“城市思维”在农村污水治理的难题
2021-05-28 11:22:03
你发现了吗？自4年前国家首次提出农村黑臭水体治理后，很多地区在治理过程中都存在着明显的惯性思维，即“借用”城市黑臭水体的那一套。
对此有业内人士表示道：“如果农村黑臭水体治理只是简单套用城市治理模式，盲目“高大上”，最终只会导致投资效率低下、治理效果难以持久……”
也正因如此，今年2月份生态环境部、财政部在《关于开展 2022年农村黑臭水体治理试点工作的通知》中明确指出：试点城市要因地制宜开展治理。根据污染成因，结合农村类型、自然环境及经济发展水平等因地制宜开展试点。
01
《农村污水处理现状分析报告》
处理规模、工艺技术、水质指标
1、农村污水收集处理更偏向小范围的集中处理
在进行污水处理方案的设计时，处理规模是应该被考虑的第一大因素，也是工艺技术选择时必要的筛选条件。有研究者通过对200多个工程案例中的污水处理规模进行统计分析，结果显示：
农村生活污水的处理规模有接近30%的工程案例在20~50m3/d之间，占比最多；处理规模为 50~100m3/d和100~300m3/d的案例分别占总数的23%和20%；处理规模小于20m3/d的案例数较少，占总数的18%；而大于500m3/d的规模更偏向于乡镇的污水处理量，所以占比较少。
不难发现，农村污水量少且水量波动大，农村污水收集处理更偏向于小范围的集中处理。
2、农村污水处理技术的应用呈现两极分化
目前，农村污水常用的处理技术可以分为两大类：
一类是生态处理，包括人工湿地、土地处理、稳定塘。
另一类是生物处理，包括 A/O、A2 /O、SBR、氧化沟等活性污泥法，生物滤池、生物接触氧化等的生物膜法， 以及组合式膜生物反应器等技术。
这里需要说明的是，由于农村污水处理的出水要求普遍不高，且农村地区具有地势和地形上的优势，可以优先采用经济投入较少的生态处理，但考虑到生态处理能力有限，在进水负荷较高时，通常采用生物生态相结合的组合技术。
为了探究并筛选出农村污水处理中最适宜的技术，研究者将调研和统计的200多个农村污水处理案例中不同水量范围使用的技术分布范围进行归纳，结果显示：
农村污水处理技术的应用呈现两极分化的现象。农村污水处理规模在20~300m3/d中的案例数最多，且人工湿地和生物膜法技术在这些案例中的应用最为广泛。
其中，人工湿地技术在20~300m3/d阶段的处理规模中，随着处理规模的增加，技术的应用案例也逐步上升。这就说明人工湿地工艺是目前农村污水处理中比较常见的技术。
3、农村污水处理主要考虑降解有机物、降低污染程度和污染物总量减排
为了探究目前农村污水处理指标考核的情况，研究者将近200个案例中的各项指标进行了统计，得出如下结论：
COD、NH3-N和TP是考核最多的水质指标。其中COD和NH3-N的考核率分别为94.42%和91.19%，均超过90%；TP的考核率为83.94%；SS在农村污水的水质考核中仅次于以上三项，BOD和TN的考核率均低于70%，其中TN的考核率仅为50%。
由此可知，农村污水处理一方面是考虑污染物总量减排，防止黑臭水体的产生；另一方面则主要考虑降解有机物、降低污染程度、防止水体富营养化。
02
为何农村污水治理不能套用城市思维？
农村污水治理的特点与难点
众所周知，农村和城市在经济发展水平、生产生活方式、人口集聚等诸多方面都存在着显著的差异，而这些决定了农村和城市污水在成因和治理中存在明显不同。
1、运行维护资金投入不足
目前，农村生活污水处理的投资和运维经费主要来源于村委会的公共经费。
虽然环保和当地政府部门会给予一定的资金支持，但经费投入往往相对不足，且没有固定的资金来源渠道，无法做到持续投入，导致农村生活污水处理运维管理仍存在较大的资金缺口。
当然，除了经费资金的问题，农村污水处理设施建成后的其它运维管理问题更是频现。
2、运维管理主体不明确
农村生活污水处理的运维管理主体既多也复杂，既有包括乡镇政府在内的多个政府部门，也包括建设单位、运维单位在内的企业单位，还有当地的村委会等。
各单位、部门间分工不明 确，界限划定不清晰，权力与义务划定不统一，难以有效统一管理，各部门、单位间遇事容易发生推脱、推卸等问题，不利于及时、有效地解决问题，给运维管理带来不便。
目前，大部分地区村镇污水处理设施的闲置现象较为严重，形成所谓的“晒太阳工程”。
建好后长期闲置，没有专业人员有效管理，也没有建立起长效的运维机制。
3、处理水量、水质波动大
农村污水主要是淋浴水、厨房废水、自备井水以及粪便污水，大部分村庄污水的性质相差不大，水体中含有一定量的氮和磷，基本上不存在重金属和其他有毒有害物质，水质波动大，生物可降解性好。
随着生活污水的不均匀排放，水量变化较大，水质的变化系数也相应增大，日变化系数一般在3.0～5.0之间，甚至超过10.0。夏季污水排放量高于其它季节，主要原因是夏季农户洗漱次数及其他它用水量的增加。
此外，存在企业乱接错接混入工业污水的现象，致使进水 pH值变化大，出水难以达标。
这些问题均为农村污水项目有效运营带来了较大困难。
4、管理监督及考核机制不完善
一般来说，农村生活污水治理工作的考核机制是分级考核，但是考核的重点不在于管理机制上，而是着重于设施建设上，重点考核农村生活污水治理点的目标任务完成情况，而对于整体工程运行管理方面的考核内容尚未涉及。
同时，由于村庄布局分散，区域内污水处理设施偏小而多，给实际监管带来极大困难，而由于成本较高、技术复杂以及所需人力、财力不足导致在线监测难以全面实行。
5、缺乏持续性、专业性运行维护
农村地区的污水处理设施或者化粪池建成后，“一劳永逸”的思想随之而来。
但年份越旧，设备老化程度就越来越严重，有的出现污水大量渗漏，还有部分居民污水管道未接入污水处理设施。
另外，部分地区甚至出现居民代管，无人看管的情况，长期缺乏相应的专业技术指导，无法完成专业性较强的污水处理设备的日常。致使农村生活污水处理系统建好后没有得到充分地利用，没有发挥应有的价值。
说到底，农村污水处理难的不是技术，难的是城市模式下的“水土不服”。
03
农村污水治理如何做到因地制宜？
依据当地环境、结合气候地势
面对与城市污水截然不同的特点，农村污水治理的关键便是治理技术与农村实际环境的有机结合。
目前农村污水处理通常采用的技术有：沼气池、活性污泥法、人工湿地、土地处理、氧化塘、生物膜法，以及一些组合工艺，例如活性污泥-膜生物反应器、活性污泥-人工湿地、生物膜法-人工湿地等。
而在实际工程案例中，为了达到有效的污水去除效果，通常依据当地的环境特点，结合气候、地势等因素，需将技术进行组合以实现污染物的有效去除。
1、上海市、江苏省、浙江省、安徽省、福建省、江西省、山东省
华东地区水系发达，夏季高温多雨、冬季温和少雨，季风性气候显著。
通过对华东地区工程案例的分析得出，活性污泥法及其组合工艺法和生物膜及其组合工艺法的使用较为普遍，超过了总案例数的75%；人工湿地及其组合工艺使用率略低，仅为9例。
由于以江苏、浙江、上海代表的长三角地区，农村经济发展较发达，人口密度大、土地资 源紧张且水质性缺水问题严重，所以需要选用处理效果好且占地面积小的好氧生物处理技术或采用生物生态相结合的方式。
2、北京市、天津市、河北省、山西省、内蒙古自治区
华北地区的环境特点不同于华东地区，该地区降水量不够充沛，水资源匮乏导致旱 涝灾害频发。
在地势方面。华北地区不仅涵盖东部的辽东山东低山丘陵、中部的黄淮海 平原和辽河下游平原，也包括西部的黄土高原和北部的冀北山地。所以在华北地区选择污水处理技术时，地形条件被考虑为主要影响因素。
比如，在占地资源紧张、地势有较大落差的山地地区，可考虑采用厌氧生物滤池处理技术。
再比如，北京的西北部以山地为主，东南部则为平原，且北京农村的经济情况良好，可考虑MBR工艺及MBR和土地处理的组合工艺、活性污泥和土地处理的组合工艺。
3、河南省、湖北省、湖南省、广东省、广西壮族自治区、海南省
中南地区地形条件复杂，相较于平原，山地和丘陵的覆盖面积较大，而往往山地丘陵地区还是重要的水源地，污水排放量也受到限制。
在中南地区的工程案例中，活性污泥法与人工湿地的组合工艺、人工湿地、土地处理及生物膜处理与人工湿地的组合工艺应用较多，还有一些设施采用了稳定塘及膜生物处理的工艺。
通常秦岭-淮河以南的农村多依水而建，可以依靠现有的池塘资源建设人工湿地等生态工艺；秦岭-淮河以北的区域，可以采用生物膜处理、活性污泥处理等生物生态相结合的处理技术。
4、重庆市、四川省、贵州省、云南省、西藏自治区
西南地区的地形主要以丘陵、山地和高原为主，与中南地区类似。农村人口众多，少数民族聚集，因为旅游业而衍生的农家乐产业增加了污水排放速度，所以西南是农村污水控制技术较为薄弱的地区。
比如重庆地形以丘陵地貌为主。所以在选择工艺时，可考虑单户类型的化粪池与沼气池、小型联户的厌氧-花台湿地与厌氧-跌水氧化、中型联户的厌氧-生态净化沟与厌氧-人工湿地以及大型联户的厌氧-人工湿地与厌氧好氧一体化反应器。
再以云南为例，由于其污水处理设施相对滞后，贫困地区较多，所以当地的农村污水处理充分利用当地的资源建立，如氧化塘、人工湿地、土地处理和生物处理等。
5、陕西省、甘肃省、 青海省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区
西北地区以高原、盆地和山地为主，较高地形阻碍了湿润的气流，导致整体降雨稀少，气候干旱。
由于南北方的地理分界线为秦岭，所以秦岭以南的陕南地区虽与陕北、关中同为西北区域，但气候有明显的差别。
西北地区地理位置比较偏远，居民环境保护意识薄弱，农村污水处理设施缺乏，许多污水在未经过处理就直接排放，区域淡水资源存在危机。依据西北地区的气候和污水特点，生化处理技术、生态净化技术和生物+生化处理技术被认为是适合当地的污水处理技术。
6、辽宁省、吉林省、 黑龙江省
东北地区有大兴安岭、小兴安岭等山脉还有平原和半岛，地形相对复杂。在这样的高寒地区，夏季高温多雨、冬季寒冷干燥。
由于冬季温度过低和经济较为落后的原因，东北地区不适用MBR等投资、运行费用较高的技术；而经济投入低的人工湿地、土地处理等工艺则会因为冬季气候过低而影响其处理效果。
值得一提的是，哈工大曾发现当人工湿地的主体材料为沸石时，可以保证系统在低温下仍然对总氮、总磷具有良好的去除能力。因此，选择适合低温条件下生长的植物和适合的填料，从而有效地提高污染物的去除效率，是当前东北地区技术选择的关键因素。
对此有业内人士表示道：“如果农村黑臭水体治理只是简单套用城市治理模式，盲目“高大上”，最终只会导致投资效率低下、治理效果难以持久……”
也正因如此，今年2月份生态环境部、财政部在《关于开展 2022年农村黑臭水体治理试点工作的通知》中明确指出：试点城市要因地制宜开展治理。根据污染成因，结合农村类型、自然环境及经济发展水平等因地制宜开展试点。
01
《农村污水处理现状分析报告》
处理规模、工艺技术、水质指标
1、农村污水收集处理更偏向小范围的集中处理
在进行污水处理方案的设计时，处理规模是应该被考虑的第一大因素，也是工艺技术选择时必要的筛选条件。有研究者通过对200多个工程案例中的污水处理规模进行统计分析，结果显示：
农村生活污水的处理规模有接近30%的工程案例在20~50m3/d之间，占比最多；处理规模为 50~100m3/d和100~300m3/d的案例分别占总数的23%和20%；处理规模小于20m3/d的案例数较少，占总数的18%；而大于500m3/d的规模更偏向于乡镇的污水处理量，所以占比较少。
不难发现，农村污水量少且水量波动大，农村污水收集处理更偏向于小范围的集中处理。
2、农村污水处理技术的应用呈现两极分化
目前，农村污水常用的处理技术可以分为两大类：
一类是生态处理，包括人工湿地、土地处理、稳定塘。
另一类是生物处理，包括 A/O、A2 /O、SBR、氧化沟等活性污泥法，生物滤池、生物接触氧化等的生物膜法， 以及组合式膜生物反应器等技术。
这里需要说明的是，由于农村污水处理的出水要求普遍不高，且农村地区具有地势和地形上的优势，可以优先采用经济投入较少的生态处理，但考虑到生态处理能力有限，在进水负荷较高时，通常采用生物生态相结合的组合技术。
为了探究并筛选出农村污水处理中最适宜的技术，研究者将调研和统计的200多个农村污水处理案例中不同水量范围使用的技术分布范围进行归纳，结果显示：
农村污水处理技术的应用呈现两极分化的现象。农村污水处理规模在20~300m3/d中的案例数最多，且人工湿地和生物膜法技术在这些案例中的应用最为广泛。
其中，人工湿地技术在20~300m3/d阶段的处理规模中，随着处理规模的增加，技术的应用案例也逐步上升。这就说明人工湿地工艺是目前农村污水处理中比较常见的技术。
3、农村污水处理主要考虑降解有机物、降低污染程度和污染物总量减排
为了探究目前农村污水处理指标考核的情况，研究者将近200个案例中的各项指标进行了统计，得出如下结论：
COD、NH3-N和TP是考核最多的水质指标。其中COD和NH3-N的考核率分别为94.42%和91.19%，均超过90%；TP的考核率为83.94%；SS在农村污水的水质考核中仅次于以上三项，BOD和TN的考核率均低于70%，其中TN的考核率仅为50%。
由此可知，农村污水处理一方面是考虑污染物总量减排，防止黑臭水体的产生；另一方面则主要考虑降解有机物、降低污染程度、防止水体富营养化。
02
为何农村污水治理不能套用城市思维？
农村污水治理的特点与难点
众所周知，农村和城市在经济发展水平、生产生活方式、人口集聚等诸多方面都存在着显著的差异，而这些决定了农村和城市污水在成因和治理中存在明显不同。
1、运行维护资金投入不足
目前，农村生活污水处理的投资和运维经费主要来源于村委会的公共经费。
虽然环保和当地政府部门会给予一定的资金支持，但经费投入往往相对不足，且没有固定的资金来源渠道，无法做到持续投入，导致农村生活污水处理运维管理仍存在较大的资金缺口。
当然，除了经费资金的问题，农村污水处理设施建成后的其它运维管理问题更是频现。
2、运维管理主体不明确
农村生活污水处理的运维管理主体既多也复杂，既有包括乡镇政府在内的多个政府部门，也包括建设单位、运维单位在内的企业单位，还有当地的村委会等。
各单位、部门间分工不明 确，界限划定不清晰，权力与义务划定不统一，难以有效统一管理，各部门、单位间遇事容易发生推脱、推卸等问题，不利于及时、有效地解决问题，给运维管理带来不便。
目前，大部分地区村镇污水处理设施的闲置现象较为严重，形成所谓的“晒太阳工程”。
建好后长期闲置，没有专业人员有效管理，也没有建立起长效的运维机制。
3、处理水量、水质波动大
农村污水主要是淋浴水、厨房废水、自备井水以及粪便污水，大部分村庄污水的性质相差不大，水体中含有一定量的氮和磷，基本上不存在重金属和其他有毒有害物质，水质波动大，生物可降解性好。
随着生活污水的不均匀排放，水量变化较大，水质的变化系数也相应增大，日变化系数一般在3.0～5.0之间，甚至超过10.0。夏季污水排放量高于其它季节，主要原因是夏季农户洗漱次数及其他它用水量的增加。
此外，存在企业乱接错接混入工业污水的现象，致使进水 pH值变化大，出水难以达标。
这些问题均为农村污水项目有效运营带来了较大困难。
4、管理监督及考核机制不完善
一般来说，农村生活污水治理工作的考核机制是分级考核，但是考核的重点不在于管理机制上，而是着重于设施建设上，重点考核农村生活污水治理点的目标任务完成情况，而对于整体工程运行管理方面的考核内容尚未涉及。
同时，由于村庄布局分散，区域内污水处理设施偏小而多，给实际监管带来极大困难，而由于成本较高、技术复杂以及所需人力、财力不足导致在线监测难以全面实行。
5、缺乏持续性、专业性运行维护
农村地区的污水处理设施或者化粪池建成后，“一劳永逸”的思想随之而来。
但年份越旧，设备老化程度就越来越严重，有的出现污水大量渗漏，还有部分居民污水管道未接入污水处理设施。
另外，部分地区甚至出现居民代管，无人看管的情况，长期缺乏相应的专业技术指导，无法完成专业性较强的污水处理设备的日常。致使农村生活污水处理系统建好后没有得到充分地利用，没有发挥应有的价值。
说到底，农村污水处理难的不是技术，难的是城市模式下的“水土不服”。
03
农村污水治理如何做到因地制宜？
依据当地环境、结合气候地势
面对与城市污水截然不同的特点，农村污水治理的关键便是治理技术与农村实际环境的有机结合。
目前农村污水处理通常采用的技术有：沼气池、活性污泥法、人工湿地、土地处理、氧化塘、生物膜法，以及一些组合工艺，例如活性污泥-膜生物反应器、活性污泥-人工湿地、生物膜法-人工湿地等。
而在实际工程案例中，为了达到有效的污水去除效果，通常依据当地的环境特点，结合气候、地势等因素，需将技术进行组合以实现污染物的有效去除。
1、上海市、江苏省、浙江省、安徽省、福建省、江西省、山东省
华东地区水系发达，夏季高温多雨、冬季温和少雨，季风性气候显著。
通过对华东地区工程案例的分析得出，活性污泥法及其组合工艺法和生物膜及其组合工艺法的使用较为普遍，超过了总案例数的75%；人工湿地及其组合工艺使用率略低，仅为9例。
由于以江苏、浙江、上海代表的长三角地区，农村经济发展较发达，人口密度大、土地资 源紧张且水质性缺水问题严重，所以需要选用处理效果好且占地面积小的好氧生物处理技术或采用生物生态相结合的方式。
2、北京市、天津市、河北省、山西省、内蒙古自治区
华北地区的环境特点不同于华东地区，该地区降水量不够充沛，水资源匮乏导致旱 涝灾害频发。
在地势方面。华北地区不仅涵盖东部的辽东山东低山丘陵、中部的黄淮海 平原和辽河下游平原，也包括西部的黄土高原和北部的冀北山地。所以在华北地区选择污水处理技术时，地形条件被考虑为主要影响因素。
比如，在占地资源紧张、地势有较大落差的山地地区，可考虑采用厌氧生物滤池处理技术。
再比如，北京的西北部以山地为主，东南部则为平原，且北京农村的经济情况良好，可考虑MBR工艺及MBR和土地处理的组合工艺、活性污泥和土地处理的组合工艺。
3、河南省、湖北省、湖南省、广东省、广西壮族自治区、海南省
中南地区地形条件复杂，相较于平原，山地和丘陵的覆盖面积较大，而往往山地丘陵地区还是重要的水源地，污水排放量也受到限制。
在中南地区的工程案例中，活性污泥法与人工湿地的组合工艺、人工湿地、土地处理及生物膜处理与人工湿地的组合工艺应用较多，还有一些设施采用了稳定塘及膜生物处理的工艺。
通常秦岭-淮河以南的农村多依水而建，可以依靠现有的池塘资源建设人工湿地等生态工艺；秦岭-淮河以北的区域，可以采用生物膜处理、活性污泥处理等生物生态相结合的处理技术。
4、重庆市、四川省、贵州省、云南省、西藏自治区
西南地区的地形主要以丘陵、山地和高原为主，与中南地区类似。农村人口众多，少数民族聚集，因为旅游业而衍生的农家乐产业增加了污水排放速度，所以西南是农村污水控制技术较为薄弱的地区。
比如重庆地形以丘陵地貌为主。所以在选择工艺时，可考虑单户类型的化粪池与沼气池、小型联户的厌氧-花台湿地与厌氧-跌水氧化、中型联户的厌氧-生态净化沟与厌氧-人工湿地以及大型联户的厌氧-人工湿地与厌氧好氧一体化反应器。
再以云南为例，由于其污水处理设施相对滞后，贫困地区较多，所以当地的农村污水处理充分利用当地的资源建立，如氧化塘、人工湿地、土地处理和生物处理等。
5、陕西省、甘肃省、 青海省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区
西北地区以高原、盆地和山地为主，较高地形阻碍了湿润的气流，导致整体降雨稀少，气候干旱。
由于南北方的地理分界线为秦岭，所以秦岭以南的陕南地区虽与陕北、关中同为西北区域，但气候有明显的差别。
西北地区地理位置比较偏远，居民环境保护意识薄弱，农村污水处理设施缺乏，许多污水在未经过处理就直接排放，区域淡水资源存在危机。依据西北地区的气候和污水特点，生化处理技术、生态净化技术和生物+生化处理技术被认为是适合当地的污水处理技术。
6、辽宁省、吉林省、 黑龙江省
东北地区有大兴安岭、小兴安岭等山脉还有平原和半岛，地形相对复杂。在这样的高寒地区，夏季高温多雨、冬季寒冷干燥。
由于冬季温度过低和经济较为落后的原因，东北地区不适用MBR等投资、运行费用较高的技术；而经济投入低的人工湿地、土地处理等工艺则会因为冬季气候过低而影响其处理效果。
值得一提的是，哈工大曾发现当人工湿地的主体材料为沸石时，可以保证系统在低温下仍然对总氮、总磷具有良好的去除能力。因此，选择适合低温条件下生长的植物和适合的填料，从而有效地提高污染物的去除效率，是当前东北地区技术选择的关键因素。