【论文】西北地区农村污水治理提升路径探讨

       通过对西北地区农村污水排放特征及现状分析，积极开展契合农村实际的低成本、免运维的污水资源化利用和可持续治理新工艺探索，提出纳入市政污水厂、单村村村集中治理、分散式资源化治理三种治理模式，针对西北地区高寒、干旱特点提出了几个较适宜工艺并进行优缺点比选，助力西北地区的农村污水治理，提升污水治理率，解决当下农村污水痛点问题。

前言

         1 西北地区农村污水排放特点Part.1

       农村生活污水主要是农村居民在生活过程中产生的排放水。西北地区农村人均排水量及排水水质受当地居民经济条件、用水现状、用水习惯等影响，西北地区农村污水排放主要有以下特点：一是农村生活污水主要包括洗浴排水、洗涤排水、餐饮排水以及人、畜粪尿等，具有排放点分散、水质、水量变化大等特点[5]。二是农村居民生活污水量 根据给排水条件（给水系统、卫生器具 完善程度、水资源利用方式等）、生活习惯等相关因素的直接影响，经济越发达的地方，人居污水排放量越大，污水间歇性排放、季节性排放明显。三是农村生活污水污染物成分单一、相对稳定，以CODCr、TP、NH3-N、TN、动植物油等为主要污染物，可生化性较强，重金属等有毒有害物质较少。四是农村生活污水昼夜排放量波动明显，在早上、中午、下午和晚上出现几次峰值，凌晨至早上5点污水量很少，在用水峰值期间，污水量瞬间波动较大。五是西北地区农村污水治理率受经济水平、自然条件等因素影响差异较大，陕西、宁夏、新疆、甘肃、青海农村污水治理率分别为32%、31.6%、23.3%、22.6%、15.7%[3]。

      2 西北地区农村污水现状及问题

      西北农村生活污水具有排放点分散、水质水量波动大等诸多特点，西北农村污水治理现状为设计规模与实际规模不匹配，农村生活污水水质、水量波动大，农村污水收集率较低，资金需求大而 筹措难、投资和运 维经费短缺等问题。
     
     2.1农村居民居住分散，收集难度大       

     西北地区多处于高海拔地区，地广人稀，人口居住分散，生活污水排放较为分散，且排放系统不完善，管网敷设仅在人口密度大的集镇地区，其他村、组污水管网接入率较低。[4]加之西北农村居民长期以来形成了生活污水随意泼洒、任其蒸发的生活习惯；管网投资建设费用高，村民不愿投资建设庭院内污水收集管网，也是农村污水收集率低的原因之一。

       2.2农村生活污水水质、水量波动大       

       水质、水量波动大，排放量无法准确统计，农村生活污水水量时变化与日变化系数大，生活污水排放通常是傍晚多、白天少，夜间排水量极少。西北地区农村生活污水水量波动大主要原因是农村人口流动量大，年初外出打工，节假日尤其是春节期间回家人数急剧增加，用水量和排水量也急剧增加，因此，农村水量变化明显，水质也随之波动较大，季节特征明显。夏季排放量比冬季大[5]。

       2.3 农村生活污水资源化利用率低        农村污水资源化利用率低，我国农村污水治理起步较晚，对污水资源化利用认识不足，过度追求达标排放。西北地区农村居民居住分散，年轻劳动力大多进城务工，粪污回田劳动强度大，且污水处理站缺乏对回用设施的配套，资源化利用项目难以落地。
 
       2.4 缺乏专业运行管理人员及运维资金         

        农村生活污水处理数量多、分布散、规模小、施工工况复杂、对运行管理人员技术要求较高，许多西北农村污水站建而不管，已建设的污水处理站点无法正常运转，无法发挥其污染物的处理效能。且县级行政区普遍财政困难，缺乏有效的资金筹措手段，难以保障稳定且持续的运维资金支持。

3 西北地区农村污水治理提升路径探讨

        西北各省、市、自治区县一级政府均根据当地实际情况提出《农村污水治理工作实施意见》，其中提出“山川有别、因地制宜，实事求是、注重实效，分区治理、分类推进，就地就近、利用为先，建管并重、效果长远”的基本思路，分区归类推进农村生活污水治理：对靠近城镇村庄排水可协调纳入城镇污水处理厂，就近排入市政管网；对于人口规模大，居住较集中、环境要求较高的地区可采用管道收集-集中处理途径；对于居住分散、人口规模小、干旱缺水且非环境敏感区域，鼓励采用分散式资源化利用途径，配套农村厕所改革，将生活污水就地处理就地资源化利用。

        3.1 纳入市政污水处理厂        适用于距离城市较近、市政管网可覆盖的农村地区，无需单独建设污水处理设施，可敷设生活污水收集管网，纳入污水处理厂站统一处理，既节省污水处理设施投资费用及建设用地，又节约了运行成本。

       3.2 集中处理途径适用于相对独立、距离乡镇太远且居住较为集中的重点建设村（中心村）采用自建集中式处理设施进行生活污水处理，原则上单村常住户排水量≥100 m³/d、多村常住户排水量≥200 m³/d。集中式处理设施需配套分流制污水收集管网，将农户产生的生活污水集中输送至污水处理站统一处理。

       3.3分散式资源化利用途径适用于布局分散、人口规模小、干旱缺水的非环境敏感农村地区，各户或小范围居民点的生活污水通过简易、小型化的处理设施独立处理，如家庭一体化污水处理器、小型人工湿地等。这些设施能在源头上实现污水减量化和净化作用，同时结合本地农业、林业需求，将处理后的中水用于农田灌溉、林地补水或景观用水等，达到水资源循环利用的目的，既解决了环境污染问题，又实现了节水目标。

4 西北地区农村污水治理提升路径研究

     根据西北地区农村污水排放特点及农村污水现状及问题，分散污水资源化利用模式是处理西北地区农村污水治理问题的最佳治理模式。对于西北地区村庄居住分散、人口规模小、干旱缺水的非环境敏感区域，建议采用分散式污水资源化利用模式，处理后污水保留N、P等营养元素作为水肥就地资源化利用，出水水质满足《农田灌溉排放标准》。

      4.1 降低管网建设成本分散式污水资源化利用模式解决人口居住相对分散、收集难度大的问题。分散式污水资源化利用模式采用就地产生就地处理，无需建设大量收集管网，大幅度降低污水管网的建设成本。

     4.2 降低污水负荷对设施的影响分散式污水资源化利用模式解决农村污水负荷变化频繁的问题。分散式设施体量小，可间歇运行，待生活污水水质水量充分混合后进行工艺处理，

     4.3 提升农村污水资源化利用率分散式污水资源化利用模式解决农村污水资源化利用率低的问题。分散式资源化处理后，配套回用设施就地回用于房前屋后小菜园、小果园，降低水资源消耗。

     4.4 降低运行成本易于操作与维护分散污水资源化利用模式有效减少运行管理人员配置，降低运行成本。分散式处理设施处理量一般为0.3-1m³/d，设备体量较小运行简便宜操作，农户可自行运行，减少了人员维护配置，有效的较低了运行维护成本，资源化回用后可节约水资源。

      5 污水治理推荐工艺

       分散式污水资源化利用主要目标是去除水中的有机污染物，保留污水中的N、P等植物所需的营养物质，出水可直接进行资源化回用。选择工艺需考虑保留N、P等营养元素，还需重点考虑污水站建成后的运行维护成本及运行难易程度，因此选择适宜的农村污水处理工艺至关重要。针对适用于西北地区高寒、干旱地区的常用污水处理工艺对比如下表5-1，并对其优缺点进行比较。

       农村生活污水的处理的 工艺选择，优先选择无需大规模收集管网配置、抗冲击负荷能力强、运行费用低、可资源化回用的处理工艺，经对比无动力净化罐适合西北农村生活污水现状问题解决，该工艺优势在于就地资源化利用，节能环保，操作简便，抗冲击负荷能力强的特点。

      无动力净化罐包括两个生物填料层和一个通风层（通风层位于两个过滤层中间）；污水通过布水管滴滤在第一层生物层，污水中污染物质被烧结体填料上生长的生物膜降解，同时，污水中细小的残留物质被截留，并逐步被消化分解；经过第一层生物层后，污水流经通风层，与氧气充分接触后，渗透到第二层生物层，被进一步净化，最后处理后废水重力排放。由于通风层位于罐体中间，以及烧结体上生物膜的分步，使得罐内交替发生厌氧、缺氧及好氧多级反应。产品对于COD、BOD、氨氮和SS有良好的去除效果。

      无动力净化罐其独特、专业的罐体设计可适应各种安装与运行环境，如严寒地区、山地、林区、河边、高地下水位地区等。罐体基于生物膜法设计，罐内的填料采用纳米蜂窝烧结体，为微生物提供了理想的生长环境，利用生物膜代谢废水中的污染物，净化水体。同时，净化罐又兼具过滤和吸附作用。

       污水处理设施选址建议满足以下条件：不得布设在饮用水水源保护区、自然保护区等国家法律法规规定禁止建设的区域；宜设在农户房前屋后地势较低处，便于污水自流，沿途尽量不设或少设提升泵站；处理设施要与周边村民有一定的距离，尽量避免污水处理过程中产生的恶臭气体、蚊蝇及设备噪声对周边村民的影响；尽量利用废弃土地，节约用地；有便利的交通、运输和水电条件。

      无动力净化罐具有如下特点：
      ① 自然通风曝气，系统运行无需动力，运行成本为0；
      ② 系统启动速度快，无需额外添加污泥菌，无需专业人员调试；
      ③ 对于水质、水量大幅变化的农村污水，设备耐冲击负荷强，出水水质稳定达标，并可接受长时间无原水停机；
      ④ 设备罐体12-14mm厚的HDPE材质，可适应各种严苛的高海拔、高严寒、有腐蚀性的极端安装环境；
      ⑤ 系统免巡检，无需配备专业技术人员进行设备巡检。无动力净化罐适合于西北地区山地丘陵地势起伏较大地区，农村生活污水通过化粪池后，自流进入无动力净化罐，经过净化后的出水提升后排放，流程图详见下图：

      6 结束语

      通过对西北地区农村污水排放特征及现状分析，农村污水治理推荐采用分散式资源化利用模式，就近处理无需管道敷设，降低建设成本及环境污染影响；西北农村污水因其地理位置高寒干旱、居住空间离散且地形复杂的特点，对实用性较强的几种工艺进行对比，最终推荐无动力、免维护占地面积较小的无动力净化罐处理工艺，助力西北地区的农村污水治理，提升污水治理率，解决当下痛点问题，降低农村污水运行成本及运维难度，促进污水的可资源化利用。

参考文献：[1] 李丹丹，唐璐，张剑，等. 我国分散式农村生活污水处理技术应用现状及发展趋势[J]. 农村.农业.农民(B版) ,2023(08)：54-56.[2]刘泽航. 农村生活污水排放标准的研究[D].西安：陕西科技大学，2012.[3]赵兵，王玉云，杨平，等. 农村生活污水治理的现状、难点及对策研究——以四川省雅安市为例[J]. 环境与可持续发展.2021,46(06)：91-97.[4]刘金昊. 农村生活污水治理的现状、问题及审计对策[J]. 审计观察,2023(04)：76-81.[5]刘艳霞. 光谱与呼吸图谱联用判定河流污染状态与自净能力[D].西安：西安建筑科技大学，2019.