我国农村生活污水综合治理研究

编者注

改善农村人居环境是建设社会主义新农村的重要内容。 农村生活污水处理作为改善农村人居环境的主要任务,是实现乡村振兴的重要举措,也是新时代深入开展农业农村污染治理的关键。 但多年来,农村水污染防治进程明显滞后于工业和城市水污染防治。 农村人居环境和水环境质量总体较差。 生活污水乱排、水体黑臭、富营养化等问题突出。

中国工程院院刊《中国工程科学》2022年第5期发表环境学院叶剑锋教授研究团队的文章《我国农村生活污水综合治理研究》同济大学理工学院. 文章从法律法规和标准完善、处理规模、技术提升、环境教育等方面梳理了我国农村生活污水处理取得的成就,并从能力、技术等方面分析了农村生活污水处理存在的问题。 、标准、运维; 针对性提出因地制宜、资源利用、经济简约、科学规划等治理政策,以及治理模式、技术流程、资源利用、运行机制等重点工作点和实施路径整个污染控制系统和所有参与者的联系。 文章建议落实农村生活污水氮磷灌溉回用理念,科学制定排放标准; 按照经济可行的原则,推进农村污水生态化、简易化处理; 完善市场机制,推进农村污水处理专业化托管运营。 在国家层面政策引导下,扎实推进农村生活污水综合治理,支撑实现“美丽乡村”建设目标。

一、简介

改善农村人居环境是建设社会主义新农村的重要内容。 农村生活污水处理作为改善农村人居环境的主要任务,是实现乡村振兴的重要举措,也是新时代深入开展农业农村污染治理的关键。 但多年来,农村水污染防治进程明显滞后于工业和城市水污染防治。 农村人居环境和水环境质量总体较差。 生活污水乱排、水体黑臭、富营养化等问题突出。 我国目前有2.5×106个自然村,农村人口约5.1亿。 农村生活污水排放量超过2×106t/a,化学需氧量、氨氮、总氮、总磷排放量分别为5×106t/a。 、2.5×105t/a、4.5×105t/a、4×104t/a。 然而,2021年全国农村生活污水处理率仅为28%。 可以判断,未来20至30年污水处理的主要市场将集中在农村地区,相应的发展空间较大。

目前,农村生活污水处理模式包括:管道接入城市污水处理厂、乡镇污水集中处理、单户或多户分散污水处理等。 主要采用的处理技术包括:生物处理(化粪池、生物滤池等)、生态处理(人工湿地、稳定池等)、生物+生态联合处理; 辅以适当的物理技术(沉淀、曝气等)和化学技术(加药等),以保证良好的处理效果。 大部分地区根据人文地理、处理规模、受纳水体特点制定了农村生活污水处理出水分级排放标准,形成了可操作的排放标准序列。 还应该看到,我国农村生活污水处理虽然取得了成效,但仍落后于国际先进水平。

①从理念上看,我国农村生活污水处理执行的排放标准趋于严格,基本上处理达标后直接排放,而国外则尽可能地利用排放水。

②技术上,我国农村生活污水基本参照城市污水处理技术模式,而国外主要采用小型一体化设备、生态、就地等分散式处理技术。

③在管理方面,我国农村生活污水处理标准体系、监管和运维机制、保障措施等有待进一步完善。 已建成的农村生活污水处理站大多在一段时间后闲置,不利于农村生活污水处理行业的发展。 健康发展。

积极开展农村生活污水“低碳无废”处理处置,可以促进农村绿色农业发展,同时加强农村生活污水资源化利用,实现减少污染和碳排放的协同效应。 将是我国农村生活污水处理处置的关键。 科学路径。 本文梳理农村生活污水综合治理成效并总结存在问题,提出治理原则、实施路径和发展策略,希望能为新时代深化农村生活污水治理提供参考。

二、我国农村生活污水综合治理取得的成绩

(一)规范文件和标准逐步完善

《中华人民共和国水污染防治法》新规定明确,国家支持农村污水处理设施建设。 《乡村振兴战略规划(2018-2022年)》《农村人居环境改善三年行动计划》《农业农村污染防治行动计划》等一系列文件发布,发挥了指导性和规范性在农村水污染防治中发挥作用。 《中共中央 国务院关于实施乡村振兴战略的意见》提出,持续改善农村人居环境,重点抓好农村污水处理等领域。 《中共中央 国务院关于坚持农业农村优先发展做好“三农”工作的若干意见》进一步重视农村生活污水处理作为实施“乡村振兴战略”的重要组成部分。

《农村人居环境改善三年行动计划》要求,2020年,东部地区、中西部地区城市郊区等有条件的农村生活污水处理率显着提高; 中西部地区等有基础条件的农村地区,生活污水处理率提高,污水随意排放现象得到控制。 《关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》提出,打好农业农村污染攻坚战,持续开展农村人居环境改善行动。 《关于加快制定地方农村生活污水处理排放标准的通知》开启了农村污水排放标准体系建设的新阶段。 目前,除内蒙古自治区、青海省外,其他省份农村生活污水排放标准均已发布实施。

(二)治理规模和技术水平大幅提升

国家政策支持和资源保障不断加大,实施生活污水处理的村庄逐年增加,各种处理工艺和成套设备相继研发并投入使用。 2008年至2017年,中央财政农村环境保护专项资金投入435亿元,财政补贴支持倾向更加明确,措施更加有力。 2018年,全国57974个行政村依托农村环境综合整治工程开展农村生活污水治理。 “十一五”期间平均治理村数为779个/年,“十二五”期间平均治理村数为4993个/年,“十三五”期间平均治理村数为4993个/年。 “五年计划”期间,平均治理村数为6015个/年。 总体来看,农村生活污水处理村数量明显增加,处理速度不断加快。

针对农村污水总量小、时间段变化大、收集难度大等特点,结合农村经济条件,扎实开展污水处理技术和污水处理技术创新。成套设备开发。 在生物处理和生态处理的基础上,多种组合工艺(如“厌氧+人工湿地”、“生物滤池+人工湿地”等)可形成互补应用,减少农村生活污水来源复杂性、取水量以及有机负荷波动大等不良影响。 新型一体化污水处理装置具有处理效率高、占地面积小等优点,可满足分散式农村污水处理的需要。

(三)农村环保教育持续推进

“十一五”期间启动《农村小康环境保护行动计划》,旨在改善农村生产生活环境,提升农村生态文明水平,促进农村全面建成小康社会。农村可持续发展。 2015年以来,生态环境部“环境保护科普专项工程”中列入“农村环保科普电影”放映内容,增强农村居民环境保护意识,提高农村生态环境保护水平。 《美丽中国,我是行动者》增强公民生态文明意识行动计划(2021-2025年)进一步加强了新时代生态文明宣传教育工作。

当前,全国农村居民环境意识显着增强,为农村生态文明建设和可持续发展奠定了坚实基础。 本研究2021年对海南省农村调查问卷结果显示,大多数农村居民认识到农村生活污水含有丰富的氮磷资源,对已建污水处理设施的效果表示满意,并积极配合污水处理设施的建设。将处理后的尾水用于农业灌溉。 这体现了基层环境教育的良好成效。

三、我国农村生活污水综合处理存在的问题

(1)处理处置能力低

2019年3月,《中华人民共和国水污染防治法》执法检查工作得出结论,多数省份农村生活污水集中处理设施负债较大,特别是城乡结合部基础设施缺乏或落后以及偏远农村地区。 、污水处理成为农村水污染防治的重大挑战; 农村污水处理设施普遍存在厂网建设不完善、建设水平低等问题,导致农村污水处理率低于20%,大部分污水未经处理直接排放。 与城市污水处理率90%以上相比,农村污水处理形势依然严峻。

(2)治理技术因地制宜不够。

农村地区整体经济水平较低,住宅分散,生活污水难以集中处理。 农村生活污水的处理模式、技术和流程应尽可能适应农村特点。 目前,自然村的污水处理没有综合考虑经济、操作简单的需要,仍然多采用城市污水或工业废水处理工艺。 出水水质虽好,但能耗高、管理复杂,增加了农村污水处理的经济成本。 并且设备操作的复杂性给推广使用后带来了一定的经济负担。

在同等处理标准下,如果采用城市污水或工业废水处理技术处理农村生活污水,建设成本将是生态处理技术的11倍,运行成本将是生态技术的3倍。 农村生活污水处理设施建设往往不优先考虑污水和氮磷资源的农业生产利用,而是基本按照高标准排入江河湖泊的思路进行。 农村污水水量、水质波动较大,处理设施难以长期稳定运行; 相当一部分已建设施尾水排放不符合设计标准,特别是总氮、总磷排放不达标。 研究报告显示,苏南农村地区污水处理设施设计规模为231~371 L/(户·d),但实际污水产生量不足150 L/(户·d),导致浪费了建设资源,而且仍有部分设施出水超标。

(三)加工标准过于严格

一些省份制定的农村污水处理标准明显过高。 特别是氮、磷指标要求过于严格,没有合理体现氮、磷作为农业生产必需肥料及其资源利用的优势。 一方面,氮、磷作为污染物,需要降解后才能排放; 另一方面,氮肥和磷肥需要购买并施入农田。 这就堵塞了资源回收渠道。

截至2020年4月,共有29个省份发布了农村生活污水排放标准; 例如,北京在2013年第一版的基础上发布了2018年修订版,天津在2019年发布了征求意见稿,堪称最新。 严格的标准。 总氮排放限值方面,河北省、河南省的标准与国家城镇污水处理排放标准最严限值相同,北京、天津的标准则严于国家城镇污水处理排放标准最严限值。污水处理达标排放。 总磷排放限值方面,河北省、山东省、河南省、北京市的标准与《国家城镇污水处理排放标准》最严格限值相同,天津市的标准严于《国家城镇污水处理排放标准》。国家城镇污水处理排放标准中最严格的限值。 ,其他省份的标准基本相当于国家污水处理排放B级标准。

(四)已建处理设施运行保障不足

目前建成和使用的农村生活污水处理设施大多无法正常运行,甚至长期废弃。 主要原因是对前期建设难度考虑不足、管网不足、维护管理费用不足等。 例如,对杭州农村污水处理设施的调查显示,集中式生活污水处理设施只有63.6%达到正常运行标准。

①一些农村生活污水处理项目在设计初期没有充分了解本村的实际情况,听取村民的意见。 没有充分考虑农村生活污水处理的现状和难点,没有充分掌握污水处理的特点和规律; 初步实地调查并不扎实。 ,技术方案设计不科学,也导致工程设计质量低下。

②管网投资约为污水处理构筑物投资的2.5倍,维护管理困难。 由于管网建设与处理设施建设不相适应,部分农村污水处理设施“建而不用”。

③农村地区很多设施管理人员主要是当地村民,不具备污水处理专业知识和设备运行管理的必要技能。 只能负责设备的日常维护,不能承担专业的系统维护; 运营管理不规范,导致污水处理设施运行不稳定、故障频发。

④大部分乡镇无法承担污水处理设施的长期运营成本,缺乏市场化融资渠道。 如果没有直接的资金支持和专业的运营管理,设施将不可避免地被废弃和闲置。 这是由于农村污水处理设施运维管理不善、工程效率低下造成的。 根本原因。

四、我国农村生活污水处理的发展路径

(一)治理方针和工作要点

1.农村生活污水处理指南

农村地区的风俗习惯、经济水平、文化背景、自然资源、居住环境存在差异,相应的发展具有明显的地域特色。 与城市污水处理相比,农村生活污水处理实施方案需要更加全面的考虑和系统的规划。

一是因地制宜。 应根据农村具体情况、人口规模、集聚程度、地形地貌、排水特点、排放要求、经济能力等,采用合适的污水处理模式和技术,确保农村生活污水处理的可行性和可行性。计划。 可持续性。

二是资源利用。 农村生活污水处理应以资源化利用和可持续管理为导向,充分发挥氮、磷营养盐和水资源的价值; 顺应绿色低碳发展潮流,践行生态文明建设理念,从污水产生到处理达标全过程实现低碳排放。

三是经济、简单。 农村经济条件比较差,人员技术水平比较落后,公共管理能力不高。 按照合理的技术经济要求,合理选择技术成熟、效果成熟、管理方便、操作简单、运行稳定、综合成本可控的项目。 、易于推广的农村生活污水处理模式和技术。

四是科学规划。 充分考虑城乡发展布局、经济发展状况、区域环境容量、人口分布特征等因素,与国土规划、村庄规划、水系规划、供排水规划有机衔接,统筹兼顾中短期明确期限、集中与分散、排放与利用的关系,确保农村生活污水处理设施规范建设、稳定运行、达标排放。

2、农村生活污水处理要点

农村生活污水处理技术选择应遵循三个原则:优先考虑农村生活污水资源化利用,无法进行污水回用的地区,确保污水经处理达标排放; 尽量控制收集系统等处理设施的建设。 和运营成本,反映当地公共投资的承受能力; 追求简单的运营管理,依靠当地居民维持正常运营。

在治理模式上,按照新型农民村、自然村、分散农户分类推进农村污水处理。 农民新村靠近城镇,应突出经济性,选择集中收集处理、纳入城市污水管网等收集处理方式; 自然村可根据人口集聚和现有污水收集系统建设情况,选择分户处理或集中收集处理。 和其他方法; 分散的农户应采用当地的资源加工方法。

技术方面,应根据地区环境敏感性和水环境容量,综合考虑集中收集处理的尾水排放标准,采用生态、低碳、经济、简便的处理工艺(如生物滤池技术)等)应因地制宜选择。 处理设施应小型化、装备化。 农村污水处理出水达到农田灌溉水标准后,鼓励返回农田就地利用。

资源利用方面,统筹推进资源管理和农村厕所改造,形成粪便清运和污水处理处置联动方案; 科学制定粪便资源化利用技术标准并严格监督执行,确保粪便处理后实现有机肥施用。 安全标准; 细化粪污资源化利用补贴政策,多渠道支持农村居民使用粪污有机肥。

在运行机制上,对农村污水、生活污水、农业废弃物进行管理规划。 引进的专业公司应具备农村污水处理设施、污水清除处理设施的运营和维护能力,做到协同运营。 开展处理设施远程监管或招募当地居民参与网格监管,建立运维单位在线举报系统,实施科学监管,确保可持续运行,实现农村生活污水处理协调发展。

(二)实施路径

1. 污染控制的全系统考虑

农村地区因居民生产生活而产生一系列固体和液体污染物,如农业面源污染、农业废弃物、养殖废水、农村生活污水、畜禽养殖废水等。已经开展的农村生活污水处理工作是单一处理,没有综合考虑农村各种污染物的协调处理。 资源综合利用理念更加滞后,导致处理不经济,难以取得稳定、长期的效果。 健康)状况。 为此,农村污染治理应作为一个整体来考虑(见图1),生活污水处理应作为其有机组成部分。

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图1 农村污染综合治理模型

协同推进人畜粪便“低碳无废”处理,实现氮磷资源化生产利用,解决农业面源污染问题。 农村畜禽养殖业规模化,自然村化粪池普遍存在。 以村庄为单位,定期清理畜禽粪便和化粪池; 结合集中畜禽养殖场布局,建设人畜粪便资源化基地,提高资源化利用水平; 链接农村厕所改造、畜禽养殖污染治理、面源淋浴污染治理。 示范各地人畜粪便“低碳无废”处理方案,制定人畜粪便清运和资源协同处置实施方案,支持有机肥产业建设有条件的地区开展畜禽粪便和农业废弃物协同生产; 制定粪便废物回收利用技术标准,严格监测和执行,出台相关补贴政策和细则,多方合力支持农村居民使用有机肥。

实施农村生活污水资源化利用,助力解决灌溉用水不足问题。 农村生活污水基本不含有毒有害物质,应积极推动农村生活污水作为农业生产灌溉水或经过妥善处理后排入灌溉渠道。 在资源利用不适宜的地区,可根据环境敏感性、水环境容量等因素综合考虑尾水排放标准。

2、治污主体全面联动

针对农村经济发展相对滞后的实际情况,生活污水处理应充分发挥政府、市场、村民的作用。

地方政府发挥主导作用,加强统筹衔接,对农村污水、人畜粪便、农业废弃物等处理进行集中规划,全面推进协调管理和可持续运营。 按照新农村、自然村、散户分类推进农村生活污水处理工作,强化建设管理全链条,确保设施有效利用。

充分发挥市场主体作用,保障农村生活污水处理可持续运行。 对盈利/亏损项目采取合理“包装”方式,通过城乡一体化、供排水一体化、环境治理、产业发展等措施,平衡环境与经济的综合效益; 让专业机构对一定规模的农村生活污水进行项目管理,提高规模化运营水平和效益。 采用“公共资金撬动市场投资、政府和社会共同参与”的融资模式,有效激发绿色金融的支持效应。

鼓励农村居民积极参与、发挥作用。 农村生活污水处理过程中,要充分保障居民的知情权和参与权。 在增强认识改善人居环境作用的同时,引导自我约束,减少污水随意排放,参与设施运行监管; 充分发挥村党支部委员会、村委会的组织协调作用,提高参与污水处理规划、建设、运营、管理的水平。

五、对策与建议

(一)落实农村生活污水氮磷灌溉回用理念,科学制定排放标准

农村地区自然吸收能力强,农作物生产需要灌溉和施肥。 农村生活污水处理工艺应与处理后污水回用结合考虑。 从技术角度看,普遍认为循环利用是农村生活污水处理的主要目标。 Except for special sensitive waters, sewage treatment generally does not require nitrogen and phosphorus removal, but should be used as fertilizer for irrigating farmland. It is recommended that we attach great importance to the scientific formulation of rural domestic sewage discharge standards and actively promote resource recycling technology so that public investment in the field of rural environmental protection has good technical and economic benefits.

In addition to domestic sewage, a large amount of livestock and poultry breeding wastewater is produced in rural areas, which is rich in nitrogen and phosphorus resources. Rural domestic sewage and livestock and poultry breeding wastewater should be treated as unified as possible, and the “low-carbon and waste-free” treatment of human and livestock manure should be jointly promoted; with nitrogen , the deep integration of phosphorus resource production and utilization with industrial development in rural areas to fundamentally solve the key problems in agricultural non-point source pollution, and then coordinate the scale and layout of the entire sewage treatment system.

(2) Promote ecological and simple treatment of rural sewage in accordance with the principle of economic feasibility

Domestic sewage in natural villages has the characteristics of cluster distribution, and the treatment model of decentralized treatment and on-site discharge is more suitable; treatment technologies that utilize fertilizer resources, have low construction and operation costs, and are relatively simple to manage can be optimized to improve the sustainability of sewage treatment . Comprehensive screening is carried out based on the current human geography of rural areas, water quality requirements of the receiving environment, and economic development levels, taking into account factors such as construction and management costs, operation and maintenance management, and pursuing standardization and standardization of technology and management. It is recommended that ecological treatment technology be used as the mainstream route for decentralized sewage treatment in scattered villages. Specific technical solutions include decentralized infrastructure systems, wetland sewage treatment, diverse sewage classification treatment, etc. The treatment effluent standards are scientifically determined based on environmental and health risks.

In rural areas with non-sensitive water bodies, a combination of ecological treatment technologies (such as artificial wetlands, natural ponds, soil filtration, etc.) should be selected according to local conditions to take advantage of application advantages such as low investment costs, low operating costs, and simple operation and maintenance. In rural areas where the water supply and drainage pipe network is difficult to fully cover, self-built houses or old houses may use wells to obtain water (there are no sewers, and domestic sewage is poured nearby). It is advisable to actively carry out publicity and education to improve residents’ environmental awareness and strengthen The construction of water supply and drainage systems was carried out simultaneously.

(3) Improve the market mechanism and promote the professional trusteeship operation of rural sewage treatment

The number of rural domestic sewage treatment facilities is increasing year by year. It is necessary to rationally use modes such as farmer autonomy, contract maintenance, operation licensing, centralized operation, and franchise operation while clarifying the management model, clarifying the responsibility system, and raising operating funds. Relatively simple treatment systems can be maintained by farmers themselves, slightly more complex treatment systems require maintenance services from suppliers, and more complex treatment systems should be managed by third-party operating entities. The government mostly supports the construction, operation and maintenance of rural decentralized sewage treatment facilities in the form of subsidized loans, tax exemptions, and community sewage system comprehensive management funding.

In view of the current economic and social development in rural areas, comprehensive promotion of rural domestic sewage treatment and ensuring long-term stable operation require management and maintenance through a market-oriented model.

① Establish a government-led operation mechanism and policy system for rural domestic sewage treatment facilities, clarify the responsible entities and improve the supervision model.

② Establish a fund guarantee system for rural domestic sewage treatment, promote the application of the government-private partnership (PPP) model in the construction and operation and maintenance of relevant facilities, absorb social funds and personnel, relieve public investment pressure and improve operation and management efficiency.

③ Form a market-oriented operation service system of third-party professional institutions to professionally ensure the stable operation of rural domestic sewage treatment facilities.