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我国农村生活污水处理地方标准现状、问题及对策建议

2022-02-20李云夏训峰陈盛李松刘平

环境工程技术学报 2022年1期
关键词:限值污水处理水体

李云,夏训峰,陈盛,李松,刘平

生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心

我国高度重视农村生活污水处理工作,把农村生活污水处理作为打好污染防治攻坚战的重大决策部署之一。《农村人居环境整治三年行动方案》《关于加快制定地方农村生活污水处理设施水污染物排放标准的通知》《农村生活污水处理设施水污染物排放控制规范编制工作指南(试行)》(环办土壤函〔2019〕403 号)等文件的出台,都要求各地区区分排水方式、排放去向等,科学合理确定相关污染物控制指标排放限值,分类制定农村生活污水处理地方排放标准(简称地方标准)。截至目前,全国已有30 个省(区、市)印发了农村生活污水处理地方标准[1-30]。农村生活污水处理地方标准的发布和实施有助于推动地方农村人居环境改善,建设美丽宜居乡村。笔者从适用范围、分级分类情况、污染物控制指标选取及限值、监测采样方法等方面对30 个省(区、市)的农村生活污水处理地方标准进行对比分析,针对存在的问题提出相应的对策建议,以期为完善我国农村生活污水处理标准体系提供借鉴。

1 国外农村生活污水排放的控制标准

1948 年,美国国会制定了《联邦水污染防治法》,1972 年通过《清洁水法案》对其进行了修订。美国的城市与农村生活污水排放执行《联邦水污染防治法》,要求达到二级处理出水限值,该标准只有生化需氧量(BOD5)、总悬浮颗粒物(TSS)和pH 3 项控制指标,其限值的月平均值分别为30 mg/L、30 mg/L和6~9,BOD5和TSS 的去除率均为85%[1]。需要注意的是,美国标准的BOD5包括碳化生化需氧量(CBOD5)和硝化生化需氧量(NBOD5),水中有机物的分解分为碳氧化、硝化2 个阶段,碳氧化阶段消耗的氧化量称为CBOD5,硝化阶段消耗的氧化量称为NBOD5,而我国的BOD5仅指CBOD5。

欧盟于2000 年制定了《欧盟水框架指令》,按照当量人口规模,分级规定生活污水排放限值[2]。如丹麦农村生活污水排放控制指标包括BOD5、总氮(TN)、总磷(TP),按服务人口分为小于5 000 人、5 000~15 000 人、大于15 000 人三级标准,其中服务人口小于5 000 人和大于15 000 人的污水处理设施的BOD5、TP、TN 浓度限值分别为15、1.5、8 mg/L,5 000~15 000人的污水处理设施无BOD5和TN 浓度限值。德国农村生活污水排放主要控制指标包括化学需氧量(CODCr)、BOD5、氨氮(NH3-N)、TN 和TP,根据人口当量情况,需要达到不同的排放标准:服务人口在5 000 人以上的污水处理厂对NH3-N、TN、TP 浓度有要求,服务人口小于1 000人的仅要求CODCr和BOD5限值,分别为150 和40 mg/L。法国农村生活污水排放标准包括CODCr、BOD5、悬浮颗粒物(SS)、TN、TP 5 项指标,根据污水处理厂进水有机负荷高低设定标准范围,只有对氮和磷敏感的地区才对TN 和TP 排放浓度有要求。日本多采用净化槽处理分散农村生活污水,其中深度处理净化槽出水BOD5可达到小于10 mg/L,CODCr小于15 mg/L,TN 浓度小于10 mg/L,TP 浓度小于1 mg/L。

2 我国农村生活污水处理标准制定情况

2.1 国家层面要求

2018 年9 月生态环境部、住房和城乡建设部联合印发了《关于加快制定地方农村生活污水处理设施水污染物排放标准的通知》(简称《通知》),对地方标准制定提出如下要求:1)出水直接排入GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类和Ⅲ类水体的,污染物控制指标至少应包括CODCr、pH、SS、氨氮等,出水直接排入Ⅳ类和Ⅴ类水体的,污染物控制指标至少应包括CODCr、pH、SS 等;2)出水排入封闭水体或超标因子为氮、磷的不达标水体的,污染物控制指标除上述指标外应增加TN 和TP;3)出水直接排入村庄附近池塘等环境功能未明确的小水体,污染物控制指标和排放限值的确定,应保证该受纳水体不发生黑臭;4)出水流经沟渠、自然湿地等间接排入水体,可适当放宽排放限值。从《通知》要求可以看出,应结合尾水排放方式(直接或间接)与排放去向(功能水体等级、非功能水体、封闭水体等)合理选取地方标准污染物控制指标,受纳水体水质越好,地方标准污染物控制指标越多,排放限值越低。同时,《通知》还要求地方结合污水处理规模、水环境现状等实际情况确定污染物控制指标限值。

2.2 地方标准制定情况

截至目前,除广西壮族自治区的地方标准处于送审状态尚未正式发布外,全国有30 个省(区、市)已印发了农村生活污水处理地方标准,且部分省(区、市)对前期发布的地方标准进行了修订(表1)。宁夏回族自治区及河北省、浙江省、江苏省、重庆市、陕西省于《通知》印发前已发布地方标准。宁夏回族自治区于2011 年发布的农村生活污水处理地方标准中包含BOD5、CODCr、SS、氨氮、TN、TP、阴离子表面活性剂、粪大肠菌群数、蛔虫卵数9 项指标,是唯一对蛔虫卵数有限制的地方标准。河北省和浙江省于2015 年发布农村生活污水处理地方标准,其中河北省地方标准包含10 项指标,是目前已发布地方标准中指标最多的,其标准分级与GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一致,分为一级A、一级B、二级、三级,而浙江省排放标准根据新建设施和现有设施分别执行相关限值要求。江苏省、重庆市和陕西省于2018 年发布了农村生活污水处理地方标准,其中重庆市地方标准对TN 未作要求,江苏省将pH、SS、阴离子表面活性剂和粪大肠菌群数作为选择性控制指标。

表1 农村生活污水处理地方标准印发情况Table 1 Issued situation of local standards for rural domestic wastewater treatment

截至目前,河北省、江苏省和宁夏回族自治区对原农村生活污水处理地方标准进行了修订并正式发布,重庆市已发布修订地方标准征求意见稿,浙江省已启动地方标准修订工作。

3 我国农村生活污水处理地方标准对比分析

3.1 标准分级

农村生活污水排放标准根据适用对象、排放去向等的不同进行分级,以执行不同的指标限值。各省(区、市)主要根据农村生活污水处理排放去向和处理设施规模进行标准分级。根据污水排放去向,主要分为直接或间接排入GB 3838—2002 Ⅱ类~Ⅴ类功能水域、GB 3097—1997《海水水质标准》二类~四类海域、非功能水体及尾水利用3 类。执行地方标准的农村生活污水设施规模大多限定在500 m3/d 以下(如青海省为350 m3/d,上海市为300 m3/d),部分省(区、市)又根据不同处理规模(如5、10、30、50、100 m3/d)进行分级,如北京市、安徽省、江西省、湖北省、云南省等对于处理规模小于5 m3/d的农村生活污水设施执行地方标准的最低标准。已印发的地方标准共有7 种分级方式,最少的仅分为一级(如上海市),最多的分为3 级,根据处理规模和排放去向的不同,每个级别又划为1~2 档,最多划分为3 级5 档(如北京市)。

3.2 污染物控制指标

根据《农村生活污水处理设施水污染物排放控制规范编制工作指南(试行)》要求,污染物控制指标至少应包括pH、SS 和CODCr3 项基本指标,根据具体排放去向及生活污水类型增加相关污染物控制指标。除个别省(区、市)外,已印发的地方标准的污染物控制指标在国家要求的3 项基本指标基础上增加了3~7 项其他指标,如北京市的地方标准增加了BOD5,浙江省、安徽省、山东省、海南省、新疆维吾尔自治区的地方标准设有粪大肠菌群数指标,上海市和青海省的地方标准包含阴离子表面活性剂指标。

CODCr和BOD5均反映水体受还原性物质污染情况,由于BOD5指标检测需要5 d,且农村生活污水可生化性好,BOD5和CODCr之间有一定的相关性,因此除北京市以外,其他已发布地方标准的29 个省(区、市)均只采用CODCr作为有机污染物控制指标。TN、氨氮和TP 是反映水体富营养化的指标,除浙江省和西藏自治区地方标准对TN 无要求外,其他省(区、市)均根据不同出水去向设置了这3 个指标。考虑到规模越小脱氮除磷效果越难以稳定达标,江苏省新修订的地方标准对于处理能力小于5 m3/d 的农村生活污水处理设施不考核TN 和TP。新疆维吾尔自治区针对排入封闭水体的污水处理设施增加了TP 污染物控制指标,限值为1.5 mg/L。动植物油指标主要针对农家乐等油脂含量较高的餐饮废水,除内蒙古自治区以外,其他省(区、市)的地方标准均有动植物油污染物控制指标。粪大肠菌群数指标是卫生学指标,需要增加消毒工艺才可以控制该项指标,考虑到消毒工艺投入成本高,且多数已建的农村生活污水处理消毒设施处于闲置状态,因此目前仅有浙江省、安徽省、山东省、海南省和新疆维吾尔自治区的地方标准设有粪大肠菌群数指标。从新冠肺炎疫情影响情况来看,今后应重视粪大肠菌群数等卫生学指标。考虑到含有乡村旅游地区的农村生活污水中阴离子表面活性剂浓度较高,上海市和青海省的地方标准针对处理含有乡村旅游污水的处理设施增加了阴离子表面活性剂指标。各省(区、市)地方标准的污染物控制指标具体情况见表2。

表2 30 个省(区、市)农村生活污水处理地方标准污染物控制指标比较Table 2 Comparison of pollutant control indexes for rural domestic WWT in local standards of 30 provinces

3.3 指标限值对比

目前已印发的农村生活污水处理地方标准指标限值可以分为3 类:第一类是基本与GB 18918—2002 一级B~三级标准限值保持一致,如吉林、黑龙江、福建等省的地方标准;第二类是以GB 18918—2002 一级B 为最严标准,并放宽氮、磷等指标限值,如广东、山东、山西、浙江等省的地方标准;第三类是在GB 18918—2002 一级A 标准基础上进一步加严,如北京、天津、上海、河北等省(市)的地方标准指标限值严于GB 18918—2002 和中西部地区省份的地方标准。其中,北京市的地方标准严于GB 18918—2002 一级A,属于目前国内最严的地方标准;天津市的地方标准对于直接排放功能明确的水体,需执行功能水体对应的标准;河北省的地方标准对于直接排入白洋淀的污水处理设施,其出水执行GB 3838—2002 Ⅲ类水质标准。

不同省份的农村生活污水排放标准中各分级的CODCr、TN、TP、氨氮排放限值对比如图1 所示。

由图1 可知,我国东部地区各省份农村生活污水排放标准中CODCr限值为30~120 mg/L,SS 浓度为10~60 mg/L,氨氮浓度为1.5~25.0 mg/L,总氮浓度为15~30 mg/L,总磷浓度为0.3~3.0 mg/L,动植物油浓度为0.5~5.0 mg/L。北京市、上海市、浙江省等地方标准中各指标限值严于中西部地区。

图1 不同省(区、市)农村生活污水排放标准各指标限值Fig.1 Limits of rural domestic wastewater discharge standards in different provinces

我国中部地区各省份农村生活污水排放标准中CODCr限值为50~150 mg/L,SS 浓度为10~50 mg/L,氨氮浓度为5~25 mg/L,总氮浓度为15~35 mg/L,总磷浓度为0.3~5.0 mg/L,动植物油浓度为1~5 mg/L。山西省由于水环境保护形势严峻,河流主要污染物为CODCr和氨氮,且汾河流域城镇污水处理厂要求出水达到GB 3838—2002 Ⅴ类水质,因此山西省地方标准对农村生活污水处理设施出水CODCr和氨氮指标提出了较为严格的要求。我国西部地区CODCr限值为60~200 mg/L,SS 浓度为20~100 mg/L,氨氮浓度为8~25 mg/L,TN 浓度为20~30 mg/L,TP 浓度为1.5~5 mg/L,动植物油浓度为3~20 mg/L。我国西部地区由于地广人稀,生态容量大,污染物控制指标与东部和中部地区相比偏松,其中甘肃省地方标准是西部地区中要求最为宽松的,其CODCr、SS 和氨氮的三级B 标准分别为200、100 和25(冬季为30)mg/L。

4 存在的问题与对策建议

4.1 存在的问题

4.1.1排放标准分类分级不科学

整体来看,已印发的农村生活污水处理地方标准大多按照生活污水排放去向、设施规模进行分类,其分类分级存在一些问题:1)现有农村生活污水受纳水体功能未明确规定,且对“直接排入功能水体”和“间接排入功能水体”未明确定义,“功能水体”与“非功能水体”之间不能明确界定,导致农村生活污水排放标准难以准确判定,在实际执行和监管中难以执行;2)部分按设施规模划分排放标准的地方标准存在断档现象,如陕西省地方标准对于污水处理设施的适用范围为50~500 m3/d,河北省为5~500 m3/d、重庆市为20~500 m3/d,导致部分区段规模污水处理设施监管无依据;3)部分地方标准分级方法不统一,分级重叠或相互矛盾,如河南、海南等省的地方标准规定“出水排入湖、库等封闭水体执行一级标准”“排入水环境功能未明确水体执行三级标准”,若出水排入非功能性湖、库等水体,则难以确定执行一级标准还是三级标准。

4.1.2指标限值区域差异化不明显

从地方标准数据来看,各省(区、市)指标限值90%以上来自GB 18918—2002,仅部分省(区、市)根据地方实际情况选用了其他指标限值,如北京市、上海市、重庆市、甘肃省、宁夏回族自治区等,整体指标限值选取一致性较高,区域差异化不明显。例如,东北片区和西南片区在地理、气候、经济及农民生活习惯等方面具有明显的差异,东北片区寒冷干旱,西南片区温暖湿润,但地方标准指标选取及限值一致性过高(表3),未真正体现因地制宜,使用中可能会遇到水土不服情况。

表3 东北片区和西南片区各省(区)地方标准重要指标限值的对比Table 3 Comparison of key index limits of provincial standards in the northeast and southwest of China

4.1.3对监测频次和采样时间的要求不明确

农村生活污水水质、水量随季节、时段波动明显,处理设施出水水质也随之波动。出水监测频次和采样时间对水质监测结果影响很大,采用农村生活污水处理设施出水单次取样的监测分析结果评判水质达标情况,会使评判结果的科学性、代表性、规范性不足。目前各省(区、市)已正式发布的地方标准仅湖北省对处理设施出水采样方法提出要求,明确采用混合样,其他地方标准均没有明确监测频次和采样时间,易导致地方标准在实际执行过程中人为影响因素较大。

4.1.4标准基准研究相对薄弱

环境基准是研究制定标准的基础,水质基准是制定水质标准并进一步确定排放标准的重要依据,其决定了水质排放标准的科学性和适用性。目前我国农村生活污水标准的基准研究较薄弱,标准限值指标缺乏明确科学依据,多照搬发达国家或参考前期制定的污水排放标准,生活污水排放标准限值雷同现象突出。

4.2 对策建议

4.2.1科学确定分类分级标准

结合农村生态环境管理目标,根据农村生活污水受纳水体水质、水量特点,明确受纳水体功能区类别,对汇入功能水体的非功能水体段长度进行明确界定,同时结合其他相关标准,进一步细化完善农村生活污水排放标准分级。合理确定执行地方标准的污水处理设施规模范围及分级分档标准,确保污水处理设施规模区间段不间断、不掉档、不重叠,污水处理设施排放标准全覆盖。

4.2.2因地制宜选取污染物控制指标,指标限值宽严相济

根据各地农村实际情况,充分考虑现有技术、设施、运行维护管理水平及经济状况的可行性与可承受性,与农村黑臭水体治理相衔接,充分考虑资源化利用,用好农村环境自净能力,合理确定地方标准指标及其限值。现阶段主要控制CODCr、SS 和氨氮3 个指标,各地可根据地方经济条件及需求适当增加其他相关指标。指标限值上宽严相济,做到技术可行、经济合理、导向正确。

4.2.3明确监测频次及采样方法

制定农村生活污水监测及采样方法技术规范,明确农村生活污水处理设施进出水水质、水量的取样时间、频次及相关要求,保障污水处理设施监测方法科学规范,监测数据应客观真实反映农村生活污水处理设施实际运行情况。鼓励规模较大、有条件的污水处理设施安装在线自动连续监测设备。

4.2.4加强标准基础科学研究

根据农村生活污水污染物排放情况及污染特征,从环境暴露、效应识别和风险评估3 方面强化农村生活污水污染物基准研究,分析污染物的剂量(浓度)、作用时间与环境效应之间的关系,明确不同条件下农村生活污水污染物在人体健康、生态环境等方面的安全阈值。在基准研究的基础上,考虑地域差异、兼顾技术上的可行性和经济上的合理性,科学合理确定农村生活污水排放标准污染物控制指标及其相关限值。

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