宁夏农村生活污水处理系统现状调查与问题分析

2016-03-23李小宇罗玲玲钟艳霞杨丽芳

中国农村水利水电 2016年6期

贺婧，李小宇，罗玲玲，钟艳霞，杨丽芳，梁东

(宁夏大学资源环境学院，银川 750021)

全国农村地区每年生活污水产生量约为80亿t，2005年建设部的调查显示，96%的村庄没有排水沟渠和污水处理系统，生产生活污水未经处理沿道路边沟或路面排放至就近水体，对农村生态环境造成了严重危害，已经成为新的区域性水环境的重要污染源[1,2]，农村环境问题已成为区域经济进一步发展、推进城乡基本公共服务均等化、保障和改善民生的重要制约因素[3]。

2010年国家开展农村环境综合整治工作，宁夏作为全国两个综合示范省份之一，率先开展了农村环境综合整治工作，对于涉及农村环境的生活垃圾、生活污水、饮用水源地、村容村貌等开展大规模的整治工作，使宁夏地区农村环境得到了很大的改善，但是对于其重要的生活污水处理问题缺乏深入细致的调研分析，从而致使宁夏地区的成功经验和面临问题不能及时总结推广，试点示范的效应不能显著发挥。本研究针对宁夏地区农村生活污水集中处理工艺、运行、水质、管理等方面开展调研分析，为农村生活污水集中处理技术的推广和管理奠定基础，也为宁夏地区后续相关工作的深入开展奠定基础。

1 研究区概况

宁夏回族自治区地处黄土高原和内蒙古高原的过渡地带，位于地质、地貌“南北中轴”北段，地貌类型复杂，地形南北狭长、地势南高北低、西部高差较大、东部起伏较缓；根据宁夏地区的自然条件、资源禀赋和社会经济发展现状，可将宁夏划分为沿黄灌溉农业区、中部风沙干旱区、南部山区3个区域[3]。截止2013年，宁夏回族自治区总人口654.19万人，行政村2 603个，社区、林场154个，农村人口313.91万人，占总人口的47.99%。

近年来，宁夏回族自治区农村环保工作走在全国前列。2007年被国家环保总局批准为全国第一个农村小康环保行动计划试点省区的基础上，2010年，宁夏又被确定为全国8个农村环境连片整治示范省(区、市)之一。2010-2012年中央和自治区财政共投资10亿元，在沿黄区域、生态移民区和南部山区黄河支流区3个重点示范区开展农村环境连片整治示范工作[3]， 2010年以来，自治区政府实施了一系列宁夏农村环境连片整治示范项目治理农村生活垃圾和生活污水，使农村生活垃圾问题基本得到解决、村容村貌大幅改观；而农村水环境污染问题依然存在。

2 宁夏农村生活污水处理现状及问题

2.1 宁夏农村生活污水排水量及水质状况

宁夏地区气候干旱，水资源相对缺乏，农村居民生活用水量偏少，且大部分村庄居民主要使用旱厕，没有淋浴设施；但随着新农村建设的推进，部分经济条件好的村庄家庭增加冲水马桶、洗衣机、淋浴间等卫生设施，接近于城市的用水习惯。因此，不同地域的农村生活污水排放量各不相同。宁夏3个不同区域农村生活污水排放量分别为：沿黄灌溉农业区人均用水量20～100 L/(人·d)，污水排放系数0.4～0.8，人均排水量8～80 L/(人·d)；中部干旱风沙区人均用水量20～80 L/(人·d)，污水排放系数0.3～0.7，人均排水量6～55 L/(人·d)；南部山区人均用水量10～70 L/(人·d)，污水排放系数0.2～0.6，人均排水量2～45 L/(人·d)。宁夏地区农村生活污水水质状况：SS为200～300 mg/L，CODCr为300～600 mg/L，BOD5为150～350 mg/L，氨氮为30～80 mg/L，总氮为30～80 mg/L，总磷为5～8 mg/L，pH值为6.5～8.5。

实地调查发现，宁夏北部沿黄城市带、中部干旱带和南部山区农村居民生活用水量、污水排放量受用水现状、用水条件、供水方式、经济条件、用水习惯、发展潜力等情况影响，差异较大。其中，北部沿黄地区用水、污水排放量明显高于中部、南部山区。水质监测发现，宁夏农村生活污水水质随污水来源、有无水冲厕所、时段特征等变化幅度较大，氮、磷含量较高，可生化性强。

2.2 宁夏农村生活污水处理系统分布及覆盖面积

2010以来，宁夏非常重视农村环保工作，在从中央争取6.5 亿元的项目资金的基础上，自治区又超额配套了3.5亿元专项资金，建设了一批农村环保硬件设施。已建成的农村生活污水处理系统几乎覆盖宁夏回族自治区大部分市县的农村区域，涉及1 244个行政村，受益人口达311.321 5万人。截止2013年，宁夏已建设村镇生活污水集中处理设施90座，分散式污水处理设施152座，铺设集污管网999 km，使宁夏全区22个县(区)及农垦系统1 040个行政村约1/2的人口受益。目前，宁夏实现了2/3的镇区驻地和中心村镇都有集中式污水处理设施。

2.3 宁夏农村生活污水处理系统类型

宁夏回族自治区农村污水处理系统开展统计调查，本次调查、统计涉及项目116个，乡镇109个，包括336个连片村，农场6个，林场1个。通过对宁夏全区农村生活污水集中治理设施实地调查统计发现，人工湿地60座，一体化设施32座，接入城市管网38处，接入已有设施6处，分散式污水处理(三格水解厌氧池、四格水解厌氧池)7处，化粪池14处，环保化粪池2处，土壤渗滤系统2处，氧化塘2处，直排干渠2处。调查统计发现，农村污水处理系统中人工湿地占50%，地埋式一体化占27%，化粪池占13%，土壤渗滤系统占2%，氧化塘占2%，分散式污水处理系统占6%，如图1所示。

图1 宁夏各类农村污水处理系统所占比例Fig.1 The percentage of different rural sewage treatment systems in Ningxia

通过调查发现，宁夏农村生活污水处理技术丰富多样，有单一技术工艺，也有组合技术工艺。但主要以人工湿地和地埋式一体化及其组合技术工艺为主，其次为化粪池、氧化塘等。人工湿地处理工艺由于经济、环保等特点，是目前国内应用较广的农村污水处理工艺[4-6]。2010以来，宁夏地区共建设人工湿地60余处。固原市、吴忠市、银川市人工湿地所占比例较高，分别为37%、25%、20%。

2.4 宁夏农村生活污水处理系统水质及运行状况

2.4.1宁夏农村生活污水处理系统水质状况

由于污水处理系统的选择是根据入水中各污染物的特点来确定，因此选择合适的污水处理系统需要重点分析水质的特点。同时，了解污水的可生化能力和脱氮除磷能力对选择合适的农村生活污水处理系统、提高污染物去除率具有重要意义[7]。农村生活污水处理的主要污染物质为COD、BOD5、SS、NH3-N、TP，因此选取这些指标来评价污水处理系统的水质状况。

图2 银川市22家农村污水处理站分布图Fig.2 The position of 22 rural sewage treatment stations in Yinchuan

本次对银川市22家农村环境连片整治项目中建设的所有集中式污水处理站及分散式污水处理设施(见图2)中进出口水中的SS、CODcr、NH3-N、水温、总磷、BOD5进行监测。监测各为2 d，进出口每天各监测4次。监测结果如图3所示。

由图3(a)可知，3、10、12、14、21、22号站点符合宁夏农村生活污水TP浓度排放二级标准，其他各站点TP浓度均未达标排放。同时发现，14号站点TP去除率最高，其次是12号站点，去除率达90%以上，而4、19号站对TP去除率最低，分别为-1.02%、2.27%。由图3(b)可知，10、12、14、20号站点符合宁夏农村生活污水CODCr一级排放标准；1、4、11、21、22号站点符合二级排放标准；2、15、17号站点符合三级A排放标准，16、18号站点符合三级B排放标准；其他站点超标排放；同时发现，14号站点CODcr去除率最高，其次为20号站点，去除率达80%以上，而8、19号站点去除率最低，分别为6.56%、4.82%。由图3(c)可知，1、12、14号站点符合宁夏农村生活污水氨氮一级排放标准，2、3、10、20、21、22号站点符合二级排放标准；其他站点氨氮未能达标排放。同时发现，14号站点NH3-N去除率最高，其次为1号站点，去除率高达98%以上，而17、19号站点对NH3-N无去除率，分别为-2.64%、-1.90%。

图3 银川市22家农村污水处理站水质状况Fig.3 Water quality condition of 22 rural sewage treatment stations in Yinchuan

由图3(d)可知，5～8号站点SS浓度符合宁夏农村生活污水三级A排放标准；18、19、20号站点，SS浓度符合三级B排放标准。其他站点符合二级排放标准，其中1～3、10、14、20、22号站点，符合一级排放标准；同时发现，3号站点SS去除率最高，其次为20号站点，去除率高达90%以上，而18号站点SS去除率最低，去除率为18.72%。由图3(e)可知，4、10～12、14、20～22号站点符合宁夏农村生活污水BOD5排放一级标准；1、2、15～18号站点符合二级排放标准；3、7、13号站点符合三级A排放标准；5号站点符合三级B排放标准；其他各站点BOD5超标排放。同时发现，14号站点BOD5去除率最高，其次为20号站点，去除率达80%以上；而19号站点去除率最低，去除率为8.8%。

农村生活污水经处理后，出水水质应达到《宁夏农村生活污水排放标准》的相关要求。银川市22家农村生活污水处理站中14号站点(灵武市郝家桥)的人工湿地污水处理系统和20号站点(南梁农场)的一体化污水处理方式对污水有较高的去除效率；19号站点(渠口农场)的污水处理系统去除率最低。另外，银川市农村污水处理系统对pH、SS、NH3-N、BOD5、CODcr有较好的祛除效果，达到《农村生活污水排放标准》(DB64/T700-2011)二级标准要求。但对TP、粪大肠杆菌去除效果较差，其中粪大肠杆菌数量几乎都大于24 196个/L，严重超标。因此，农村污水处理站应改进处理技术，对出水加氯消毒，提高污水处理系统对粪大肠杆菌的去除。

2.4.2宁夏农村生活污水处理系统运行状况调查

本次共调查37个污水处理设施，其中银川市29个(人工湿地15个、一体化设施14个)，农垦系统7个(人工湿地4个、一体化设施3个)，宁东镇1个(人工湿地1个)。银川市37个污水处理站均已建成，其中运行并可监测的污水处理系统有22个；建成未运行的污水处理系统有15个，即未运行的污水处理系统占40.5%。

2.5 宁夏农村生活污水处理系统存在的问题

宁夏农村生活污水处理系统已经覆盖全区大部分农村地区，农村水生态环境得到了一定的改善，但水资源有效利用和循环可持续发展还存在一定的问题，水生态安全没有得到彻底解决。

(1)处理工艺缺乏针对性、规范性。农村生活污水处理系统种类繁多，主要有人工湿地、地埋式一体化、土壤渗滤技术、生物膜处理系统、蚯蚓生物滤池等，而每一种污水处理技术作为一门学科，有其自身的施工技术规范，包括布水方式、填料铺设、墙体的构建、防水层的建设等[8]。除了必要的技术规范，还需要针对不同的水质及处理需求开展深入细致的个性化研究和设计。宁夏地处内陆，冬季低温，水资源缺乏，经济发展相对落后，在农村生活污水水量、生态环境、经济条件方面存在显著的特殊性。在调查中发现，虽然宁夏已建立了众多的农村生活污水处理系统，但调查中发现大量处理系统不能满足当地农村生活污水处理需要，如在山区建立人工湿地系统，大量占用耕地；在人口分散地区建立地埋式一体化系统，污水排放量难以维持系统运行等等。因此，对于宁夏地区农村生活污水集中处理的工艺迫切需要满足地方需求的、规范的具有针对性的污水处理系统。调查发现，受人力、财力、物力资源的影响，特别是管理技术人员、资金相对短缺，处理工艺的深入研究和遴选受阻。处理设施建设过程中由于从事农村生活污水处理系统建设施工的队伍参差不齐，缺乏施工经验，导致施工的规范性存在较大问题，从而对污水处理效果产生影响。

(2)运行管理缺乏专业性、科学性。实地调查发现，宁夏农村生活污水处理系统大多由当地有关部门委托农民自行管理，普遍缺乏专业对口的专业人员指导农村各地污水处理设施的建设和维护运营，现有管理人员专业素质较低，管理手段和管理方法落后。因此，大量农村生活污水处理系统未能正常运行，且设备耗损严重，未能得到及时维修和保养，致使污水处理系统去污效率低，没有充分发挥系统应有的功能。另外，农村建设中的水污染治理问题还缺乏科学可行的对应政策和标准。污水处理设施的建设规模应根据村庄的实际情况，参考相关标准进行核定，避免盲目扩大工程规模造成污水处理能力的闲置，不但导致投资浪费，而且影响污水的处理效果。农村生活污水处理系统建设时应秉承“具体问题具体分析”的观点[9]，合理规划与选址，但实际在建设过程中，由于建设单位具有很高的决定权，为降低建设成本，对工程的建设过分干预，包括施工工艺的变更、工程工艺的增减、植物的配置以及工程材料的选择和应用等。这就导致了工程运行后存在着较大的漏洞和隐患。很多决策者凭借自己的第一感觉和单一印象，甚至是个人交情来确定工程工艺方案，导致施工方案主观性较强，未能客观正确选择合理适宜的工艺技术，缺乏科学规划和科学决策的能力。

(3)资金投入缺乏长效性。2010-2012年宁夏农村环境连片整治期间，各级财政集中投入大量资金建成覆盖全区的农村生活污水处理设施，而设备交付使用后由于缺乏需要大量运行、维护、管理资金，导致大量设施闲置或未能正常运转。农村生活污水处理设施每年的运行成本包括药剂费、电费、人工费用，由于没有可靠的经费来源，资金难以保障，因此导致设备运行受阻，处理污水过程中未投放处理药剂，污水处理效果大打折扣[10]。目前，宁夏地区农村生活污水处理设施的建设资金主要依靠各级财政支出，极少一部分资金由村民自筹解决。除少数地区将农村生活污水处理设施运行管护经费纳入财政预算外，大部分地区污水处理设施后期运行经费基本没有财政预算，只有少量的补助经费，缺乏长效性的资金投入机制，难以维持设备的正常运行，直接影响了污水处理设施效益的发挥[11,12]。

(4)缺乏后评估机制。根据宁夏各地政府及有关部门提供的资料显示，农村污水处理系统在交付使用前，污染物各项指标(COD、NH3-N、TP、BOD5、pH、SS)均能达标排放，但根据交付使用后的水质监测发现，大量污水处理系统出水未能达标排放；运行状况调查发现，大量机器设备耗损严重，无法得到正常维修养护，更甚至者污水处理系统遭到当地村民或牲畜的破坏。究其原因，农村生活污水处理系统交付使用后政府及相关部门对系统的运行管理缺乏监督，未能建立长效的后评估机制以保障系统健康有效运行。调查同时发现，由于缺乏后评估机制，许多农村污水处理设施完工后闲置或没有按规定程序运行。针对污水处理设施因为资金、维护、人员等问题利用率不高，应强化地方人民政府的责任意识，不能只争取项目建设，忽略后期管理，积极探索运行模式，切实建立农村环境保护的长效机制。

3 对策建议

3.1 深入开展处理工艺个性化研究

宁夏农村地区人口较多，但居住相对分散，特别是宁夏南部山区耕地面积有限，在选择污水处理工艺时应具有针对性，应能满足当地农村生活污水处理的实际需要。另外，实地调研中发现，宁夏农村生活污水处理系统虽然众多，但很多工艺照搬城市污水处理系统，应选择具有针对性的处理工艺，提出个性化的设计方案。因此，政府及相关部门在项目建设和运营管护过程中，应建立科技支撑体系，开展相关学科领域的科学研究和技术咨询工作，确保集中连片村庄整治效果，实现项目建设的环境效益、社会效益和经济效益的充分发挥[13,14]。

宁夏环保部门应联合高校一方面开展农村生活污水治理示范工程主要工艺的研究分析，为宁夏农村生活污水处理项目提供参考依据，为工程项目的实施提供技术支撑，为现阶段改善宁夏农村地区环境面貌工作提供了一个切实可行的解决方案；另一方面，开展农村污水处理系统微生物群落结构的研究，可以充分了解污水处理系统的微生物状况，以及微生物对污水净化的作用，也为筛选本土的功能性微生物奠定基础。

3.2 资金投入的多元化和长效化

宁夏各级政府应加大投入，保障农村污水治理工程建设资金充裕。农村环境保护是政府主导的公益型性事业，宁夏回族自治区政府应要求各级地方政府逐年加大在农村环境保护方面的财政预算和投资，并通过建立“以奖代补”和“以奖促治”机制，建立农村环境保护专项资金，加大对农村污水处理设施的投入，保障工程建设资金[15,16]。另外，自治区政府应加强污水治理工程专项资金使用的监察管理，同时加强对资金使用绩效评价和项目后续管理，形成合理的政府、企业、社会多元化投入体系，鼓励经济条件好的村民加大对农村环境保护的投入度。同时将农村污水处理设施的运行管护费用纳入公共财政预算，由区、市、县财政按照比例配套，或在每年的农村环境连片整治中单列部分资金，地方再配套一定比例的资金[16]。同时，在有条件的地方设立乡镇环境保护管理机构，配备专、兼职人员，确保农村环境保护设施正常运行。

项目所在地政府是项目建成投运后的运行管理责任主体，要多渠道筹措运行维护资金，积极探索建立治污设施运行维护资金保障机制，根据各地实际情况采取市、县(区)各级财政补助、适当收费、建立完善补偿机制、引入市场化运营机制等方式，多渠道筹措治污设施的运行维护费用，保障设施长期运行。对大、中型集中治污设施要建立维护专项经费，通过建立工程管理委员会或受益村民合作组织进行管理。以农户自用为主的分户治污设施，实行“自用、自管”，也可探索适当收费的物业化管理方式进行管理[16]。

3.3 运行管理的科学化

(1)转变政府职能。宁夏农村生活污水处理系统的运行管理调查发现，污水处理项目“三分建、七分管”，前期建设是基础，后期管理是关键。因此，在后期管理中应明确农村环境卫生、环保设施的监管主体、责任主体、实施主体、监督考核主体等；督导各市、县建立农村环保长效机制，使农村环保工作健康发展。首先，应建立长效的环境监管机制，建立健全宁夏回族自治区、市、县(区)、镇(乡)上下联动，四级农村环境保护体制、机制，对农村环保、污水治理等实行目标考核责任制，层层签订目标任务书，推动农村环保治理工程开展。其次，管理部门除规定排放要求，负责组织工程验收外，还应加强对已建工程的日常监督管理，发现工程运行异常或处理不达标，应及时通知设备设施使用人，并追究相关责任。最后，建议建立宁夏回族自治区农村生活污水治理监察协会，提供农村生活污水处理系统建设与管理的技术咨询和指导，并经常开展专业培训活动。

(2)推动农村生活污水处理站管理运营市场化。宁夏农村生活污水处理站的运行管理应引入市场化运营机制，污水处理设施运行以后，农民是最大的受益群体，根据“谁受益、谁付费”的原则，农民当然需要支付一部分的运行管护费用，支付方式和额度可根据不同的使用主体差别收费[16]。当使用主体为普通居民时，可考虑让其承担设施运行部分电费及其他费用，政府提供经济补贴，补贴额度可根据设施使用情况具体分析。因此，村镇与专业公司相结合的管理模式和机制可能是最适合宁夏实际的运行管理模式。

(3)加强农村生活污水处理站的水质监测。为了严格保证农村生活污水处理系统出水水质标准，及时发现污水处理系统存在的问题，必须加大水质监测力度，为此应做到以下几点：增加农村生活污水处理站的水质检测频率；增加检测的随机性；有能力的农村生活污水处理站尽量增设独立水质检测设施；应能经常对水质进行监测，对突发水质变化情况应及时查找系统存在的问题，并能采取相应的恢复措施。

(4)建立后评估机制。宁夏回族自治区环保部门应建立项目绩效评价体系，对项目建设规模较大，要根据项目的实际情况和特点，建立项目绩效评价体系，对于环境、社会效益进行追踪问效，确保项目功效及时充分发挥。要建立农村环保队伍和机构，加强环境监测、监察、信息能力。

3.4 试点示范经验的总结与推广

宁夏各级政府应积极探索农村生活污水处理站运行、管理的长效机制，借鉴并推广示范经验，确保已建成的设施发挥应有的作用。充分利用广播、电视、报刊、网络等媒体，强化对农村环境综合整治、农村环保科普知识、农村环保先进典型等的宣传，使农村环境综合整治深入人心，促进各级政府、相关部门的重视支持，促进公众的积极参与，建立农村环境保护的长效机制。自2007-2013年宁夏开展农村环境保护工作以来，获得了许多值得推广的经验。首先，因地制宜，分散与集中相结合。对于宁夏人口相对集中，水资源比较充足的灌区，以及地下水源比较丰沛的中部干旱带部分地区，为了确保周围环境以及地下水的清洁，对靠近城市的农村尽可能地将村庄生活污水收集管网与城市生活污水管网接通，进入城市污水处理厂进行处理，远离城市的村庄有条件的鼓励建设村镇污水处理厂。其次，对于没有条件建设污水处理厂的农村地区，周围环境条件比较宽松，有建设氧化塘条件的，积极鼓励采取氧化塘、人工湿地等方式处理农村生活污水，尤其是环境要求标准较高的地区推广使用“厌氧池+氧化塘+人工湿地”工艺。再次，对于干旱缺水的宁南山区和中部干旱带部分农村，由于水资源的极度缺乏，提倡户用沼气池就地利用、分散解决的办法。最后，要区别对待目前宁夏农村广泛采用的渗坑(漏底化粪池)，避免“一刀切”式的污水纳管方式，如对地下水没有影响的区域，可以暂时保留渗坑(漏底式化粪池)，同时采取强化措施，改善污水处理效果；对地下水有污染的区域新建和改建住宅，要求对化粪池进行底部防渗处理并接入污水干管，同步建设合格的排污设施[17]。

4 结语

(1)通过调研及水质分析发现，人工湿地和地埋式一体化是适合宁夏农村污水处理系统的主要污水处理工艺技术；水质监测表明农村生活污水处理系统对CODcr、SS、NH3-N、BOD5有较好的祛除效果，而对TP、粪大肠杆菌去除效果较差；实地调研发现，部分污水处理系统虽已建成但运行管理存在诸多问题。

(2)对宁夏农村生活污水处理系统存在的问题，首先应积极开展农村生活污水处理工艺的个性化研究，按照“因地制宜”的原则，选取合适的污水处理工艺；其次，要保障农村环保资金投入的多元化和长效化，确保农村环保项目建设顺利完工和保证系统正常运行；再次，应转变政府职能，引入市场化运营机制，完善农村生活污水治理工作的运营管理体系；最后，应定期对农村生活污水处理系统进行监测，建立后评估机制，以充分发挥农村生活污水处理系统的功能，提高其去污效率。

总之，宁夏各地区在开展农村生活污水治理的过程中，需要长期、科学的深入开展相关研究，在选择技术先进、安全可靠，对污水水质、水量变化适应性强、低能耗、低投入，对自控依赖低、占地少和操作管理方便的污水处理工艺的基础上，同时应加强管理，以保障投入资金的有效性，使农村生态环境得到实质性的提高。

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