污水處理技術發展現狀分析及解決對策

張海濤 陳佩賢

(酒泉職業技術學院, 甘肅 酒泉 735000)

0 前言

2022年中央一號文件指出,當前在全球疫情蔓延、世界經濟疲軟、氣候變化異常的大背景下,我國經濟發展任務繁重,壓力較大。黨中央認為,從容應對百年變局和世紀疫情,推動經濟社會平穩健康發展,就必須要著眼于國家重大發展戰略需要,持續全面推進鄉村振興,確保“三農”工作積極向好發展。中國是農業大國,擁有5.5億多農業人口和19.179億畝的耕地面積,但由于我國的農業耕地分布較為分散,且受行政區劃、氣候環境、人文風俗等多方面的影響,導致農業地區經濟發展較為緩慢,農村人居環境治理效果不明顯,農民的生活水平有待進一步提高。此外,農民對于生態環境保護認識的不到位和對農村污水處理的不理解,也影響了農村污水處理技術的推廣和革新,制約了污水處理效果的提升,一定程度上阻礙了農村經濟發展及生態環境治理。鑒于此,農村地區需要正確了解污水處理技術的發展現狀,查擺分析出現的問題及原因并進行方案整改完善,以確保農村污水處理技術得到務實、科學、高效地推廣和應用。

1 農村污水概念分析

在人們生活和生產過程中所排出的受到一定污染的廢水,已喪失原有的使用功能,其含有大量的有害細菌、病毒微生物和有機、無機污染物,統稱為污水。如果不經過處理直接使用,將會對人類生活及生態環境產生極其惡劣的影響。農村污水主要來源于農民在生活與生產過程中排放的污水,大致分為生活污水和畜牧養殖污水。生活污水包括人居洗浴、廁所、廚房以及洗滌衣物等產生的污水排放,污水中有毒物質以及重金屬物質含量極低,而磷和氮元素含量較高,具有較強的生化特性。畜牧養殖污水則是在畜牧養殖過程中對養殖場所進行清洗而產生的高濃度廢水,如若直接排入到附近的溝渠,對于附近的河流環境以及地下水質將造成一定的破壞。

農民地區文化和生活習慣的差異,使得農村生活污水的水質和水量隨時間的變化呈現出規律性波動的特性。例如,以單日作為循環周期,北方地區高峰期集中在8:00至22:00之間,農民生活活動較為活躍的時段,做飯、洗衣、排泄等生活環節和畜牧養殖環節均會產生大量的污水,所產生的污水量是其他時段的2～3倍,到了22:00至次日8:00,農村地區的居民的用水量較低,而南方地區存在時間和氣候的差異,波動時段也有所不同,可見地區單日污水量變化系數較大,不同地區污水量變化也有所不同。近年來,農民對美好生活的不斷向往和農村污水排放的不斷加劇,都對污水處理提出了更高的要求,但是由于農村地區存在農民居所聚集程度不高、日常生活用水較為分散、污水處理效率較低、環保設施較為落后等問題,對污水處理技術應用、發展及創新形成了一定的阻礙。

2 農村污水處理技術發展現狀分析

隨著鄉村振興發展和新農村建設進程的加速推進,在推動我國農村經濟快速發展和農民生活水平日益提升的同時,農村污水排放量也在逐年增加。近年來,國家加大了農村污水治理力度,截至2020年底,我國農村生活污水治理率達到25.5%(行政村層面),縣域治理規劃體系和農村污水排放標準已基本建立,并初步確定了農村黑臭水體清單,相關工作已超額完成了“十三五”規劃目標。但相比較城鎮生活污水和工業廢水處理而言,農村污水處理始終存在著較大的差距,特別是農村污水處理基礎設施不完善、污水處理效率較低、污水處理技術發展緩慢等問題仍比較突出。

2.1 污水處理設施建設和管理不到位

據住房和城鄉建設部統計,2019年我國城鎮及農村污水管網總長度達57萬公里,日均污水處理能力超過2.1億立方米。盡管如此,我國污水收集管網短板較為突出,尤其是管網混接錯接和老舊破損、基層“毛細血管”功能缺失等問題廣泛存在;處理過程“重污水,輕污泥”,污泥處理處置設施建設滯后,資源化、無害化處置水平總體不高且尚不規范。其次,農村污水處理設施在規劃設計、施工建設、運營管理、維修養護等環節過程中,涉及農業、環保、水利、財政等部門及下屬單位,涉及管理部門眾多,需要形成合力,齊抓共管,但部門之間仍存在協調機制不健全的現象,影響設施建設的進度和成效。再者,農村污水處理設施的運營維護主要由鄉鎮派人兼職開展,缺乏專業技術人員和管理人員,技術力量薄弱,故障排除效率較低,部分設施甚至無法正常運行維護,導致處理不達標的生活污水直接排向水體,存在環境污染隱患;部分農村污水處理設施出水水質檢測頻率較低甚至未檢測,無法判斷設施處理效果及運行狀況,增大了不合格水排出污染的風險。

2.2 污水設施處理能力有待提升

受區域生態環境、人文風俗、人口數量、經濟發展、社會條件、農民認知水平的因素的差異性影響,我國各地區農村如果只采用單一的污水處理模式,將難以達到污水處理的預期目標。現階段,我國農村污水處理大致可分為三種模式,即農戶分散處理模式、村落集中處理模式以及城鄉統一處理模式。其中,農戶分散處理模式應用較為普遍,但處理技術的區域適宜能力有待進一步提高。農村污水主要來源于農民的生產和生活過程,常見的主要污染物包括氮磷、病菌及懸浮物等,氨氮、總氮、總磷等污染物指標的濃度總體比較高,如遇暴雨、農田施肥或特殊農產品加工等情況,污水化學構成將更加復雜。鑒于此,我國現已公布農村污水排放標準和農村黑臭水體清單,并對相應污水水體情況給出了明確的處理措施,但對于成分較為復雜的污水水體,綜合的處理方法受到現有污水處理硬件設施的制約,無法到達預期效果。同時,如何有效處理高寒地區農村生活污水,如何將農村污水處理和“廁所革命”一體化處理,如何探索出經濟高效、適應性強、工程量小、經久耐用的農村污水處理技術等一系列問題,都對現有污水設施處理能力和技術水平提出了更高的要求。為了實現農村高標準污水處理,就需要各地區不斷地提高污水處理技術水平,創新和引進先進的污水處理設施,從而為農戶打造更高品質的人居環境。

2.3 農村污水處理資金投入嚴重不足

作為基礎民生工程項目,農村污水處理工程主要滿足于農民生活生產需求,在“堅持污染者付費”制度無法推行和PPP模式運行效果不佳的情況下,通常需要依靠國家政府部門進行下撥資金支持,或者由當地農村進行農民適當出資,政府給予獎補等方式進行投入,這在無形之中增加了國家財政支出以及地方資金壓力,而資金投入不足直接影響著污水處理的基本運作和整體水平,導致了農村人居環境治理難以取得顯著成效。我國鄉鎮人居分散,農村污水處理困難,分散式處理是較為普遍且適合國情的一種污水處理模式,采用一體化污水處理設備,單個成本不高,施工周期較短,但總體配備工程量大,設備購置及工程建設成本較高,需要大量資金支持。而部分經濟實力較強的農村地區,其污水處理設施配備相對齊全,可借助沼氣池、化糞池等展開集中處理,個別地區還可以通過建立小型污水處理廠來進行農村污水處理,設施設備污水處理效果明顯,但仍需要投入大量的運行資金。此外,農村地理位置、環境氣候變化、人口數量調整、污水排放標準等因素均會對污水處理過程的投入開支產生一定影響。因此需要相關技術人員對污水處理的各類影響因素進行統計、調查、分析,建立系統可靠的融資體系,強化污水處理資金保障力度,確保污水處理技術應用符合農村當地發展狀況,以實現農村污水處理的可持續和高標準。

2.4 農村污水處理常用技術分析

通過對我國農村污水的形成過程進行分析可以發現,當前農村地區所產生的污水大多是指生活污水和生產廢水,其主要呈現出難收集、成分復雜、波動較大等特點,相對來說,污水中的懸浮物濃度和含磷氮濃度均較高,如果不對其展開有效處理就進行排放,則會直接影響農村的土壤成分,長此以往也會對農田造成較大影響,不利于農村可持續綠色發展。國內農村污水處理技術按照工藝原理可分為生物處理技術、生態處理技術及生物生態組合技術三種,下面列舉兩種農村常用的污水處理技術進行說明。

厭氧沼氣池,屬于生物處理技術,是一種既環保又經濟的污水處理方式,該方法現已在農村地區得以廣泛應用。以農作物秸稈、青草、人畜糞便等有機物以及生產污水作為原材料,利用厭氧沼氣池的應用實現污染物的收集,通過厭氧處理技術直接進行原材料的滅菌、消減及發酵以達到污水處理目的,并制取清潔能源——沼氣,而整個污水處理過程不需要其他輔助能源消耗。在此過程中,需要注意富含油脂、有毒和殺菌藥品不能入池發酵,設施要有足夠的密閉性和安全性,且污水需要與其他污染物相結合,存在操作難度系數較高等問題[3]。

土地處理技術,屬于生態處理技術,是一種常見污水處理方式,其具有運行成本低、操作簡便、節省能源、促進生態系統良性循環、污泥利用充分等優點。根據系統中污水水流速率及運動軌跡,土地處理技術主要分為地表漫流系統、土壤滲濾系統、砂濾處理系統以及人工濕地處理系統,其中土壤滲濾系統又劃分為慢速系統和快速系統。各系統工藝類型特性和場地適應特征均有所不同,且對污水水質有一定的要求,在選擇過程中,可結合土壤及植物的實際情況,選擇適宜的處理系統。例如在我國遼寧省沈陽市西部滯洪區已經構建起了大面積的慢速滲濾土地處理場,其滲濾速度慢,凈化效果好,出水水質優良,專門對農村污水進行處理,且取得了顯著成效;而在北京市昌平地區構建起了快速滲濾處理系統,將污水輸送到滲透性較強的土地表面,通過過濾、沉淀、養護等一系列的物理反應和化學反應,凈化污水并提供養分。在使用該方法時,需要土壤具有較強的滲透性特征,且要求土壤活性高、處理效率高等特點,以確保污水處理效果。

3 農村污水處理技術相關問題的解決對策

3.1 構建科學系統的組織管理機制

考慮到農村污水處理工程是我國“鄉村振興”戰略的重要任務之一,其具有一定的綜合性和實踐性,牽連部門較多,涉及范圍較廣。因此,需要加強運管體系組織領導,成立農村污水處理設施運行管理小組,配備專職技術人員,吸納農民代表,明確小組長負責制,做好運管維護工作的指導、協調和管理。建立多部門管理協調機制,通過農業、建設、財政、環保、衛生等相關部門的互相協調,從不同維度對污水處理系統的建設運維情況進行評價分析,作出科學、合理的優化方案,以確保系統組織運維的標準化和科學化。各部門簽訂目標責任書,明確責任主體,細化職責分工,落實績效考核,實現農村污水處理系統的目標管理。

3.2 編制科學務實的污水處理計劃

現階段,農村污水處理計劃及方案制定不合理、與當地農業發展規劃不一致,林田路溝渠規劃不協調等問題嚴重制約了農村污水處理水平的發展。為了確保農村地區的污水處理可以有序展開和有效控制,首先要編制出科學務實的污水處理規劃和方案,以確保污水處理工作可以與當地情況相符合,并根據不同農村區域特征,選擇適當的處理工藝以及方案,對污水系統管網與設備進行合理布局。聘請科研技術專家進行實地考察,研析各項環境數據,遵循經濟、實用、節能、環保等原則,制定相適應的污水處理標準和低耗高效的處理計劃,以此來推動農村污水處理品質的提升,做到定計劃、抓落實、有成效,實現農村生態環境良性治理。

3.3 拓展多元化的融資渠道

為了確保農村污水處理設施的系統性和全面性,一方面需要向政府相關部門爭取加大資金投入力度,將財政扶持重點向新農村建設方向傾斜,特別是農村污水處理系統建設項目,設立專項資金,以推動鄉村振興和環境治理。另一方面,基于國家農業發展戰略規劃和農村地區發展現狀分析,積極拓展多元化融資渠道,將農村污水處理項目逐步引入市場經濟之中,鼓勵企業、個人或社會團體以捐款或投資等方式參與進來,在確保污水處理穩定運行的同時,促進農村污水處理系統的宣傳推廣和社會責任感體現。結合市場基本規律及發展態勢,將財稅優惠政策引入到農村污水處理系統建設、運維過程中,可以有效降低污水處理成本和運行管理支出,從而為污水處理企業營造更為良好廣闊的發展空間。

3.4 加大專業人才培養力度

農村污水處理作為一項民生事業,其規劃設計、建設運維、技術革新、產品研發都需要大量的專業人才,要求不僅理論知識扎實,實踐經驗豐富,還能夠掌握前沿的污水處理技術,能夠結合農村地區發展現狀,制定科學的污水處理方案,從而實現污水處理符合標準要求,以促進農村地區生態環境治理。做好人才儲備工作,不僅能夠充分發揮污水處理技術作用,還有助于加快先進管理技術與理念的適當引進,真正實現農村污水處理技術的與時俱進。此外,通過定期舉辦專業知識講座和技術技能培訓,從知識結構與實踐能力兩方面對現有人才展開培訓。培訓也可面向整個農村地區的居民區域農戶展開,使得農戶理解污水處理的重要性,從而為提高農村污水處理的推廣普及奠定下堅實的基礎。

3.5 加大技術創新實踐力度

加快現有農村污水處理技術的推廣應用,為農村人居生活環境提供更廣范圍的服務和整治;評估民營企業成熟、先進的污水處理技術,將其納入國家推廣體系和發展規劃當中,更大限度地發揮其污水處理的功用和效力;加快推進污水處理新技術的研發,根據區劃范圍特點、污水水質變化規律以及處理后應用方式等,多維度革新完善創新點,研發出更具針對性和標準化的處理技術,以適應新時代農村污水處理需求;綜合考慮不同區域地形地貌特征、氣候特性、社會經濟條件及污水產量差異等因素,進行適應性相關技術整合,選擇不同處理模式加以推廣應用。

4 結語

綜上所述,由于我國水資源相對匱乏,提高水資源的利用效率和綜合治理能力就顯得尤為重要,在國家鄉村振興戰略的實施下,特別需要注重農村污水處理工作。基于當地農村實際發展需要,充分考慮區域經濟狀況、人居環境、污水排放情況等因素,制定出科學合理的污水處理策略,選擇適宜的污水處理技術,以提高農村污水處理的質量,同時要加強機制建設、資金投入、人才培養和技術創新,積極提升農村污水處理的資源化水平,扎實推進鄉村振興戰略。