中国西北地区农村生活污水处理存在问题及对策建议

魏佳音 朱正钰 尹国策 何林锟

（兰州交通大学，甘肃 兰州 730070）

0 引言

近年来，随着农村经济的飞速发展，农村环境污染问题日益严重。党的十九大提出实施乡村振兴战略，总要求是“产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕”，由此可以看出农村生态文明建设的重要性。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出，稳步解决“垃圾围村”和乡村黑臭水体等突出环境问题，推进农村生活垃圾就地分类和资源化利用，以乡政府驻地和中心村为重点梯次推进农村生活污水治理工作。因此，各地应根据农村环境特点，因地制宜、科学治理农村生活污水，有效改善农村人居环境，推动农村生态文明建设和乡村振兴战略的实施［1］。

1 我国西北地区农村生活污水处理现存问题

近年来，随着经济的发展，农村人口大量涌入城镇。人口严重流失加剧了我国西北地区农村生活污水分散排放污水分散排放的治理问题。同时，经济的发展导致西北地区农村生活污水水质、水量波动性更强，进水有机物浓度逐年升高，给分散式污水处理带来了更严峻的挑战。另外，西北地区常年季节温差及昼夜温差大，冬季气温较低，部分地区昼夜温差在15～20 ℃，导致很多生活污水处理设备运转受限，加大了污水处理难度，处理效率较低。加之目前西北地区农村生活污水处理工作缺少经济、政策等各方面的扶持，部分农村地区污水处理设备老旧、工艺落后、处理费用高，难以满足现阶段污水处理需求。整体来看，我国西北地区农村生活污水处理面临着一系列亟待解决的问题［2］。

1.1 污水管道收集系统缺失

建设完善的收集管网是污水处理的前提。据调查，目前西北地区农村生活污水收集系统以明渠为主。受经济、环境、气候等各因素的影响，当地农村生活污水收集系统大量老化且渗漏严重，冬季结冰现象频出，难以高效收集污水。同时，西北地区农村地形地貌以高原、山地和荒漠为主，建立完善的污水管道收集系统较为困难。在各方面因素的限制下，西北农村地区大规模修建污水收集管网的经济成本过高，若没有充足的资金支持，污水收集管网难以得到完善。

1.2 出水指标过于严苛

近年来，西北地区各地已陆续制订农村生活污水处理出水指标，但大多参考城镇污水处理相关指标。农村与城镇的环境存在明显差异，且当前农村与城镇的各方面发展依然存在一定差距，所以对标城镇污水处理出水指标制订的农村生活污水处理出水指标对于农村地区来说过于严苛，导致其他工作无法顺利开展，最终阻碍农村生活污水处理工作的整体进程。

1.3 未针对性选择污水处理工艺

由于不同农村地区的地形地貌、居民生活习惯等存在明显差异，因而其生活污水的水质和排放量也有所不同。但从西北地区实际的农村生活污水处理工作情况来看，部分地区未根据当地生活污水的特点选择合适的污水处理工艺，污水处理工艺与农村实际情况不匹配，导致出水不达标、冬季结冰、处理装置长期闲置等问题层出不穷，花费了大量人力、物力、财力，却未解决实际问题。

1.4 运行维护管理工作复杂烦琐

由于环境、经济等条件的制约，西北地区农村生活污水处理专业人员匮乏。而农村居民普遍学历较低，接受新事物、新技术的能力较弱，对于某些操作烦琐、工艺流程复杂的处理设备，农村居民较难掌握其运行流程及操作步骤，导致农村生活污水处理工作效率较低甚至处理设备无法顺利运行。同时，污水处理设备需要定期维护、检修，部分设备的维修工作极为精密繁杂，但农村缺少专业的技术人员负责，导致多数污水处理设备一旦损坏，短期内就无法使用，严重降低了污水处理效率。

2 西北地区农村生活污水水质、水量及相关处理要求

2.1 农村生活污水水质及水量

参考《农村生活污水处理项目建设与技术投资指南》（征求意见稿）及针对西北地区的相关调查问卷数据，西北地区农村居民每人的生活污水排放量为40～80 L/d，污水水质如表1所示。

表1 西北地区农村生活污水水质情况 mg/L

2.2 农村生活污水处理排放标准

甘肃省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB 62/ 4014—2019）规定了农村生活污水处理排放三级标准（见表2）。

表2 甘肃省农村生活污水处理排放三级标准 mg/L

3 适用于西北地区农村的生活污水处理工艺

针对以上西北地区农村生活污水进水水质及出水标准，笔者选取4种适用于西北地区农村的生活污水处理工艺，并介绍4种处理工艺的优缺点及应用范围，为西北地区农村生活污水处理工艺的选择提供参考。

3.1 厌氧生物滤池污水处理工艺

厌氧生物滤池是一种内部装有微生物载体的厌氧生物反应器，多见于一体化设备。该设备集沉淀、厌氧接触氧化、过滤于一体，具有处理效果好、安装简便、无动力连续运行、无能耗及无须专人管理的特点。厌氧生物滤池污水处理工艺常与生态处理技术联用，在厌氧生物滤池后加生态塘或湿地，进行后处理。其水力停留时间为24～48 h，运行期间COD、NH4-N、TP的平均去除率分别达81.0%、80.9%及81.9%。

厌氧生物滤池污水处理工艺运行应保持温度为8～55 ℃，无须动力及曝气，经济成本较低。因此，该工艺适用于陕西省、甘肃省庆阳市等昼夜温差相对较小、经济欠发达的农村地区。

3.2 SBBR污水处理工艺

序批式生物膜反应器（Sequencing Biofilm Batch Reactor，SBBR）是基于序批式活性污泥工艺（Sequencing Batch Reactor，SBR）的一种改进装置。该工艺运行时具有较高的污泥浓度，即生物含量高，耐冲击负荷性能较好。白杨［3］研究表明，间歇曝气下的SBBR工艺，在夏季气温较高时出水可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准，冬季出水可稳定达到一级B标准。

SBBR污水处理工艺适用范围较广。该工艺在冬季运行时温度需要保持在5～35 ℃，但在极端严寒环境下，现有工艺通过在SBBR一体化反应器内以太阳能储换热的方式加热，也可取得较好的污水处理效果。因此，在以SBBR为核心集中处理污水时，需要考虑温度、成本因素。SBBR污水处理工艺以一体化设备运行时，适用于西藏自治区、新疆维吾尔自治区、青海省等地的农村分散式生活污水处理，但其成本略高于厌氧生物滤池污水处理工艺。

3.3 MBR污水处理工艺

膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，MBR）是将膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型废水处理装置。该工艺使用膜过滤实现泥水分离来代替传统二沉池，在优化泥水分离性能的基础上，保证了反应器内生物降解的稳定性。该工艺出水水质较好，可用作中水回用的处理工艺，是我国目前最常用的农村生活污水处理工艺之一。但其相关设备需要定期维护、受污染的膜组件需要及时更换，运行及维护费用较高，因此在西北地区使用时需要根据不同农村地区的经济发展水平针对性推广使用。有相关研究表明，MBR反应器进水COD浓度为80～300 mg/L、氨氮浓度为5～30 mg/L时，其氨氮去除率在90%～95%，出水COD可稳定在50 mg/L以下，达到一级A标准［4-5］。

MBR与SBBR相同，既能以构筑物的形式作为集中式处理装置，又可被设计为一体化反应器用于各户分散处理。相较于SBBR来说，MBR出水更加稳定，可用在某些污水处理工艺的提标改造上，但其造价较高，需要定期更换膜组件，严重限制了使用范围，仅适用于经济较发达的乡镇。

3.4 氧化沟、AAO污水处理工艺

氧化沟及AAO污水处理工艺均为基于活性污泥法的变形工艺，由于两者的池体结构、回流方式等不同而得以区分。相关研究表明，氧化沟污水处理工艺出水水质BOD去除率为95%～99%，脱氮效率达90%；AAO污水处理工艺COD去除率为70%～90%，氨氮去除率为80%～95%，TN去除率为60%～85%，TP去除率为60%～90%［6］。

氧化沟、AAO污水处理工艺大多用于分散式污水的集中处理，一般为乡镇小型污水处理站的备选工艺。该污水处理装置在不同气候区的基建费用不同，一般处理水量为25～2 500 t/d时，建设成本为2 000～3 500元/t。氧化沟、AAO污水处理工艺适用于分布较集中、高差较小且容易铺设收集管网的村镇，其运行成本中等，一般为防止冬季低温结冰，均将设备设为地埋式，若设置地上式，则需要考虑架设温棚，以避免设备结冰损坏。

4 西北地区农村生活污水处理对策

针对当前西北地区农村生活污水处理存在的问题，笔者提出以下建议，以提高农村生活污水处理水平，加快农村人居环境整治［2］。

第一，一地一议，完善污水收集管网体系。不同农村地区的地形地貌、自然环境存在差异，因此，相关部门应根据实际情况，科学合理地选择污水收集管网铺设方式。例如，平原地区可考虑采用集中式收集处理方式，使用AAO或氧化沟等工艺；对于地形高差较大的地区，可选择分散式一体化处理设备；在昼夜及季节温差较小的地区，可考虑明渠收集；在温差较大且冬季温度较低的地区，为防止冬季管道冻结，对集中式收集处理系统需要采取深埋、保暖等措施；在管网未完善的地区，可进一步改建管网，完善收集系统，考虑以一户或几户为单位进行小规模污水收集处理。

第二，根据出水去向，确定合理的出水指标，避免一味追求高标准。地方政府应加快推出适宜当地农村生活污水处理排放的相关标准，并根据当地面临的主要水污染问题及造成该问题的关键因素，确定排放指标及限值。

第三，因地制宜选择污水处理工艺。各地甄选污水处理工艺时应邀请专家根据当地实际情况进行评估，并根据出水指标、去向及当地的经济条件，选择既符合当地实际又经济高效的处理工艺，避免照搬照抄其他地区污水处理工艺而导致污水处理工艺与当地实际不匹配。

第四，研发易操作或免操作的处理设备，从源头解决运行管理困难的问题。在一体化设备设计研发之初，设计人员便要针对分散式农村生活污水处理设备的设计理念及原则，将经济、高效、易操作等作为设计目标，简化设备操作和维修程序，争取从源头解决污水处理设备运行管理困难的问题。

5 结语

目前，我国农村生活污水处理方面的技术研究已取得了一定的成果，厌氧滤池工艺、SBBR工艺、MBR工艺及氧化沟、AAO工艺均已在国内外得到广泛应用。相关部门可结合当地实际情况，选择适宜的污水处理工艺，完善污水收集管网体系，确定合理的出水指标，研发易操作或免操作的处理设备等，从而为农村生活污水处理奠定良好基础。