左雨航 宋明志 駱 輝* 蔡冰鑫 掌文浩 王俊濤 荊肇乾 何寶杰

(1.江蘇海洋大學(xué) 土木與港海工程學(xué)院,江蘇 連云港 222005; 2. 南京林業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院,南京 210037;3. 重慶大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院,重慶 400030)

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)民生活水平的不斷提高,農(nóng)村污水的排放量也逐年增加。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),

2019年村鎮(zhèn)污水排放量為216億噸,2020年村鎮(zhèn)污水排放量為233億噸[1],增長(zhǎng)約7.9%;而2016年農(nóng)村污水的處理率為22%[2],2021年農(nóng)村污水的處理率為28%,5年間增長(zhǎng)了6個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)2021年全國(guó)第七次人口普查數(shù)據(jù)顯示,全國(guó)農(nóng)村人口為50979萬(wàn)人,每天大約能產(chǎn)生2300萬(wàn)噸的生活污水;江蘇農(nóng)村人口為2400萬(wàn)人,每天大約能產(chǎn)生160萬(wàn)噸的生活污水[3-4]。農(nóng)村的生活污水問(wèn)題已成為影響農(nóng)村居住環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的重要因素。農(nóng)村生活污水的主要成分是淀粉、糖類、脂類和蛋白質(zhì)以及氮、磷等,這些成分易造成農(nóng)村水體的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象[5],會(huì)極大地影響地下水、湖泊等水質(zhì),破壞生態(tài)環(huán)境平衡;若得不到有效的治理還會(huì)影響村鎮(zhèn)的飲水安全,威脅農(nóng)村居民的身體健康[6]。因此,選擇適宜的農(nóng)村污水處理模式對(duì)農(nóng)村實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略,提升農(nóng)村基本公共服務(wù)水平、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村、推進(jìn)城鄉(xiāng)發(fā)展一體化有著重要意義[7]。

據(jù)生態(tài)環(huán)境部統(tǒng)計(jì),2020年底全國(guó)城鎮(zhèn)污水治理率已經(jīng)超過(guò)95%[8],而農(nóng)村生活污水治理率僅為25.5%,從區(qū)域分布來(lái)看,經(jīng)濟(jì)條件較發(fā)達(dá)的東部地區(qū)的農(nóng)村污水治理率也只有36.3%,高于中部地區(qū)的19.3%和西部地區(qū)的16.8%[9]。研究發(fā)現(xiàn)[7, 10-13],我國(guó)農(nóng)村污水排放存在著排放分散,收集點(diǎn)較多;間歇排放,時(shí)空分布變化大;有機(jī)物含量高,具有可生化性;重金屬等有害物質(zhì)含量少,水質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。農(nóng)村污水排放的特點(diǎn)也導(dǎo)致了污水在收集處理時(shí)還面臨著一些關(guān)鍵性的問(wèn)題,如農(nóng)戶居住分散,部分地區(qū)地勢(shì)差異較大[1],導(dǎo)致管網(wǎng)建設(shè)難度大,污水收集困難;農(nóng)戶的用水量隨時(shí)間的變化大,對(duì)農(nóng)村污水的處理設(shè)施有一定的沖擊性[1];同時(shí)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)水平較低,建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的資金來(lái)源少,資金缺口大[14];且存在部分農(nóng)戶環(huán)保意識(shí)薄弱,拒絕配合現(xiàn)象,而導(dǎo)致設(shè)施的建設(shè)、管理難度大,監(jiān)督困難等問(wèn)題[15]。

本文以江蘇省農(nóng)村污水的處理現(xiàn)狀為背景,介紹了現(xiàn)階段常用的三種污水處理模式,闡述了新型污水處理模式的工作原理,綜合對(duì)比了分散式處理模式、相對(duì)集中式污水處理模式、納管處理模式這三種不同的處理模式在經(jīng)濟(jì)上、施工上和對(duì)進(jìn)水水質(zhì)影響上的區(qū)別,以期為我國(guó)農(nóng)村污水治理模式的選取提供參考。

1 江蘇省農(nóng)村污水的處理現(xiàn)狀研究

1.1 農(nóng)村污水的水質(zhì)水量特征

農(nóng)村生活污水的組分及污染物濃度與農(nóng)戶的生活環(huán)境、經(jīng)濟(jì)水平、用水量等因素有關(guān)[16],主要的污染物為化學(xué)需氧量(COD)、氮和磷等,一般不含有毒物質(zhì),同時(shí)也會(huì)存在一些合成洗滌劑及細(xì)菌、寄生蟲(chóng)卵等,不同時(shí)段的水質(zhì)也不盡相同[17-18]。一般農(nóng)村生活污水的水質(zhì):COD為250～400 mg/L,BOD5為120～200 mg/L,NH3-N和TP分別為40.0～60.0和2.5～5.0 mg/L[19]。

農(nóng)村生活污水的水量一般較小,但是日變化系數(shù)大,為3.0～5.0[20],且一般早、中、晚排放量較大,夜間排水量最小,呈瞬時(shí)排放,波動(dòng)較大[21]。農(nóng)村生活污水的排放一般呈粗放型排放[22],不僅污染了農(nóng)村的水環(huán)境,污染了農(nóng)村的生態(tài)系統(tǒng),而且極大程度的威脅著人類的身體健康。

1.2 江蘇省農(nóng)村污水治理工作的特點(diǎn)

江蘇省經(jīng)濟(jì)繁榮,境內(nèi)河湖眾多、河網(wǎng)交錯(cuò),處長(zhǎng)江中下游平原地區(qū),農(nóng)村人口居住密集。但是不同地區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活習(xí)慣等方面仍然存在著一定的差異,尤其蘇南、蘇北差異較為明顯。蘇南地區(qū)地處太湖流域,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),人口密集,農(nóng)村生活水平較高而且農(nóng)村生活污水治理工作起步較早;而蘇北地區(qū)地處淮河流域,經(jīng)濟(jì)相對(duì)較為落后,土地資源相對(duì)充足,村莊也相對(duì)分散,農(nóng)村生活污水治理工作相對(duì)于蘇南地區(qū)起步較晚。據(jù)統(tǒng)計(jì)蘇南地區(qū)農(nóng)村污水集中或相對(duì)集中處理的村莊占比達(dá)到73.4%,而蘇北地區(qū)僅僅只有23.6%[23]。

1.3 江蘇省農(nóng)村污水的處理工藝

農(nóng)村污水的處理工藝主要有生物處理技術(shù)、生態(tài)處理技術(shù)和生物生態(tài)組合技術(shù)[24]。生物處理技術(shù)處理農(nóng)村生活污水主要是依靠微生物的新陳代謝作用[25],常見(jiàn)的有凈化槽工藝、好氧單元和厭氧單元的組合工藝(A/O工藝)、生物濾池等;生態(tài)處理技術(shù)是利用微生物、土壤、動(dòng)植物之間產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)、生物學(xué)的作用對(duì)農(nóng)村污水中的污染物進(jìn)行降解的污水處理技術(shù)[26],其主要包括人工濕地技術(shù)、土地滲濾工藝、穩(wěn)定塘技術(shù)、蚯蚓生態(tài)濾池等;生物生態(tài)組合技術(shù)就是將微生物通過(guò)新陳代謝作用去除有機(jī)物和通過(guò)生態(tài)處理技術(shù)進(jìn)一步脫氮除磷結(jié)合起來(lái),形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),保證出水的水質(zhì)穩(wěn)定[27],包括了生物+人工濕地組合技術(shù)、生物+其他生態(tài)組合技術(shù)。具體見(jiàn)表1。

表1 農(nóng)村污水處理工藝對(duì)比分析

1.4 農(nóng)村污水處理設(shè)施運(yùn)維體制及運(yùn)維資金籌措

據(jù)調(diào)查,江蘇省農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的運(yùn)管模式主要有四種,分別為鎮(zhèn)/村聯(lián)合統(tǒng)一管理模式、各部門聯(lián)合管理模式、城鄉(xiāng)水務(wù)一體化管理模式和委托第三方運(yùn)行統(tǒng)一管理模式[28]。鎮(zhèn)/村聯(lián)合統(tǒng)一管理主要是由所屬地的鎮(zhèn)/村負(fù)責(zé)設(shè)施的運(yùn)維管理;各部門聯(lián)合管理指的是生態(tài)環(huán)境、財(cái)政、住建、水利等部門組成工作小組,具體推進(jìn)農(nóng)村生活污水的處理工作;城鄉(xiāng)水務(wù)一體化管理模式是地方組建的水務(wù)集團(tuán)負(fù)責(zé)設(shè)施的運(yùn)管;委托第三方運(yùn)行統(tǒng)一管理則是委托相應(yīng)資質(zhì)公司對(duì)設(shè)施進(jìn)行運(yùn)維管護(hù)。其中以鎮(zhèn)/村聯(lián)合統(tǒng)一管理模式應(yīng)用最多,而對(duì)于管護(hù)效果較好的城鄉(xiāng)水務(wù)一體化管理模式和委托第三方運(yùn)行統(tǒng)一管理模式,主要應(yīng)用于一些經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)。大多數(shù)地區(qū)選擇鎮(zhèn)/村聯(lián)合統(tǒng)一管理模式的主要原因還是主管部門缺乏必要的管理制度、人員和經(jīng)費(fèi)支持[29],只能選擇運(yùn)行成本低、管理簡(jiǎn)單的此種運(yùn)管模式。

江蘇省太湖流域農(nóng)村生活污水處理設(shè)施建設(shè)和運(yùn)維資金的來(lái)源較為單一,僅財(cái)政補(bǔ)貼和自籌兩種方式。省級(jí)補(bǔ)貼主要采取“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”的形式,且主要用于污水處理設(shè)施和管網(wǎng)的建設(shè),對(duì)于建成之后的運(yùn)行和管理維護(hù)并沒(méi)有安排相應(yīng)的資金進(jìn)行補(bǔ)助[30],運(yùn)維費(fèi)用的來(lái)源仍要依靠縣級(jí)財(cái)政投入[31]。也有調(diào)研發(fā)現(xiàn),部分地區(qū)的運(yùn)維費(fèi)用是由鎮(zhèn)/村自籌,此種方式這對(duì)于經(jīng)濟(jì)力量相對(duì)薄弱的地區(qū)而言是一筆不小的開(kāi)支[32],同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致因缺乏資金投入和科學(xué)的運(yùn)維管理而出現(xiàn)設(shè)施使用壽命降低、治污能力下降等問(wèn)題[33]。拓寬資金來(lái)源,形成多元化投入是污水處理設(shè)施長(zhǎng)效運(yùn)維管理的重要保障。

2 江蘇省農(nóng)村污水的處理模式

傳統(tǒng)的農(nóng)村生活污水處理模式可分為:分散式處理模式、相對(duì)集中式污水處理模式、納管處理模式[34-36]。近些年來(lái),在傳統(tǒng)污水處理模式的基礎(chǔ)上,逐漸演化出了以灰黑分流式為代表的一些新型農(nóng)村污水處理模式。

2.1 分散式污水處理模式

我國(guó)眾多農(nóng)村地區(qū)廣大遼闊,大部分農(nóng)戶居住都較為分散,導(dǎo)致產(chǎn)生的污水具有分散性且較難用管網(wǎng)進(jìn)行收集[7]。因此提出分散式污水處理模式(圖1),該模式是將單戶或者附近幾戶農(nóng)戶的污水進(jìn)行收集處理,具有污水收集靈活,收集效率高,受地形限制較小等優(yōu)點(diǎn),但是設(shè)備點(diǎn)多運(yùn)行管理維護(hù)量大,設(shè)備投資較大。分散式污水處理模式適用于農(nóng)戶居住分散,地形條件復(fù)雜,污水不易集中收集的村莊[36],是一種較為符合農(nóng)村實(shí)際情況的處理模式,能有效提高農(nóng)村污水的處理效率[7]。

圖1 分散式農(nóng)村生活污水處理模式

2.2 相對(duì)集中式污水處理模式

相對(duì)集中式污水處理模式區(qū)(圖2)別于分散處理模式,他是將村落內(nèi)聚居在一起的住戶污水統(tǒng)一收集輸送到污水處理設(shè)備中集中處理。具有設(shè)備量少方便維護(hù)管理,投資省等優(yōu)點(diǎn),但是存在污水收集系統(tǒng)投資加大,對(duì)管網(wǎng)維護(hù)要求較高,施工相對(duì)困難等缺點(diǎn)。該模式適用于污水量較大,人口密度大,地勢(shì)平緩,遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的農(nóng)村地區(qū)[34]。

圖2 集中式農(nóng)村生活污水處理模式

2.3 納管處理模式

納管處理模式(圖3)即納入城鎮(zhèn)污水管道排入城鎮(zhèn)污水處理廠統(tǒng)一處理,適用于距離城鎮(zhèn)污水管道較近的村落,相對(duì)于另外兩種模式而言,納管處理模式省去了新建污水處理設(shè)備的投資,具有投資較省,施工方便等優(yōu)點(diǎn),但是同樣對(duì)管道收集系統(tǒng)要求較高,且受地域限制較大。該處理模式適用于距離城鎮(zhèn)較近,經(jīng)濟(jì)條件較好,具備鋪設(shè)污水收集管道條件的農(nóng)村地區(qū)[34]。

2.4 新型處理模式

近年來(lái),基于源頭分離、分質(zhì)處理、資源化利用等理念在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的研究,Hammes F[37]等通過(guò)對(duì)生活污水的研究提出農(nóng)村生活污水按照來(lái)源可分為黑水和灰水兩部分,大小便廁所出水為黑水,灰水則包含廚房用水和洗澡水等生活用水。陳月芳等[16]對(duì)農(nóng)村污水的組成和成分進(jìn)行了分類,見(jiàn)表2;劉曉慧[38]對(duì)我國(guó)農(nóng)村生活污水的組成成分進(jìn)行研究,我國(guó)農(nóng)村生活污水黑水和灰水的化學(xué)組成以及占比見(jiàn)表3。

表2 農(nóng)村生活污水分類[16]

表3 黑水灰水污染物排放量及占比表[38] 單位:kg/(人·a)

表3顯示灰水是農(nóng)村污水的主要來(lái)源,占據(jù)了整個(gè)農(nóng)村污水的62%;且黑水與灰水的成分存在一定的差別,污水中的氮、磷等污染物大部分來(lái)自黑水。針對(duì)于以上的特點(diǎn),陳方奎等[39]基于源頭分類收集的處理理念,提出了一種灰黑分離初級(jí)處理和收集(SSPC)模式,將高污染物濃度的黑水進(jìn)行初步處理后再與分離的灰水匯集,一起排入污水處理設(shè)施內(nèi)。該模式將高濃度、小排放量的黑水先經(jīng)過(guò)戶用初步處理裝置(化糞池)處理,使其能夠得到充分的發(fā)酵和硝化,高效地削減COD等污染指標(biāo),提高了污染物的去除效率。

而呂錫武團(tuán)隊(duì)[40-41]則是將灰水與黑水完全分開(kāi)處理,將黑水通過(guò)吸糞車集中收集后利用秸稈異位發(fā)酵床制取有機(jī)肥,從而達(dá)到N、P資源的資源化利用[42],實(shí)現(xiàn)污染物零排放,而且可以幫助農(nóng)村解決秸稈處理難題,并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益;灰水部分則可以通過(guò)簡(jiǎn)單的沉淀后直接排入生態(tài)溝渠或者人工濕地處理,簡(jiǎn)化了污水處理工藝,且降低了建設(shè)和運(yùn)行成本。見(jiàn)圖4。

圖4 灰黑分離異位發(fā)酵床處理系統(tǒng)

3 江蘇省農(nóng)村污水處理模式的對(duì)比分析

各地農(nóng)村地區(qū)的地形地貌差異大,人民的經(jīng)濟(jì)水平和生活規(guī)律都存在著明顯的不同,農(nóng)村房屋的建設(shè)也不像城市那樣的規(guī)整,因此在農(nóng)村地區(qū)選擇合適的污水處理模式需要綜合考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平、地形地貌、所處的地理位置以及后期維護(hù)等諸多因素。污水處理模式的選擇直接影響著污水的收集效率,在選擇時(shí),應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,針對(duì)各個(gè)模式的適用條件和特點(diǎn)因地制宜地使用各種處理模式,這是解決農(nóng)村生活污水收集困難的關(guān)鍵。表4為各農(nóng)村污水處理模式的概況和適用條件。

表4 農(nóng)村污水處理模式的概況及適用條件

3.1 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

課題組對(duì)靖江市新橋鎮(zhèn)某村7組的26戶進(jìn)行不同模式的規(guī)范化設(shè)計(jì)后進(jìn)行投資概算分析,采用一組分散式和兩組相對(duì)集中式進(jìn)行比對(duì)分析,規(guī)模分別為13套1m3/d的設(shè)備、2套5m3/d的設(shè)備和1套10m3/d的設(shè)備,設(shè)備選用凈化槽。對(duì)整個(gè)污水處理系統(tǒng)中管網(wǎng)收集系統(tǒng)以及污水處理設(shè)備的施工工程費(fèi)用以及材料費(fèi)按照實(shí)時(shí)市場(chǎng)行情進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析,最終戶均建設(shè)費(fèi)用比較見(jiàn)表5,詳細(xì)費(fèi)用明細(xì)表見(jiàn)表6。

表5 污水處理模式經(jīng)濟(jì)分析

表6 污水處理模式經(jīng)濟(jì)分析詳表

由表5可知不含設(shè)備的戶均費(fèi)用以分散式最低,以設(shè)備大小為10 m3/d的相對(duì)集中式最高。這是由于分散式管網(wǎng)的主要管材采用De110管徑,而且其管道長(zhǎng)度較小、埋深較淺,土方工程施工也較為容易,因而其費(fèi)用低;由于設(shè)備大小為10 m3/d的相對(duì)集中式使用的設(shè)備量最少,因此其所需管網(wǎng)的長(zhǎng)度要相應(yīng)增加,管徑也要加大(De160、De200管徑成為主要管材),導(dǎo)致埋深增大,土方工程施工難度也隨之加大,從而使得綜合費(fèi)用更高。從表6也可看出管網(wǎng)收集系統(tǒng)和土方工程費(fèi)用都是隨著噸位的增大而增大。

含設(shè)備的戶均費(fèi)用分散式的比相對(duì)集中式的要低,這是由于此種類型凈化槽設(shè)備價(jià)格與噸位成一定的比例,大小設(shè)備每噸攤銷價(jià)格相近,但是大噸位相對(duì)于小噸位設(shè)備前增加了一套前提升設(shè)備,而且小設(shè)備管網(wǎng)長(zhǎng)度小,堵塞風(fēng)險(xiǎn)小,可不設(shè)化糞池,所以含設(shè)備的戶均費(fèi)用分散式處理模式費(fèi)用較低。但是更大的噸位,每噸的設(shè)備費(fèi)用占比下降很大,就可能存在每戶設(shè)備費(fèi)用攤銷比例下降的情況,如此彌補(bǔ)了大噸位土建費(fèi)用的增加,從而導(dǎo)致一套10 m3/d污水處理系統(tǒng)反而比兩套5 m3/d的含設(shè)備戶均費(fèi)用要低。

通過(guò)在實(shí)際工程中對(duì)不同農(nóng)村污水處理模式的經(jīng)濟(jì)性分析可以發(fā)現(xiàn),分散式污水處理模式收集系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用以及土方工程施工費(fèi)用比相對(duì)集中式更省,但是由于每種處理設(shè)備的設(shè)備價(jià)格與噸位比例不盡相同,因此分散式與相對(duì)集中式這兩種農(nóng)村污水處理模式在經(jīng)濟(jì)投資上并沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)劣勢(shì),實(shí)際選擇時(shí)還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及針對(duì)相應(yīng)的污水處理設(shè)備進(jìn)行投資預(yù)算來(lái)比選。

3.2 施工可行性分析

對(duì)南京市江寧區(qū)湖熟街道三個(gè)村莊的施工建設(shè)進(jìn)行調(diào)研,對(duì)施工過(guò)程中管網(wǎng)收集系統(tǒng)以及污水處理設(shè)施的建設(shè)施工工作量進(jìn)行比對(duì)分析,以工人工時(shí)作為施工工作量的比對(duì)依據(jù),調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 施工工作量比對(duì)表

表7中由于每個(gè)村莊內(nèi)道路硬化以及施工條件、施工隊(duì)伍有所差別,所以施工工作量有所差別,但是顯然管網(wǎng)收集系統(tǒng)工作量遠(yuǎn)比污水處理設(shè)施的建設(shè)工作量要大,農(nóng)村生活污水建設(shè)工程中管網(wǎng)收集系統(tǒng)的建設(shè)工作量要占到75%～80%。因此管網(wǎng)收集系統(tǒng)決定了施工的可行性。

對(duì)南京市湖熟街道第二批農(nóng)村生活污水處理設(shè)施建設(shè)當(dāng)中的現(xiàn)場(chǎng)矛盾進(jìn)行了調(diào)查反饋(圖5及表8),可知施工過(guò)程中由于管網(wǎng)收集系統(tǒng)建設(shè)矛盾而影響施工占比達(dá)到73.08%,而污水處理設(shè)施建設(shè)矛盾則只占26.92%,由此可見(jiàn)管網(wǎng)收集系統(tǒng)在施工中起決定性的作用。

圖5 施工矛盾分析圖

表8 施工過(guò)程主要矛盾分析

分散式污水處理模式由于管網(wǎng)收集系統(tǒng)簡(jiǎn)單,所以施工更為方便,污水處理設(shè)備地址選擇也較為靈活,受地形限制較小,但是設(shè)備過(guò)多會(huì)增加后期管理運(yùn)行維護(hù)的負(fù)擔(dān)。而相對(duì)集中式污水處理模式則受地形限制較大,設(shè)備地址的選擇不僅需要選擇地勢(shì)相對(duì)低洼的地方來(lái)避免埋深過(guò)大從而增加施工難度,而且需要更大的占地空間,但是相反其設(shè)備量少,管理運(yùn)行維護(hù)方便。因此需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)條件以及施工可行性來(lái)對(duì)污水處理模式靈活運(yùn)用。

3.3 進(jìn)水水質(zhì)比較分析

課題組對(duì)靖江市2020年農(nóng)村生活污水治理項(xiàng)目展開(kāi)調(diào)研,選取其中16個(gè)污水處理設(shè)施(8個(gè)相對(duì)集中式和8個(gè)分散式)進(jìn)行進(jìn)水水質(zhì)調(diào)研,分析污水處理模式對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的影響。如圖6箱線圖所示,分散式農(nóng)村生活污水處理模式進(jìn)水污染物濃度整體明顯高于相對(duì)集中式處理模式。原因主要有兩個(gè),一方面靖江市農(nóng)村生活污水項(xiàng)目中相對(duì)集中式污水處理模式基本均接入化糞池設(shè)備做了預(yù)處理,而分散式的則沒(méi)有,化糞池對(duì)COD、SS等有著相對(duì)較高的去除率。另一方面,相對(duì)集中式污水處理模式污水收集系統(tǒng)管路較長(zhǎng),實(shí)際收水過(guò)程中,易有地下水、雨水等進(jìn)入管路,而分散式管路短、污水收集率高不易受外界水源影響。

圖6 不同處理模式進(jìn)水水質(zhì)對(duì)比分析圖

由箱線圖的分布區(qū)間可知,分散式污水處理模式中各個(gè)污染物濃度的分布區(qū)間明顯大于相對(duì)集中式污水處理模式,由此可見(jiàn),分散式污水處理模式進(jìn)水污染物濃度波動(dòng)更大。這主要還是由于分散式污水處理模式之前未設(shè)置化糞池作為預(yù)處理,可見(jiàn)化糞池不僅可以起到預(yù)處理的作用,還能起到水質(zhì)緩沖調(diào)節(jié)作用,但是污水經(jīng)過(guò)化糞池預(yù)處理過(guò)后容易出現(xiàn)進(jìn)水COD濃度偏低,從而導(dǎo)致碳源不足影響脫氮效果[43]。

4 總結(jié)與展望

江蘇省開(kāi)展農(nóng)村生活污水治理工作較早,已經(jīng)逐漸摸索出適宜的農(nóng)村污水治理技術(shù)[35],但相較于國(guó)外部分發(fā)達(dá)國(guó)家,我省的農(nóng)村污水處理體系還處于起步階段。目前,應(yīng)用較多的農(nóng)村污水處理模式為分散式處理模式、相對(duì)集中式處理模式和納管式處理模式三種。但在農(nóng)村污水的處理上還存在著一些尚需解決的問(wèn)題[15, 29, 30, 33],如部分農(nóng)戶拒絕配合相關(guān)部門工作,對(duì)污水處理的意識(shí)還有待提高;農(nóng)村經(jīng)濟(jì)較城市經(jīng)濟(jì)差距較大,建設(shè)和管理資金的缺口大;有效營(yíng)運(yùn)機(jī)制不健全,后期的維護(hù)運(yùn)行缺乏保障機(jī)制等。所以農(nóng)村污水處理體系的研究還應(yīng)繼續(xù),需不斷完善農(nóng)村污水的處理模式,提高農(nóng)村污水的處理效率。未來(lái)在完善農(nóng)村污水處理體系上還應(yīng)注重以下方面:

(1)農(nóng)村污水處理模式的選取。農(nóng)村污水處理模式的選取需要因地制宜,要充分考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)、地理、人文等情況,針對(duì)不同處理模式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的投資可靠性、施工可行性以及運(yùn)行管理維護(hù)情況進(jìn)行綜合分析,選出最為適宜的農(nóng)村污水處理模式。靈活組合使用農(nóng)村污水處理模式是有效解決農(nóng)村生活污水收集困難的關(guān)鍵。

(2)新型農(nóng)村污水處理模式的開(kāi)發(fā)。農(nóng)村污水的收集處理模式是污水處理的第一步,完善污水收集體系,提高污水的收集率是污水治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[33]。農(nóng)村的生活污水大致可以分為黑水和灰水,黑水主要來(lái)源是沖廁廢水,含有大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),污染程度高,水質(zhì)較穩(wěn)定[44];灰水的主要來(lái)源是廚房用水和洗漱用水,主要成分為有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物,污染程度低,水質(zhì)隨季節(jié)變化大[44]。黑水與灰水的不同成分也導(dǎo)致了它們適合于不同的處理方式,黑水通過(guò)厭氧處理產(chǎn)沼氣是實(shí)現(xiàn)黑水處理的重要途徑;而灰水采用物化、生物和生態(tài)處理工藝就可達(dá)到USEPA的室外用水標(biāo)準(zhǔn)[45]。因此將黑水與灰水分離處理,不僅使得污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以循環(huán)再利用[46],降低了污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行能耗,而且有效提高了農(nóng)村污水處理的效率[47]。

(3)農(nóng)村污水治理是改善農(nóng)村居住環(huán)境,提高農(nóng)民幸福指數(shù)的重要措施之一,要加大宣傳力度,提高農(nóng)民的參與度,提高農(nóng)民對(duì)污水治理問(wèn)題的認(rèn)識(shí);要根據(jù)蘇南、蘇北的地方經(jīng)濟(jì)差異,有區(qū)別的進(jìn)行資金投入,保證污水處理設(shè)備建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的資金來(lái)源;明確責(zé)任與分工,制定相關(guān)的規(guī)章制度,避免出現(xiàn)任務(wù)重疊,責(zé)任交叉[30];制定長(zhǎng)期有效的農(nóng)村污水運(yùn)營(yíng)管理機(jī)制[30],保證農(nóng)村污水處理設(shè)備的工作正常。