安徽石台县农村生活污水处理现状及其分析
2022-12-27刘赵文傅妍芳方红浩
贾 莉,刘赵文,傅妍芳,方红浩
(池州学院 材料与环境工程学院,安徽 池州 247000)
农村环境治理是乡村振兴战略的重要内容,更是美丽中国建设的内在要求。目前,国家大力实施农村生活污水治理工程,农村生活污水管控水平持续提升,较多地区已经建立了较为完善的农村生活污水治理体系。在污水处理方面,学者多重视城市污水处理领域,且积累了较为丰富的研究成果。在农村生活污水治理领域,相关研究则主要集中在生活污水治理技术的开发和不同污水处理组合技术的应用方面[1-3],尤其是在污水处理技术的改进和优化上[4]。但是,在农村污水处理技术开发和适用性等方面的研究仍然不足[5],例如,厌氧/缺氧/好氧(A2O)设施可同步脱氮除磷且被广泛应用,但是氮磷去除效果并不理想[6]。我国农村水环境整体形势仍不容乐观,主要体现在历史欠债多和长效机制缺乏,环境治理主体缺位,污水处理项目多重申报而轻考核,重建设而轻运营,短期有效而长时间无法运行[7-8]。目前,大多农村生活污水治理水平和效果仍满足不了美丽乡村建设的基本需要。
为加快改善农村人居环境,推进美好乡村建设进程,安徽石台县分别以县美好办、县环保局、县住建委为建设主体,于2015年前后在各乡镇共建设了33个生活污水处理站点,涵盖了所有重点村、镇。但污水处理站点的运行管理情况如何?各种生活污水处理技术适宜性如何?需要进行充分的现状调研和分析,以提出相应的对策和适宜的处理方法,这对于完善现有的排水系统和改进污水处理技术,让农村生活污水合理排放,真正实现美丽乡村建设具有重要意义,也是乡村振兴背景下美丽乡村建设实效性的具体体现。
1 调研区概况和内容
本研究调研区为石台县,为安徽省池州市下辖县,位于皖南山区西部,境内地表水资源丰富,秋浦河是石台县的母亲河。尽管石台县多年来持续实施秋浦河生态治理工程,但由于污水处理能力有限,且农村生活污水处理效果不理想,秋浦河水质受到了较大影响。石台县地形多样,农村情况也极为复杂并零散分布于各种不同地形条件下,适用工艺亦不相同,这给农村污水处理系统的建设增加了一定难度。为此,对石台县33个村镇污水处理站点进行实地查看、调查、访谈,了解各污水处理站点的污水收集、管网建设、处理与运营等情况,并从管网收集、控制系统、工艺适宜性、污泥处置、尾水去向、运维等角度进行问题原因的现场分析。各乡镇站点具体位置见图1,站点数量情况见表1。
图1 石台县各乡镇污水处理站点分布
表1 石台县各乡镇污水处理站点占比情况
2 结果分析
2.1 调查结果
本次共调研33个村镇污水处理站点,其中,能正常运行的仅有8个,且3个出水水质不达标;不能正常运行、仅有进出水的有6个;其余19个几乎完全荒废,无进出水,控制系统也已损坏。各处理站点的基本运行情况见表2,其中能正常运行的多为近两年新建的处理站点,但也缺少基本的维护,少数正在运行站点的处理效果也无法保证。
表2 石台县各乡镇污水处理站点系统运行情况
续表2
2.2 处理工艺分析
石台县农村生活污水处理主要有6种处理工艺组合:厌氧+生物滤池(13个,占39%)、生物滤池+人工湿地(2个,占6%)、厌氧(或好氧)+人工湿地(5个,占15%)、化粪池(或化粪池+土地处理)(3个,占9%)、A/O或A2/O工艺(7个,占21%),以及A2/O+MBR膜处理(2个,占6%)、氧化沟(1个,占3%)等,这也是安徽省农村生活污水应用较广的几种处理工艺。
生物滤池。生物滤池是利用生长在载体表面生物膜中各类微生物的吸附和代谢来完成水体净化,而且通过控制微生物的活性、生物量和内部环境还可以实现反硝化除氮。这种处理工艺在石台县农村污水处理中占比最高,一般采用厌氧消化(或厌氧酸化)+生物滤池(或生态填料土壤渗滤系统)、生物滤池+人工湿地两种组合工艺,也是较早投入到石台县的处理工艺,其有占地面积少、成本低、运行简单等优点。然而,这类工艺的现状是缺少运行管理,较多系统本身无法运行,同时,存在控制系统或动力设备损坏、生物滤池填料缺少更换、淤泥未能清理、填料堵塞等问题。
A/O或A2O及其组合工艺。A/O或A2O及其组合工艺是活性污泥法的一种,由厌氧池(A)、缺氧池(A)、好氧池(O)组成,该工艺较为成熟,流程简单,在去除有机物的同时还具有同步脱氮除磷的效果,在我国污水处理中应用广泛,也是石台县早期农村生活污水处理的常用工艺。污水处理一体化A/O或A2O工艺是当前我国农村生活污水处理采用较多的一种工艺,但调研发现此类工艺应用到农村还存在一定程度的缺陷。目前,石台县较多设施已经闲置,主要是管网配套不到位,管网破损缺少进水,另外,动力设施多采用太阳能微动力系统且已基本损坏,缺少后期维护。
人工湿地。人工湿地是由人工筑成和负责运行的一种污水处理技术,主要依靠微生物降解、植物吸收、基质截留等作用来完成污水净化。目前,在石台县农村生活污水处理中较其它处理技术有一定优势,尤其是无动力厌氧+人工湿地组合处理技术,其具有净化效果好,运行维护方便,相对投资不高等优点,且具有一定的景观效应,是近几年在石台县农村生活污水处理中正常运行比例较高的工艺。目前,人工湿地处理系统基本都在运行,但长期运行效果有待进一步验证。
化粪池+土地处理。一些偏远、分散或者管网铺设难度较大的地区,相邻几户用化粪池处理生活污水也是较好的选择。石台县较为偏远和分散的村庄有3处采用化粪池处理,其技术和设备较简单。通过调研来看,基本为混凝土化粪池且都在运行,但是较为简陋,存在缺少清淤和后续处理不当等问题。有的化粪池出水直接外排到自然水体,有的通过天然土地渗滤,处理效果不佳。
MBR工艺。MBR工艺又称膜生物反应器,是通过反应池中的活性污泥来降解有机物,并利用膜来进行固液分离,可实现污水深度净化。该工艺净化水质高,占地面积少,其前端一般联合A/O或A2/O工艺。石台县有2处人口较为集中的地区采用了A2O+MBR膜组合模式,该工艺前期投资和建成后的维保费用较其他技术高。从调研来看,高投资和收效相差较大,有一处已无明显进水,管网施工质量差、渗水严重,导致收集不到水,另外运行技术要求、建设和运行成本均较高,不适合石台县山区的污水处理。
2.3 农村生活污水处理存在的主要问题
农村生活污水处理缺乏适宜性技术和规范。适宜的工艺是农村生活污水处理成功运行的关键,不同地区的处理工艺适用性并不一样,在投资、出水、成本、管理维护等方面的要求亦不同。石台县农村生活污水处理在工艺选择时没有充分考虑所在地的实际情况,缺乏对农村生活污水水质、水量特点的把握,存在设计时照搬城镇用水处理技术和规范,并未充分考虑处理系统的适用性,以及污泥处理、后续运行管理等问题,使得工程建成后难以正常运转。例如,A2O+MBR膜组合模式运用于农村污水处理会造成投资浪费;另外,运行系统多采用太阳微动力,但是在调研期间已基本损坏,而且重要的曝气系统多已停止工作。污水处理技术的适用性和经济性是推行农村生活污水处理的重点考虑指标。
排水管网建设不足,严重不配套。目前,石台县农村污水处理实践存在重建设轻规划的现象。尤其是,部分地区管网建设过于随意,施工单位随意更改管道坡度,导致了日后管道运行存在淤积问题;同时,管道接头质量差,存在脱节和移位等情况,渗水漏水现象严重,而且污水管网设计仅考虑管网走向,对标高方面是否可行考虑不足,导致收不到水。调查发现,多数污水处理站点设施没有进水或者进水量很少。如横渡村采用了A2/O+MBR膜组合模式,该工艺投资了上百万且处理设施完好,但发现根本无进水,造成了巨大的浪费和损失,这些情况也给污水管网的安全运行和养护管理带来了严重隐患。
污水处理项目施工、验收不规范。设计施工不规范、项目建设质量偏低导致了系统运行一段时间就异象频出,如管网破损、控制系统损坏等。较多污水项目设计单位的设计资质不符合污水治理项目所需资质要求,图纸也未按照相关规范设计,如尺寸、填料、曝气、水力停留时间等指标均达不到规定要求,多处站点出现类似问题。例如,焦曹村采用了生物滤池处理,但其存在滤池设计尺寸相对偏小,填料随意堆放,设计施工不规范。同时,设计终端选址也存在不合理情况,如碧潭村选址靠近河岸,在夏季雨水量大时,控制系统淹没明显,回流泵根本无法工作。另外,部分施工单位未严格按照设计图纸进行施工,监理也未起到监督作用。
缺少运行维护和专项资金。就调查来看,石台县农村污水处理项目普遍存在管理水平低,维护运营不到位,甚至存在建设完成后短时间内就出现问题的情况。而且,缺乏专业技术人员和管理人员,政府配套资金也不到位。例如,矶滩乡八村的人工湿地系统水泵损坏,但村里无专项资金,施工单位也不愿无偿提供水泵,导致了系统不能正常运行。此外,有的站点杂草横生,人工湿地荒废,无人管理。农村污水处理费用主要来源于政府财政资金,但是多数乡镇政府没有这方面的专项资金;有的即使有,但由于监管不到位、不重视,致使较多处理站点根本无人维护。
2.4 原因分析
政府对农村污水处理具体情况失灵性强。石台县相继建设的33个污水处理站点多属于命令-控制型建设项目。由于石台县农村多地处山区,环境污染广、散,县城建部门和环保部门较难获取全部信息,在协调配置治理资源的权威性和污染处理设施的针对性方面较差。各乡镇、各村过度依赖政府,影响了他们主体治理能力的发挥,且农村环境治理的相关体制机制不健全,导致了农村环境治理模式普遍面临高成本、低效率等问题。几十万甚至上百万的污水处理项目,在投入生产两三年后甚至更短的时间就无法正常运行,造成了有限公共财政资源的严重浪费,这在石台县农村污水处理甚至是全国农村污水处理中也不是偶然现象。
市场参与意愿不足,企业资质参差不齐。农村水环境污染点分散、来源广和不稳定等因素导致了农村污水治理比城市复杂,难度较大[9]。另外,石台县农村生活污水处理公益性强,而市场可经营性弱,加上石台县市场小,地理位置偏且多是山区,市场发育较其他农村地区更为缓慢。而且石台县村落分布广、村民居住较为分散,水环境治理投入强度大且难以形成规模效应。以上原因均导致了市场企业主体参与意愿不足,缺乏自主性和独立性。另外,有的企业不具备污水处理能力,为了分一杯羹,强行参与农村污水处理,导致项目设计、施工均不规范,后续问题较多。
企业过于追求利益,缺乏社会责任感。诸多企业在进行农村生活污水处理设计时,未充分考虑农村实际情况,套用城市生活污水处理的思路、标准和体系,导致了很多污水治理技术存在不适用性和成本过高等问题。例如,石台县几个处理站点所采用的A2/O+MBR膜组合模式存在前期投资和后期运行成本高,缺少专门技术人员,无法正常运行维护等问题,而且企业基本也是验收完事,时间一长又成为晒太阳工程,造成了巨大浪费。目前,农村污水处理起步晚,欠账多,亟需环保企业在追求利益的同时,履行社会责任,也有必要通过制度或相关法律法规来加强企业的社会责任。
村民自身缺乏主体参与性。石台县农村生活污水治理面临着村民主体缺位严重的问题。村民的主体作用没有发挥出来,多认为污水处理是乡镇政府或村集体的事情,参与度较低。村民对设施建成后的运行维护也存在事不关己的心态,更存在别人干自己看的情况。经调研发现,村民希望污水能被正常处理,但主动参与管理、检查、维修的意识不强,甚至有村民都不知道本村有生活污水处理站点,村民主体缺位进一步加大了农村生活污水治理的难度。
治理方式未能做到因村而定。农村生活污水治理要系统考虑地区的自然地理条件、资源环境特征,以及社会经济状况的差异性[10]。石台县部分农村污水处理没有结合诸如村庄人口变化、地形分布及区域环境敏感性等具体情况来提出治理思路和建设标准,特别是未结合石台乡村旅游实际,导致了部分地方污水处理工艺、处理模式和建设规模与现实需求情况存在较大差距。例如,矶滩乡红墩村紧邻秋浦河和百丈崖景区,周边农村人口和旅游人口较多,但是现有污水处理设施不足,已有的化粪池+人工湿地处理技术因地理位置高,管网无法进水,导致四处渗漏,严重影响周边环境。另外,生活污水对河流影响较大,更影响景区美感,村民意见较大。
缺少专门的技术和运行管理人员。由于缺乏专业的技术人员,石台县大部分已建好的污水处理设施运行状况不能保证,部分设施损坏后得不到及时修缮,难以达到高效、长久使用。有些地方把设施交给乡镇运营,但由于财力有限,时间一长也难以维持。同时也缺技术,农村污水治理在技术上有别于城镇污水处理,如进水易波动、水质变化幅度大等会导致技术“水土不服”,再加上缺少懂行的维护运行人员,较多污水处理设施成为了摆设。
3 结论与对策
综上所述,石台县农村生活污水处理站点有33个,其中能正常运行的仅8个,且有3个出水水质稍差。有进出水但未运行的有6个,其余19个完全荒废,其主要问题体现在无进出水、控制系统损坏、缺少基本维护、设计施工不规范等。在技术应用方面,厌氧+人工湿地、生物过滤+人工湿地等技术应用较多,其中,厌氧+人工湿地处理技术效果较好,化粪池也有一定的适用性,而A2/O+MBR组合处理新技术也有一定应用但较难维护。造成石台县农村生活污水处理问题的原因较多,有政府、市场、农民对污水处理的主体失灵,也有污水处理技术与当地实际不相适应的问题。为解决这些问题,建议采取以下对策。
彻底梳理各站点存在的问题。梳理工作主要涵盖三个方面:一、对进水管网进行全面摸底检查,给出各站点修复或重建管网的具体方案和建议;二、对各污水处理技术应用的规范性进行梳理,获得各站点的规范性结论,并按相关技术规范给出改造、重修或迁址等决策建议;三、对各处理工艺的技术、经济适用性进行准确评估,并提出适合石台县农村污水处理技术的建议和方案。
引入第三方环保公司。针对目前各站点具体情况,出具详细的调查报告和解决方案,明确各站点处理设施维修、新建和维护费用,并进行整体费用评估。积极推行政府购买环保服务的方式,以可量化的水环境治理效果为基础,大力推行综合环境服务和合同环境服务。以石台县为整个单元,将石台县农村污水处理设施服务打包,可采取按年付费等方式委托第三方专业化运行单位进行运行与维护管理。建立严格合理的考评机制,采取以石台县住房和城乡建设局、石台县环保局、第三方共同管理模式,在运营管理中做好对于运行费用的评估处理。
推行政府和社会资本合作(PPP)模式。针对国家、地方政府对农村环境保护的高要求,对围绕石台县秋浦河的镇区和中心村可以多建一些规模化的污水处理站点,且执行更加严格的排放标准。一方面对现有污水处理设施及配套管网工程进行修复和扩建,另一方面可新建污水管网和污水处理厂,加强污水有效收集和处理。建设污水管网和处理设施的所需资金,可采用PPP模式筹集,将乡(镇)、村未建污水处理运营纳入PPP项目管理,从而打破资金不足难题,并打造示范项目以推行经验,形成可复制、可推广的实施范例。
加强监管和考核。建立设施运行及出水水质长效考核机制,加强监测监管力度,明确采样、检测方法,保证运行数据的可靠性,建立奖惩罚机制。监测采取双随机制度,即随机抽查站点,随机安排人员查看和监测,确保设施正常运行。建立完善石台县农村生活污水专项治理的管理制度,加强相关设施的维护管理。各污水处理站点应按照污水处理设施日常维护(30%)+处理设施出水水质(40%)+周边水体监测质量(30%)的组合模式进行处理站点考核。由石台县城建局牵头,生态环保局主体负责对运营维护的第三方进行考核,以强化监管和考核的有效性。
提高公众认知度和参与度。石台县农村生活污水处理的公众参与度较低,参与途径也较为缺乏。当地政府应采取积极措施,加强宣传和教育,让村民认识到农村水环境保护的重要性,改变不当的用水排水观念。在环保意识提升的同时,积极推动村集体和第三方参与到污水处理设施的建设和运行维护过程中,以提高村民对污水处理的认知度和参与度。