污水土地处理新技术在西南农村的应用与管理

李旭宁，刘 欢，林 明，杨小毛，赵必贵

（1.深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司，广东 深圳 518000；2.深圳市海岸与大气研究重点实验室，广东 深圳 518000）

随着我国新农村建设的发展完善和农村地区居民生活水平的不断提高，农村地区的用水量及污水的排放量均呈逐年增长趋势，污水成分也日益复杂。但目前全国95%以上村庄都没有排水渠道及污水处理系统，农村地区污水多数以直排的形式入河或者排入坑塘自然下渗，从而造成河流、土壤及地下水污染[1-2]。因此，适合农村地区的污水处理技术与因地制宜的管理模式，对于农村地区的污水处理以及生态环境的保护都具有非常重要的意义。

1 农村地区的污水处理设计理念

农村地区污水具有排放分散、水质水量变化大等特点。常规污水生化二级处理工艺由于投资运行费用高、对维护管理人员素质要求高等原因，其并不适用于农村地区污水的处理。因此必须根据农村污水的自身特点以及当地的人口、地理、地形等地区特点，因地制宜，选择投资少、运行成本低、稳定性高，且易于维护管理的污水处理工艺[3-4]。我国是一个多山的国家，据统计，山地、高原、丘陵等占了国土总面积的66%，而我国西南地区更是如此[5]。针对西南农村山区及丘陵地带具有地势落差的特点，应充分利用地形地势，依势而建、合理布局，结合生态型污水处理工艺，可实现污水处理微动力甚至无动力运行，从而大大降低污水处理的运行费用，也为后续的运行管理提供了便利。

2 新型污水土地处理技术的原理与特点

污水土地处理是通过土壤-植物系统的生物、化学、物理等固定与降解作用，对污水中的污染物实现净化的过程，传统的污水土地处理技术分为快渗渗滤、慢速渗滤、地表漫流、地下渗滤、湿地系统五类[6]。这些技术具有能耗低、维护简便等优势，但也存在水力负荷低、占地面积大、抗冲击负荷能力弱等劣势。

人工快渗污水处理系统（Constructed Rapid Infiltration，简称CRI系统）是在快速渗滤系统的基础上开发的新型污水土地处理技术，是采用渗透性能良好的CRI介质（以一定级配的天然河砂为主，并掺入活性矿物填料），采用干湿交替的运转方式，污水在通过快渗池时产生综合的物理、化学和生物反应，使水中的污染物得以去除，从而达到水质净化目的的污水处理技术。

与常规处理工艺比较，CRI系统发扬了土地处理技术的优势，又通过其自有的特色消除了原有的劣势：1）工艺流程简单，建设投资费用省；2） 运行费用低，在农村地区可依地势建造，实现无动力运行，节省能耗；3）不产生活性污泥，省去了活性污泥的处理费用，不会造成因活性污泥处置不当而引起对环境的二次污染；4）出水效果好，出水水质可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准或景观、绿化回用水及农田灌溉用水的水质标准；5）便于操作，易于管理和维护，对操作人员的学历素质要求不高；6）抗冲击负荷强，CRI系统停止运行较长时间后，经3～5天的翻晒保养即可迅速恢复正常运行。

3 工程实践

3.1 工程地地理概况

某工程所在地属四川省成都市龙泉驿区，位于成都东郊，镇境坐落于龙泉山脉中西部，平均海拔900m。全镇幅员面积37.5km2，辖6个村和1个社区，共80个村（居）民小组，总人口约1.4万人。该镇污水主要为生活污水，通过市政管网收集后输送至污水处理厂。该镇地处山区，具有一定的地势落差，污水处理工程在设计时充分利用这一地形特点，通过对污水处理设施各单元的合理布局，使污水在厂区依靠重力流动，结合土地处理法没有曝气能耗的特点，从而实现了整个污水处理过程的微动力甚至无动力运行。

3.2 工程简介

该乡镇污水处理工程采用人工快渗污水处理技术，设计规模为300m3/d，工程总投资65万元，总占地面积1914m2，于2010年2月建成运行。其工艺流程如图1所示。该工程是节能减排的典范之作，其充分利用地形条件，依地势而建（见图2）。设计厂区地面标高为815.20～819.00m，主要构筑物按工艺流程，依照进水方向从高到低依次布置。其中格栅渠、隔油池、预沉调节池、配水池所处地面标高为819.00m，人工快渗池、清水计量渠所处地面标高为815.20m。利用地势落差，污水依靠重力流动，无需动力提升，可实现无动力运行。

图1 污水处理工程工艺流程

图2 成都市龙泉驿区某乡镇污水处理工程

3.3 进出水水质情况

该工程设计进水水质为CODCr≤350mg/L、BOD5≤180mg/L、SS≤200mg/L、NH3-N≤25mg/L、TP≤2.5mg/L。设计出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。

3.4 工程运行情况

该乡镇污水处理工程经过近2年运行，主要指标可稳定达到《城镇污水处理厂排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，出水水质监测结果见下表。该工程充分利用地形条件，依地势而建，无需动力提升，并可实现无动力运行。其日常运行管理年耗电量总共约为1496.5kW·h，吨水电耗仅为0.014kW·h，大大低于传统的污水处理工艺。

进出水水质情况表

4 管理模式创新探讨

污水处理设施讲究“三分设计，七分管理”，即使污水处理系统设计有一定的缺陷，只要运行管理到位，也都能维持一定的处理效果；反之，系统设计再完美，运行管理不善，也达不到良好的运行效果[7-9]。美国环境保护署在总结分散污水治理的教训时就认为，以用户自觉为主的管理方式不利于系统的稳定运行与维护[10]。对北京近30个乡镇集中式污水处理厂和78个村级污水站的调查也表明，47%的乡镇污水处理厂和30%的村级污水站未能正常运行，原因除了设计和建设本身缺陷如配套收集管网不全、设计规模偏大外，主要是存在运行管理机制的问题[11]。因此，根据农村地区的具体现状、特点、风俗习惯及自然、经济与社会条件，因地制宜，采用适合农村地区的污水处理系统运营管理模式是很有必要的。

目前，现有的村镇污水处理系统运行管理中存在的问题主要包括以下方面：1）运行维护资金不足；2）缺乏专业运行维护人员；3）运行监管不到位。建立农村地区污水处理设施运行管理模式，关键在于因地制宜地确定运行、监管及技术支持三项运行管理要素的承担者，落实各自责任。

结合实际乡镇污水处理工程的运行管理情况，实施管理模式创新可采取以下措施：

（1）政府负责工程运行管理，专业公司提供技术支持

污水处理设施运营管理的发展趋势是市场化和社会化，但农村地区特别是西南农村地区的污水处理设施，由于其特殊性，短期内完全实现社会化与市场化难度较大，需要一个从政府直管到市场化管理的渐进过程[8]。上述位于成都市龙泉驿区的乡镇污水处理工程，就是由龙泉驿区水务局负责工程的运行和管理，并由专业环保公司提供相应技术支持的。从该工程目前的良好运行管理情况来看，由政府负责工程的运行管理，专业公司提供技术支持的“1+1”运行管理的模式是可行的。

（2）采取以“大项目带动小项目”的形式，降低运行管理成本

尽管现有农村生活污水处理设施具有自动化程度不高、管理简单，运行、维护费用较低等特点。但污水处理的设备操作、维修和工艺参数调节均需较强的专业知识，因此对运行管理人员专业知识的要求较高。运行管理人员不仅需掌握污水处理工艺原理等基础知识，还要了解各设施设备的设计与分布以及农村地区污水排放的具体情况，才能对污水处理设施较好地进行运行管理。农村地区的污水处理设施一般规模较小，地处相对偏远地区，管理水平较低，专业技术人员较少，这样往往会造成污水处理设施出现问题得不到及时解决，以致问题不断积累导致设施不能正常运转。在龙泉驿区还建有一座与上述乡镇污水处理厂一样采用人工快渗处理工艺的水质净化厂，该水质净化厂设计规模为15,000m3/d，配驻有经过专业知识培训的人员可为附近的小型项目提供技术支持。由于人工快渗污水处理系统易于操作，管理和维护比较方便，对操作人员的要求不高，因此采取以“大项目带动小项目”的运行管理模式，通过定期派出较大项目的技术人员到周边的乡镇污水处理厂进行设备维护与技术指导，可使乡镇污水处理厂的污水处理设施在得以长期稳定运行的同时也降低了运行管理成本。

（3）运行费用保障

乡镇污水处理厂的运行费用主要来自两方面：1）通过向使用自来水的用户在自来水费中适当收取部分排污费；2）由地方财政进行补贴。污水处理是一项公益事业，通常不直接产生经济效益，落实污水处理运行费用是确保设施能够长效运行的基础。由于部分农村地区自来水管网分散，较难像城区那样通过自来水费同步收取排污费，因此需要根据实际情况多渠道建立污水处理费用来源。乡镇工业区可通过收取工业企业排污费来保障污水处理设施运行费用。对于村镇生活污水处理设施，可采取市、县、乡、村4级共筹模式，市财政应按照城乡统筹、先进带后进、生态补偿、均衡发展的思路，较大程度上承担起污水处理运行费，根据不同需求给予不同标准的运行费用补助，进行补贴时应同步建立有利于促进污水处理设施运行的奖惩机制，建议以奖励的方式给予补助[7]。

5 结语

通过四川龙泉驿区某镇污水处理厂的工程实例可以看出，作为新型污水土地处理工艺，人工快速渗滤污水处理工艺具有流程简单、运行成本低、处理效果稳定等优势，在西南农村地区适合利用地势条件实现微动力或无动力运行，系统能耗非常低，特别适合作为农村地区污水处理工艺。在农村污水处理设施的管理方面，除了选择合适的处理工艺，还需要在政府职能部门负责设施运行的基础上，引入专业公司进行技术支持。为了应对农村地区维护管理人员专业知识匮乏的短板，需要“以大带小”，以较大污水处理项目辐射周边地区分散式污水处理设施，专业人员可就近进行巡查管养。另外，在运行费用保障方面，也需要建立和完善各级政府的财政补贴制度。

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