胡 凱, 許 航, 張怡蕾, 李曉洋, 陳 衛(wèi), 武虹妤, 陸 旭, 彭朝陽

(1.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點實驗室,江蘇 南京 210098;2.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇 南京 210098)

分散式農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運營模式探討

胡 凱1,2, 許 航1,2, 張怡蕾2, 李曉洋2, 陳 衛(wèi)1,2, 武虹妤2, 陸 旭2, 彭朝陽2

(1.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點實驗室,江蘇 南京 210098;2.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇 南京 210098)

分散式農(nóng)村生活污水處理設(shè)施點多面廣,缺乏有效的管理模式,無法保障設(shè)施的正常運行和出水的穩(wěn)定達標,成為農(nóng)村水環(huán)境整治的難題。在分析我國農(nóng)村生活污水水質(zhì)及排放特征的基礎(chǔ)上,針對分散式農(nóng)村生活污水處理設(shè)施在運行管理中存在的問題,提出了第三方運營管理模式。結(jié)果表明,這種模式可以有效降低成本,提升管理效率,可以有效地解決設(shè)施長效管理問題；第三方運營管理模式是分散式農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運營管理深入發(fā)展的必然趨勢。

農(nóng)村生活污水;分散式處理設(shè)施;運營管理;第三方運營

農(nóng)村水環(huán)境的狀況直接影響水源地保護以及公眾身體健康,關(guān)系到城鄉(xiāng)的統(tǒng)籌發(fā)展。我國新農(nóng)村建設(shè)的重點是推進農(nóng)村環(huán)境整治,包括水環(huán)境的治理。從2008年開始,中央設(shè)立農(nóng)村環(huán)保專項資金,促進全國村莊開展環(huán)境綜合整治和生態(tài)示范。我國農(nóng)村水環(huán)境整治內(nèi)容主要包括農(nóng)村生活污水治理和河道污染治理兩個方面。目前,農(nóng)村生活污水治理面臨兩大困擾,即設(shè)計問題和管理問題。我國農(nóng)村地域遼闊,居住地分散,離城鎮(zhèn)市政管網(wǎng)較遠,相應(yīng)的環(huán)保基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)比較滯后。在城市應(yīng)用的一些成熟或先進的污水處理技術(shù),由于較低的農(nóng)村生活污水納管率以及處理技術(shù)本身涉及的維護、運行費用和操作管理要求等,不一定能在農(nóng)村適用[1]。我國從20世紀80年代開展分散式生活污水處理技術(shù)的研發(fā)工作[2],雖然已形成了一批可行性技術(shù),但在產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；?產(chǎn)品的一體化[3]、標準化、自動化等方面有待加強。在管理方面,有關(guān)我國農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運營管理的理論與基礎(chǔ)研究較少,而農(nóng)村又不能完全照搬城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的相關(guān)管理方法和體制。筆者在分析農(nóng)村生活污水排放現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,總結(jié)設(shè)施運營情況，針對出現(xiàn)的問題,探討分散式處理設(shè)施有效運營的對策——“第三方運營管理”模式,并分析該模式的特點。

表1 我國各地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)及水量特征

1 農(nóng)村生活污水的水質(zhì)及特征

農(nóng)村生活污水一般不含有毒物質(zhì),但含有N、P等營養(yǎng)物質(zhì)以及許多細菌、病毒和寄生蟲卵,可生化性較好[4]。農(nóng)村生產(chǎn)廢水包括畜禽養(yǎng)殖業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工等小作坊加工所產(chǎn)生的高濃度有機廢水[5],廢水特點為懸浮物濃度高、水量小且不均勻、水質(zhì)大部分可生化性較好。農(nóng)村生產(chǎn)廢水往往與生活污水混合排放。

1.1 農(nóng)村生活污水的來源

農(nóng)村生活污水的來源[6-7]主要有:①廚房用水,多為洗鍋碗水、淘米水、洗菜水等,含有米糠、菜屑等有機物以及油脂、醋酸等；②洗滌用水,含有大量洗滌劑等化學(xué)成分,產(chǎn)生磷污染；③沖廁廢水，在沖水廁所普及地區(qū),會產(chǎn)生大量的“黑水”,而仍使用旱廁的村鎮(zhèn),沖廁廢水產(chǎn)量較少。此外,一些農(nóng)戶飼養(yǎng)家禽,也會產(chǎn)生混有牲畜糞便的污水。沖廁廢水中N、P、BOD等濃度很高。

1.2 農(nóng)村生活污水水質(zhì)水量特征

受地理位置、生活方式、經(jīng)濟發(fā)展程度等條件的影響,農(nóng)村生活污水水質(zhì)和水量存在地區(qū)差異。表1是全國各地區(qū)農(nóng)村生活污水排放量及水質(zhì)情況[8]。東北地區(qū)農(nóng)村村落規(guī)模通常較小,村落間的距離較遠,氣候以干旱多風(fēng)、冬季較長而寒冷為主要特征,污水人均排放量較南方地區(qū)少,但污染物濃度較高。東南地區(qū)年平均氣溫高、降水充沛,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達,許多村莊達到了小康標準,農(nóng)村生活水平和生活方式與城市接近,農(nóng)民用水量和農(nóng)村生活污水的排放量逐年增加,氮磷濃度較高。西北地區(qū)地廣人稀,70%以上人口居住在農(nóng)村。由于大多數(shù)農(nóng)村經(jīng)濟欠發(fā)達,污水人均排放量較南方地區(qū)少,污染物濃度偏低。

1.3 農(nóng)村生活污水處理模式

目前,我國農(nóng)村生活污水年排放量約為90%以上的生活污水未經(jīng)處理直接排入河流和湖泊[9]200億t。截至2010年,上海、浙江、江蘇、山東等省市行政村污水處理率較高的地區(qū)污水處理率也僅達到48.6%、31.9%、19.6%和9.6%,華北、東北地區(qū)各省的最高污水處理率為3.5%,西北地區(qū)僅為0.6%～1.3%[10]。

根據(jù)管網(wǎng)建設(shè)的程度,農(nóng)村生活污水處理模式可以分為集中收集處理和分散處理。對于管網(wǎng)工程較完善的居民集中居住地區(qū),農(nóng)村生活污水經(jīng)過排水管網(wǎng)的收集后進入鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠統(tǒng)一處理后排放;對于居民居住較分散的地區(qū),耗費資金和人力修建較長的污水管網(wǎng)來收集較小水量的做法顯然是不經(jīng)濟和不現(xiàn)實的,因此,對于農(nóng)村分散住戶來說,其常見的排水模式有:①廚房、廁所的污水通過管道進入自家的化糞池經(jīng)處理后排放;②經(jīng)化糞池處理后,再經(jīng)過二級處理;③居民將管道通入河中,污水直接排入水體;④將污水傾倒在門前屋后,任其自然蒸發(fā);⑤在自家屋后農(nóng)田邊上開挖污水溝,將污水排入此溝,自然蒸發(fā)、下滲[11]。我國分散式處理設(shè)施的規(guī)模都在1 000 m3/d以下,多數(shù)日處理量集中在50～500 m3[10]。就全國總體排放情況來看,污水處理程度不一,污水處理設(shè)施水平各異,污水達標排放和穩(wěn)定達標的水平差異也較大[10]。

在選擇農(nóng)村生活污水處理設(shè)施時,應(yīng)結(jié)合工藝可靠穩(wěn)定、運行費用少、操作和管理簡單等原則[12]。我國農(nóng)村生活污水處理工藝一般采用常規(guī)處理+深度處理為主的工藝組合形式。常規(guī)處理工藝有無動力地埋式厭氧技術(shù)、接觸氧化法、A/O法以及生物膜處理技術(shù)等,深度處理工藝有人工濕地、生態(tài)塘(穩(wěn)定塘)、土壤滲濾技術(shù)等[2,13]。

2 農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運營情況

影響農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運行管理水平的因素很多[12],既有產(chǎn)權(quán)責(zé)任、運行管理模式等體制方面的因素,也有國家及地區(qū)政策制度方面的因素,還有運行經(jīng)費、管護人員技術(shù)水平等因素。目前,在農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的運行管理過程中,存在以下問題亟待解決。

2.1 規(guī)劃設(shè)計不科學(xué)

許多農(nóng)村地區(qū)治污工作起步不久,部分規(guī)劃編制與設(shè)計簡單套用,未考慮當(dāng)?shù)貙嶋H情況,導(dǎo)致規(guī)劃設(shè)計能力偏大。如,蘇北某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠,總投資178萬元,設(shè)計污水處理規(guī)模為500 t/d。由于配套管網(wǎng)建設(shè)滯后,實際收集的生活污水量達不到滿負荷運行,設(shè)施無法24 h連續(xù)運行,設(shè)備閑置期較長,效率降低。

2.2 缺乏專業(yè)的運營管理人員

大中型城鎮(zhèn)污水處理廠的運行管理人員應(yīng)具備相應(yīng)的專業(yè)技能,且人員數(shù)量應(yīng)滿足污水處理廠的需要[14]。但是,農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運行管理主體較多,既有鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府、鄉(xiāng)鎮(zhèn)或流域水務(wù)站,也有村委會,權(quán)責(zé)不對等容易造成推諉扯皮、管理失效等現(xiàn)象[15]。農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的管理人員多以當(dāng)?shù)卮迕駷橹?缺乏環(huán)保相關(guān)知識以及設(shè)備操作管理的相關(guān)技能,僅能負責(zé)設(shè)備的日?？醋o工作,難以勝任專業(yè)水平的系統(tǒng)維護,導(dǎo)致污水處理效果波動以及出水水質(zhì)不達標等問題。

2.3 維護經(jīng)費無法保障

經(jīng)費短缺一直是制約農(nóng)村生活污水處理的難題。全國約有60萬個建制村,其中很多村缺乏必要的環(huán)保設(shè)施,迫切需要資金支持。由于沒有科學(xué)的集資機制和渠道,民間資金難以投入[2],單純依靠財政預(yù)算,對于地方財政困難的特別是西部欠發(fā)達地區(qū),難度極大[8]。

污水處理設(shè)施建成后,為了確保設(shè)備長期穩(wěn)定運行,必要的維護經(jīng)費不可缺少，而許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)用于環(huán)保事業(yè)的資金缺少相應(yīng)的保障制度。除少數(shù)地區(qū)將運行管護經(jīng)費納入財政預(yù)算外,大部分地區(qū)僅有很少的補助經(jīng)費,不能滿足設(shè)施正常運行需要,出現(xiàn)設(shè)備“曬太陽”現(xiàn)象,降低了設(shè)施效益的發(fā)揮水平。

2.4 管理體系尚未健全

突出表現(xiàn)在兩個方面:一是不同地區(qū)管理水平差異較大,二是缺乏統(tǒng)一的規(guī)范制度。有些村鎮(zhèn)對設(shè)施的運營情況監(jiān)管力度較大,運行管理水平較高;但是一些相對落后的地區(qū),由于重視程度和技術(shù)水平不夠,設(shè)施運行效果不如人意。有些地區(qū)沒有明確的可操作性的治理目標,考核方式不科學(xué),量化程度差,考核指標籠統(tǒng)單一,各地區(qū)管理要求不一,許多地區(qū)出水水質(zhì)不能達標;行政管理法規(guī)不完善,缺少解決設(shè)計、建設(shè)、運營管理中出現(xiàn)的問題的依據(jù),管理隨意性較大[2,15]。

3 農(nóng)村生活污水處理第三方運營管理模式

無人管理或村民兼職管理是現(xiàn)狀條件下我國農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的主要運行管理模式[10],也是導(dǎo)致污水處理設(shè)施運行情況不理想的重要原因。在現(xiàn)有條件下,迫切需要提出可行的運行對策以及有效的管理模式。

根據(jù)海南、上海和常熟等地農(nóng)村地區(qū)生活污水處理設(shè)施運營的經(jīng)驗[1,16],市場化運營模式逐漸嶄露頭角,其中TOT(移交-運營-移交)模式和托管運營模式(亦稱第三方運營模式)尤其受到關(guān)注。第三方運營模式是由政府投資建設(shè)污水處理設(shè)施,建成后通過簽訂契約或合同的法律形式,將設(shè)施委托給具有較強經(jīng)營管理能力并能承擔(dān)相應(yīng)經(jīng)營風(fēng)險的專業(yè)運營公司,同時實行社會化的有償服務(wù)[1]。

3.1 第三方運營模式的優(yōu)勢

這種委托運營管理模式主要具有以下優(yōu)勢[2,17]:①環(huán)保設(shè)施所有者(政府)、運行單位(專業(yè)公司)、監(jiān)督機構(gòu)(環(huán)保部門)三者之間權(quán)責(zé)分明、關(guān)系明確(形成一個“倒三角形”結(jié)構(gòu))、互相制約,獨立行使權(quán)利,履行職責(zé); ②通過市場競爭機制(如招標)選擇第三方專業(yè)公司運營管理，雙方簽訂運營管理合同,在合同中約定雙方的責(zé)任、權(quán)利和義務(wù),雙方均嚴格遵守;③第三方運營模式從機制上保證了污水處理設(shè)施的穩(wěn)定運行和廢水達標排放。專業(yè)公司充分發(fā)揮人才、技術(shù)、管理優(yōu)勢,可同時運營管理多個分散式污水處理設(shè)施,進行專業(yè)化服務(wù)和標準化管理,發(fā)揮規(guī)模優(yōu)勢,避免非專業(yè)管理造成的資金資源浪費或損失。

3.2 第三方運營模式的應(yīng)用

任朝斌等[15]的研究表明,對于采用厭氧生物濾池工藝,村鎮(zhèn)管理模式與第三方運營模式的運行費用相差不大,而采用膜工藝時，第三方運營模式可降低5.4%的運行成本,且污水處理設(shè)施總體運行率大于80%,運行效果良好。

常熟市將311座農(nóng)村生活污水處理設(shè)施(處理規(guī)模1～140 m3/d)委托集中運行之后, 設(shè)施的正常運行率從27.5%提高至89.3%,且隨著設(shè)施達到數(shù)量上或規(guī)模上的優(yōu)勢之后,人工成本將降低,噸水運行費用將下降[16]。

福建省安溪縣對25座農(nóng)村生活污水處理站引入第三方運營管理模式,通過1年的運行實踐,設(shè)備運行率及污水處理達標率均達到100%,且故障維修及時，相對于鄉(xiāng)鎮(zhèn)各自組織運行管理模式,費用節(jié)約50%以上[18]。

對政府來說,雖不能通過這種模式收回投資,但能引入競爭機制。由于污水處理的公共服務(wù)屬性以及高沉淀資本的特性,簡單地在資產(chǎn)環(huán)節(jié)引入競爭機制并形成較長的合同期，會造成服務(wù)價格的高漲,而委托運營周期短,將使競爭更充分,不會造成服務(wù)價格的非理性上漲,還可以根據(jù)市場的變化及時調(diào)整運營模式,從而有效降低運營成本。通過政府部門對污水處理設(shè)施進行有效的監(jiān)督,可以保證設(shè)施出水的達標排放。對運營公司來說,前期投入非常小,并且不涉及國有資產(chǎn)的產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)移,取得運營權(quán)手續(xù)簡便,與地方政府簽訂協(xié)議就取得污水處理費,收入穩(wěn)定,風(fēng)險較小[1]。

4 結(jié) 語

分散式農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的管理水平直接關(guān)系到農(nóng)村水環(huán)境治理效果。由于點多面廣、缺乏專業(yè)的技術(shù)人員等原因,政府直接管理或村民兼職管理模式無法保障設(shè)施的正常運行和出水的穩(wěn)定達標。通過委托運營管理(第三方運營)模式,可以有效降低成本,提升管理效率,提高污水處理監(jiān)管的準確度和透明度。因此,基于第三方運營管理的監(jiān)管機制可以科學(xué)、有效地管理農(nóng)村生活污水處理設(shè)施,適合我國國情,具有良好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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Study of operation modes for decentralized domestic sewage treatment facilities in rural areas

HU Kai1,2, XU Hang1,2, ZHANG Yilei2, LI Xiaoyang2, CHEN Wei1,2, WU Hongyu2, LU Xu2, PENG Chaoyang2

(1.KeyLaboratoryofIntegratedRegulationandResourcesDevelopmentofShallowLakes,MinistryofEducation,HohaiUniversity,Nanjing210098,China; 2.CollegeofEnvironment,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)

As a result of lack of an effective management mode, quantities of decentralized sewage treatment facilities widely distributed in rural areas have been operated in unstable conditions with the effluent failing to satisfy the discharge standard, which is a challenge in rural water environment treatment. In this paper, the characteristics and discharge patterns of rural domestic sewage are analyzed. In order to solve the problems in operation and management of decentralized domestic sewage treatment facilities in rural areas, a mode of third-party operation is proposed. Practices indicate that the mode can effectively reduce operating costs and improve management efficiency. This mode suggests a promising method of long-term effective management of decentralized sewage treatment facilities in rural areas.

rural domestic sewage; decentralized sewage treatment facilities; operation and management; third-party operation

10.3880/j.issn.1004-6933.2017.02.012

國家自然科學(xué)基金(51408194);國家重點研發(fā)計劃“水資源高效開發(fā)利用”重點專項(2016YFC0400800-04)；河南省科技攻關(guān)項目(162102310057); 淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點實驗室開放基金(2015002);江蘇省環(huán)境科學(xué)與工程重點實驗室開放課題項目(2012543412);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程(PAPD)項目

胡凱(1983—),男,講師,博士,主要從事污水與污泥處理技術(shù)研究。E-mail:hukaihit@163.com

X323

A

1004-6933(2017)02-0063-04

2016-06-30 編輯：彭桃英)