基于全生命周期的农村生活污水处理管理探讨

2023-01-03刘庆玲

环保科技 2022年4期

李敏刘庆玲* 李燕吴维谢芸

(1.贵州省环境科学研究设计院,贵阳 550081；2.贵州省环境工程评估中心，贵阳 550002)

随着农村经济的发展，农村水污染问题引起更多的关注。党中央、国务院高度重视农村生活污水治理工作。2018年2月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《农村人居环境整治三年行动方案》，明确要求“健全农村生活垃圾污水治理技术、施工建设、运行维护等标准规范”。《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》提出把污水治理作为实施农村人居环境整治三年行动计划的三大助攻方向之一，提出“良好生态环境是农村最大优势和宝贵财富”，明确把农村环境和生态问题摆在突出位置。打好农业农村污染防治攻坚战，解决好农村生活污水治理问题是实施乡村振兴战略的重要任务。在《十四五规划和2035年远景目标》中提出改善农村人居环境，以乡镇政府驻地和中心村为重点梯次推进农村生活污水治理。各种文件的出台督促全国各地开展以农村生活污水治理为重点的农村人居环境整治工作。

据第七次人口普查统计数据[1]，截至2020年，全国农村人口数达到50979万人，占比36.11%，其中贵州省农村人口占比46.85%，贵州省农村人口基数大，相应的农村生活排污量大。在这种情况下，贵州省委、省政府高度重视农村生活污水处理问题，印发了《贵州省全面推进乡村振兴五年行动方案》《贵州省农村生活污水治理三年行动计划(2021-2023年)》等方案文件，强化顶层设计，“省负总责、市县抓落实”的工作推进机制不断健全,部门职责分工进一步明确,逐步形成上下齐心、合力共抓的良好工作局面。

1 贵州省农村生活污水处理存在的问题

贵州省农村生活污水处理存在的问题主要有以下几个方面：

(1)农村生活污水治理水平不高。截至2020年，贵州省仅有10.2%的农村生活污水得到有效治理。由于经济社会发展水平不同，各地在农村生活污水治理方面投入不均衡，取得的成效差异较大。经济条件较好的地区，实施效果较好，其他经济条件较弱的地区实施效果一般。贵州省行政村总数18091个，农村生活污水处理设施覆盖行政村4202个，全省已实施农村生活污水治理设施行政村覆盖率仅23.2%，不少边远山区农村生活污水仍未处理。

(2)已建污水处理设施运营问题突出。一方面当前农村生活污水处理收费标准未出台，农村生活污水处理设施建设和运维主要依靠县级财政预算支持，由于地方财力困难，后期运营、维护、监管资金难以得到有效保障，不少污水处理设施难以正常运行。另一方面由于项目后续运行机制不健全，管理责任不明确，部分污水处理设施建好后移交给当地管理，缺乏专业性技术支持。造成已建污水处理设施在不同程度上存在污水收集管网不全、堵塞、破损，污水处理设施长效稳定运行存在困难。

(3)建设资金缺口大。农村环境整治工作属地方事权，资金筹措压力大。农村污水治理作为社会公益性项目，建设成本高，经济效益不明显，大部分投资需要财政支持。虽然贵州省经济发展近几年取得了显著成绩，但经济基础仍较差，政府财政主要用于扶贫等重大项目支出，中央和省级筹集的农村污水治理有限，同时由于社会资本投资回报机制、优惠扶持政策等问题，导致市场主体和社会资金参与度不高。

(4)污水处理模式与工艺还不够成熟。截至目前，贵州省在农村生活污水处理方面实践了化粪池+小型人工湿地、人工湿地、土壤渗滤系统、A/O、A2/O工艺、MBR工艺等技术。但农村污水处理技术仍处于探索阶段，大部分工艺仍然在套用城市污水治理模式，未能结合农村污水的水质水量特点，寻找到适合处理农村污水的建设成本低、处理效果好、运行费用低、特别适宜推广的工艺技术模式。农村污水处理后，循环利用不多，资源化率低。

(5)农村污水处理重视程度不够。农村缺乏专业的环保人才，有关环保方面的工作通常都由村干部代为管理，部分乡镇、村干部认识不到农村污水处理与资源化的重要性，对农村污水处理与资源化不够积极。特别是经济不发达地区，不少农民仍然只关心经济收入，环境保护意识还没有深入人心。

因此，用全生命周期理念分析农村生活污水处理设施，加强全过程管理至关重要。

2 全生命周期理论在农村生活污水处理中应用

全生命周期理念被广泛应用于政治、经济、资源、环境、社会管理等众多领域[2]，具有广义和狭义之分。从广义来说，是指自然界和人类社会中各种客观事物不同阶段的演变过程和规律；从狭义来说，通常是指生物体从出生、成长、成熟到最终衰亡的全过程[3]。针对某一个产品，其全生命周期大致可分为研发设计、生产制造、流通销售、消费使用、回收利用、废弃处置等阶段，经历了从“摇篮”到“坟墓”的过程。

杨健、陈郁、王梅等人[4-6]曾针对污水处理工艺的生命周期进行了初步定义和探讨，并对污水处理厂生产运行阶段进行了重点分析。将城市污水处理厂视作一个产品系统，即将污水处理厂作为研究对象，定义其生命周期为包括污水处理厂从自然界获取最初资源、能源和原材料。经过开采、加工、施工建设、长期生产运行等过程，直到污水厂生产运行期满后报废拆除的全过程。从而构成一个物质能量转化的全过程生命周期。

本文将农村生活污水处理系统作为一个分析对象，全生命周期包括了从规划设计、生产制造、运行到最终报废整个过程。污水处理工程项目包括可行性研究、项目立项、初步设计、施工图设计、施工阶段规划和竣工验收等多个过程环节，才能完成最终的建设[7]，相对应于全生命周期中的规划设计、生产制造、运行和报废拆除四个阶段。

2.1 规划设计阶段

农村污水处理设施设计对专业要求比较强，应该委托专业队伍进行编制。技术层面上，建议在资料收集和现场踏勘阶段，着重核实整个乡村地形、地貌、水环境功能、地下水补径排关系、农村常住人口、户数、农村改厕情况、用水习惯、现有排水管道现状、农田灌溉，明确周围有无敏感目标如饮用水源保护区、风景名胜区、自然保护区、基本农田等相关基础信息。

规划设计时要考虑农村户籍人口和常住人口。从贵州省政府新闻办召开的新闻发布会上获悉，2021年截至10月底，全省脱贫人口外出务工规模达335.6万人。作为人口流出的农村地区，青壮年到长三角珠三角等地方打工，留在家里的多是老人和孩子。污水处理设施设计时应以常住人口为主考虑。农村生活污水处理设施建设应与卫生改厕统筹推进，合理进行设施布局选址，综合考虑进水水质、出水标准、土地性质、地形地貌、气候条件、村庄规模、尾水排放条件、防洪安全等，对建设和运行维护进行经济技术综合比较和分析的基础上，宜采用工程和生态相结合的工艺技术，处理后的粪渣、尾水和污泥满足相关标准要求后宜就地就近利用。需要注意的是，贵州省喀斯特地貌占大部分地区，地下水较为丰富，地表水地下水互为补给，农村生活污水处理设施应充分利用地形，宜优先利用坑塘、沟谷、荒地等闲置土地时，应采取防渗措施防止污染地下水。

预算层面上，在前期规划设计这一准备阶段，需要较为成熟的理论指导以及详细的数据分析，要极其重视概算编制，对项目投资回报率进行详细分析、论证[7]。因农村居住较为分散、交通不便，可研阶段应重视现场踏勘工作，对材料转运、施工用电的接驳点逐一记录，计入工程造价[8]。

2.2 生产制造阶段

农村生活污水处理工程包括土建工程和设备设施安装工程。土建工程包括管道工程、人工湿地、土地处理工程、建构筑物工程。管道沟槽开挖应做好基坑降排水及基坑支护措施。管道安装完成后应进行闭水试验，相关技术要求可参照GB 50268—2008《给水排水管道工程施工及验收规范》的有关规定。沟槽回填应在管道闭水试验合格后进行。位于车行道的检查井，应采用具有足够承载力和稳定性良好的井盖与井座，设置在主干道上的检查井的井盖基座宜和井体分离。人工湿地施工包括土方开挖、前处理系统修建、土工防渗膜铺装、布水管道铺设、基质材料填装、土壤回填和植物种植。设备设施安装应充分了解建设用地的地质条件和洪水等自然灾害因素，防止地面下沉、塌陷、上浮及淹水等不可抗后果，影响设备的正常运行。建构筑物工程应按照规范建设。

2.3 运行阶段

农村生活污水处理设施的运行维护分为户内收集系统、公共污水收集系统、污水处理设施和其他附属设施的运维。户内污水收集系统、户用处理设施(如小型人工湿地、土地处理系统、一体化污水处理设备等)原则上宜由农户负责维护。可根据农户需要和经济承受能力，由当地政府委托运维单位加强检修或指导农户进行维护。

一般来说，污水处理工程运行成本包括固定资产折旧费、设备日常维修费及大修费、无形资产及递延资产摊销费、管理费用、电费、水费、药剂费、人员工资福利费、水质监测费、污泥处置费、处理后污水排放费、绿化保洁费等[8-10]。在污水处理设计时，必须考虑到运行维护费用，可以避免出现污水处理设施晒太阳的情况。

据调查，在当前的管护成本当中，人力的支出约占50%以上；公司的管理成本约占20%～30%；电费约占10%～20%；真正用于设备维修和更换的费用实际上比较少。将专业化的设施维护和日常管理分开。农村生活污水设施的管理维护当中，相当部分的人力和物力花在日常巡查、环境保洁以及景观休整等非技术环节。而且受人力成本限制，管护公司很难实现高频率的巡查，导致一些设备故障得不到及时的发现和解决[11]。

运维资金筹措，一是针对目前村镇污水项目在前期建设方面有一定利润而后期维护利润回报率不高的情况,可采取设施建管一体化模式,以确保设施建得起也用得起[12]；二是加大政府资金投入,确保运营费用的拨付；三是完善价格收费体制, 加强收费管理[13]。

2.4 报废拆除阶段

每一个设施都有一个寿命期，常规设施使用期按照15年估算，建构筑物时间为20年。过了使用期，农村污水处理设施需要改造更新或进行拆除。拆除一般是把原有污水处理地下1m以上的设施全部拆除，然后恢复现场[14]。本阶段的能源消耗主要与进行拆除作业的机械设备有关，同时也会产生与能源生产相应的污染。本阶段产生的固体废物有废钢铁、混凝土等。若经济上有效益则可进行资源回收利用。农村生活污水处理系统多为小型设备，但分布在农户房前屋后，报废拆除时更要注意对农户的影响，减少噪声、振动和粉尘的影响。

3 加强全过程监督管理建议

3.1 监测

农村污水处理设施监测极为重要，一方面检测处理设施是否达到设计要求，出水达到标准，另一方面对不能满足出水标准的设施进行检修，防治设施带病工作、超负荷工作。涉及生物或生态处理单元的设施，关注污水水质指标，防止进水浓度过低导致微生物“饿死”。

监测分为竣工验收监测和日常监测。竣工环境保护验收重点检查设施出水水质各项指标是否符合DB52/1424—2019《农村生活污水处理水污染物排放标准》排放标准要求，污泥处理处置方法、臭气与噪声防治措施等是否符合环保要求。监测可采用随机抽测方式，抽测比例不低于设施总数的10%；监测因子可参照 DB 52/1424—2019排放标准中确定的污染物指标；对于集中式污水处理设施(日处理规模 20t 以上)，监测频次宜包括至少连续 3 日的早中晚三个时段的进出口水量、水质监测数据；对于小型分散式处理设施或户用污水处理设施(日处理规模 20t 以下)，监测频次宜包括至少一天早中晚三个时段混合水样的出水水质监测数据。

日常监测建议根据地方标准规定，包括进出水水质、水量，监测指标为COD、BOD5、NH3-N、TP、动植物油、细菌总数。对于人工湿地的监测建议增加人工湿地内部水位、水质、水温，生物群落物种和数量的变化，人工湿地自身健康状况的体检[15]。