常見農村污水處理工藝效益評價及優化路徑

0 引言

農村污水處理面臨分散性高、水質波動顯著、資金和技術短缺雙重約束等核心問題，因此，選擇適宜的處理工藝并強化效益評價成為推動農村可持續發展的重要抓手。現階段，農村污水處理系統逐漸從粗放型向集約型轉變，同時，不斷涌現出低能耗、低成本、高效率的新技術路線，此類技術革新為農村環境治理效能躍升提供了底層支撐。研究通過梳理常見農村污水處理工藝，聚焦其經濟性、環境效益和社會影響，力求在評估現狀的同時，探究具有可操作性的優化方案，以期為未來農村污水治理提供可借鑒的路徑。

1常見農村污水處理工藝的分類與特點

1.1分散式處理模式的應用現狀與優劣勢

分散式處理模式在我國農村具有顯著適用性，主要源于空間適配特征。采用分散式處理模式的主要原因是農村居住格局相對分散，且日常排放量較城市地區更不穩定。對于很多地處偏遠、人口規模較小的村莊，若要建設集中式污水處理設施，不僅需要承擔昂貴的管網施工成本，還面臨后期運行維護專業性不足的難題。因此，分散式處理工藝在此情境下更具靈活性和可操作性。在分散式處理模式中，生態濕地、人工濕地和小型生物濾池等技術形態尤為常見，其核心優勢體現為低建設成本、低運維能耗及水質波動適應性，并且對于水質波動具有一定的緩沖能力。這些工藝多依賴自然生態系統的自我凈化作用，借助土壤、植物及微生物等要素對污水中的有機污染物進行去除，從而實現對COD、氨氮和懸浮物等主要指標的有效削減。盡管分散式處理模式在實地應用中體現出了適應性強、維修簡易、對環境友好等特征，但也存在處理效能易受氣候變化影響、土地占用面積相對較大，以及對植物和微生物生態系統的管理要求較高等不足[1]。基于此，當農村人口規模和經濟水平不斷提升后，分散式處理模式需與當地資源稟賦與排放規模做好匹配。例如，在部分具備條件的地區可嘗試與其他工藝進行復合式應用，以此彌補對高濃度污水或高峰期流量的處理短板。對分散式處理模式的特征進行評價，可以為后續選擇針對性技術組合及實施優化策略奠定基礎，并進一步推動農村污水治理與鄉村振興相互融合。

1.2集中式處理工藝的運行機理與適用性分析

集中式處理工藝一般在污水排放量較大、村鎮布局相對集中的區域更具優勢，常見的技術路徑包括活性污泥法、氧化溝法及SBR（序批式活性污泥）等。此類工藝在城市污水處理廠已得到長足發展，并逐步向部分具備經濟實力的農村集聚區擴散。活性污泥法依托微生物代謝作用實現有機污染物的生物降解，后續經二沉池實現泥水分離和污泥回流，最終達到較高水平的污染物去除率。氧化溝則通過延時曝氣實現穩定的生物氧化過程，對負荷波動的適應性較強。序批式活性污泥工藝在集約用地和可實現間歇運行方面表現突出，可在某些負荷變化頻繁的農村地區獲得較好適配性。集中式處理工藝能夠在高峰排放時保持較高效率，并可根據進水水質和溫度條件靈活調節曝氣量及泥齡等參數，從而實現對氨氮及總磷等指標的有效控制[2]。然而，這些工藝的前期建設投入和后期運行費用常常比較高，對操作人員技能要求也相對嚴格，需要配套完善的管理制度和技術培訓。此外，集中式處理往往涉及較長距離的輸送管網，農村人口空間離散性造成管網建設成本分攤困境和財務運轉與公共設施維護壓力。因此，在進行集中式處理工藝選擇時，應綜合考慮村鎮分布、地形條件和經濟可行性。對于排放規模較大的重點區域，可以依托現有城市污水廠的技術及管理經驗，探索統一規劃與統籌建設方案，這樣不僅便于提高處理效能，也能夠在一定程度上降低運營成本。

1.3生態處理工藝的多功能性與推廣潛力

生態處理工藝涵蓋人工濕地、生態塘和生物濾池等多種形式，具有低碳、低能耗及融合多種生態功能等特點。人工濕地通過植物根系微生物附著、水生植物吸收和土壤過濾等作用，實現對有機物、氨氮磷和懸浮物的有效去除，其景觀增值效應與生態服務功能在農村環境治理中形成差異化優勢。生態塘不僅能依托沉淀和藻類吸收來降解污染物，還可以在適宜的設計和管理下為當地提供養殖和觀賞等多種綜合效益。生物濾池利用濾料表面的微生物膜來完成污染物的分解，在去除有機物和一部分氮磷方面表現突出，對于缺乏大型管網和專業管理人員的農村地區來說，其運行維護相對簡單，是一種頗受關注的生態型處理方式。與此同時，生態處理工藝常常與當地景觀規劃相結合，能在一定程度上提升鄉村環境的美學價值，吸引旅游或農業體驗活動，從而帶動相關產業的協同發展。然而，該類工藝也對氣候條件和季節變化比較敏感，極端天氣可能造成微生物活性驟減或植物失活，進而導致處理效果波動。此外，若污水中含有難降解化學污染物，則需要配套其他強化處理單元以保證出水質量穩定達標。總體而言，生態處理工藝在低強度用水環境下具備顯著優勢，可結合當地實際情況適度推廣，通過韌性設計（如氣候適應性結構）提升系統穩定性，為未來農村污水治理策略的多元化提供重要支撐。

2常見農村污水處理工藝的效益評價

2.1經濟效益評估與綜合成本比較

對于農村污水處理工藝的經濟效益評估，需要綜合考慮建設投資、運行維護成本及潛在收益等多重因素。建設投資包括土建工程、設備采購和安裝、配套管網鋪設等一次性支出，運行維護成本涵蓋能源費用、藥劑成本及人力管理支出。分散式處理模式在前期的投資強度相對較低，特別是自然生態型工藝所需設備較少，通常僅需建設若干濕地或生物濾池即可實現基本處理，但隨著時間推移，必須定期更換濾料或維護植物系統。由于集中式處理工藝規模較大和技術含量較高，建設成本和運行費用相對偏高，但在達到一定規模后，可通過集中管理和自動化運營降低單位污水處理成本。對于生態處理工藝而言，若當地具備合適的地質和水文條件，可以通過合理規劃設計來減少土地和基建投資，同時在運行過程中依托自然凈化機理，從而降低能耗和管理負擔。經濟效益評估不僅關注直接投入和產出，還應統籌考慮環境增值效應和社會效益，如農業灌溉用水或景觀提升帶來的間接收益。鑒于農村經濟水平的區域異質性，工藝方案的選擇需基于資金來源適配性（如財政補貼占比、社會資本參與度等）進行多維度決策[3]。對投資回報周期和整個生命周期成本的細致分析，可以幫助地方政府或項目實施方更合理地配置資源，避免盲目建設而造成資產閑置或質量下降。此外，還需與農戶溝通，確保污水處理設施的運行和維護經費來源清晰，以防后續管理陷入困境。整體而言，經濟效益評估是決定工藝可行性的核心要素，需要與環境和社會層面的指標相互印證，從而在成本與收益之間尋找最佳平衡點。

2.2環境效益衡量與污染物去除效果考察

環境效益衡量通常以主要污染物去除率及對周邊生態系統的影響為評價依據，在農村污水處理領域，常規指標包括生化需氧量、化學需氧量、懸浮物、氨氮和總磷等。有些工藝還對病原分散式生態工藝（如人工濕地）COD去除率 ）、氨氮（去除率 ）等指標具有顯著削減效能，但遇到突發的負荷沖擊或季節性溫度下降時，去除效率可能出現明顯波動。集中式活性污泥法和氧化溝法在技術成熟度和處理效能方面相對穩定，能夠在大流量或較高濃度的污染負荷下依然保持較高的水質凈化水平。生態處理工藝不僅能夠去除水中常規污染物，同時可在水體和周邊生態系統中構建良性的微生物群落，提供更多的生物多樣性收益和景觀價值。然而，若污水中含有大量的難降解有機化學物質或農藥殘留，單一的生態處理工藝難以達到理想的凈化效果，需要配合預處理或強化除磷脫氮等單元工藝。環境效益衡量還應包括污染物對水體下游河流及土壤生態的潛在影響，若處理不當，污染物可能通過地表徑流或滲漏的方式持續進入地下水層[4]。為此，需要在工藝運行期間定期開展監測和評估，以確保排放指標長期符合國家和地方環保標準。通過多層次、多角度地評估環境效益，能夠為后續工藝的改進提供科學依據，也能為技術推廣和財政支持提供數據支撐。同時，環境效益的提升往往與農村整體生態系統修復相關聯。因此，在考核時也應關注水質改善帶來的鄉村旅游發展、農業灌溉安全和公眾健康水平提高等綜合成果。

2.3社會效益與管理模式的綜合考量

農村污水處理工程在社會層面的效益主要體現在公共衛生、安全飲水保障及農村環境治理意識的提升等方面。高效處理設施不僅可以減少水體污染，防止病原微生物傳播，還有助于改善人居環境，提升村容村貌，增強鄉村凝聚力和吸引力。部分區域因運維機制缺位導致設施閑置（如管護責任不明、專業人力短缺、資金鏈斷裂），加之沉沒成本累積，導致原本可發揮效能的設施淪為擺設，社會效益未能實現最大化。因此，要在實現處理效果的同時，注重制度安排和公眾參與力度。通過建立政府主導與村民自治相結合的管理模式，可以有效分擔運營維護成本，并增強農戶對設施管理的責任感和積極性。比如一些地方探索了“公司+農戶\"的合作機制，由專業運營公司負責技術與日常維護，農戶則依托地方補貼繳納一定的運營費用，此舉不僅提高了污水處理的穩定性，也為地方就業帶來了機會。在進行社會效益評估時，應充分考慮村民對工藝類型、運行費用及維護便利性的意見，切忌采用自上而下的強制推進方式。同時，定期開展培訓和宣傳活動，讓村民了解污水處理對環境和健康的具體益處，可以在無形中提升村莊整體環保意識，為后續的設施升級和規模擴大提供良好氛圍。最終，社會效益并非僅局限于水質本身的改善，而是體現在農村文明風尚和可持續發展理念的逐步深化。良好的管理機制與多方合力，可以真正讓污水處理工程轉化為鄉村振興的重要支撐。

3農村污水處理工藝的優化路徑與發展趨勢

3.1多元化技術組合與工藝耦合應用

在當前農村污水處理實踐中，單一工藝往往難以應對水質水量的波動及多種污染物并存的復雜性，因此，探索多元化技術組合成為一條行之有效的優化路徑。通過將分散式與集中式工藝進行合理耦合，可在不同季節或不同負荷條件下靈活切換或并行運行，從而提升綜合處理效能，緩解單一工藝的技術瓶頸。例如，部分地區利用分布式生態處理單元（如小型人工濕地）應對低負荷污水，對日常低負荷生活污水進行初步凈化，而在人口較為密集的鎮區設置集中式生化處理廠，對高峰期或高濃度排放進行強化處理。這樣的組合思路既可以節約運行成本，也能保證出水水質的穩定達標。與此同時，不同處理技術之間通過物理、化學或生物模塊的有機組合，還可以實現對特定污染物的針對性去除。若當地污水中含有較高的有機污染負荷，可采用厭氧與好氧工藝相結合的方式，這樣既能減輕好氧段的負擔，也能發揮厭氧微生物對難降解物質的分解作用，為后續生物處理提供更適宜的條件。此外，配合投加高級氧化或膜分離等強化單元，可有效應對氮磷超標、高鹽度及重金屬等特殊污染問題。通過合理設計不同工藝單元的銜接與運行模式，并在自動化控制系統的輔助下實現動態調度，可在更大程度上挖掘處理系統的潛在效益，滿足農村地區不斷演變的用水需求和環保目標。從長遠來看，多元化技術組合與工藝耦合不僅是針對當前排放現狀的應急策略，更是適應農村未來發展趨勢的長期方案，通過不斷迭代和升級，農村污水處理系統在多場景下都能保持良好的運行效率與可持續性。

3.2智能化監控與運維管理平臺的建設

隨著信息技術和物聯網的飛速發展，基于數字孿生技術的智慧化運維體系，正逐步成為農村污水治理的核心轉型方向。在過去，很多農村污水處理系統長期處于缺乏實時監控、數據缺失的狀態，導致問題難以及時發現，運維效率較低。為解決這一痛點，各地逐漸開始搭建智能化監控平臺，通過多參數水質傳感器實時監測COD（化學需氧量）NH3-N（氨氮）TP（總磷）等關鍵指標，并通過無線或有線網絡將數據傳輸至中央控制系統。這一平臺不僅能夠實現遠程監控與預警，還能依托大數據分析與人工智能算法對水質變化趨勢進行預測，從而為運維人員提供科學的調控建議。基于智能化平臺，操作人員可以設定多種工況下的自動化運行方案，如在高負荷時增加曝氣強度或藥劑投加量，在低負荷時適當降低能耗。對于分散式處理設施的多個小型點位，可通過移動終端隨時查看設備運行狀態，及時做好濾料更換、污泥清理或植物修剪等維護工作，減少人工巡檢成本。需構建跨尺度數據融合平臺（整合水質、氣象、土壤等多元數據），支撐生態環境風險預警，對地表水和地下水水質進行關聯分析，并通過地理信息系統輔助決策，為下一步的排放控制或管網優化提供更精準的數據支撐。此外，智能化平臺也能在記錄運行數據、生成報表等方面大幅減輕管理負擔，為環保督察與績效評估提供重要依據。通過持續完善數據采集、通信和分析體系，農村污水處理設施的整體管理水平將得到顯著提升，也能逐步培養當地技術人員的數字化運營能力，為今后進一步規模化應用及工藝升級奠定基礎。

3.3綠色循環與資源化利用的未來方向

在當前“雙碳”背景與循環經濟理念的推動下，農村污水處理已經逐漸超越單純污染物去除的階段，轉而向資源化與綜合利用的方向邁進。經過深度處理后的中水可以用于農田灌溉、景觀用水或林地澆灌，既減少對淡水資源的消耗，也在一定程度上提升了土壤肥力。污泥或濕地植物殘渣則可以被制成有機肥或生物質燃料，既降低了固體廢棄物的處置壓力，也創造了新的經濟價值。對于分散式和生態型處理設施而言，可以在濕地系統中適度養殖魚蝦或水生動植物，實現景觀與農業的互動，吸引農業觀光或生態旅游，從而讓污水處理的綠色理念與產業發展相融合。伴隨著膜技術和高級氧化工藝的不斷成熟，在農村污水處理過程中回收氮、磷等營養元素也成為可能，這些營養元素可轉化成高附加值的肥料或飼料添加劑，以循環再利用的方式減輕農村地區對化學肥料的依賴。要實現這些綠色循環與資源化利用目標，還需要突破技術與管理上的壁壘。首先，必須確保出水水質和處理副產物的安全性，避免二次污染或食品安全風險。其次，針對資源化產品的市場接受度和收益問題，需要建立相應的標準和檢測體系，以提高農戶或企業的參與意愿。再次，政策與財政支持對資源化利用項目有著極大的推動作用，可通過補貼或稅收減免等方式鼓勵污水處理企業與農業經營主體聯合開發新型生態產品。未來可依托農旅融合模式（如污水處理 + 生態農場），推動鄉村產業價值鏈延伸，通過綜合利用污水處理過程中的副產物，打造“農業一生態一旅游”一體化發展模式，為農村經濟轉型和綠色振興注入新的動力。最終，通過代謝共生網絡構建（如“水一肥一能\"聯產），資源化利用有利于實現區域生態工業共生，為碳中和目標提供底層路徑，有助于在更高層面上協調人與自然的關系，為建設美麗鄉村與生態文明提供堅實支撐。

4結論

農村污水處理工藝正經歷“技術一制度一社會”三重協同創新，形成了多尺度治理范式，從分散式到集中式、從傳統生化到多元化耦合再到生態處理及資源化利用，均體現了農村水環境治理的多樣化與復雜性。在經濟、環境和社會3個維度的效益評價基礎上，結合農村實際情況制定優化路徑，才能確保污水處理設施長期穩定運行，真正實現水質改善與鄉村振興的協同。當前，智能化與信息化技術的發展，以及政府與社會資本的協同推進，為農村污水處理的高水平、高標準發展創造了新的機遇。未來，應繼續深人研究適宜農村地域特點的創新工藝，并強化政策引領和公眾參與，通過韌性基礎設施與包容性治理機制耦合，為美麗鄉村建設注入可持續內生動力。

參考文獻：

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