四川省农村地区生活污水处理现状调研分析

李 菊，胡颖铭，彭子宸，陈亚平，董 坤

(1.四川省环境科学学会，成都 610041，2.四川省生态环境科学研究院，成都 610041)

前 言

随着农村经济的发展，环境问题也日益凸显，农村环境污染问题已然成为了制约我国乡村振兴、新农村建设的瓶颈，其中最为突出的便是农村水体污染，农村水体的污染导致农村生态环境遭到严重破坏。四川省农村人口众多，受经济条件、地形地貌、技术工艺及群众环保意识等因素所限，农村污水处理设施建设严重不足，生活污水大多直接排放，成为四川省面源污染的重要来源[1]。决定农村污水处理方式的因素有规划、人口规模、人口密度(或房屋间距)、管网设施建设、环境条件、经济条件和运行管理等[2]，而四川省现有农村污水收集处理系统建设不完善，加之污水来源分散，导致污水收集率与处理率低下的状况一直存在。本文通过现场调研，分析了四川省不同市(州)的农村生活污水处理现状、现有处理技术、处理率及排放情况，在充分考虑四川省农村地区地理、自然、经济、社会情况的基础上，提出相应的建议对策，不仅为农村生活污水的防治和水源地保护提供技术咨询和参考，也对新形势下的农村环境保护具有重要意义。

1 实地调查数据

考虑不同的地理位置、经济发展等因素，2019年1月到4月期间采取现场调查方式对四川省不同市(州)的农村生活污水处理工艺、处理效果以及排水去向等方面进行了研究，调查区域如表1所示，涉及5个市(州)的8个县(市、区)，共计25个农村污水处理点位、9种工艺类型，采集检测水样40个，分析结果对四川省农村污水处理设施水污染物排放标准的制定、社会主义新农村建设以及推进环境保护具有积极作用。

表1 实地调查地区Tab.1 Field investigation area

2 结果与分析

2.1 四川省农村生活污水处理工艺情况

四川省农村生活污水处理工艺统计情况见表2，其中数据统计是指来源于四川省地方标准《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》编制说明中的数据进行的分析，实地调查为本次调研实际对表1地区进行的调研活动。在农村生活污水处理中，单独的好氧、厌氧、生态或物化处理方式具有一定局限性，因此组合型工艺在实际运用中较多。农村地区污水处理技术按原理大体可以分为3大类：一是生物处理技术，包含好氧生物技术和厌氧生物技术，其中好氧生物技术可分为活性污泥法和生物膜法两大类[3]，厌氧生物技术有污水净化沼气池、复合厌氧处理技术等；二是生态处理技术，有人工湿地、土壤渗滤和稳定塘：三是物化处理技术[3]。任意两种工艺结合称为复合处理技术。

如表2所示数据统计工艺中的生物处理技术其数量占比为60.09%，规模占比为65.54%，实地调查中其数量占比为52%，皆超过一半，实地调查与数据统计相吻合，四川省农村地区生活污水是以生物处理技术为主，且主要选取好氧工艺，如A/O、A2/O、MBR、SBR/CASS、生物转盘、生物接触氧化、生物滤池来净化污水。复合处理技术有好氧+生态工艺、厌氧+生态工艺，两者数量占比相当分别为14.55.%、14.27%，规模占比前者为后者的两倍，分别为10.11%、5.40%，实地调查中好氧+生态工艺规模占比40%。

表2 四川省农村生活污水处理工艺Tab.2 Rural sewage treatment technologies in Sichuan Province

农村生活污水处理考虑农村污水水质、水量以及排水等因素大多选择复合工艺，其中好氧+生态技术组合的工艺更普遍；单独的生态处理技术主要在部分经济较落后的农村地区。

农村生活污水处理的工艺选择应遵循因地制宜的原则，出水要重点考虑污水回用和达标排放。结合调研数据，就四川农村采用较多的几种生活污水处理工艺作简要分析。

2.1.1 A/O组合工艺

厌氧—好氧工艺是在缺氧/好氧条件下利用微生物的生物活性实现有机物的水解、生物降解、氮的硝化和磷的生物沉淀，且沉淀出水能达标排放，是一种稳定、高效的生化处理装置，如谢燕华等[4]对泸州市调研发现采取A/O工艺，其出水水质达到GB 18918-2002一级B标准。该技术与人工湿地相结合，主要用于人口居住较分散的农村地区污水处理，这与白磊磊等[5]对四川部分农村地区调查结果相符；同时厌氧与人工湿地组合污染物去除效率高，水质好且稳定，谢燕华等调研发现眉山市丹棱县F镇乡村地区采用该复合工艺处理生活污水，出水还可用于农田施肥[4]。农村生活污水处理宜采用厌氧处理与人工湿地等生态处理相结合的复合工艺，如方志华[6]。就在安徽省某村运用A2/ O+人工湿地组合工艺，不仅能适应农村污水排放特点，还能有效去除水中的有机物和氮、磷等营养物质。但由于 A2/O成本较高，日常运行耗电，管理维护要求高，仅适合于经济条件较发达，对出水水质又要求较高的农村地区，不适用于经济较差的地区。

在本次实际调研中遂宁市经济条件较好的农村地区多采用此工艺，25个设施中有8个使用该工艺，数量占比32%。

2.1.2 人工湿地系统

人工湿地系统是由“土壤—植物—微生物”组成的独特生态系统，利用各种动植物、微生物和基质的共同作用，达到污水净化目的，其构成部分包含土壤、人工基质(多为碎石)以及种植的湿生植物(芦苇、香蒲、菖蒲、水竹、美人蕉、灯心草和大麻等)。由于人工湿地具有净化污水和环境景观的双重效果，目前人工湿地技术已在我省广泛使用，主要适用于四川省经济条件较差的农村聚居点生活污水处理。如麻泽龙，何荣智，周芸[7]提到该系统在四川省眉山市东坡区白马镇龚村和广济乡五一村应用较多；白磊磊[5]调查发现该技术在德阳 、绵竹等地开展也较好。

本次调研中多采用该系统与其他工艺相结合的复合工艺，其中就有遂宁市污水处理点和西昌市污水处理点。人工湿地处理系统不仅能去除有机物，还能脱氮除磷、去除重金属，同时还具有投资低，耗能少，建造和运行费用低，易于维护等优点，但占地面积较大，对地形地貌要求较高，所以经济欠发达，地势平坦，土地较多或存在闲置土地的农村地区比较适用于此技术。

2.1.3 MBR工艺

膜生物反应器((Membrane Biore-actor, 简称MBR)是一种将膜分离单元与生物处理单元相结合的新型污水处理工艺，利用膜的高效截留作用来截留生化反应池中的活性污泥和大分子有机物，提高污水出水水质。省外利用MBR 复合工艺处理净化污水的情况较多，如谢晴等[8]在示范工程中运用 A2/O-MBR 一体化设备的工艺组合对农村污水进行处理，出水水质均优于 GB18918-2002一 级 A 排放标准；左燕君等[9]运用混凝-两级 A/O-MBR 工艺处理生活污水，出水满足 GB19818-2002一级 A 标准。

MBR处理工艺能适应各种水质，本次调研中也多采用MBR工艺而非MBR复合工艺，如自贡市和泸州市。虽其具有占地面积小，运行稳定，耐冲击性能强，出水水质效果好等优点，但膜易堵塞，清洗困难且所需能耗和维护成本都较高而未被广泛使用，因此适用于经济条件较好、对出水水质要求较高的农村地区。

2.1.4 生物转盘工艺

在国内外得到广泛应用[10]的生物转盘工艺概念诞生于20世纪20年代的德国，属于一种生物膜法处理污水的技术，利用转盘上的微生物的新陈代谢活动实现有机污染物的去除，并在厌氧与好氧交替的环境中实现硝化、脱氮除磷的功能，进而进化污水，具有效果优良、能耗低等特点。该工艺在城镇污水处理中使用较多，如韦真周等[11]采用生物转盘工艺主要运用在小城镇生活污水的处理，且效果良好；李成森等[12]运用生物转盘组合工艺在崇左市大新县下雷镇污水处理厂进行调试运行，出水水质达到GB18918-2002一 级 B 标准。农村污水处理使用也日渐增多，如霍鑫超等[13]设计了一种能提升脱氮效率的新型生物转盘，且主要针对常见的难以达到TN 排放要求的农村污水处理。

数据统计生物转盘工艺在四川省农村生活污水处理中使用相对较少，本次调研中遂宁市运用较多，泸州市有部分使用。虽然转盘投资较大、生物膜易脱落、处理性能受环境气温及其他因素影响较大，但实践证明， 生物转盘工艺具有管理简单、处理效率高、能耗低、投资少等特点，能够满足农村污水处理的基本要求[14]，因此该技术适用于各类农村地区。

2.2 农村生活污水处理设施运行现状

对四川省多处农村生活污水处理设施进行了实地调研，主要情况见表3。四川省农村生活污水处理现状如下。

表3 四川省农村生活污水处理情况Tab.3 Rural sewage treatment situation in Sichuan

2.2.1 农村生活污水处理设施建设上，除部分经济较好的新型农村聚居点和利用农村环境连片整治项目建有污水集中处理设施外，大多数农村都未建有污水处理设施，生活污水直排现象严重。农村污水处理主要有集中处理和分散处理两种模式[15]，调研发现，经济发达的建有新农村聚居点的农村处理农村生活污水多采用 “集中收集就地处理”的集中处理模式；经济相对落后的农村多以微动力或无动力技术分散处理农村生活污水。

2.2.2 已建的农村污水处理设施在日常运行维护上存在缺乏专业技术人员管理的问题，乡镇政府管理人员对设备和工艺无深入了解且各部门之间权责不清，而部分设备运行步骤复杂，需要专业技术人员才能操作。调研的25座设施中由第三方专业化运维单位运维的就有17座，由(镇)政府或村委会自行运维的只有8座。

2.2.3 农村生活污水排放去向，部分出水直接排入附近水体(农田、小沟渠、池塘或旁边河流)，部分则作为灌溉用水回用。各地区根据实际情况，采用不同处理工艺，其出水水质也无统一标准。现有处理设施均采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标或一级B标作为处理设施的出水排放标准，调研中25个农村污水处理点中出水排放标准为一级A标的设施有10座，出水标准为一级B标的设施有15座。

2.2.4 随着城镇化率的不断提升，我省农村人口呈现出周期性变化的特点。调研发现部分地区设计规模与实际处理规模相差很大，污水处理设施设置处理规模时，应考虑常住人口及人口波动因素。部分农村实施乡村旅游发展项目，对于具备旅游发展特色的村庄，应在考虑旺季游客最大容量前提下规划污水处理设施设计规模。

2.3 处理结果分析

对采集的农村生活污水处理设施进出水水样进行了检测，经数据分析，检测指标处理率详情见表4、检测指标处理率的分布状态见图1。图1从左到右依次为CODCr、SS、NH3-N、TN、TP。比较中位值和平均值，其中CODCr、NH3-N、TN处理率的平均值在中位值以上，SS、TP处理率的平均值在中位值以下，SS的处理率较分散。按照检测指标的顺序其处理率平均值呈依次下降趋势；中位值呈先上升后下降的趋势；上限值呈现上升后下降的趋势；下限值呈现下降后上升再下降趋势。处理率集中分布区间CODCr和NH3-N相似为50%～90%、SS为40%～90%、TN为30%～75%、TP为10%～70%。

表4 检测指标处理率Tab.4 Processing rate of detection indicators (%)

注：“x”表示平均值，“-”表示中位值

检测指标以《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)作为出水标准，其中以一级B标作为出水标准，其中CODCr达标率为73.70%、SS达标率为42.10%、NH3-N达标率为31.60%、TN达标率为26.30%、TP达标率与TN相同；以一级A标作为出水标准，CODCr达标率为68.40%、SS达标率为10.50%、NH3-N达标率为26.30%、TN达标率为15.80%、TP达标率与TN相同。

如图2，以一级B标为出水标准的达标率均高于以一级A标为出水标准，且5个检测指标中CODCr达标率都最高。以一级B标为出水标准中TP达标率与TN相同，两者达标率最低。以一级A标为出水标准中SS达标率最低，其次为达标率相同的TN、TP。

图2 污水处理达标率分析Fig.2 Analysis of sewage treatment compliance rate

2.4 主要对策建议

一是工艺选择。在具体工艺选择上，各地区应充分考虑当地经济水平、地形特征、气候特点、处理要求等因素，结合现有科技发展水平，创新污水处理技术，选择简便易行、运行稳定且借助当地技术和管理维护力量就能满足处理要求的工艺。例如经济较好、人口集中、土地紧张、水污染严重的农村地区，应选择占地面积小、处理效果好的好氧生物处理技术；而经济较差的农村地区，应优先采用运行成本相对较低的微动力或者无动力处理技术。

二是控制指标。考虑到农村实际情况，生活污水排放大多是进入沟渠、直排农田或者少数排放到功能未明确水体，且农村排放的污水基本不含重金属和有毒有害物质，有一定的氮磷，可生化性强，因此出水流经自然湿地、林地或坡地自然沟渠等间接排放水体的，其控制指标可在规定的标准范围内适度放宽。从资源回收利用方面看，农村生活污水处理设施的排泥，应鼓励以当地的资源化利用为主，不宜以《城镇污水处理厂污染物排放标准》的污泥处理要求进行监管。

3 结 论

对四川省农村生活污水处理技术调研结果表明，四川省农村生活污水处理工艺选择无统一标准，处理率相对较低，农村污水是农村面源污染的主要来源，农村生活污水处理工作迫在眉睫。四川是人口和农业大省，具有典型的山地、丘陵以及平原分布，农村生活污水处理不能一概而论，必须充分考虑各地区自然、经济、社会、地理环境和地域差别情况，采用政府主导、购买服务的方式，因地制宜、分类指导。