農(nóng)村生活污染綜合治理模式與技術(shù)路線探討

0 引 言

農(nóng)村生活污染包括農(nóng)村居民在日常生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的生活垃圾、生活污水及糞便等污染物。近年來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展、人們的生活水平顯著提高，農(nóng)村生活污染向多樣化、總量變大的趨勢發(fā)展，如果處理不到位，將會嚴重污染農(nóng)村地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，影響人居生活質(zhì)量。因此，控制農(nóng)村生活污染、尋求合適的治理模式，是建設(shè)社會主義新農(nóng)村的重中之重。

1 農(nóng)村生活污染現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)排現(xiàn)狀

隨著農(nóng)村居民消費水平的提高，以及各種現(xiàn)代工業(yè)日化消費品的普及，產(chǎn)生了大量的生活污水及生活垃圾，垃圾種類也趨向復雜化[1]。但是大部分村落沒有相應(yīng)的處理處置設(shè)施及轉(zhuǎn)運措施。據(jù)調(diào)查[2]，我國農(nóng)村人均日生活垃圾產(chǎn)生量為0.86 kg，其中，隨意堆放的垃圾為0.32 kg；而截至2007 年，全國僅有26.8% 的行政村設(shè)有垃圾收集點[3]。居民將生活垃圾隨意傾倒在農(nóng)村荒地及河流中，不僅占用土地，還會影響環(huán)境衛(wèi)生影響居民健康[4]。

農(nóng)村生活垃圾成分復雜，可分為有機垃圾、可回收垃圾、不可回收垃圾及有害垃圾等[5]。不同地域的農(nóng)村地區(qū)由于自然、社會經(jīng)濟條件不同，產(chǎn)生的生活垃圾組成不盡相同，但總體上有機垃圾是各地區(qū)農(nóng)村生活垃圾的主要組成部分。舉例而言，曲周縣王莊村為華北平原典型的以種植業(yè)為主的農(nóng)村地區(qū)，生活垃圾組成簡單，主要分為有機垃圾、無機垃圾、塑料垃圾及有害垃圾4大類，其中有機垃圾占比56.76%，前兩者占比在90%以上[6]；南京市高淳區(qū)東壩鎮(zhèn)和睦澗村為江南地區(qū)典型的魚米之鄉(xiāng)，經(jīng)調(diào)查，生活垃圾中有機垃圾占比可達55%[7]；以浙江省麗水市蓮都區(qū)為代表的山區(qū)農(nóng)村，生活垃圾主要組分為可降解類有機垃圾，平均占比為48%，可回收垃圾平均占比為26.34%[8]。

1.2 農(nóng)村生活污水產(chǎn)排現(xiàn)狀

農(nóng)村生活污水包括灰水和黑水，灰水包括廚房用水、洗衣用水和洗浴用水等，黑水即糞便沖洗水。農(nóng)村生活污水具有以下特點：1)水量變化大、排放不均勻。2)由于農(nóng)村地區(qū)人口聚居分散，排水管網(wǎng)缺失，生活污水排放分散、收集困難。建設(shè)部《村莊人居環(huán)境現(xiàn)狀與問題》調(diào)查報告顯示，經(jīng)對我國具有代表性的9個省43個縣74個村莊的入村入戶調(diào)查，96%的村莊沒有排水渠道和污水處理系統(tǒng)，生產(chǎn)、生活污水隨意排放。3)農(nóng)村生活污水可生化性好，幾乎不含有毒有害有機污染物。近年的農(nóng)村調(diào)查監(jiān)測顯示：大部分農(nóng)村的水源中，COD、NH3-N、TP、大腸桿菌、陰離子表面活性劑、重金屬等指標均存在不同程度超標。4)大部分污水無序排放，處理率低[9-10]。

不同地區(qū)的農(nóng)村由于經(jīng)濟發(fā)展水平、人們生活習慣、文化背景及水文等自然條件存在差異，生活污水的排放特征也大相徑庭。據(jù)調(diào)查，在江蘇省農(nóng)村地區(qū)，蘇南農(nóng)村人均生活排水量為40～50 L/d，蘇中為25～30 L/d，蘇北為20～25 L/d,平均ρ(COD)=120～400 mg/L，ρ(BOD5)=80～200 mg/L，ρ(SS)=70～220 mg/L，污水可生化性較好[10]。而在四川省農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)民的污水排放量為70～110 L/d，排放總量較小但變化幅度大；生活污水水質(zhì)不是很差，但波動范圍極大：ρ(SS)=100～500 mg/L，ρ(COD)=62.06～314.05 mg/L，ρ(NH3-N)=3.59～40.50 mg/L，ρ(TP)=0.45～12.11 mg/L；pH 值波動較大，但范圍均在6～9[11]。

2 農(nóng)村生活污染綜合處理模式的選擇

我國幅員遼闊，農(nóng)村地區(qū)發(fā)展不平衡，不同地域間農(nóng)村的水資源條件、地形地貌、村莊的規(guī)模布局及聚集程度、經(jīng)濟水平、道路交通條件、當?shù)仫L俗習慣、居住方式等條件各不相同，因此需要綜合各種因素因地制宜，選擇合適的生活污染處理模式。根據(jù)上述因素，現(xiàn)今農(nóng)村生活污染的綜合處理模式可以分為城鄉(xiāng)一體化處理模式、就地集中處理模式以及分散式家庭處理模式。

2.1 城鄉(xiāng)一體化處理模式

城鄉(xiāng)一體化處理模式，即生活垃圾以“村集中、鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運、縣處理”或“村集中、鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運、區(qū)清運、市處理”的模式納入城鎮(zhèn)生活垃圾處理系統(tǒng)處理[12]；而生活污水則通過城鄉(xiāng)污水管網(wǎng)收集統(tǒng)一納入城鎮(zhèn)污水處理廠處理。該模式適用于離城鎮(zhèn)地區(qū)距離較近、道路交通發(fā)達、擁有較完整的污水收集管道的近郊村落[13-14]。城鄉(xiāng)一體化處理模式的優(yōu)點是城鎮(zhèn)生活污染處理系統(tǒng)技術(shù)成熟，通常采用的大型生物處理工藝處理污水效果好且穩(wěn)定；不需要在當?shù)亟㈩~外的生活垃圾或污水處理設(shè)施，土地資源占用少；無需配備專業(yè)的污水處理、運行管理技術(shù)人員，減少了當?shù)氐娜肆ν顿Y。但該模式的缺點是生活垃圾運輸成本高，且該模式處理農(nóng)村生活污水的前提是近郊村落建立完善的農(nóng)村污水排放與收集管網(wǎng)系統(tǒng)。

2.2 就地集中處理模式

2.2.1 農(nóng)村生活垃圾就地集中處理模式

農(nóng)村生活垃圾就地集中處理模式，即聯(lián)合一個或多個村莊，利用堆肥、填埋等技術(shù)在當?shù)亟⒑线m的生活垃圾處理設(shè)施，對集中收集的生活垃圾進行統(tǒng)一處理。該模式適用于離市區(qū)較遠、但規(guī)模較大或幾個村落毗鄰而居、經(jīng)濟較發(fā)達的農(nóng)村地區(qū)。該模式的優(yōu)點是初期投資和后期運行費用低、運輸費用少；可根據(jù)當?shù)卮迓錀l件建立合適的處理設(shè)施，傳統(tǒng)的堆肥、填埋工藝操作簡單。其缺點是堆肥、填埋技術(shù)均易產(chǎn)生二次污染。

2.2.2 農(nóng)村生活污水就地集中處理模式

農(nóng)村生活污水就地集中處理模式，即對于規(guī)模較大的村莊或聯(lián)合多個鄰近村莊，通過污水收集管道集中到當?shù)亟⒌闹行⌒臀鬯幚碓O(shè)施進行統(tǒng)一處理。目前國內(nèi)外已有的小型集中式生活污水處理技術(shù)包括高效藻類塘處理技術(shù)、厭氧生物處理技術(shù)、蚯蚓生態(tài)濾池技術(shù)、人工濕地技術(shù)、土壤滲濾技術(shù)等[15]。其中，蚯蚓生態(tài)濾池技術(shù)適用于50～300戶集中性農(nóng)戶生活污水的處理[16]。該模式適用于規(guī)模較大、布局較緊密、經(jīng)濟較發(fā)達的偏遠單村或聯(lián)村[13-14]，其特點是村落內(nèi)需要配套較完善的污水收集管網(wǎng)，污水處理設(shè)施以生物處理和自然處理為基礎(chǔ)，工藝較為成熟。其優(yōu)點是可滿足中大型偏遠村落生活污水處理的需要；缺點是傳統(tǒng)好氧生物處理技術(shù)能耗較大，而土地處理技術(shù)占地面積較大，投資相對高，需要專人日常管理運行設(shè)備[17]。

2.3 分散式家庭處理模式

2.3.1 農(nóng)村生活垃圾家庭處理模式

農(nóng)村生活垃圾家庭處理模式是指以家庭為單位，將產(chǎn)生的生活垃圾進行分類，除有機垃圾可并入生活污水處理以外，可回收垃圾經(jīng)分揀后可進行綜合利用或送到回收站再利用，建筑垃圾及灰石渣土可用作農(nóng)村道路的鋪設(shè)，而剩余垃圾可就地填埋。該模式適用于布局分散、規(guī)模較小、經(jīng)濟不發(fā)達的偏遠農(nóng)村。由于村落人口密度較低、經(jīng)濟水平不高而環(huán)境容量較大，因此垃圾產(chǎn)生量小且組成相對簡單，村落自行消化即可解決生活垃圾問題，但要求村民有良好的垃圾分類意識。

2.3.2 農(nóng)村生活污水家庭處理模式

農(nóng)村生活污水家庭處理模式主要針對單戶或多戶家庭，采用家庭式一體化處理裝置等分散型水處理設(shè)施處理家庭灰水，現(xiàn)今國外應(yīng)用較廣泛的分散型水處理設(shè)施主要有日本的小型凈化槽技術(shù)、澳大利亞的“filter”污水處理系統(tǒng)、韓國濕地污水處理系統(tǒng)等[18]；而黑水及家庭產(chǎn)生的有機垃圾(主要為廚余垃圾)可通過堆肥或沼氣工藝進行資源化處理。該模式適用于布局分散、地形復雜、污水不易集中收集處理的村莊。相比大規(guī)模集中式生活污水處理模式，分散型處理裝置建設(shè)周期短、無需鋪設(shè)長距離輸送管道、基建費用低，并可根據(jù)當?shù)貤l件靈活布局、可進行一體化設(shè)計[19]。但其缺點是處理效果容易出現(xiàn)波動，簡易的堆肥裝置肥效低且容易出現(xiàn)二次污染，而低溫、低污水濃度是沼氣技術(shù)限制因素。

對于農(nóng)村生活垃圾的治理，不管采用何種模式，都需提高村民的垃圾分類意識；建立并完善配套的環(huán)衛(wèi)裝置及設(shè)施，及時清理改造現(xiàn)有的不合理垃圾收集點，避免垃圾滲濾液對土壤及河道造成二次污染；垃圾分類收集與分類處理相互結(jié)合，過于單一的垃圾處理工藝會降低垃圾分類效果。對于農(nóng)村生活污水的處理，需要提高村民的節(jié)水意識。不管采用何種模式，都需完善村落的污水排放與收集系統(tǒng)，按照村落布局合理設(shè)計污水管網(wǎng)；將垃圾處理模式與污水處理模式有機結(jié)合，根據(jù)農(nóng)村自然、經(jīng)濟及社會條件因地制宜選擇合理的多元化生活污染處理模式。

3 農(nóng)村生活污染處理工藝的選擇

選擇農(nóng)村生活污染處理工藝，特別是生活污水的處理工藝時，必須考慮以下幾點：1)因地制宜原則。充分考慮到當?shù)剞r(nóng)村的地形地貌、布局特點，特別要充分考慮當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展水平及村民收入情況，量力而行地建設(shè)投資、能耗與當?shù)貙嶋H經(jīng)濟承受能力相適應(yīng)、處理效果又穩(wěn)定的處理技術(shù)。2)達標排放原則。出水必須滿足相關(guān)排放標準。同時擁有與今后不斷提高的標準相匹配的提升空間，充分考慮到未來生活污水出水資源化的必然趨勢。3)操作簡便，管理容易原則。考慮到農(nóng)村地區(qū)相關(guān)環(huán)保技術(shù)人員專業(yè)水平不高，應(yīng)選擇日常運行效果穩(wěn)定可靠、操作簡便管理、簡單的生活污染處理工藝[20-21]。

3.1 農(nóng)村生活垃圾處理工藝

不同類別的農(nóng)村生活垃圾需要采用不同的方法進行處理處置，最終目的是實現(xiàn)生活垃圾資源化、減量化和無害化。目前常用的生活垃圾處理工藝主要有堆肥、衛(wèi)生填埋、焚燒、厭氧消化等方法，其原理、適用范圍及優(yōu)缺點[22-24]見表1。

表1 生活垃圾處理處置方法的比較
Table 1 Comparison of domestic solid waste treatment methods

3.2 農(nóng)村生活污水處理工藝

農(nóng)村生活污水處理工藝可分為生物處理技術(shù)及生態(tài)處理技術(shù)兩大類。生物處理技術(shù)主要包括好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類；生態(tài)處理技術(shù)主要包括人工濕地、穩(wěn)定塘、土地滲濾系統(tǒng)。值得一提的是，以上兩大類技術(shù)都是從末端治理出發(fā)，而過程控制對農(nóng)村生活污水的控制尤為重要，生態(tài)廁所對黑水的后續(xù)處理也起到了關(guān)鍵作用。以上幾類技術(shù)的工藝形式、適用范圍、特點及造價[16-17,26-29]見表2。

表2 各類生活污水處理技術(shù)比較
Table 2 Comparison of domestic sewage treatment methods

4 農(nóng)村生活污染綜合整治技術(shù)路線設(shè)計

單一處理技術(shù)通常難以滿足對生活污染的有效治理、污水的達標排放或回用的要求。對農(nóng)村生活污染的綜合整治，應(yīng)將治理模式的選擇與組合工藝的選擇有機結(jié)合起來。基于上述背景設(shè)計的農(nóng)村生活污染綜合整治方案見圖1。該技術(shù)路線的關(guān)鍵單元是生活污水生物處理與生態(tài)處理相結(jié)合、生活垃圾分類收集與分類處理相結(jié)合，可根據(jù)村落實際情況選擇村級或戶級處理規(guī)模。

圖1 農(nóng)村生活污染綜合治理模式
Fig.1 Integrated mode of rural domestic waste treatment
5 總結(jié)與展望

5.1 合理選擇農(nóng)村生活污染治理模式與處理工藝

對于農(nóng)村生活污染綜合處理模式的選擇，應(yīng)做到因地制宜，選擇合適的處理模式、靈活地組合生活垃圾和生活污水的處理工藝，如偏遠地區(qū)的散落村戶可選擇家庭式一體化處理模式，而經(jīng)濟發(fā)達的農(nóng)村聚集區(qū)可選擇集中處理模式。對于農(nóng)村生活污染處理工藝的選擇,既要考慮到經(jīng)濟適用原則，又要考慮到達標排放原則，生活污染經(jīng)工藝處理后不危害農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境是工藝選擇的最基本前提。

5.2 完善法規(guī)體系，規(guī)范技術(shù)標準

從更高的層面來講，完善的法規(guī)體系、規(guī)范的技術(shù)標準是展開農(nóng)村生活污染綜合整治的前提。我國在相關(guān)方面的法律法規(guī)體系不健全，缺少配套措施和技術(shù)規(guī)范。發(fā)達國家經(jīng)過多年的探索實踐，已形成完善的分散型污水治理體系，對我國具有借鑒意義。例如，日本推出凈化槽技術(shù)配套技術(shù)指南《凈化槽的結(jié)構(gòu)標準及其解說》及《農(nóng)業(yè)村落污水處理設(shè)施設(shè)計指針》，對運營模式也有詳細的規(guī)范，這對我國農(nóng)村生活污染的綜合治理提供了重要參考。

我國當前需要借鑒國外先進的成功案例，總結(jié)我國現(xiàn)行的處理模式和經(jīng)驗，因地制宜、更加合理的選擇治理模式，推動美麗鄉(xiāng)村生活環(huán)境綜合治理。

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DISCUSSION ON INTEGRATED MODE AND TECHNICAL ROUTE OF RURAL DOMESTIC WASTE TREATMENT

GU Lin, WU De-li, FAN Jin-hong

(State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse，College of Environmental Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 200092， China)

Abstract：The integrated treatment of rural domestic waste is a vital part of the strategy of beautiful villages construction in China. Based on current situation of rural domestic waste, different treatment modes were investigated. Through the comparison of current methods used in rural domestic solid waste and sewage treatment, the technical routes of rural domestic treatment was discussed either. Generally, there were three types of rural domestic waste treatment modes, rural-urban integrated mode, in situ centralized mode and decentralized mode, namely. The seleted control mode must match the local conditions. Furthermore, the technical route of “sorting treatment combined with separate collection for solid waste control” and “biological treatment combined with ecological treatment for sewage control” was recommended.

Keywords：rural domestic waste; solid waste treatment; sewage treatment

收稿日期：2016-03-08

DOI：10.13205/j.hjgc.201610023

第一作者：顧霖(1993-)，女，碩士研究生，主要研究方向為水污染控制與資源化利用。gulin2014@yeah.net

通信作者：吳德禮(1977-)，男，博士，主要研究方向為廢水物化與生物協(xié)同處理理論與技術(shù)，工業(yè)廢水深度處理，重金屬廢水的污染控制與資源化。Wudeli@tongji.edu.cn

*國家科技支撐計劃(2015BAL01B03-04)。