常熟市农村分散污水收集处理技术与运行管理调查研究

郭一令 韩金益 高晓兰等

摘要 随着农村经济的发展，农村污水所引起的非点源污染日益严重，对农村污水的收集处理日益紧迫。污水收集处理系统可以分为集中式污水收集处理系统和分散式污水收集处理系统，分散式污水收集处理系统更适合农村污水水量少，分布范围大的特点。通过对常熟市分散污水收集处理系统情况的调查研究，分析了分散式污水收集处理系统设施的建设情况和常用的管理模式。提出了应该因地制宜，结合当地的自然地理条件、城乡总体规划、已建污水收集系统的实际情况，优化污水收集处理系统模式和管理模式的建议。

关键词 农村污水；分散污水收集处理系统；建设费用；运行管理

中图分类号 S273.5 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）08-02441-04

Study on Rural Decentralized Wastewater Collection Treatment System and Management in Changshu

HAN Jinyi et al

（School of Municipal and Environmental Engineering， Qingdao Technological University， Qingdao， Shandong 266033）

Abstract With the development of rural economy， rural nonpoint source pollution caused by sewage is becoming more and more serious， and must be collected and treated reasonably. Sewage collection and treatment can be divided into centralized and decentralized sewage collection and treatment， the decentralized wastewater collection and treatment coexists with centralized systems and becomes a supplement of centralized systems. It is more suitable for rural sewage water which is little， scattered distribution. Through the research on decentralized wastewater collection and treatment situation of Changshu， the construction and common management mode of decentralized wastewater collection and treatment facilities was analyzed. Results showed that rural sewage collection and treatment should adjust measures to local conditions， combined with the natural geographical conditions of the local， urban and rural overall planning and the actual situation of the sewage collection system， proper sewage collection and treatment mode and management mode.

Key words Rural sewage； Decentralized wastewater treatment； Construction situation； Operation and management

我國农村每年产生的生活污水约80亿t[1]，污水量还在不断增加，而80%以上的村庄没有有效的污水处理设施，往往将污水随意地排入周围的水系之中，造成地表和地下水源的严重污染，农村污水已经是我国非点源污染的重要组成部分[2]。近年来，国家对“三农”问题的重视程度不断提高，提出了建设生态文明式的新型农村的要求，并将农村生活污水处理作为新农村建设的一项重要内容[3]。我国对农村污水的研究虽然起步较晚，规模较小，但目前已经在太湖流域及滇池流域的农村地区进行了农村污水处理示范工程建设[4]。总的说来，农村污水的主要特征有：①农村人口少，且分布较为分散，管网收集系统不健全，粗放型排放，污水处理率低；②用水量标准较低，污水流量小；③污水成分复杂，但各种污染物的浓度较低，污水可生化性强；④水质及水量随季节、昼夜变化较大，日变化系数大（3.5～ 5.0）[5]。农村污水是应该用集中式还是分散式污水收集处理系统进行治理，如果用分散式污水收集系统，如何有效管理这些设施，目前的研究成果还很少。

1 农村污水集中和分散处理

污水处理可以分为集中式污水处理和分散式污水处理。集中式污水处理系统一直是市政工程中的标准处理系统，也是绝大多数城市的选择，用于收集和处理大流量污水，而“分散”的概念在20世纪末才开始受到人们的观注和研究。在国内，对“分散”这一概念还没有明确的定义，常常简单地把城市污水由几个分散的污水厂处理就定义为分散处理，这样很容易混淆集中处理和分散处理的不同[6]。

集中式污水收集处理系统是指通过城镇排水管网将来自不同污染源的大部分或全部污水收集并输送到城镇集中处理厂进行集中处理的系统。不同范围的集中处理的含义是不同的，对流域而言，集中式污水收集处理系统是指通过城市排水管网将相距一定距离的不同城市、区域或者不同乡镇的污水收集到一个地方进行统一集中处理，这种系统称为流域集中污水收集处理系统；对城镇而言，集中式污水收集处理系统是指通过排水管网将一个城市或城镇的相距一定距离的不同区、乡镇、村庄的污水统一收集后输送到一个地方集中处理，这种系统称为城镇集中污水收集处理系统；对村庄和小区而言，集中式污水收集处理系统是指通过排水管网将村庄或小区内的不同住户的污水统一收集后输送到一个地方集中处理，这种系统称为村庄集中污水收集处理系统。集中收集处理主要用于分布集中的城市、乡镇、小区和村庄等便于铺设管网系统，地理条件、环境条件和经济条件允许的地区。

分散式污水收集处理系统是指城镇排水管网系统收集不到或由于受到地理条件等环境因素和经济因素制约，污水不宜集中收集处理而进行的就地处理系统。和集中处理一样，不同范围的分散处理的含义是不同的，对流域而言，分散式污水收集系统是指相距一定距离的不同城市和区域的边缘或乡镇，排水管网不完善收集不到、无集中污水处理厂而通过就近建设的污水处理设施进行的各自处理，这种系统称为流域分散污水收集处理系统；对城镇而言，分散式污水收集处理系统是指将城市内，某一区、乡镇、村庄或社区内的污水统一收集并通过就近建设的污水处理设施进行的各自处理，这种系统称为城镇分散污水收集处理系统；对村庄和小区而言，分散式污水收集处理系统是指小区或村庄内的单户或相邻住户的污水通过就近建设的污水处理设施进行的各自处理，这种系统称为村庄分散污水收集处理系统。分散收集处理主要用于各种疗养院、度假村、别墅区、高速公路服务区、远离城区的一些单位以及零星分布的公寓型村镇和分布分散的村庄等产生的污水[7]。

集中收集处理利于运行管理，利于保护水环境；但由于系统庞大，建设周期长，各方面难以协调；而且集中污水处理厂需要较大的工程费用来建立复杂的排水管网部分，而在人口密度低的地区，这项投资将比整个污水处理厂的总投资高出一个数量级[8]；此外还需要高昂的运行费用及高技能的操作人员[9] ，对人口密度低的农村地区而言，集中式处理方法由于其高昂的运行及管理费用都很难得到应用[10]。分散处理方式灵活、见效快，管网投资少，不受大市政配套工程影响，但投资方自建自管，常出现运行管理不到位的情况，影响处理效果。

常熟市在近年来，特别是城乡污水综合整治三年行动计划期间，建设了大量农村分散污水收集处理设施，这些污水收集处理设施的建设与运行对改善农村地区的水环境质量和推动公共服务向农村地区延伸起到了积极的作用。但是，如何对数量众多、布局分散的处理设施进行有效地运行管理则是一个新课题。

2 常熟市农村分散污水收集处理概况

针对当前我国农村污水收集处理的迫切需求及其所面临的困难与挑战，住房和城乡建设部于2010年4月批准设立“常熟县域村镇污水收集处理综合示范区”，由住房和城乡建设部农村污水处理技术北方研究中心（中国科学院生态环境研究中心）与常熟市住房和城乡建设局共同实施县域污水综合治理的研究与示范，并对我国农村分散污水处理技术进行研究。

2.1 农村分散污水收集处理设施建设情况

常熟市现有10个建制镇和2个省级开发区，常熟市经济发达，2011年人均GDP（户籍人口）为24 819美元，人口城镇化率超过70%，达到中等发达水平。随着经济社会的发展，常熟市意识到村镇污水收集处理的重要性，并按照城乡一体化建设的总体思路，于2009年在全省率先启动实施了村镇生活污水收集处理三年行动计划，全力推进村镇生活污水收集处理。在全市各乡镇共开展农村污水处理设施建设工程77项，建成313座农村生活污水处理设施，服务农村居民5 664户，污水处理规模达2 545 m3/d。各乡镇建设情况如表1所示。

在開展农村污水处理规划的时候，常熟市将各村镇能够纳管的污水进行集中处理，对不能纳管的污水进行分散处理，并依据各镇的不同情况进行建设。由表1可知，污水处理设施建设最多的是碧溪新区，不过设施平均服务户数是最少的，一方面是由于该新区污水管网建设不全，致使污水大都分散进行处理；另一方面是由于大都采用的是小规模的SBR一体式污水处理装备，少量采用生物接触氧化工艺，所以该镇（区）设施平均服务户数相对较少。其中虞山镇分散处理只有MBR处理工艺，是因为虞山镇位于常熟市城区，有较为完善的污水收集管网，污水大都由污水厂集中处理。

2.2 农村分散污水处理工艺建设情况

通过对常熟市各乡镇分散污水处理设施的走访调查发现，常熟市所建设的农村污水处理设施的工艺有SBR工艺、生物接触氧化工艺、MBR工艺、传统活性污泥工艺、生物滤池+人工湿地工艺和生态湿地工艺6种。各种工艺设施数量及规模如表2所示。

通过统计发现，虽然常熟市所建设的农村污水处理设施的工艺种类较多，但根据农村污水处理设施的数量以及污水处理规模，SBR工艺、生物接触氧化工艺和MBR工艺为常熟市所建设的农村污水处理设施的3种主要工艺类型。采用SBR工艺的农村污水处理设施264座，占全部农村污水处理设施的84.3%；采用生物接触氧化工艺的农村污水处理设施32座，占全部农村污水处理设施的10.2%；采用MBR工艺的农村污水处理设施9座，占全部农村污水处理设施的2.9%；采用传统活性污泥工艺的农村污水处理设施1座，占全部农村污水处理设施的0.3%；采用生态湿地工艺的农村污水处理设施1个，占全部农村污水处理设施的0.3%；采用生物滤池+人工湿地工艺的农村污水处理设施6座，占全部农村污水处理设施的1.9%。

调查发现，常熟市所建设的农村污水处理设施处理规模从1～140 m3/d不等，其污水处理规模主要以25 m3/d（包括25 m3/d）以下为主。处理水量≤25 m3/d的占全部设施的93.9%，其中尤以SBR型处理设施居多，1 m3/d的有181座，2 m3/d的有14座，5 m3/d的有31座；而规模在25 m3/d以上的只占6.1%；MBR工艺处理规模较大，主要在26～75 m3/d之间；而传统活性污泥法和生物滤池+人工湿地等处理规模较大，数量很少。常熟市主要以小型处理设施为主。这与农村的生活污水量都比较小，除小城镇外，农村人口居住分散，水量相对较少的特征有关系[3]。

2.3 农村分散污水处理工艺综合分析

根据农村污水收集处理工程造价咨询报告审定金额，统计得到256座污水收集处理工程的农村污水处理设施的建设费用，这些污水处理设施的设计出水标准均为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。

由表3可知，SBR工艺的平均吨水建设费用最高，比其他3种工艺要高出0.13～0.41万元；其次为生物接触氧化工艺，比其他两种工艺高出0.05～0.28万元；然后为MBR工艺，比生物滤池+人工湿地高出0.23万元。单位污水处理能力的平均建设投资为0.83万元/t，比整个苏州市的平均建设费用1.44万元/t要少很多[11]；户平均建设费用为5 078元，若每户按照3～4人计算，人均建设费用为1 300左右，略高于整个苏州市的人均建设费用，这主要是由于常熟市大都是购买的环保公司的一体化小型设备，导致投资略高于整个苏州市的水平。

2.4 农村分散污水处理设施运行管理

根据农村污水分散污水处理设施运行管理过程中存在的主要问题，考虑到不同村庄经济条件、地理位置、村庄布局等条件的差异性，分散污水处理设施运行管理模式主要有以下4种，如表4所示。

由于我国分散污水处理技术的研究和实施不多，目前成熟的经验不多，常熟市分散污水处理设施运行管理经历了两个阶段，并在第二阶段取得了良好的效果。第一阶段——业主自主模式，由村委会负责运行管理，或者由农村污水处理设施建设公司负责运行。由于缺乏完善的管理维护，在进入第二阶段之前，有28个设施长期未运转，能运转的不到40%，正常运转并能达到处理效果的不到15%。主要问题为水泵、气泵、液位控制器、电磁阀、线路板损坏，水泵、滗水器、曝气器堵塞，栏杆未安装或损坏，部分连接、进出水管道断裂，设施无活性污泥等；第二阶段——集中运行模式，为了提高设施的运行效率，常熟市采取了“分散处理，集中管理”的模式，委托专门的环保公司进行集中管理[12]，通过设备维修，整个污水处理设施运行一年多以来，污水处理设施正常运行率为90.8%，设备完好率为100%。其中，SBR设施还有25个设施在停用，其他基本正常运行，停用的主要原因为居民断电或其他阻碍；MBR设施均正常运行，出水效果良好；生物接触氧化全部正常运行中，出水水质抽检中，COD达标率较高，但有部分生物接触氧化设施除磷组件未安装或除磷组件不工作，造成设施除磷效果差；生物滤池全部正常运行，维护管理简单但易堵塞，易产生异味，滤池填料难清洗。

3 结论与建议

分散式污水处理是一种与集中式并行的污水处理方式，是集中式污水处理的有效补充，它更适合农村污水水量少，分布分散的特点。通过对常熟市的调查研究发现，SBR污水处理技术是应用最多的，占全部农村污水处理设施的84.3%；SBR适合不同规模的污水量，建设方便，尤其适用于水量较小的时候，不过其吨水建设费用却要高于其他工艺0.13～0.41万元；通过对常熟市农村分散污水处理设施运行管理的研究发现，集中运行管理比自主管理的效率明显提高，整个污水处理设施运行一年多以来，污水处理设施正常运行率为90.8%，设备完好率为100%。

分散污水处理技术中，小型设施数量多，分布较散，运行管理工作量大，且因接入户数少，易造成缺水或无水。针对此现象，应尽可能采用较大的设施，保证设施的进水水量。农村生活污水排放量和排放水质容易随着节假日产生巨大的波动，有的污染物指标甚至比平时翻好几倍，而分散式污水收集处理设施由于设计处理量小，抗冲击排放能力较弱，因而在节假日时容易产生冲击排放。针对这个问题目前的应对措施为，在节假日加大设施的巡检频率，及时对设施的工艺进行调整以适应变化的处理水质。

政府及主管部门应制定灵活的农村污水收集处理政策，因地制宜，结合当地的自然地理条件、城乡总体规划、污水收集系统的实际情况，推行适当的污水处理模式和管理模式。我国地域辽阔，村落分散，地理环境各异，且农村地区自身财力有限，缺乏污水处理专业人员，因此应结合这些特点及当地农村的实际情况，选择合理的污水处理方式。如果条件允许，可采用“分散处理，集中管理”的市场化运营管理模式，政府可将污水处理特许经营权转让给水务或环保公司，并利用其特点，实现对污水分散点源的治理。

参考文献

[1] 夏训峰，工明新，阂慧，等.基于模糊优劣系数法的农村生活污水处理技术优选评价方法[J].环境科学学报，2012，32（9）：2287 -2293.

[2] 郑安.农村污水处理亟待重视[J].中华建设，2007（9）：20-21.

[3] 刘晓璐，牛宏斌，闫海，等.农村生活污水生态处理工艺研究与应用[J].农业工程学报，2013（9）：184-191.

[4] 谢良林，黄翔峰，刘佳，等.北方地区农村污水收集处理技术评述[J].安徽农业科学，2008，36（19）：8267-8269.

[5] 王君如，杨健.分散性污水处理技术研究进展[J].油气田环境保护，2005（4）：28-31，63.

[6] 贺墨梅，刘焱.污水集中式与分散式处理技术的比较研究[J].西南给排水，2006（4）：20-23.

[7] 钱文敏，陆轶峰，普红平，等.分散生活污水的土地处理综析.云南农业科学，2005，24（4）：40-43.

[8] P·伦斯.分散式污水处理和再利用——概念、系统和实施[M].北京：化学工业出版社，2004.

[9] 吴文学，郝阳，张利伟，等.中国农村小型分散式污水處理系统研究[J].中国科技信息，2006（19）：56-57.

[10] BRISSAUD F.Low technology systems for wastewater treatment：perspectives [J].Water Science & Technology，2007，55（7）：1-9.

[11] 黄天寅，马奕，吴玮，等.苏州地区农村生活污水收集处理研究[J].中国给水排水，2012，28（4）：11-15.

[12] 高晓兰，郭一令.常熟市农村生活污水处理设施的调查研究[J].农村经济与科技，2013，24（4）：14-15.