biāo)未超標(biāo)外，NH3-N、TP均超出設(shè)計(jì)出水考核指標(biāo)，推測(cè)可能是人工濕地沒有有效發(fā)揮功能；H村污水處理站采用平板陶瓷膜工藝，但實(shí)測(cè)出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均超出設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)，可見該工藝并未正常運(yùn)行，亟須改造。

1.3 污水處理工藝分析

針對(duì)本次調(diào)研的15個(gè)污水處理站應(yīng)用的厭氧+人工濕地、MBBR、平板陶瓷膜、MBR這4種工藝，從工藝原理、運(yùn)行現(xiàn)狀、占地情況、出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率進(jìn)行多方面的對(duì)比分析。

1.3.1 厭氧+人工濕地

厭氧預(yù)處理+人工濕地工藝作為此批調(diào)研廠站的主流工藝，具有施工方便、運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)維方便等優(yōu)點(diǎn)[3]，對(duì)污染物去除尤其是TN的去除率非常明顯，前端的厭氧預(yù)處理池不僅能夠截流大部分固體懸浮物，而且能利用厭氧菌，充分進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，提高污水的可生化性，為下一步的處理提供有利條件。人工濕地是農(nóng)村生活污水處理的必備工藝，也是一種生態(tài)化的污水處理方式[4]。厭氧+人工濕地工藝流程如圖2所示。

圖2 厭氧+人工濕地工藝流程

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，A、B、C、D、F、L、N、P、X、Y村等12個(gè)污水處理站應(yīng)用了厭氧+人工濕地工藝，實(shí)際運(yùn)行效果并不理想，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率差，并且敞開式的厭氧池滋生蚊蠅、味道重。

1.3.2 MBBR一體化處理設(shè)備

MBBR一體化處理設(shè)備是近些年在農(nóng)村污水處理應(yīng)用較為廣泛的新興處理工藝，通過向反應(yīng)器內(nèi)投加懸浮載體，豐富反應(yīng)器中的生物種類及生物量，從而提高反應(yīng)器的處理效率。一體化設(shè)備與傳統(tǒng)工藝相比，具有處理負(fù)荷高、占地面積小、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，且僅為傳統(tǒng)處理方法占地面積的1/4～1/5[5]，可實(shí)現(xiàn)無人值守。

E村污水站設(shè)計(jì)規(guī)模300 m3/d，采用了“格柵、調(diào)節(jié)池+MBBR一體化設(shè)備+消毒池”工藝，設(shè)備地上式安裝，根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果可得，目前該污水站運(yùn)行效果較好，出水水質(zhì)甚至可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.3 平板陶瓷膜

依據(jù)“物理篩分”動(dòng)力，使不同粒徑的物質(zhì)實(shí)現(xiàn)分離，實(shí)驗(yàn)表明，平板陶瓷膜對(duì)城鎮(zhèn)生活污水的去除率高，COD、NH3-N去除率甚至達(dá)到95%以上[6]，出水水質(zhì)可達(dá)到城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，H村污水處理站應(yīng)用該工藝作為核心處理工藝，但基本無法正常運(yùn)行，陶瓷膜長(zhǎng)期處于堵塞狀態(tài)，污水站無法正常運(yùn)行。

1.3.4 MBR一體化設(shè)備

MBR一體化設(shè)備是將高效膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)生物活性污泥法相結(jié)合的高效污水處理工藝，具備對(duì)污染物去除效率極高、設(shè)備緊湊（僅為傳統(tǒng)工藝的1/3～1/2）、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[7]。但本次調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，M村污水站用該類型設(shè)備進(jìn)行污水處理，實(shí)際該設(shè)備已無法正常運(yùn)行，這主要是因?yàn)槲鬯幚碚竟芾砣藛T并未定期更換MBR設(shè)備，造成該設(shè)備閑置，M村污水長(zhǎng)期未經(jīng)處理直接排放入水體。

2 存在問題分析

調(diào)研過程中記錄了農(nóng)村污水站現(xiàn)場(chǎng)情況，主要存在構(gòu)筑物滲漏、進(jìn)水口堵塞、濕地雜草叢生、出水水質(zhì)差等問題，針對(duì)存在的問題進(jìn)行如下原因分析。

（1）設(shè)計(jì)不合理。《農(nóng)村生活污水處理工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51347—2019）明確農(nóng)村生活污水處理應(yīng)設(shè)置除渣設(shè)施和調(diào)節(jié)設(shè)施，除渣設(shè)置可選用機(jī)械格柵或人工格柵。但是實(shí)際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)污水廠站進(jìn)水端未設(shè)置格柵，且未配備清淤措施，導(dǎo)致預(yù)處理單元淤積嚴(yán)重，可調(diào)節(jié)容積驟減。同時(shí)人工濕地設(shè)計(jì)規(guī)模過大，針對(duì)來水不足、缺水現(xiàn)象也并沒有設(shè)置相應(yīng)工程措施加以應(yīng)對(duì)，濕地長(zhǎng)期處于缺水狀態(tài)，植物大量枯死。

（2）村莊技術(shù)落后，管理水平不足。西南片區(qū)多山地地形，農(nóng)村一般距離城區(qū)較遠(yuǎn)，經(jīng)濟(jì)條件差。根據(jù)了解，農(nóng)村污水站建設(shè)多為中央農(nóng)村環(huán)保資金，建設(shè)單位多為當(dāng)?shù)劓?zhèn)政府，污水處理站建成后即交由各個(gè)村鎮(zhèn)負(fù)責(zé)運(yùn)維，運(yùn)維人員整體水平低、多為兼職管理。重建設(shè)輕運(yùn)營(yíng)的問題在農(nóng)村污水處理站上尤為明顯。

（3）施工過程監(jiān)管不嚴(yán)。污水設(shè)施的建設(shè)對(duì)于管道的開孔、預(yù)埋，人工濕地填料的分級(jí)，植物的選擇均有較高要求[8]，但實(shí)際施工過程中并未落實(shí)嚴(yán)格的監(jiān)管，多數(shù)污水站建成后存在池體滲水、管材破損等質(zhì)量問題。

（4）缺乏有效的考核機(jī)制。盡管農(nóng)村污水散排、直排問題比較突出，但由于其較為分散的特性，目前尚未對(duì)農(nóng)村污水站出水達(dá)標(biāo)率進(jìn)行量化考核，隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的不斷深入，相信農(nóng)村治污量化考核即將實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)語

（1）受限于西南片區(qū)農(nóng)村污水處理站整體管理水平比較低的影響，厭氧+人工濕地工藝對(duì)于COD、TN、SS、TP的去除能力有限，建議該工藝結(jié)合其他工藝進(jìn)行組合使用。

（2）MBBR工藝可用于農(nóng)村生活污水的處理，具有占地面積小、自動(dòng)化程度高、處理負(fù)荷高等優(yōu)點(diǎn)。

（3）實(shí)際在農(nóng)村污水處理站設(shè)計(jì)階段，應(yīng)充分考慮農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)條件、村莊的污水排放特點(diǎn)，結(jié)合周邊環(huán)境，應(yīng)用有針對(duì)性的污水處理工藝，保證污水能有效得到解決。

（4）針對(duì)農(nóng)村污水處理站運(yùn)營(yíng)差的現(xiàn)狀，新建農(nóng)村污水處理設(shè)施可推行“設(shè)計(jì)—施工—運(yùn)營(yíng)”模式，以片區(qū)化的經(jīng)營(yíng)來統(tǒng)籌多個(gè)污水處理設(shè)施，既保證了設(shè)計(jì)方案能充分考慮運(yùn)營(yíng)公司的訴求，又能保證后期運(yùn)維的有效性。

（5）農(nóng)村污水處理設(shè)施推廣無人值守模式，同時(shí)通過智能化遠(yuǎn)程控制來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化預(yù)警與操作，這能有效降低運(yùn)行成本，保證運(yùn)營(yíng)公司合理的利潤(rùn)空間，有效推動(dòng)農(nóng)村污水“長(zhǎng)治久清”。